الطرق المخبرية لتعيين نفوذية الصخور

^ مقدمة ^ :

&هناك أجهزة عديدة لتعيين نفوذية الصخور المطلقة، حيث أن أغلبية القطع المكونة لهذه الأجهزة متشابهة وتحتوي على نفس القطع الرئيسية وهي كالتالي:

1. حامل العينة.

2. مقاييس لقياس الضغط عند دخول وخروج السائل أو الغاز من العينة.

3. عداد لقياس الكمية المصروفة من الغاز أو السائل. 4. منظم يجعل كمية السائل أو الغاز المصروفة ثابتة.

إن وجه الاختلاف بين الأجهزة التي تقاس بواسطتها النفوذية، هو أن هناك جهازا يقيس النفوذية عند ضغوط كبيرة (بالشروط الطبقية) وأخر عند ضغوط صغيرة.

إن بعضا من هذه الأجهزة يعين النفوذية باستخدام الهواء أو الغاز، أما النوع الأخر فباستخدام السائل ولهذا السبب فإن بعضا من الأجزاء التي يتكون منها الجهاز الواحد ستكون مختلفة عن الأخرى الموجودة في الجهاز الآخر.&

الشكل يبين الرسم التخطيطي لجهاز تعيين النفوذية المطلقة باستخدام الغاز

الشكل يوضح الجهاز الذي تقاس بواسطته نفوذية الصخور المطلقة باستخدام الغاز عند ضغوط صغيرة.

&يتكون الجهاز من منظم للضغط 2 الموصول مع اسطوانة الغاز 1، أما الغاز المضغوط فيصل بانتظام إلى مدخل حامل العينة 3، حيث أن الخط الذي يؤدي بالغاز إلى مدخل العينة موصول عن طريق أنبوب إلى مقياس الضغط P وعلى مخرج حامل العينة عداد غازي 4 لقياس حجم الغاز الذي يمر من خلال العينة والى العداد لينطلق إلى الخارج. أما مراحل سير التجربة فهي على النحو التالي:

يتم في البداية تعيين مقاييس العينة (طول العينة ونصف قطر العينة r وبالتالي حساب سطح مقطع العينة F) ومن ثم اعتمادا على جداول أو منحنيات خاصة يتم تعيين لزوجة الغاز بالعلاقة مع درجة الحرارة. بعد تعيين ضغط القياس P1 وتعييره بواسطة المنظم 2 نبدأ التجربة وذلك بتمرير الغاز من خلال العينة والذي بدوره يمر من خلال العداد الغازي بعد خروجه منها، حيث يقاس حجم الغاز المار الفترة زمنية محددة عند الضغط الجوي ودرجة الحرارة العادية. يمكن إهمال فاقد الضغط في العداد الغازي في أثناء القيام بالتجربة وذلك نتيجة لصغره بالمقارنة مع الضغط عند مدخل العينة، وعلى هذا الأساس يمكننا اعتبار الضغط عند مخرج العينة مساوية للضغط الجوي. إن توزع الضغط في العينة ليس خطيا، ولكن نتيجة لصغر مقاييس العينة وصغر فاقد الضغط فيها يمكننا اعتباره خطيا ولذلك فالضغط الوسطي على طول العينة P سيكون مساوية للمعدل الحسابي الوسطي بين الضغط عند مدخل ومخرج العينة. لنسب حجم الغاز v المقاس بواسطة العداد الغازي عند الضغط Po وهو الضغط الجوي إلى الضغط الوسطي في العينة P يستعمل قانون بويل وماريوت، حيث يتم التوصل بذلك إلى المعادلة :

والتي بواسطتها يتم حساب النفوذية المطلقة للعينة بعد الانتهاء من التجربة. لقد أثبتت الدراسات المخبرية أن النفوذية المطلقة المقاسة باستخدام السائل ستكون في أغلب الأحيان اصغر من النفوذية المطلقة المقاسة باستخدام الغاز، حيث تساوي هاتان القيمتان في حالة واحدة فقط، وذلك عندما تكون نفوذية الصخور كبيرة جدا.

تعلل ظاهرة انخفاض نفوذية الصخر نفسه للسائل بالمقارنة مع نفوذيته للغاز بسبب انتفاخ الذرات الغضارية نتيجة لامتصاص جدران الوسط المسامي للسائل في أثناء عملية ارتشاح النفط والماء من خلاله وأحيانا يصل ثخن هذه الطبقة الرقيقة التي امتصها الصخر، بحيث تعادل تقريبا مقاييس القنوات المسامية لصخر ذي نفوذية ضعيفة، وبالتالي ستكون نفوذية الصخر للسائل أقل من نفوذيته للغاز، لذا ولتعيين النفوذية المطلقة لهذا الصخر المعينة باستخدام الغاز والماء والنفط يصل عادة إلى قيم كبيرة.

كنا قد ذكرنا سابقا أن النفوذية الفعالة بالإضافة إلى علاقتها بدرجة تشبع الوسط المسامي بمواد مختلفة تتعلق بعوامل أخرى، حيث وإجراء الحسابات المخزونية باستخدام منحنيات النفوذية النسبية، نرى أن النتائج الحسابية تختلف عن النتائج الحقيقية. لتجنب هذه الأخطاء تعين علاقة النفوذية النسبية وذلك بإجراء دراسات عملية لهذه الطبقة وبالتالي رسم المنحنيات اللازمة لها، مع الأخذ بعين الاعتبار عدا درجة التشبع الصفات الفيزيائية للصخور والسوائل الطبقية.&

&إن الأجهزة المخبرية التي تحقق لنا هذا الهدف هي معقدة بالمقارنة مع الأجهزة التي جرى ذكرها سابقة، حيث أنه في مثل هذه الحالة يجب تصميم نموذجة عن جريان الأطوار المختلفة مع تسجيل درجات تشبع الفراغات المسامية بهذه الأطوار الكمية المصروفة منها . تتألف أجهزة قياس النفوذية النسبية عادة من الأقسام التالية:

1. جهاز لتحضير المزيج من الأطوار المختلفة وتغذية العينة بها.

 2. حامل عينة ذي تصميم خاص.

3. جهاز لاستقبال وفصل الكميات المنفصلة من السوائل والغاز .

4. جهاز لقياس درجة تشبع الفراغات المسامية بالأطوار المختلفة.

5. أجهزة المراقبة وتنظيم عملية الارتشاح.

تعين درجة تشبع الفراغات المسامية بالأطوار المختلفة بعدة طرق منها: