Исследование влияния глинистых минералов на проницаемость горных пород при различной минерализации пластовой воды

Abstract

The paper is devoted to the impact assessment of water salinity on the rock permeability coefficient depending on the mineral composition of clay particles. In the experiments the thermodynamic conditions equivalent to the formation ones were created. Varying-salinity water – stratal water (16-20 g/l), 1 g/l was pumped through rock samples; NaCl was used as a dissolved salt. The dependence of the permeability change on the mica, kaolinite, and chlorite contents and separately on the content of mixed-layer minerals is built using the results of X-ray phase analysis. It is found that the mixed-layer minerals similar in properties to smectite group minerals, the main representative of which is montmorillonite, have the greatest impact on the reduction of permeability by changing water salinity of stratal water value (16-20 g/l) at 1 g/l. The most likely reasons for this behavior are: a) the fact of the destruction of the diffuse membranes of bound water by high concentration electrolytes, as a result of which the flow resistance factor by water bound to the surface of mineral particles is reduced or eliminated; b) the swelling of clay minerals in the presence of water, which is primarily typical for the minerals of smectite group.

В работе проведена оценка влияния минерализации прокачиваемой воды на коэффициент проницаемости горных пород в зависимости от минерального состава глинистых частиц. В ходе экспериментов создавались термодинамические условия, эквивалентные пластовым. Через образцы горных пород прокачивалась вода с различной минерализацией – пластовая (16-20 г/л) и 1 г/л, в качестве растворенной соли использовалась NaCl. С использованием результатов рентгенофазового анализа построена зависимость изменения проницаемости от содержания слюд, каолинита, хлорита и отдельных смешанослойных образований (ССО). Установлено, что смешанослойные минералы, близкие по свойствам к минералам смектитовой группы, основным представителем которой является монтмориллонит, оказывают наибольшее влияние на уменьшение проницаемости при смене минерализации воды пластового значения (16-20 г/л) на 1 г/л. Наиболее вероятными причинами такого поведения являются: а) факт разрушения диффузных оболочек связанной воды электролитами высокой концентрации, в результате чего фактор сопротивления потоку водой, связанной с поверхностью минеральных частиц, исключается или снижается; б) набухание глинистых минералов в присутствии воды, что характерно в первую очередь для минералов смектитовой группы.