32. Влияние давления, глубины на пористость пород.

С развитием глубокого бурения прогнозирование свойств коллекторов стало необходимым. На больших глубинах породы испытывают воздействие высоких давлений и температур, в результате чего породы деформируются и изменяют свои физические свойства. Изменение пористости и проницаемости под действием давления определяется деформациями, изменяющими объем порового пространства. Величина деформации зависит от состава породы и ее текстурно-структурных свойств.

Три основные литологических группы осадочных пород: глинистые, песчаные и карбонатные.

Глинистые породы. Глинистые породы наиболее подверженных гравитационному уплотнению. Глины различного состава уплотняются по-разному. Наиболее хорошо уплотняются каолиновые глины, затем маршалит и в меньшей степени бентонит. Пористость глин изменяется с глубиной по логарифмическому закону. Глинистая порода на глубине 2400 м достигает 75% теоретически возможного уплотнения.

Песчаные породы. Уплотнение песков и песчаников с глубиной и изменение их коллекторских свойств происходит не однозначно в различных районах, что связано с особенностями осадконакопления, состава пород, протекающих подземных вод.

Имеются примеры, указывающие на отсутствие зависимости изменения пористости песчаных пород с глубиной:

1) когда средняя региональная пористость песчаников меньше 5%, а среднее сопротивление сжатию больше 2 МПа, нет шансов на обнаружение нефти и газа в промышленных количествах;

2) при средней пористости 5-10% и среднем сопротивлении сжатию 1,6-2 МПа нефть и газ в промышленных количествах не содержится, однако возможна небольшая добыча их, особенно газа, на небольших глубинах.

Эффективное давление на породы нефтяного (газового) пласта не остается постоянным в процессе разработки залежи. При падении пластового давления оно будет возрастать и может уменьшаться при искусственных методах восстановления пластового давления.

Проницаемость пород в пластовых условиях ниже проницаемости этих пород в атмосферных условиях (для хорошо проницаемых образцов) на 12-40% и для слабопроницаемых, содержащих значительное количество глинистых частиц, на 40-80%. Возможное изменение коэффициента пористости сцементированных песчаников при изменении эффективных давлений от 0 до 140 МПа (глубина около 9000 м) находится в пределах от 0 до 10%. Однако пределы изменения пористости могут быть и большими в случае своеобразий в составе, текстуре и структуре пород. Под воздействием всестороннего давления может происходить сужение и усложнение конфигурации поровых каналов, что уменьшает проницаемость коллектора.

В отличие от пористости проницаемость песчаников изменяется с давлением в широком диапазоне. Породы с высокими значениями коэффициента максимальной сжимаемости пор (3,0•10-5 МПа-1 и выше) при эффективных давлениях, достигающих 140 МПа, снижают проницаемость более чем вдвое по сравнению с проницаемостью при атмосферных условиях. Однако карбонатные породы, обладающие значительной плотностью (2,45—2,65 Мг/м3), с преобладанием в них вторичной пористости, возникшей в основном в результате выщелачивания, могут весьма незначительно реагировать на изменение проницаемости при достаточно больших эффективных давлениях.

Карбонатные породы. В карбонатных породах наблюдался широкий предел изменения пористости под действием давлений. Наибольшее уменьшение пористости (до 20%) при давлении около 100 МПа (глубина 4000-6000 м) зафиксировано у низкопористых тонко-и скрытокристаллических разностей известняка, наименьшее (около 2%) при том же давлении отмечено у более пористых доломитизированных известняков.

В отличие от пористости проницаемость весьма существенно уменьшается с возрастанием эффективного давления. При этом наблюдается, что уменьшение проницаемости происходит тем больше, чем выше сжимаемость горной породы. Наибольшее изменение проницаемости с давлением происходит у сильно глинистых песчано-алевритовых пород.