1.5.5. Породы - коллекторы и породы - флюидоупоры.

Важнейшим свойством горных пород является их способность вмещать флюиды, пропускать их через себя, или, наоборот – быть непроницаемыми. Эти свойства обусловлены пористостью и проницаемостью пород. Пористость – это объем порового пространства, который оценивается отношением объема пор к объему горной породы. Выраженная в процентах эта величина называется коэффициентом пористости. Некоторые поры сообщаются друг с другом. Такая пористость называется открытой. Пористость, в которой каналы пор достаточно велики (> 0.2 мм) чтобы флюиды могли относительно свободно проходить сквозь них и сравнительно легко (экономически рентабельно) извлекаться, называется эффективной. Общая пористость больше, чем открытая, а открытая больше, чем эффективная. Строение порового пространства определяется размерами, формой и пространственными взаимоотношениями пор. По размерам поры классифицируются по-разному (таблица 9).

Пористость может быть в горной породе изначально, тогда она называется первичной, а может появиться в процессе существования горной породы – тогда она называется вторичной, например, при растворении горной породы, или ее перекристаллизации. Кроме того, пористость бывает гранулярная (или межзерновая), - в терригенных породах, каверновая – встречается в карбонатных породах и трещинная – встречается в любых по генезису породах. Гранулярная пористость зависит от окатанности, сортированности, форме и способе укладки зерен, а также от типа и состава цемента. Коэффициент пористости может достигать 40%, но обычно он не превышает 20%. Очень большую, но неравномерную пористость, имеют органогенные известняки. Равномерно пористы хорошо окатанные и слабо сцементированные терригенные породы.

Таблица 9.

Размеры и свойства пор.

Диаметр пор		Раскрытость трещин	Свойства флюидов
Мегапоры (полости), от сантиметров до кубометров			Нефть и вода движутся в соответствии с законами гравитации
Макропоры >0,1 мм		Сверхкапиллярные > 0,25 мм
Микропоры <0,1 мм	Капиллярные– 0,1 мм	Капиллярные 0,25- 0,001 мм	Действуют преимущественно капиллярные силы
	Субкапиллярные < 0,002 мм.	Субкапиллярные <0,001 мм.	Движение флюида практически невозможно

Проницаемость – способность пород пропускать флюиды. Она зависит от размера и конфигурации пор, что обусловлено размером зерен терригенных пород, плотностью укладки, и взаимного расположения частиц, составом и типом цемента и др. Очень большое значение для проницаемости играют трещины. Проницаемость меряется в миллидарси, которое в системе СИ имеет размерность в м², но реально используется одна миллионная ее часть мкм².

Пористость и проницаемость горных пород обуславливают особенности их взаимоотношений с жидкой и газовой фазами. Важнейшие из этих взаимоотношений для нефтегазовой геологии – это способность вмещать и пропускать сквозь себя, или, наоборот – не пропускать флюиды. Такие свойства называются коллекторскими или флюидоупорными свойствами пород.

Породы, способные вмещать нефть, газ и воду, и отдавать их при разработке, называются породами-коллекторами.

Изучение коллекторских свойств горных пород проводится по образцам керна – кусочкам породы, вынутым из скважины, по геофизическим материалам, по испытаниям скважин на приток. Лабораторное изучение керна - прямое аналитическое точное и достоверное. Однако, из-за того, что керн обычно разламывается по трещинам, они выпадают из поля зрения исследователя, в результате чего реальная проницаемость пород зачастую оказывается больше, чем определено при лабораторных исследованиях. Поэтому В.Д.Скарятин рекомендует рассматривать трещинный коллектор в виде совокупности двух сред

• блоков горных пород (матрицы коллектора), где основная емкость и фильтрация обусловлена порами, кавернами и мелкими трещинами сообщающимися друг с другом;

• межблокового пространства, представляющего собой крупные протяженные трещины и зоны дробления пород с приуроченными к ним расширениями, кавернами, пещерами и другими полостями.

Трещины - не только полости для накопления флюида, но и пути его миграции. К трещиноватым коллекторам за рубежом приурочено более 50%, запасов нефти, а в России 12% залежей. Именно трещиноватыми коллекторами обусловлена нефтегазоносность знаменитой баженовской свиты Западной Сибири (бажениты), а также доманиковых слоев Европы и Северной Америки.

Классификации коллекторов и флюидоупоров многочисленны и разнообразны. Чаще всего, среди них выделяют поровые (обусловленные гранулярной пористостью), кавернозные, трещиноватые и смешанные (кавернозно-трещиноватые, трещиновато - поровые, кавернозно - трещиновато - поровые). Рис. 1.7.

Кроме пород - коллекторов существуют породы слабо проницаемые, или практически непроницаемые. Такие породы называются породами - флюидоупорами (покрышками). Лучшие из них - каменная соль и глина. Особенно хорошие изолирующие свойства у монтмориллонитовой глины, способной разбухать в воде. Большая часть горных пород имеет средние изолирующие свойства. ми породы флюидоупора и породы- покрышки. То есть они не позволяют флюидам мигрировать по породе, и в то же время не могут надежно удержать их. Такие породы называют ложными покрышками.

Коллекторские и изолирующие свойства зависят не только от особенностей породы, но и от состояния флюидов внутри нее, от давления и температуры, при которых они находятся.

Характеристики коллекторов и флюидоупоров меняются с глубиной часто неоднозначно и непредсказуемо. Например, коллекторские свойства карбонатных пород улучшаются за счет выщелачивания и образования каверн, растворения карбонатного цемента. Глинистые породы часто обезвоживаются и растрескиваются. А в терригенных породах обломочные частицы уплотняются, ближе прилегают друг к другу, в результате чего коллекторские свойства породы ухудшаются. С уверенностью можно утверждать только то, что ни идеальных флюидоупоров, ни идеальных коллекторов в природе не существует.

Рис. 1.7. Виды коллекторов: а,б,в,г – поровые коллекторы, – а – высокопористый, образованный хорошо отсортированными частицами, б – плохо отсортированная низкопористая порода, в – хорошо отсортированная высокопористая порода сложенная проницаемыми частицами, г – хорошо отсортированная сцементированная порода, д – каверновые поры, е – трещинные поры.

а

б

г

Рис. 1.7. Виды коллекторов: а,б,в,г – поровые коллекторы, – а – высокопористый, образованный хорошо отсортированными частицами, б – плохо отсортированная низкопористая порода, в – хорошо отсортированная высокопористая порода сложенная проницаемыми частицами, г – хорошо отсортированная сцементированная порода, д – каверновые поры, е – трещинные поры.