9. Структура парового пространства пород. Глинистость. Удельная поверхность.

У разных типов пород (пески, алевролиты, известняки, граниты, и т. д.) разные по происхождению, форме, размерам, внутренней связи поры находятся в неодинаковых соотношениях в поровом пространстве; неодинаково распределяются и в объеме пород.

У трещинно-кавернозных известняков и доломитов, например, между кристалликами твердого компонента под микроскопом видны первичные микропоры, равномерно распределенные по его объему; их суммарный объем составляет относительно небольшую часть объема всех пор. Вторичные поры этих пород — трещины и каверны (видимые и невидимые невооруженным глазом) имеют субкапиллярные, капиллярные и сверхкапиллярные размеры. Часто каверны резко отличны по эффективным диаметрам, закрыты или открыты, неравномерно распределены по объему. Различны также раскрытость, длина параллельных или перекрещивающихся трещин.

Структура поровых пространств обломочных пород с хорошо отсортированными, скатанными и слабо сцементированными зернами намного проще по сравнению с описанными выше породами. Однако она далеко не одинакова. Структура обломочных пород усложняется при их уплотнении и цементации, когда в породе появляются мелкие, сложные по форме поры.

Глинистость осадочных пород — это их свойство содержать частицы с dэф < 0,01 мм (<10 мкм), реже с dэф < - 0,005 мм, так как частицы таких малых размеров особенно влияют на свойства осадочных пород. Однако содержание их в породах обычно не определяется.

Глинистые частицы являются обломками глинистых минералов групп каолинита, монтмориллонита, гидрослюды, имеющих обычно dэф<0,05 мм, обломками кварца, полевых шпатов, слюдистых и тяжелых минералов и содержат примеси лимонита, гематита, карбонатов, сульфатов (гипс), сульфидов (пирит, марказит) и др. минералов.

Свойство пород содержать различную массу или объем сухих глинистых частиц на их определенную массу или объем в сухом состоянии оценивается удельной массовой или удельной объемной глинистостью. Удельная массовая глинистость осадочных пород изменяется от нескольких до 90% и более.

Степень заполнения пространства между песчано-алевритовыми, карбонатными или другими зернами глинистым материалом характеризуют петрофизическими величинами: относительной глинистостью ηгл и коэффициентом κза гл. заполнения.

Относительная глинистость ηгл —это отношение объема Vс.гл сухого глинистого компонента к сумме объемов Vпор пор породы и Vс. гл сухого глинистого компонента.

Поровый состав. Поровый состав (распределение пор по размерам) — важнейшая структурная характеристика пород, которая определяет совокупность концентраций различных по эффективному диаметру пор в поровом объеме пород. Концентрация определенных по размеру пор в их смеси (поровом объеме) выражается (объемно-объемным способом) в долях объема всех пор породы.

Поровый состав несцементированных обломочных пород в основном зависит от их гранулометрического состава.

У грубо-, крупно-, и среднезернистых хорошо отсортированных и слабо сцементированных пород преобладают относительно крупные и близкие по размерам поры. У таких же, но мелко- и тонкозернистых пород больше всего мелких и тонких пор. У плохо отсортированных несцементированных обломочных пород разные по размерам мелкие и тонкие поры встречаются примерно в равных долях.

Поровый состав сцементированных обломочных пород обусловлен гранулометрическим составом и цементом. Встречаются поры самых разных эффективных диаметров, но доля крупных пор уменьшается, а мелких и субкапиллярных возрастает. Поверхность порового пространства пород — это поверхность, отделяющая твердую фазу пород от всех остальных. Свойство пород иметь разную поверхность порового пространства оценивается удельной поверхностью S объемной или массовой. Удельная поверхность измеря¬ется в м2/м3 (или м-') [либо—см2/смз (или см-1).

Удельная поверхность пород зависит от минерального и гранулометрического составов, формы зерен, содержания и типа цемента. Она уменьшается с увеличением среднего диаметра зерен и снижением содержания глинистого цемента. Однако значения S определяются в основном глинистостью обломочных пород. Возрастает удельная поверхность также с увеличением остаточного водонасыщения. Чем старше породы и глубже их залегание, т. е. значительнее действие на них давления и темпе-ратуры, тем меньше удельная поверхность.

Наибольшую удельную поверхность имеют природные адсорбенты: глины, трепелы, отдельные разновидности бокситов, туфовые пеплы и некоторые другие породы аналогичного типа. В их гранулометрическом составе преобладают очень мелкие частицы с dэф. от (18*10-4 до 0,2 мкм, а Sт находится в пределах (10—400) 103 м2/кг. Гораздо меньше [(0,5—2)*IО3 м3кг] удельная поверхность у относительно хорошо отсортированных, окатанных, слабо сцементированных, средне- и крупнообломочных пород. Нефтегазовые коллекторы имеют частицы как тех, так и других названных выше радиусов, и нередко у них преобладают обломки (поры) больших размеров. В связи с этим пределы изменения их Sт близки к (0,5—2)*103 м2кг.

Удельная поверхность, характеризуя структуру и адсорбционную способность поровых пространств пород, обусловлена условиями образования и преобразования осадочных пород, позволяет выделять их структурные типы и типы адсорбентов. Она тесно связана со многими другими петрофизическими величинами и может быть оце-нена по имеющимся зависимостям. Зная удельную поверхность, можно по связям ее с другими величинами приблизительно оценить последние (пористость, проницаемость). Разработаны адсорбционные, фильтрационные, основанные на капиллярном эффекте, оптические, электронно-микроскопические, гранулометрические и другие способы лабораторного определения удельной поверхности.