Akademia Górniczo - Hutnicza.

Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu.

Specjalność: Ochrona Środowiska.

Laboratorium z Geofizyki Poszukiwawczej

i Wiertniczej.

Ćw.nr.2: Określanie porowatości skał K_p.

Dariusz Sobala

Paweł Sołtys

Rok III

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest określenie porowatości skał.

2. Wstęp teoretyczny.

Porowatość skały jest cechą jakościową, informującą o występowaniu pustych przestrzeni (porów) zawartych między fazą absolutnie suchej skały.

Geneza porów:

• pierwotne (syngenetyczne albo synsedymentacyjne) - powstałe w czasie tworzenia się skały,

• wtórne (epigenetyczne lub postsedymentacyjne) - powstałe po utworzeniu się skały, w wyniku późniejszych procesów jej litogenezy.

Ze względu na kształt porów można je podzielić na:

• stereopory - wolne przestrzenie, których rozmiary w trzech wzajemnie prostopadłych kierunkach są w przybliżeniu równe,

• kanaliki (pory kanalikowe) - rozmiar w jednym kierunku jest znacznie większy od rozmiarów w dwóch pozostałych kierunkach,

• szczeliny - rozmiar w jednym kierunku jest znacznie mniejszy od rozmiarów w dwóch pozostałych kierunkach.

Według rozmiarów pory dzielimy na:

• ponadkapilarne - o rozmiarach powyżej 0,1 mm,

• kapilarne - o rozmiarach od 0,1 mm do 0,0002 mm,

• subkapilarne - o rozmiarach poniżej 0,0002.

Struktura przestrzeni porowej skały rozumie się charakter rozkładu porów według ich rozmiarów. Struktura przestrzeni porowej w skale jest określona:

• kształtem i rozmiarami poszczególnych porów,

• udziałem porów o różnej wielkości,

• stopniem łączności między poszczególnymi porami,

• pory otwarte połączone ze sobą i tworzące tzw. porowatość otwartą,

• pory zamknięte - izolowane, nie łączące się ze sobą i tworzące tzw. porowatość zamkniętą.

Skały zbiornikowe o porowatości otwartej z punktu widzenia ich struktury i kształtów dzielimy na:

• skały o porowatości międzyziarnowej - przede wszystkim skały klastyczne (okruchowe),

• skały o porowatości szczelinowej - przede wszystkim skały węglanowe,

• skały o porowatości dwoistej (dwustopniowej) - szczelinowe posiadające dodatkowo matrycę skalną o porowatości międzyziarnowej.

Z punktu widzenia łączności między porami i przepływu płynów w skale wyróżnia się następujące rodzaje (typy) porowatości i odpowiednio współczynników porowatości:

• całkowitą,

• odkrytą,

• efektywną,

• dynamiczną.

Wartość porowatości każdej skały zależy od wielu czynników:

• kształt i stopień obtoczenia ziaren,

• skład granulometryczny (rozkład wielkości ziaren),

• przestrzenne rozmieszczenie ziaren,

• zwięzłość (cementacja) skały.

3. Otrzymane wyniki i ich interpretacja.

Przyjmujemy wartość równą jednej podziałce na wadze jako dokładność pomiaru masy skały w powietrzu i w wodzie.

Δm_1,2- błąd pomiaru ciężaru badanej próbki w powietrzu

Δm₃- błąd pomiaru ciężaru badanej próbki w wodzie

Δm_1,2=Δm₃=0,2 [g]

Lp.	Symbol próbki	Masa suchej w powietrzu [g]	Masa mokrej w powietrzu [g]	Masa mokrej w wodzie [g]	Porowa-tość Kp [%]	Błąd obl. porowa-tości p [%]	wi
1	12.P	21,8	22,2	13,8	4,76	0,0238	1764
2	1.X	68,6	77,6	41,8	25,14	0,0056	32041
3	2.X	77,0	87,6	47,4	26,37	0,0050	40401
4	3.X	60,2	67,8	36,6	24,36	0,0064	24336
5	4.X	20,8	23,6	12,8	25,93	0,0185	2916

Porowatość próbek obliczamy według wzoru:

gdzie:

m₁ - masa suchej próbki ważonej w powietrzu,

m₂ - masa próbki nasyconej wodą, ważonej w powietrzu,

m₃ - masa próbki nasyconej wodą, ważonej w wodzie.

Dokładność pomiarów obliczamy metodą różniczki zupełnej:

Po przeanalizowaniu otrzymanych wartości odrzucamy wynik dla próbki nr. 11I gdyż znacznie odbiega od wartości pozostałych próbek. Przyczyną tej różnicy jest to, iż próbka ta jest granitem, a pozostałe są piaskowcami.

Iloraz błędu bezwzględnego maksymalnego przez błąd bezwzględny minimalny jest równy 3,67. Ze względu na to, do uśrednienia wyników wybieramy metodę średniej ważonej, gdzie wagę poszczególnych wyników obliczamy według wzoru:

Średnia ważona jest równa:

_p(waż) = 25,47 %

Błąd bezwzględny średniej ważonej wynosi:

_p(waż) = 8,61 %

Błąd względny wynosi:

_p.wzgl = 0,72 %

4. Wnioski.

Po wykonaniu powyższego ćwiczenia i przeanalizowaniu danych, z powodu odstępstw od wartości porowatości innych próbek z dalszych obliczeń eliminujemy próbkę 12.P. Już po obserwacji wzrokowej stwierdziliśmy że próbka ta pochodzi z innego rodzaju skał, co potwierdziły późniejsze obliczenia. Próbki o symbolach 1.X, 2.X, 3.X, 4.X, należą do skał wapiennych i wartości ich porowatości są zbliżone do siebie, zaś próbka odrzucona z obliczeń jest skałą granitową znacznie różniącą się wartością porowatości.

---