Способ определения открытой пористости глинистых рассолосодержащих пород Советский патент 1984 года по МПК G01N15/08 

05

4; Изобретение относится к определанию физических параметров тверлых тел и может быть использовано при изучении Фильтрационных, колленторских и водоупорных свойств рассолосодержащих пород. Открытая пористость является основным параметром, определяющим фильтрационные, коллекторские и водоупор.чыз свойства горных пород Особенно вахсно достоверное знание величины открытой пористости надсолевых отложений и внутрисолевых прослоев глинистого состава на месторождениях калийных солей, так как она определяет водоэа1дитные свойства этих пород и потенциально Боэможныэ водопритогси в горные выработки калийных рудников. Известны способы определения открытой пористости путем создания перепада давлений в камере, объем ко1Орой заранее известен с вь сокой степенью точности. Измеряя величину перепада давлений, расчетны 1 путем определяют величину открытой пористости. В качестве рабочих тел ы объемомерах испо.гцззуют, или ртуть,, или нейтральный газ (гелий осо5е ;-.О при исследовании глинисты пород fl} . известные способы весьма трудоемки, требуют высокой степени точности измерений и наличия специфической аппаратуры. На;гболее близки. к изобретению далястся способ определения открытой .пористости горных пород 2, загслючающийся в высушивании исходf i о г о о б ра 3 ца I на сыгд ении его инертной жидкостью, взвешивании насыщен ного образца в инертной жидкости и на воздзухе и расчете величины открытой iTOpifcxocTH, CyDJKy проводят 100-105 0 до поwвес высушенного в термост те; образца; вес насьвденного образца в керосине; вес нас.ьЕценного образца н воздухе, Однасо данный способ малоприго ден для определения открытой пори тости тонкодисперсных глинистых п .род, со/держащих рассолы. При термической сушке из рассо ла ; содержагцегося в перовом простраь:стзе образца, происходит исп рение водной фазы, в результате к центрация рассола постепенно увел чинается,, аязкость его повышается что приводит к образованию в породе натечных форм и корочек рассола, которые закупоривают (заливают.) тонкие поры глинистых пород. Поэтому происходит резкое нарушение сообшаемости пор, приводящее к существенному занижению величины открытой пористости. Цель изобретения - noBbBJefsHe точности определения путем устранения закупорки пор при сушке. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения открытой пористости глинистых рассолосодержащих пород, заключающемуся в высушивании исходного образца, насыщении его инертной жидкостьго, взвешивании насыщенного образца в инертной жидкости и на воздухе и расчете в.еличины открытой пористости/ исходный образец перед высушиванием охлаждают до температуры ниже точки замерзаьия содержагцихся в нем внутрипоровых рассолов со скоростью, превышающей скорость образования льда Б кристаллической Форме, и при этой температуре проводят его высуишвание Б вакууме. Сущность способа заклк;чается в следующем. При резгсом oxлaждe п и влажного образца горной породы (термоударе) из рассола, ;-;аходящегося в его поровом пространстве, происходит выпадение микрокристаллов раствореннь,.х солей, а вода переходит в стеклообрасное (аморфное/ состояьие, ке . сопрОЕождагощееся увеличением объема. Далее путем откачки в вакууме производят возгонку (сублимацию) пароз воды из образца. При этом тон кодисперсные кристаллы солей остиются в породе. В указаьпом случае эффект закупоривания тонких пор глинис7ой породы сводится к минимуму , .DiiriH исследованы глинистые рассолосодержащие по-роды нaдcoJ;eвы;-: и межсолезый отложений Старобинского мec opo кдeния калийны;-: солей, следуЮ1иим с бра 3 ом. Кз к;следуемо.го керна откалывали четыре образца. Два шли на определение открытой пористости с применеляем термосушки, а дза других с пр 1мензнием сублимации. Первые образцы зыci IIивaлиcь в термостате 8-12 ч при 100-105С до достижения постоянного аеса. Далее они насыщались керосином под вакуумом, взвешивались на гидростатических весах а керосине, а затем на аналитических весах на воздухе. По формуле (1) рассчитывалась открытая порисаость образцов. Рас.хождение между парё1лледьными определениями не превышало 2%. Два других кусочка породы на короткое время (30-60 с) погружались в пентан, охлаждаемый до температуры жидкого азота. После такого термоудара образцы извлекались и помещались в вакуумную камеру, предварительно охлажденную до -50 С. Такая температура выбиралась исходя из следукхцего. Химический состав рассола показал наличие в нем хлоридов Na, Са, Mg-, К, присутствующих в виде растворов их солей (галита, карналлита, бишофита). Наиболее низкая температура замерзания среди названных растворов у бишофита (). Поэтому во избежание возможности образования раствора бишофита в камере необходимо подцерживать еще более низку температуру ( в данном случае -50 В случае присутствия в рассоле раство ров солей тахгидрита или антарктицид с температурами замерзания (-45) (-50)с в камере при вакуумной откачке необходимо поддерживать температуру порядка (-60)-(. Сублимация образцов проводилась 12-24 ч в зависимости от их числа и влажности. По достижении в камере вакуума 10 мм рт.ст. процесс сублимации считался завершенным, температура в ней поднималась постепенно до комнатной, при этом откачка продолжалась во избежание образования конденсата на поверхности образцов. Далее камера разгерметизировалась, образцы извлекались, взвешивались, насыщались под вакуумом керосином, взвешивались на гидростатических весах в керосину и на. аналитических весах на воздухе. Расчет открытой пористости производился по формуле (1). Полученные данные приведены в таблице

