§ 3. Проницаемость пород

Проницаемость — это способность породы пропускать через систему сообщающихся пор жидкости и газы или их смеси при наличии перепада давления. Она количественно характеризует фильтрационные свойства коллектора.

Отсутствие сообщаемости между порами делает породу непро­ницаемой. Некоторые породы могут обладать высокой общей по­ристостью и не быть коллекторами (например, некоторые глины, мел). Одни и те же породы с первичной или межзерновой пори­стостью для различных флюидов бывают проницаемы по-разному. Породы, непроницаемые для нефти и воды, могут быть проницаемы для газа вследствие его большой проникающей способности; по­роды, непроницаемые для высоковязких нефтей, проницаемы для маловязких. В рассматриваемых породах фильтрация флюидов происходит по порам матрицы, соединяющимся между собой.

Опытными данными установлено, что нефть может двигаться по порам, размер которых больше 1 мкм, а газ может перемещаться по порам значительно меньшего размера.

Величина физической проницаемости оценивается из уравне­ния Дарси: &_пр = Q(.i/(AyD/ALf), где Q — расход жидкостей, газов или их смесей с динамической вязкостью ц, протекающих через объем породы сечением F под действием градиента давления A/7/AL; А/? — перепад давления; L — длина образца породы.

В СИ физическая проницаемость имеет размерность м².

Если через образец, предварительно экстрагированный от нефти и высушенный до постоянной массы, пропустить инертный

109

газ (азот или воздух), то газопроницаемость такого об­разца будет называться абсо­лютной проницаемостью. Она характеризует физические свойства пористой среды при фильтрации потока инертного газа по всем поровым кана­лам.

При движении через обра­зец неоднородной жидкости, представленной разными фа­зами в различных состояниях (газ—вода, нефть—вода, газ—нефть, газ—нефть— вода), величины проницае­мости, определяемые по фильтрации каждой из фаз, будут отличаться от абсолют­ной проницаемости и одна от другой. Поэтому введено по­нятие о фазовой проницае­мости, под которой понима­ется способность пористой среды, насыщенной неоднородной жидкостью, пропускать через себя отдельные ее фазы. Фазовая проницаемость определяется по формуле физической проницае­мости, в числителе которой указываются соответственно Q_Hfi_H, или Q_B^i_B, или Qrfv Наличие нескольких фаз в пористой среде снижает фильтрацию исследуемой фазы. Поэтому фазовая про­ницаемость всегда меньше абсолютной. Обычно ее выражают в до­лях абсолютной проницаемости. Отношение в % величин фазо­вой проницаемости и абсолютной называется относительной про­ницаемостью породы. При фильтрации двухфазных смесей в за­висимости от степени водонасыщенности коллектора возможен одно- и двухфазный поток. Расход двухфазной жидкости, опреде­ляемый суммой относительных проницаемостей породы, всегда меньше расхода однофазной жидкости. В начальный период эк­сплуатации нефтяной залежи, когда скважина фонтанирует чистой нефтью, фазовая проницаемость коллектора максималь­ная.

При фильтрации трехфазных смесей в зависимости от газо-, нефте- и водонасыщенности поток может быть одно-, двух и трех­фазным (рис. 36). Координаты в любой точке треугольника на рис. 36 показывают различную насыщенность керна каждой из трех фаз. На треугольнике видно, что условия одновременной фильтрации трехфазного потока ограничиваются очень небольшой областью. Характерно, что суммарный трехфазный поток в этой области значительно ниже минимального двухфазного потока.

ПО

Все сказанное выше справедливо для пород с первичной, или зерновой, пористостью. У трещиноватых пород наряду с межгра­нулярной наблюдается и трещинная проницаемость, которая мо­жет достигать высоких значений у пород с ничтожной межзерновой проницаемостью.

По величине проницаемости В. Н. Дахнов разделяет коллекто­ры на пять классов:

Проницаемость породы может быть определена по кривым восстановления давления при неустановившемся режиме.