Гранулометрический состав цемента. Гранулометрический анализ цемента


Влияние гранулометрического состава на активность ВПЦ и БТЦ

ВСЕ О ПЕНОБЕТОНЕ

Цемент получают путем размола специально обожженного сырья - клинкера. Как и всякий продукт обжига, прошедший процессы плавления-кристаллизации,

Завод (модификация алита в клинкере)

Вид и марка цемента

Удельная поверхность, см2/г

Содержание в % частиц размером, мкм

Менее 5 мкм

5-30 мкм

Здолбуновский (R-C3S)

БТЦ-500

2500-3200

12-18

40-50

БТЦ-550

3200-3700

15-21

45-60

0БТЦ-550

3500-3800

18-23

50-65

ВПЦ-600

4300-6100

25-40

55-70

ВПЦ-600

4000-4500

21-27

58-68

Новороссийский (M-C3S)

ВПЦ-550

3200-3700

17-20

40-45

0БТЦ-550

3800-4000

19-23

42-55

ВПЦ-600

4500-4700

25-28

55-60

Брянский (M-C3S)

ВПЦ-550

3200-3700

8-12

65-71

ВПЦ-600

3600-4000

18-20

54-65

Вольский (M-C3S)

ВПЦ-600

3900-4230

14-23

48-65

Примечание:

Все цементы Здолбуновского завода получены помолом в замкнутом цикле, остальные в открытом ОБТЦ - особобыстротвердеющий цемент R = 20,0 МПа

Таблица 8.3.1.2-1 Гранулометрический состав цементов, быстротвердеющего, повышенной прочности и высокопрочных (C3S - 60-65 %, C3A - 3-7 %)

Цементный клинкер обладает определенной субмикроструктурой. Поэтому грану­лометрический состав клинкера после помола в шаровых мельницах в основном зависит от характера его внутренней кристаллической структуры - в процессе по­мола разрушение в первую очередь идет по наименее прочным ее участкам. Этим положением обусловлен тот факт, что наше влияние на зерновой состав продук­тов помола барабанных мельниц с шаровой и цильбепсной загрузкой может быть лишь модифицирующим.

При тонком помоле клинкера нельзя избежать образования мелкой фракции (менее 5 мкм) в количестве 12.5% от половины массы средней фракции (5-30 мкм). При отсутствии сепарации неизбежно останется крупная фракция (более 30 мкм) в количестве 25-50 % от массы средней фракции. В цементах из мелкокристалли­ческих клинкеров при прочих равных условиях крупной фракции содержится в 1,5 раза меньше, чем в цементах из крупнокристаллических клинкеров. Гранулометри­ческий состав высокопрочных цементов (таблица 8.3.1.2-1) отличается повышен­ным содержанием фракции 5-30 и менее 5 мкм, а быстротвердеющих - фракции менее 5 мкм. Коэффициент линейной корреляции между содержанием фракции менее 5 мкм и прочностью цемента через 1 сутки твердения составляет 0,77 (поэто­му эта фракция предпочтительна в БТЦ), а между количеством средней фракции и активностью цемента в 28-суточном возрасте - 0,68.

Меньший размер кристаллических блоков алита по сравнению с белитом яв­ляется вероятной причиной сосредоточения его в мелких фракциях цемента. Так, при 55 % алита в исходном клинкере и удельной поверхности цемента 3000 см2/г во фракции менее 5 мкм содержится в среднем 60 % алита, а при повышении удель­ной поверхности цемента до 5000 см2/г - уже 75-80 %. Таким образом, на стадии помола происходит существенное изменение химико-минералогического состава цемента, когда разные фракции цемента состоят из разных, по сути, минералов!

Обеднение средней фракции алитом нельзя признать положительным фак­тором. Напротив, обогащение мелкой фракции белитом помогло бы активизи­ровать его твердение. Это одна из важнейших проблем технологии цементов. Такое распределение минералов достигается в цементах Белгородского и Бала - клейского заводов (у них во многом схожая сырьевая база) благодаря дендрит­ной структуре белита, «армирующей» промежуточное вещество клинкера и по­вышающей его хрупкость. Большее количество белита сосредоточивается здесь в мелкой, а алита - в средней фракциях цемента, чем и объясняются хорошо известные строителям положительные свойства цемента этих заводов: быстрое нарастание прочности, в частности, при пропаривании, высокая трещиностой - кость, пониженная усадка и ползучесть.

Облицовка дома из пеноблоков

Пеноблок – один из часто используемых в строительстве домов материал. Он обладает многими преимуществами: небольшой вес, удобные для работы габариты и невысокая стоимость. В то же время строениям из пеноблоков …

Состав пеноблоков

Состав зависит от места применения пеноблоков, учитывающий климатические условия местности. Основные элементы в составе (которые должны соответствовать ГОСТу), - цемент, песок, вода и пенообразующие добавки. В погоне за выгодой могут …

Купить пеноблок с доставкой в Харькове

Пеноблоки сегодня – это очень популярные стройматериалы для возведения современных сооружений и зданий. Они производятся из цементной смеси, в которую добавляется песок с пенообразователем и водой. В отдельных вариантах в …

msd.com.ua

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ.

1. Теоретическая часть

 

Осадочные горные породы обломочного (терригенного) происхождения – это сложно построенные полиминеральные агрегаты, образовавшиеся в результате седиментации, диагенеза, тектогенеза и метаморфизма. Исходным материалом, участвующим в формировании осадочных терригенных отложений являются обломки разнообразных пород: магматических, метаморфических, осадочных, привносимых в бассейн осадконакопления и некоторые вторичные минералы, образующиеся на дальнейших стадиях петрогенеза (диагенезе, эпигенеза и т.д.).

Под структурой осадочных терригенных пород понимают особенности её строения, обусловленные размерами, формой и соотношением отдельных минеральных составляющих (зерен и цемента) породы.

Различные размеры породообразующих обломков, их форма и степень отсортированности обуславливают формирование первичных структурных особенностей горных пород (крупно-, средне- и мелкозернистых). В зависимости от условий осадконакопления отдельные структурные разности чередуются, образуя текстурные особенности отложений.

Породы – коллекторы месторождений Западной Сибири представлены, в основном, терригенными (обломочными) песчано-алевролито-глинистыми породами полимиктового (разноминерального) состава. Структурные особенности таких пород связаны с формой, взаимным расположением и гранулометрическим распределением частиц, слагающих твердую фазу.

Основным цементирующим веществом песчаных и алевролитовых пород является глинистый материал, представленный главным образом каолинитом, хлоритом, гидрослюдой и смешанно-слойными образованиями ряда гидрослюда – монтмориллонит. Карбонатный цемент имеет подчиненное распространение. Влияние цемента на структурные особенности заключается, в первую очередь, в характерных размерах его частиц и особенностях распределении его в поровом пространстве (см. таблицу 2.1).

Таким образом, обобщенное представление о структуре горной породы можно получить, определив гранулометрический состав её твердой фазы. Кроме того, материалы гранулометрического анализа позволяют уточнить литологию пород - первичное макроописание литологии керна (см. лабораторную работу № 1).

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ (МЕХАНИЧЕСКИЙ) СОСТАВ ПОРОД

Пласты, сложенные песками, состоят из зерен неправильной формы и самых разнообразных размеров. Количественное (массовое) содержание в породе частиц различной величины принято называть гранулометрическим (механическим) составом.

Исследования показывают, что гранулометрический состав — важная характеристика, от него зависят многие свойства пористой среды: проницаемость, пористость, удельная поверхность, капиллярные свойства и т. д. По механическому составу можно судить о геологических и палеогеографических условиях отложения пород залежи, и поэтому начальным этапом исследований при изучении генезиса осадочных пород должен быть гранулометрический анализ их.

Так как размеры частиц песков обусловливают общую величину их поверхности, контактирующей с нефтью, от гранулометрического состава пород зависит количество нефти, которое остается в пласте после окончания его эксплуатации в виде пленок, покрывающих поверхность зерен.

Гранулометрический состав песков важно знать в нефтепромысловой практике. Например, на основе механического анализа в процессе эксплуатации нефтяных месторождений подбирают фильтры для забоев нефтяных скважин, предотвращающие поступление песка в скважину.

Размер частиц горных пород изменяется от коллоидных частиц до галечника и валунов. Однако исследования показывают, что гранулометрический состав большинства нефтесодержащих пород определяется в основном частицами размерами от 1 до 0,01 мм.

Наряду с обычными зернистыми минералами в природе широко распространены глинистые и коллоидно-дисперсные минералы с размерами частиц меньше 0,1 мкм (0,001 мм). Значительное количество их содержится в глинах, лёссах и других породах.

В составе нефтесодержащих пород коллоидно-дисперсные минералы имеют подчиненное значение. Вместе с тем вследствие огромной величины их общей поверхности составом коллоидно-дисперсных минералов определяются процессы поглощения катионов (и анионов).

От их количества в значительной степени зависит степень набухаемости горных пород в воде. Коллоидно-дисперсные минералы имеют большое значение для решения практических вопросов нефтяной геологии. По данным проф.

И. Д. Седлецкого имеется возможность расчленять немые толщи пород (т. е. не содержащие остатков фауны и флоры) по составу коллоидно-дисперсных минералов.

Предполагается также, что коллоидно-дисперсные минералы могут быть использованы в качестве геологических термометров. Например, монтмориллонит при нормальном давлении разрушается при температуре выше 725°С, а галлуазит при 50°С. Следовательно, можно предполагать, что глины, содержащие галлуазит, образовались при температурах ниже 50°С.

Механический состав пород определяют ситовым и седиментационным анализом. Ситовой анализ сыпучих горных пород применяется для рассева фракций песка размером от 0,05 мм и больше. Содержание частиц меньшего размера определяется методами седиментации. При проведении ситового анализа в лабораторных условиях обычно пользуются набором проволочных или шелковых сит с размерами отверстий (размер стороны квадратного отверстия) 0,053, 0,074, 0,105, 0,149, 0,210, 0,227, 0,42, 0,59, 0,84, 1,69 и 3,36 мм. Существуют и другие разнообразные системы сит и всевозможных механических приспособлений для рассева. Сита располагают при рассеве таким образом, чтобы вверху было сито с наиболее крупными размерами отверстий. В него насыпают навеску породы (50 г) ведут просеивание в течение 15 мин. После этого взвешивают породу, оставшуюся на каждом сите, и результаты ситового анализа записывают в таблицу.

Методы седиментационного разделения частиц по фракциям основаны на различной скорости осаждения зерен разного размера в вязкой жидкости.

По формуле Стокса скорость падения в жидкости частиц сферической формы равна

(1.1)

где d — диаметр частиц в м;v - скорость осаждения частиц в м/сек; рж —

плотность жидкости в кг /м ; рп — плотность вещества частицы в кг/м3; g — ускорение силы тяжести в м/сек2; v — кинематическая вязкость в м2/сек.

Рис. 1. Седиментометр. 1 – стеклянный кран; 2 – пипетка 3 – мешалка; 4 – градуированный цилиндр; 5 – стеклянный термостат.  

Формула (1.1) справедлива при свободном нестесненном движении зерен; чтобы не было влияния концентрации частиц на скорость их падения в дисперсной среде, содержание твердой фазы в суспензии не должно превышать по весу 1 % .

Приложение формулы Стокса для седиментационного анализа рассмотрим на примере пипеточного метода.

Из фракции песка, прошедшей сито с наименьшими отверстиями, отбирают навеску в 10 г и перемешивают ее в воде в цилиндре емкостью 1 л, помещенном в баню (рис. 1). В цилиндр вставляется пипетка (2) с глубиной спуска ее кончика около h=30 см

 

 

Рис. 2. Кривая суммарного

гранулометрического состава.

 

 

Ряс. 3 Кривая распределения зерен по размеру.

