II.5. Природные битумы.
Природные битумы – это твердые или густые полужидкие углеводородные соединения, растворяющиеся в органических растворителях. Источником их образования является нефть. Превращение нефтей в битумы происходит при их окислении на месте выхода нефтяных пластов на дневную поверхность. Процесс сопровождается потерей легких фракций, растворенного газа.
Битумы, являющиеся продуктами изменения нафтеновых нефтей. К ним относятся мальты, асфальты, асфальтиты и кериты. Мальты – это густовязкие черные нефти, богатые кислородом и серой. Плотность около 1 г/см3. Асфальты – твердые аморфные вещества черного, буровато-черного цвета. Плотность 1,07-1,09 г/см3. Плавятся при температуре 90-100ºС. Полностью растворяются в бензине. Асфальтиты – твердые хрупкие битумы, имеют более высокую плотность. Кериты – нефтяные угли, продукты высокого метаморфизма нефти, по внешнему виду похожи на каменный уголь. Отличаются почти полной нерастворимостью в органических растворителях и неплавкостью.
Глава III. Породы-коллекторы и природные
РЕЗЕРВУАРЫ НЕФТИ И ГАЗА.
Пористые и трещиноватые горные породы, способные вмещать в себя нефть, газ и воду и отдавать эти полезные ископаемые при разработке, называются коллекторами. Все горные породы в природе имеют поры и трещины, но наиболее распространенными породами-коллекторами являются песчаники и известняки. Основными свойствами пород-коллекторов являются пористость и проницаемость.
Песчаная порода-коллектор представляет собой четырехкомпонентную систему (Рис.1), состоит из: 1) обломков – песчаных зерен, 2) матрикса – мелких зерен, 3) цемента, 4) пор. Размер пор зависит от размера зерен: чем крупнее зерна, тем крупнее будут и поры. Наличие матрикса ухудшает пористость, т.к. он заполняет поровое пространство, закупоривает поровые каналы, по которым движется жидкость, газ. Чем больше цементирующей массы, тем хуже коллектор.
Минимальные размеры пор и поровых каналов, по которым осуществляется миграция жидкостей и газов, по данным А.А.Ханина составляет 1-3 микрона (мкм). Поры меньших размеров заполнены физически связанной водой, поэтому они практически непроницаемы для нефти и газа. При наличии в породе пор различных размеров фильтрация осуществляется по наиболее крупным порам (свыше 30 мкм). В сильно уплотненных породах, в которых крупные поры и каналы отсутствуют, перемещение флюидов происходит и по мелким пустотам. В глинах и аргиллитах размер пор и каналов менее 1 мкм, поэтому они не являются коллекторами, практически не пропускают через себя нефть, газ и воду, играют роль водоупора, флюидоупора.
III.1. Пористость горных пород
Суммарный объем пустот в породе, включая поры, каверны, трещины, называется общей или абсолютной пористостью. Отношение объема пор к объему породы называется коэффициентом пористости. Он измеряется в долях единицы. Если коэффициент пористости умножить на 100, то пористость будет измеряться в процентах. В обломочных горных породах пористость зависит от формы частиц (зерен), степени их отсортированности и наличия цемента.
Не все поры породы сообщаются между собой. Суммарный объем пор и пустот, сообщающихся между собой, называется открытой пористостью. Она меньше абсолютной пористости. Величина и форма пор существенно влияет на их способность пропускать через себя жидкость и газ. Различают также эффективную (полезную) пористость. Она равна открытой пористости за вычетом объема остаточной (связанной) жидкости.
Рис. 1 Песчаные породы-коллекторы.
1 – четырехкомпонентная модель строения породы-коллектора. По Р.К.Селли, 1981.
2 – 5 - типы цемента песчаных пород:
2 – цемент базального типа – обломочные частицы, не соприкасаясь друг с другом, как бы плавают в цементе. Такой песчаник практически не является коллектором; 3 – цемент порового типа. Зерна соприкасаются друг с другом, промежутки между ними (поры) заполнены цементом. Такой песчаник является плохим коллектором; 4 – цемент контактного типа. Цементирующий материал присутствует лишь в зоне контакта обломочных зерен. Такой песчаник является коллектором высокого класса; 5 – цемент пленочного типа, образует тонкие пленки вокруг обломочных зерен. Такой песчаник является коллектором среднего класса.
По открытой пористости считаются промышленные запасы нефти и газа в залежах, по эффективной пористости – извлекаемые запасы.
Определение открытой пористости производится в лабораториях методом насыщения. Образец горной породы высушивается, взвешивается. После этого он опускается в керосин и снова взвешивается. По разности весов сухого и насыщенного керосином образца определяется объем впитанной жидкости и рассчитывается коэффициент открытой пористости.