 |
3. 5. Пористость пород-коллекторов
|
|
|
|
3. 5. ПОРИСТОСТЬ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ
Емкость порового коллектора называется пористостью. Для характеристики величины пористости употребляется коэффициент, который показывает, какую часть от общего объема породы составляет поры.
Различает общую, открытую и эффективную пористость. Общая (полная абсолютная) пористость - это объем всех пор в породе. Соответственно коэффициент общей пористости представляет собой отношение объема всех пор к объему породы. Общая пористость определяется по формуле 3.
m = V1/V2*100 (4)
где V1 – общий объем всех пор в породе, м3; V2 – объем породы, м3.
Она выражается в процентах (коэффициенты пористости в долях единицы).
При промышленной оценке залежи нефти и газа принимается во внимание открытая пористость.
Открытая пористость, это объем только тех пор, которые связаны, сообщаются между собой. Она характеризуется коэффициентом открытой пористости - отношением суммарного объема (V0) открытых пор к объему образца породы (V2).
В нефтяной геологии наряду с понятиями общая и открытая пористость, существует понятие эффективная пористость. Она определяется наличием таких пор, из которых нефть может быть извлечена при разработке. Неэффективными считают субкапиллярные и изолированные поры.
Коэффициентом эффективной пористости (Кэф) называется отношение объема пор (Vэф), через которые возможно движение нефти, воды или газа при определенных температуре и градиентах давления к объему (Vобр) образца горной породы (Кэф=Vэф/Vобр). В практике геологоразведочных работ коэффициент эффективной пористости определяется как разность открытой пористости и остаточной водонасыщенности пород: (Кэф = Ко - Ов), где Кэф, это коэффициент эффективной пористости, Ко – коэффициент открытой пористости, Ов – остаточная водонасыщенность. Предполагается, что остаточная вода приурочена к субкапиллярным каналам и по вторичным новообразованиям глинистых минералов, таких как каолинит.
|
|
|
Таким образом, под эффективной пористостью нефтесодержащей породы понимается отношение объема пор, через которые возможно движение нефти, воды или газа при определенных температуре и градиентах давления.
Для пород, состоящих из неодинаковых по размеру обломков (конгломератов, глинистых песчаников), пористость резко снижается, так как мелкие зерна заполняют промежутки между крупными зернами, уменьшая тем самым объем порового пространства.
Величина пористости горных пород может достигать 40%. Так, газоносные алевролиты (алевриты) местоскоплений Ставрополья имеют пористость 30-40%. Наиболее распространенные значения пористости нефтеносных песчаников Русской платформы составляют 17-24 %.
При разработке местоскоплений нефти и газа применяют искусственные методы увеличение пористости путем гидроразрыва и воздействия на пласт соляной кислотой, что приводит к разрушению перегородок между порами и расширению трещин.
Принцип количественной оценки емкостных свойств карбонатных (трещиноватых и кавернозных) пород такие же, как и обломочных.
3. 6. ПРОНИЦАЕМОСТЬ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ
Проницаемость, этоважнейший показатель коллектора, характеризующий свойство породы пропускать через себя жидкость и газ.
Проницаемостью называют свойство горных пород пропускать сквозь себя жидкости и газы при наличии перепада давления.
Проницаемость зависит таких факторов; как характер проявления вторичных или постседиментационных процессов, зависит от структуры порового пространства, степени отсортированности обломков, размера зерен, взаиморасположение частиц, укладки обломочного материала.
|
|
|
В международной системе СИ за единицу проницаемости в 1 м2 принимается проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью 1 м2 и длиной 1 м при перепаде давления 1 н/м2 расход жидкости вязкостью 1 н*сек/м2 составляет 1 м3/сек. Единицей измерения проницаемости является квадратный метр (м2). Чаще всего для обозначения проницаемости пород используют микрометр (мкм2). Обычно для оценки проницаемости пользуются практической единицей Дарси, которая приблизительно в 1012 раз меньше, чем проницаемость в 1 м2, или миллидарси (мД). За единицу проницаемости в 1 Дарси (1 Д) принимают проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью 1 см2 и длиной 1 см при перепаде давления 1 кг/см2 расход жидкости вязкостью 1 спз (сантипуаз) составляет 1 см3/сек. Проницаемость зависит от размера и конфигурации пор (величины зерна), от плотности укладки и взаимного расположения частиц, от трещиноватости пород. В настоящее время происходит постепенный переход на новую единицу размерности, равную миллидарси, это 10-3 мкм2.
Коллекторские свойства нефтегазоносных пластов очень часто резко изменяются на небольших расстояниях в одном и том же пласте. Даже в пределах одного небольшого образца породы размер отдельных пор сильно колеблется. Характер строения и размер пор оказывают большое влияние на движение жидкостей и газа в нефтяном пласте и на величину коэффициента извлечения нефти из недр. Практически по субкапиллярным порам жидкость не перемещается. В таких порах межмолекулярное притяжение бывает настолько велико, что для перемещения жидкости требуется чрезмерно высокий перепад давления, отсутствующий в пластовых условиях. Благодаря межмолекулярному притяжению поверхность минеральных частиц обволакивается слоем крепко связанной воды. Это вода почти полностью закрывает просветы субкапиллярных поровых каналов. Породы с такими порами имеют абсолютную проницаемость менее 1мД и не представляют промышленного значения.
Существуют различные схемы классификации пород- коллекторов. П. П. Авдусин и М. А. Цветкова выделяют пять классов по величине эффективной пористости, в процентах:
|
|
|
В последнее время широкое применение получила классификация песчано-алевритовых коллекторов, предложенная А. А. Ханиным (табл. 6). Согласно этой классификации выделяется шесть классов коллекторов, различающихся по проницаемости и емкости.
Таблица 6. Классификация терригенных коллекторов (по А. А. Ханину).
| класс | Название породы по преобладанию гранулометрической фракции | Пористость эффективная, % | Проницаемость по газу, (мдарси) или n*10-3*мкм2 | Оценка коллектора по проницаемости и емкости |
| I | Песчаник среднезернистый Алевролит мелкозернистый | 16, 5 | > 1000 | Очень высокая |
| II | Песчаник среднезернистый Алевролит мелкозернистый | 15 – 16, 5 26, 5 - 29 | 500-1000 | высокая |
| III | Песчаник среднезернистый Алевролит мелкозернистый | 11 – 15 20, 5 –26, 5 | 500-100 | средняя |
| IV | Песчаник среднезернистый Алевролит мелкозернистый | 5, 8 – 11 12 – 20, 5 | 100-10 | пониженная |
| V | Песчаник среднезернистый Алевролит мелкозернистый | 0, 5 – 5, 8 3, 6 - 12 | 10-1 | низкая |
| VI | Песчаник среднезернистый Песчаник мелкозернистый Алевролит крупнозернистый Алевролит мелкозернистый | 0, 5 3, 3 3, 6 | < 1 | не имеет промышленного значения |
Изучение коллекторских свойств пластов проводится по образцам керна, материалам промыслово-геофизических исследований и по данным испытания скважин на приток.
Важным показателем является абсолютная проницаемость, под которой понимают такую проницаемость пористой среды, которая определена при движении в ней лишь одной какой-либо фазы (газа или однородной жидкости), химически инертной по отношению к породе, при условии полного заполнения порового пространства газом или жидкостью.
Если в поровом пространстве установлено более одного флюида, то проницаемость по конкретному флюиду называется эффективной. Относительная проницаемость в этом случае определяется как отношение эффективной к абсолютной проницаемости для флюида при данной насыщенности. В практике геологоразведочных работ обычно применяется классификация А. А. Ханина (табл. 6), реже классификация К. И. Багринцевой (табл. 7).
|
|
|
Табл. 7. Классификация значений ФЕС для пород-коллекторов, развитых в карбонатных отложениях (по К. И. Багринцевой, 1976).
| Группа | Класс | Проницаемость, 10-3 мкм2 Кпр | Пористость открытая, % Кп | Тип коллектора |
| А | I | 1000-500 | 20-35 | каверно-поровый и поровый |
| А | II | 500-300 | 16-30 | каверно-поровый и поровый |
| А | III | 300-100 | 12-25 | поровый и трещинно-поровый |
| Б | IV | 100-50 | 12-25 | поровый и трещинно-поровый |
| Б | V | 50-10 | 12-25 | поровый и трещинно-поровый |
|
Параметры матрицы | ||||
| В | VI | 10-1 | 8-20 | поровый и порово-трещинный |
|
Параметры трещин | ||||
| В | VI | 300-1 | 0, 1-4 | порово-трещинный и трещинный |
|
Параметры матрицы | ||||
| В | VII | Менее 1 | 2-15 | Поровый и порово-трещинный |
|
Параметры трещин | ||||
| В | VII | 300-1 | 0, 1-4 | Порово-трещинный и трещинный |
Если А. А. Ханин выделяет 6 классов пород-коллекторов, то К. И. Багринцева выделяет 7 классов пород-коллекторов. Совместно пористость и проницаемости именуют фильтрационно-емкостными свойствами пород и сокращенно записывается ФЕС.
|
|
|