 

Допустим, что необходимо определить в песке количества частиц, меньших d1. Для этого при помощи формулы (1.1) вычисляют время t1 падения частиц размером d1 до глубины спуска пипетки h. Очевидно, что при отборе пипеткой пробы с глубины h через время t1 в пипетку войдут только те частицы, диаметр которых меньше d1 так как ко времени t1 после начала осаждения частиц все более крупные зерна будут ниже кончика пипетки. Далее, высушив содержи­мое пипетки, определяют количество всех частиц, имеющих диаметр меньше или больше, чем d1 находившихся в суспензии, что легко сделать, так как масса всей навески, объем пипетки, вес сухого остатка в ней и объем жидкости в цилиндре известны. Отбирая последующие пробы через другие интервалы времени от начала отстаивания суспензии, точно так же определяют в анализируемой пробе содержание более мелких фракций.

Существует большое разнообразие методов седиментационного анализа. Наибольшее распространение в лабораториях по исследованию грунтов получили методы отмучивания током воды, отмучивания сливанием жидкости (метод Сабанина) и метод взвешивания осадка при помощи весов Фигуровского.

При отмучивании током воды грунт помещают в конический или цилиндрический сосуд, через который создают ток воды, направленный снизу вверх. Регулируя скорость движения воды, добиваются выноса из пределов сосуда частиц определенного диаметра, величина которого также может быть определена при помощи формулы Стокса.

При отмучивании сливанием жидкости частицы разного размера разделяют путем слива после определенного времени отстаивания верхней части столба суспензии с мелкими частицами, не успевшими осесть на дно сосуда.

Наиболее совершенный метод седиментационного анализа - взвешивание осадка. Хорошо перемешанную суспензию вливают в цилиндрический сосуд, в который опускают тонкий стеклянный диск, подвешенный на плечо седиментометрических весов Н. А. Фигуровского. Выпадающие частицы суспензии отлагаются на стеклянном диске. По мере отложения осадка равновесие весов нарушается и для восстановления его требуется дополнительная нагрузка. Регистрируя время и нагрузки, получают данные, которые затем обрабатывают и приводят в обычный для анализа вид: результаты анализа механического состава пород изображаются в виде таблиц или графиков суммарного состава и распределения зерен породы по размерам (рис. 2 и 3). Для построения первого графика по оси ординат откладывают массовые концентрации в процентах, а по оси абсцисс — диаметр d1 или логарифм диаметра частиц lgd.

При построении второго графика по оси абсцисс откладывают диаметры А частиц, а по оси ординат — массовые концентрации в процентах каждой фракции в исследуемой породе.

Отношением d60 / d10 принято характеризовать степень неоднородности песка,

где d60 — диаметр частиц, при котором сумма масс фракций, начиная от нуля и кончая этим диаметром, составляет 60% от массы всех фракций (точка 2, рис. 2), а d10 — аналогичная величина для 10% точки кривой суммарного гранулометрического состава (точка 5, рис. 2). По диаметру, соответствующему точке 1, подбирают отверстия фильтров нефтяных скважин.

Коэффициент неоднородности зерен пород, слагающих нефтяные месторождения, обычно колеблется в пределах 1,1—20.

МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ ГЛИНИСТЫХ ФРАКЦИЙ

Коллоидно-дисперсные минералы, сложенные частицами весьма малых размеров и образующие тесные смеси с другими минералами, требуют особых методов выделения и разделения.

Вначале для удаления карбонатов, метающих выделению тонких фракций, породу обрабатывают соляной кислотой. Установлено, что при этом основная часть коллоидно-дисперсных минералов (силикаты, алюмосиликаты и др.) не разрушается.

Для выделения коллоидно-дисперсных минералов, кроме отмучивания применяют центрифуги, при помощи которых можно выделить частицы вплоть д 0,01 мкм (микрона). Методом седиментации столь малые частицы выделит затруднительно — они испытывают механическое воздействие воды, так ка вследствие влияния броуновского движения больше становится траектория падения частиц. В этих условиях для расчета скорости падения частиц формула Стокса не применима. В центрифугах же броуновское движение подавляется вектором центробежной составляющей силы, и оно не скапывается на фракционировке анализируемых частиц.

Важной константой, которая используется при разделении и определении минералов, служит их плотность. Несмотря на то, что осадочные образован

имеют сложный минералогический состав, приближенным методом определения плотности путем применения набора так называемых «тяжелых жидкостей» удается выделить некоторые группы минералов. Метод основан на подборе жидкостей определенных плотностей, при помощи которых выделяются мине­ралы с плотностью, меньшей или большей плотности жидкости. При достаточно большом выборе тяжелых жидкостей плотность минеральных зерен удается определить с точностью до первого десятичного знака.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАРБОНАТНОСТИ ПОРОД

Важное значение для промысловой практики имеет карбонатность пород, т. е. содержание в них солей угольной кислоты — известняка СаС03, доломита СаС03 • MgC03, сидерита FeC03 и т. д.

Карбонатность нефтяных коллекторов колеблется в широких пределах. Некоторые породы содержат карбонаты в небольшом количестве в виде цементирующего вещества, а другие почти целиком сложены карбонатами.

Определение карбонатности пород основано на химическом разложении содержащихся в них карбонатов и на учете количества выделившегося углекислого газа объемным или весовым способом.

В лабораториях физики пласта получил распространение объемный газометрический способ измерения карбонатности пород. Выделившийся в специальном приборе вследствие взаимодействия карбонатов с соляной кислотой углекислый газ улавливается в измерительном устройстве [2].

Подсчет величины карбонатности ведется по отношению к СаСОз, так как известняк составляет основную часть карбонатов породы. По объему выделившегося СО2 массовую концентрацию в процентах карбонатов в породе определяют по формуле

где ка — содержание СаС03 в породе в процентах; V — объем выде-

о

лившегося СО2 в м ; а — масса исследуемого образца породы в кг; р—

о

плотность С02 в кг/м при температуре опыта (берется из таблиц).

Подобные анализы используются для установления целесообразности солянокислотных обработок забоев скважин с целью увеличения пропускной способности пород. Содержание карбонатов может также быть дополнительным фактором при корреляции пластов.

 

 

stydopedia.ru

Гранулометрический состав цемента - это... Что такое Гранулометрический состав цемента?

Гранулометрический состав цемента – распределение частиц цемента по фракциям заданного размера, определяемое с помощью гранулометра или рассевом на трех и более калиброванных ситах.

[ГОСТ 30515-2013]

Рубрика термина: Свойства цемента

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. - Калининград. Под редакцией Ложкина В.П.. 2015-2016.

construction_materials.academic.ru

2. Практическая часть

Студентам предлагается в качестве отчета описать: 1) технологию отбора керна на скважинах, пробуренных на РВО и РНО , 2) основные три этапа исследования керна с указанием необходимой документации.

Контрольные вопросы:

  1. Обосновать значение керна как уникального источника прямой информации о недрах.

  2. Обосновать цели и задачи отбора керна и оптимизацию объемов отбора керна.

  3. Перечислить новые специальные технологии отбора керна и дать характеристику их геологической информативности.

  4. Перечислить основные этапы подготовки образцов к исследованиям.

  5. Назвать характерные отличия керна отобранного из скважины на РУО от керна из скважины на РВО.

Лабораторная работа №2 литология и структура осадочных терригенных пород. Гранулометрический анализ.

  1. Теоретическая часть

Осадочные горные породы обломочного (терригенного) происхождения – это сложно построенные полиминеральные агрегаты, образовавшиеся в результате седиментации, диагенеза, тектогенеза и метаморфизма. Исходным материалом, участвующим в формировании осадочных терригенных отложений являются обломки разнообразных пород: магматических, метаморфических, осадочных, привносимых в бассейн осадконакопления и некоторые вторичные минералы, образующиеся на дальнейших стадиях петрогенеза (диагенезе, эпигенеза и т.д.).

Под структурой осадочных терригенных пород понимают особенности её строения, обусловленные размерами, формой и соотношением отдельных минеральных составляющих (зерен и цемента) породы.

Различные размеры породообразующих обломков, их форма и степень отсортированности обуславливают формирование первичных структурных особенностей горных пород (крупно-, средне- и мелкозернистых). В зависимости от условий осадконакопления отдельные структурные разности чередуются, образуя текстурные особенности отложений.

Породы – коллекторы месторождений Западной Сибири представлены, в основном, терригенными (обломочными) песчано-алевролито-глинистыми породами полимиктового (разноминерального) состава. Структурные особенности таких пород связаны с формой, взаимным расположением и гранулометрическим распределением частиц, слагающих твердую фазу.

Основным цементирующим веществом песчаных и алевролитовых пород является глинистый материал, представленный главным образом каолинитом, хлоритом, гидрослюдой и смешанно-слойными образованиями ряда гидрослюда – монтмориллонит. Карбонатный цемент имеет подчиненное распространение. Влияние цемента на структурные особенности заключается, в первую очередь, в характерных размерах его частиц и особенностях распределении его в поровом пространстве (см. таблицу 2.1).

Таким образом, обобщенное представление о структуре горной породы можно получить, определив гранулометрический состав её твердой фазы. Кроме того, материалы гранулометрического анализа позволяют уточнить литологию пород - первичное макроописание литологии керна (см. лабораторную работу № 1).

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ (МЕХАНИЧЕСКИЙ) СОСТАВ ПОРОД

Пласты, сложенные песками, состоят из зерен неправильной формы и самых разнообразных размеров. Количественное (массовое) содержание в породе частиц различной величины принято называть гранулометрическим (механическим) составом.

Исследования показывают, что гранулометрический состав — важная характеристика, от него зависят многие свойства пористой среды: проницаемость, пористость, удельная поверхность, капиллярные свойства и т. д. По механическому составу можно судить о геологических и палеогеографических условиях отложения пород залежи, и поэтому начальным этапом исследований при изучении генезиса осадочных пород должен быть гранулометрический анализ их.

Так как размеры частиц песков обусловливают общую величину их поверхности, контактирующей с нефтью, от гранулометрического состава пород зависит количество нефти, которое остается в пласте после окончания его эксплуатации в виде пленок, покрывающих поверхность зерен.

Гранулометрический состав песков важно знать в нефтепромысловой практике. Например, на основе механического анализа в процессе эксплуатации нефтяных месторождений подбирают фильтры для забоев нефтяных скважин, предотвращающие поступление песка в скважину.

Размер частиц горных пород изменяется от коллоидных частиц до галечника и валунов. Однако исследования показывают, что гранулометрический состав большинства нефтесодержащих пород определяется в основном частицами размерами от 1 до 0,01 мм.

Наряду с обычными зернистыми минералами в природе широко распространены глинистые и коллоидно-дисперсные минералы с размерами частиц меньше 0,1 мкм (0,001 мм). Значительное количество их содержится в глинах, лёссах и других породах.

В составе нефтесодержащих пород коллоидно-дисперсные минералы имеют подчиненное значение. Вместе с тем вследствие огромной величины их общей поверхности составом коллоидно-дисперсных минералов определяются процессы поглощения катионов (и анионов).

От их количества в значительной степени зависит степень набухаемости горных пород в воде. Коллоидно-дисперсные минералы имеют большое значение для решения практических вопросов нефтяной геологии. По данным проф.

И. Д. Седлецкого имеется возможность расчленять немые толщи пород (т. е. не содержащие остатков фауны и флоры) по составу коллоидно-дисперсных минералов.

Предполагается также, что коллоидно-дисперсные минералы могут быть использованы в качестве геологических термометров. Например, монтмориллонит при нормальном давлении разрушается при температуре выше 725°С, а галлуазит при 50°С. Следовательно, можно предполагать, что глины, содержащие галлуазит, образовались при температурах ниже 50°С.

Механический состав пород определяют ситовым и седиментационным анализом. Ситовой анализ сыпучих горных пород применяется для рассева фракций песка размером от 0,05 мм и больше. Содержание частиц меньшего размера определяется методами седиментации. При проведении ситового анализа в лабораторных условиях обычно пользуются набором проволочных или шелковых сит с размерами отверстий (размер стороны квадратного отверстия) 0,053, 0,074, 0,105, 0,149, 0,210, 0,227, 0,42, 0,59, 0,84, 1,69 и 3,36 мм. Существуют и другие разнообразные системы сит и всевозможных механических приспособлений для рассева. Сита располагают при рассеве таким образом, чтобы вверху было сито с наиболее крупными размерами отверстий. В него насыпают навеску породы (50 г) ведут просеивание в течение 15 мин. После этого взвешивают породу, оставшуюся на каждом сите, и результаты ситового анализа записывают в таблицу.

Методы седиментационного разделения частиц по фракциям основаны на различной скорости осаждения зерен разного размера в вязкой жидкости.

По формуле Стокса скорость падения в жидкости частиц сферической формы равна

(1.1)

где d — диаметр частиц в м;v - скорость осаждения частиц в м/сек; рж —

3

плотность жидкости в кг /м ; рп — плотность вещества частицы в кг/м3; g — ускорение силы тяжести в м/сек2; v — кинематическая вязкость в м2/сек.

Рис. 1. Седиментометр.

1 – стеклянный кран; 2 – пипетка 3 – мешалка; 4 – градуированный цилиндр;

5 – стеклянный термостат.

Формула (1.1) справедлива при свободном нестесненном движении зерен; чтобы не было влияния концентрации частиц на скорость их падения в дисперсной среде, содержание твердой фазы в суспензии не должно превышать по весу 1 % .

Приложение формулы Стокса для седиментационного анализа рассмотрим на примере пипеточного метода.

Из фракции песка, прошедшей сито с наименьшими отверстиями, отбирают навеску в 10 г и перемешивают ее в воде в цилиндре емкостью 1 л, помещенном в баню (рис. 1). В цилиндр вставляется пипетка (2) с глубиной спуска ее кончика около h=30 см

Рис. 2. Кривая суммарного

гранулометрического состава.

Ряс. 3 Кривая распределения зерен по размеру.

Допустим, что необходимо определить в песке количества частиц, меньших d1. Для этого при помощи формулы (1.1) вычисляют время t1 падения частиц размером d1 до глубины спуска пипетки h. Очевидно, что при отборе пипеткой пробы с глубины h через время t1 в пипетку войдут только те частицы, диаметр которых меньше d1 так как ко времени t1 после начала осаждения частиц все более крупные зерна будут ниже кончика пипетки. Далее, высушив содержи­мое пипетки, определяют количество всех частиц, имеющих диаметр меньше или больше, чем d1 находившихся в суспензии, что легко сделать, так как масса всей навески, объем пипетки, вес сухого остатка в ней и объем жидкости в цилиндре известны. Отбирая последующие пробы через другие интервалы времени от начала отстаивания суспензии, точно так же определяют в анализируемой пробе содержание более мелких фракций.

Существует большое разнообразие методов седиментационного анализа. Наибольшее распространение в лабораториях по исследованию грунтов получили методы отмучивания током воды, отмучивания сливанием жидкости (метод Сабанина) и метод взвешивания осадка при помощи весов Фигуровского.

При отмучивании током воды грунт помещают в конический или цилиндрический сосуд, через который создают ток воды, направленный снизу вверх. Регулируя скорость движения воды, добиваются выноса из пределов сосуда частиц определенного диаметра, величина которого также может быть определена при помощи формулы Стокса.

При отмучивании сливанием жидкости частицы разного размера разделяют путем слива после определенного времени отстаивания верхней части столба суспензии с мелкими частицами, не успевшими осесть на дно сосуда.

Наиболее совершенный метод седиментационного анализа - взвешивание осадка. Хорошо перемешанную суспензию вливают в цилиндрический сосуд, в который опускают тонкий стеклянный диск, подвешенный на плечо седиментометрических весов Н. А. Фигуровского. Выпадающие частицы суспензии отлагаются на стеклянном диске. По мере отложения осадка равновесие весов нарушается и для восстановления его требуется дополнительная нагрузка. Регистрируя время и нагрузки, получают данные, которые затем обрабатывают и приводят в обычный для анализа вид: результаты анализа механического состава пород изображаются в виде таблиц или графиков суммарного состава и распределения зерен породы по размерам (рис. 2 и 3). Для построения первого графика по оси ординат откладывают массовые концентрации в процентах, а по оси абсцисс — диаметр d1 или логарифм диаметра частиц lgd.

