كثافة الصخر

خطوات الاستخدام

أدخل كثافة الحبوب (ρ_grain): وهي كثافة المعادن المكونة للصخر دون الفراغات. تتراوح عادة بين 2.6 - 2.8 جم/سم³ للصخور الرسوبية (مثل الكوارتز 2.65 جم/سم³). يتم الحصول عليها من قياسات معملية أو جداول قياسية. القيمة الدقيقة مهمة لأنها تؤثر بشكل كبير على الكثافة الكلية.

أدخل المسامية (φ): هي نسبة الفراغات في الصخر من الحجم الكلي، معبراً عنها كرقم عشري (مثلاً 0.20 للمسامية 20%). تتراوح مسامية الصخور من أقل من 1% (صخور نارية كثيفة) إلى أكثر من 30% (صخور رملية غير متماسكة). يتم قياسها معملياً أو من سجلات الآبار.

أدخل كثافة المائع (ρ_fluid): كثافة السائل أو الغاز الموجود في المسام. للمياه المالحة ~1.05 جم/سم³، للنفط الخام ~0.85 جم/سم³، للغاز ~0.2 جم/سم³ (تحت الضغط). القيمة تعتمد على نوع المائع ودرجة الحرارة والضغط.

الأسئلة الشائعة

الكثافة الكلية للصخر (ρ_bulk) تتناقص بزيادة المسامية لأن الفراغات تمتلئ بسوائل أقل كثافة من الحبوب. العلاقة خطية: ρ_bulk = ρ_grain × (1 - φ) + ρ_fluid × φ. في الجاذبية الأرضية، يتم قياس مجال الجاذبية وربطه بالتباين في الكثافة تحت السطح. فكلما كان الصخر أقل كثافة (أعلى مسامية)، ينتج شذوذاً جاذبياً أقل. لذلك يستخدم الجيوفيزيائيون هذه المعادلة لتقدير المسامية أو نوع المائع من بيانات الجاذبية، خاصة عند دمجها مع بيانات سرعة الصوت ( sonic logs). هذه العلاقة أساسية في استكشاف النفط والغاز حيث أن الصخور عالية المسامية المشبعة بالهيدروكربونات تكون أقل كثافة من الصخور المشبعة بالماء.

في الواقع، الصخور غالباً ما تحتوي على خليط من المعادن وعدة سوائل. يمكن تعميم المعادلة باستخدام متوسطات مرجحة. للمعادن: ρ_grain_avg = Σ (V_i × ρ_i) حيث V_i النسبة الحجمية لكل معدن. للسوائل: ρ_fluid_avg = S_w × ρ_w + S_o × ρ_o + S_g × ρ_g، حيث S_w, S_o, S_g إشباعات الماء والنفط والغاز (تجميعها = 1). ثم تطبق المعادلة الأصلية. على سبيل المثال، إذا كان الصخر يتكون من 70% كوارتز (2.65) و30% طين (2.45)، كثافة الحبوب المتوسطة = 0.7×2.65+0.3×2.45 = 2.59 جم/سم³. إذا كان المسامية 20% وتشبع الماء 60% والنفط 40% (كثافة النفط 0.85)، كثافة السائل المتوسطة = 0.6×1.05+0.4×0.85 = 0.97 جم/سم³. ثم ρ_bulk = 2.59×0.8 + 0.97×0.2 = 2.266 جم/سم³. هذه الحسابات ضرورية في نمذجة المكامن وتقييم الاحتياطيات.

كثافة الحبوب (ρ_grain) هي كثافة المواد الصلبة فقط، بينما الكثافة الكلية (ρ_bulk) تشمل الفراغات. الفرق بينهما يعتمد على المسامية وكثافة المائع. إذا كانت كثافة المائع معلومة، يمكن إعادة ترتيب المعادلة لحساب المسامية: φ = (ρ_grain - ρ_bulk) / (ρ_grain - ρ_fluid). هذه طريقة شائعة في البتروفيزياء لتقدير المسامية من قياسات الكثافة الظاهرية (من سجلات الكثافة أو العينات). على سبيل المثال، إذا كانت ρ_grain=2.65، ρ_bulk=2.25، ρ_fluid=1.0، فإن φ = (2.65-2.25)/(2.65-1.0)=0.4/1.65=0.242 (24.2%). هذه المسامية تسمى مسامية الكثافة (density porosity). يجب التأكد من أن الصخر نظيف (خالٍ من الطين) لأن الطين يزيد ρ_grain الظاهري.

كثافة السوائل والغازات تتغير مع الضغط ودرجة الحرارة. في المكامن العميقة، يكون الضغط عالياً ودرجة الحرارة مرتفعة، مما يغير كثافة النفط والماء والغاز. عادةً، تزداد كثافة السوائل بزيادة الضغط وتقل بزيادة درجة الحرارة، لكن التأثير الصافي يعتمد على نوع المائع. بالنسبة للماء، يمكن استخدام معادلات الحالة مثل معادلة McCain. للنفط، يتم تصحيح الكثافة باستخدام عامل التكوين الحجمي (formation volume factor). للغاز، تخضع الكثافة لقانون الغاز المثالي مع معامل الانحراف Z. لذلك، عند حساب الكثافة الكلية للصخر في المكمن، يجب استخدام كثافة المائع عند ظروف المكمن، وليس عند الظروف السطحية. الإهمال قد يؤدي إلى خطأ كبير في تقدير الكثافة وبالتالي في حسابات الجاذبية أو الاحتياطيات.

كثافة الصخر

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

أمثلة محلولة

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

1حساب كثافة صخر رملي مشبع بالمياه المالحة: إذا كانت كثافة حبيبات الكوارتز 2.65 جم/سم³، المسامية 25% (0.25)، وكثافة المياه المالحة 1.05 جم/سم³، فما الكثافة الكلية؟

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة