Промыслово-геологическая классификация нефти и газа (по м.И. Максимову, с изменениями)

Коллектор		Литологический состав
тип	порода
Поровый	Пористая	Гранулярные коллекторы, несце­ментированные и сцементиро­ванные (пески, песчаники, алев­ролиты. переотложенные извест­няки)
Каверновый	Кавернозная	Карбонатные крупно- и мелкока­вернозные породы (известняки, доломитизированные известня­ки, доломиты)
Трещинный	Трещиноватая	Плотные породы (плотные из­вестняки, мергели, алевролиты, хрупкие сланцы)
Трещинно- поровый	Трещиновато­ пористая	Гранулярные коллекторы, сце­ментированные (песчаники, алев­ролиты, переотложенные карбо­натные породы)
Трещинно- каверновый	Трещиновато­ кавернозная	Карбонатные породы
Трещинно- порово- каверновый	Трещиновато- пористо­ кавернозная	То же
Каверново- поровый	Кавернозно­ пористая	То же

4.2.2. Фильтрационные свойства пород-коллекторов

Проницаемость.

Важнейшим свойством пород-коллекторов является их способ­ность к фильтрации, т.е к движению в них жидкостей и газов при на­личии перепада давления. Способность пород-коллекторов пропу­скать через себя жидкости и газы называется проницаемостью.

Породы, не обладающие проницаемостью, относятся к некол- лекторам.

В процессе разработки залежей в пустотном пространстве пород- коллекторов может происходить движение только нефти, газа или воды, т.е. однофазовая фильтрация. При других обстоятельствах

- 153 -

может происходить двух- или трехфазовая фильтрация — совмест­ное перемещение нефти и газа, нефти и воды, газа и воды или сме­си нефти, газа и воды.

Хорошо проницаемыми породами являются: песок, песчаники, до­ломиты, доломитизированные известняки, алевролиты, а также гли­ны, имеющие массивную пакетную упаковку.

К плохо проницаемым относятся: глины, с упорядоченной пакет­ной упаковкой, глинистые сланцы, мергели, песчаники, с обильной глинистой цементацией.

Проницаемость горных пород в случае линейной фильтрации определяется по закону Дарси. Согласно которому объемный расход жидкости, проходящей сквозь породу при ламинарном движении, прямо пропорционально коэффициенту проницаемости, площади поперечно­го сечения этой породы, перепаду давления, и обратно пропорционально вязкости жидкости и длине пройденного пути

где Q — объемный расход жидкости в м³/с;

к_пр — коэффициент проницаемости в м²;

F — плошадь поперечного сечения в м²;

т — вязкость флюида в Па • с;

L — длина пути в см;

(Р,—Р,) — перепад давления в Па;

Единица коэффициента проницаемости называемая дарси, отве­чает проницаемости такой горной породы, через поперечное сечение которой, равное 1 см², при перепаде давления в 1 am на протяжении 1 см в 1 сек проходит 1 см³ жидкости, вязкость которой 1 сп.

Проницаемость пород, служащих коллекторами для нефти, обычно выражают в миллидарси или мкм² 10‘³.

Физический смысл размерности к_ПР (площадь) заключается в том, что проницаемость характеризует площадь сечения каналов пустотного пространства, по которым происходит фильтрация.

В разных условиях фильтрации проницаемость породы- коллектора для каждой фазы будет существенно иной. Поэтому для характеристики проницаемости нефтегазосодержащих пород вве­дены понятия абсолютной, эффективной (фазовой) и относительной проницаемостей.

Под абсолютной проницаемостью понимается проницаемость, определенная при условии, что порода насыщена однофазным флю­идом, химически инертным по отношению к ней. Для ее оценки обычно используются воздух, газ или инертная жидкость, так как физико-химические свойства пластовых жидкостей оказывают вли­яние на проницаемость породы. Величина абсолютной проницаемо­сти выражается коэффициентом проницаемости к_ПР.

- 154 -

Значение к_ПР в лабораторных условиях обычно определяют по керну на основе линейного закона фильтрации Дарси:

В этом уравнении коэффициент пропорциональности к_ПР пред­ставляет собой коэффициент абсолютной проницаемости.

Абсолютная проницаемость зависит только от физических свойств породы.

Эффективной (фазовая) называется проницаемость к_ПР.ЭФ пород для данных жидкости или газа при движении в пустотном простран­стве многофазных систем. Значение ее зависит не только от физиче­ских свойств пород, но и от степени насыщенности пустотного про­странства каждой из фаз, от их соотношения между собой и от их физико-химических свойств.

Относительной проницаемостью называется отношение эффек­тивной проницаемости к абсолютной проницаемости.

Наибольшей, приближающейся по значению к абсолютной, проницаемость пород бывает в тех случаях, когда по порам движется чистая нефть. В тех случаях, когда по порам движутся и нефть, и газ в отдельности (две фазы), эффективная проницаемость для нефти, или, как ее еще называют, фазовая проницаемость, начинает умень­шаться. Когда же по порам породы движутся три фазы — нефть, газ, вода, — эффективная (фазовая) проницаемость для нефти еще более уменьшается.

Например, если содержание воды составляет 80%. фазовая про­ницаемость для керосина снижается до нуля, т.е. через пористую по­роду движется только чистая вода.

Проницаемость горных пород зависит от следующих основных при­чин:

1) от размера поперечного сечения пор (трубок). Последний же за­висит от размеров зерен, плотности их укладки, отсортированности и степени цементации. Следовательно, проницаемость горных по­род также обусловлена этими четырьмя факторами.

Однако, в отличие от пористости, которая при прочих равных условиях не зависит от величины зерен, слагающих породу, прони­цаемость непосредственно связана с величиной зерен. Чем меньше диаметр зерен породы, тем меньше поперечное сечение пор в ней, а следовательно, меньше и ее проницаемость.

Если в породе очень много сверхкапиллярных пор, через кото­рые легче всего может двигаться жидкость, то такая порода относит­ся к категории хорошо проницаемых.

- 155 -

В субкапиллярных порах движение жидкости встречает исклю­чительно большое сопротивление, и потому породы, обладающие такими порами, практически являются непроницаемыми или мало­проницаемыми;

2. от формы пор. Чем сложнее их конфигурация, тем больше пло­щадь соприкосновения нефти, воды или газа с зернами породы, тем больше проявления сил, тормозящих движение жидкости, и, следо­вательно, тем меньше проницаемость такой породы;

3. от характера сообщения между порами. Если отдельные поры сообщаются друг с другом плохо, т.е. в породе отдельные системы пор разобщены, проницаемость такой породы резко сокращается;

4. от трещиноватости породы. По трещинам, в особенности ког­да они имеют большие размеры (сверхкапиллярные), движение жид­кости проходит легко. Если даже общая масса породы имеет плохую проницаемость, то наличие многочисленных трещин сверхкапил- лярного типа способствует увеличению проницаемости такой поро­ды, так как по ним возможно движение жидкости или газа;

5. от минералогического состава пород. Известно, что одна и та же жидкость смачивает различные минералы по-разному. Особен­но важное значение это обстоятельство имеет в тех случаях, когда порода обладает капиллярными и субкапиллярными порами. В суб- капиллярных и капиллярных порах, где сильно развиты капилляр­ные силы взаимодействия молекул жидкости с молекулами поверх­ности капилляра, качественный состав породы, а также свойства са­мой жидкости, находящейся в порах, имеют исключительно важное значение.