При построении второго графика по оси абсцисс откладывают диаметры А частиц, а по оси ординат — массовые концентрации в процентах каждой фракции в исследуемой породе.

Отношением d60 / d10 принято характеризовать степень неоднородности песка,

где d60 — диаметр частиц, при котором сумма масс фракций, начиная от нуля и кончая этим диаметром, составляет 60% от массы всех фракций (точка 2, рис. 2), а d10 — аналогичная величина для 10% точки кривой суммарного гранулометрического состава (точка 5, рис. 2). По диаметру, соответствующему точке 1, подбирают отверстия фильтров нефтяных скважин.

Коэффициент неоднородности зерен пород, слагающих нефтяные месторождения, обычно колеблется в пределах 1,1—20.

МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ ГЛИНИСТЫХ ФРАКЦИЙ

Коллоидно-дисперсные минералы, сложенные частицами весьма малых размеров и образующие тесные смеси с другими минералами, требуют особых методов выделения и разделения.

Вначале для удаления карбонатов, метающих выделению тонких фракций, породу обрабатывают соляной кислотой. Установлено, что при этом основная часть коллоидно-дисперсных минералов (силикаты, алюмосиликаты и др.) не разрушается.

Для выделения коллоидно-дисперсных минералов, кроме отмучивания применяют центрифуги, при помощи которых можно выделить частицы вплоть д 0,01 мкм (микрона). Методом седиментации столь малые частицы выделит затруднительно — они испытывают механическое воздействие воды, так ка вследствие влияния броуновского движения больше становится траектория падения частиц. В этих условиях для расчета скорости падения частиц формула Стокса не применима. В центрифугах же броуновское движение подавляется вектором центробежной составляющей силы, и оно не скапывается на фракционировке анализируемых частиц.

Важной константой, которая используется при разделении и определении минералов, служит их плотность. Несмотря на то, что осадочные образован

имеют сложный минералогический состав, приближенным методом определения плотности путем применения набора так называемых «тяжелых жидкостей» удается выделить некоторые группы минералов. Метод основан на подборе жидкостей определенных плотностей, при помощи которых выделяются мине­ралы с плотностью, меньшей или большей плотности жидкости. При достаточно большом выборе тяжелых жидкостей плотность минеральных зерен удается определить с точностью до первого десятичного знака.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАРБОНАТНОСТИ ПОРОД

Важное значение для промысловой практики имеет карбонатность пород, т. е. содержание в них солей угольной кислоты — известняка СаС03, доломита СаС03 • MgC03, сидерита FeC03 и т. д.

Карбонатность нефтяных коллекторов колеблется в широких пределах. Некоторые породы содержат карбонаты в небольшом количестве в виде цементирующего вещества, а другие почти целиком сложены карбонатами.

Определение карбонатности пород основано на химическом разложении содержащихся в них карбонатов и на учете количества выделившегося углекислого газа объемным или весовым способом.

В лабораториях физики пласта получил распространение объемный газометрический способ измерения карбонатности пород. Выделившийся в специальном приборе вследствие взаимодействия карбонатов с соляной кислотой углекислый газ улавливается в измерительном устройстве [2].

Подсчет величины карбонатности ведется по отношению к СаСОз, так как известняк составляет основную часть карбонатов породы. По объему выделившегося СО2 массовую концентрацию в процентах карбонатов в породе определяют по формуле

где ка — содержание СаС03 в породе в процентах; V — объем выде-

о

лившегося СО2 в м ; а — масса исследуемого образца породы в кг; р—

о

плотность С02 в кг/м при температуре опыта (берется из таблиц).

Подобные анализы используются для установления целесообразности солянокислотных обработок забоев скважин с целью увеличения пропускной способности пород. Содержание карбонатов может также быть дополнительным фактором при корреляции пластов.

studfiles.net


Смотрите также