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ OTKPbVТОЙ ПОРИСТОСТИ ГЛИНИСТЫХ РАССОЛОСОДЕРЖЩИХ ПОРОД, заключающийся в высушивании исходного образца, насыщении его инертной жидкостью, взвешивании насыденного образца в инертной жидкости и на воздухе и расчете величины открытой пористости, о т л. и ч а ю щ- и и с я тем, что, с целью повышения точности определения, исходный образец перед высушиванием охлаждают до температуры ни-же точки замерзания содержащихся в нем внутрипоровых i рассолов со скоростью, превышающей скорость образования льда в кристаллической форме, и при этой о € температуре проводят его высуши(Л вание в вакууме.

Глинистый мергель

Примечание . Величина набухания у всех образцов не превышает 2%,

Из таблицы видно, что глинистыекрытой пористости, причем такое образцы, обладающие тонкими порамиувеличение связано с усадкой глиразмером от долей микрОна до первыхнистых пород 1ри термосушке. Одмикрон в результате сублимационнойнако исследованные образцы в ресушки резко увеличили значения, от-65 зультате процессов литификации поте9,2 20,9 14,9 6,0 17,4 3,5 ряли пластические свойства и являются практически ненабухакадими. Поэтому объяснить такое увеличение значений открытой пористости за счет присутствия в образцах набухающих минералов невозможно. Поровое пространство образца пос ле сушки в термостате представляет собой небольшие полости извилистой неправильной формы размером 2-3 мк Поверхность их покрыта сплошной коркой соли. После сублимационной сушки на от дельных участках поверхности образца наблюдаются мелкодисперсные кристаллы солей, практически не уменьшающие (как в случае термосушк величину открытой пористости глинистых пород. С уменьшением содержания глинис го материала в- образцах пород разница в значениях открытой пористости по результатам термической и сублимационной сушки уменьшается так как в этих пародах пористость представлена порами больших размеров и эффект закупоривания их натечными фонолами солей снижается. Получанные данные показьшают, что согласно предлагаемому способу открытая пористость надсолевых отложений и внутрисолевых глинистых . прослоев месторождений калийных солей приобретает особенно большое значение в связи с применением на калийных рудниках систем разработки с обрушением или плавным опусканием кровли, что приводит к образованию в перекрывающих породах множественных нарушений сплошности. Изменение напряженно-деформированного состояния надсолевых пород может вызвать из них водопритоки в горные выработки. Объем и расход их определяется величиной и структурой открытой пористости этих пород. Таким образом, использование изобретения позволяет объективно оценить объемы содержащейся в них жидкой фазы, потенциально опасной с точки зрения попсшания в горные выработки, и прогнозировать ее притоки.