20. Гранулометрический состав; методы определения, влияние на свойства терригенного коллектора.

Гранулометрический состав (содержание первичных частиц) — процентное весовое содержание в породе различных по величине фракций (совокупность одинаковых зерен и частиц). Для его определения используют ситовой (для рыхлых грунтов) или ареометрический, пипеточный (для связных грунтов) метод. Чаще всего применяют следующую классификацию фракций (размер частиц в мм): валуны крупные > 500, средние 500 — 250, мелкие 250 — 100; галька (щебень) крупная 100 — 50, средняя 50 — 25, мелкая 25 — 10; гравий (хрящ) крупный 10 — 5, мелкий 5 — 2; песок очень крупный 2 — 1, крупный 1 — 0,5, средний 0,5 — 0,25, мелкий 0,25 — 0,10, тонкозернистый 0,10 — 0,05, пыль 0,05 — 0,005; глина <0,005. Гранулометрический состав связных грунтов является классификационным признаком, используемым при реконструкции фаций и палеогеографической обстановки. Для подготовки пробы грунта к гранулометрическому анализу используют различные способы диспергирования: растирание образцов в пасте с добавлением пирофосфорно-кислого натрия, растирание образцов с обработкой соляной кислотой и промывкой, кипячение с последующим добавлением раствора аммиака, ультразвуковую обработку. Исследования различных способов дезинтеграции отложений, в том числе стандартизированных, при анализе одних и тех же образцов показало, что полученные результаты резко отличаются друг от друга. При использовании агрессивных химических веществ и кипячении, длительной обработке проб грунта ультразвуком происходит частичное растворение первичных частиц, искажающее реальную картину. До настоящего времени не выявлен оптимальный критерий подготовки грунта к гранулометрическому анализу, позволяющий сравнивать содержание первичных частиц в грунтах различного вещественного состава.

ГРАНУЛОМЕТРИЯ

Обломочные горные породы (галька, гравий, песок и др.), глина и др. глинистые породы и почвы состоят из минеральных и органических частиц различного размера. Эти частицы разделяются по их размеру на определённые комплексы, или фракции. Разделение крупнозернистых матсриалов ироводится при помощи наборов сит (на грохотах). Разделение песчаных фракций (с размерами частиц от сотых долей мм до 2—3 мм) производится просеиванием (с промывкой или без неё) через наборы сит с соответственными отверстиями (т. н. ситовой анализ). Разделение более мелких частиц производится гидравлическими методами, основанными либо на различии скорости осаждения частиц разного размера в спокойной воде, либо на способности струи различной скорости течения увлекать частицы разного размера, а также и др. методами (см. Дисперсионный анализ, Седиментационный анализ). Точность упомянутых методов не превышает 1%. Результаты во многом зависят от способа подготовки к анализу разделяемой смеси. Иногда ограничиваются лишь простым размачиванием в воде анализируемых образцов для того, чтобы избегнуть разрушения присутствующих в них агрегатов мельчайших частиц. В других случаях, наоборот, стремятся по возможности разрушить эти агрегаты путём предварительного кипячения и обработки образцов различными реактивами. Необходимым условием правильности анализа является, кроме того, предотвращение коагуляции суспензии во время анализа. Для избежания этого в анализируемую суспензию добавляются вещества (так называемые стабилизаторы), препятствующие коагуляции.

Так же используют методы определения содержания частиц определенного размера с помощью микроскопа.   Результаты анализа изображают в виде цифровых таблиц или графически. Наиболее распространёнными графиками являются гистограммы, кумулятивные кривые и кривые распределения. Кривые распределения строятся так, что по оси абсцисс откладываются размеры фракций, а по оси ординат — их содержание в процентах; на кумулятивной кривой, в отличие от кривой распределения, по оси ординат откладываются кумулятивные проценты. Анализ можно изобразить также в виде точки на треугольнике (чем ближе точка к какой-либо вершине треугольника, тем больше в данной породе фракции, соответствующей этой вершине).

ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА ТЕРРИГЕННОГО МАТЕРИАЛА

Присутствие в породе глинистых минералов (<10 мкм), оценка их содержания и изучение их состава и свойств представляют большой интерес для петрофизики нефтегазовых коллекторов по «следующим причинам.

1. Содержание глинистых частиц в терригенном коллекторе -кварцевого или полимиктового состава существенно влияет на их пористость и проницаемость. С ростом глинистости фильтрационно-емкостные свойства коллектора обычно ухудшаются.

2. Огромная поверхность глинистых* частиц обусловливает связь содержания в породе физически связанной воды с глинистостью и увеличение коэффициента остаточного водонасыщения с одновременным снижением коэффициента эффективной пористости с ростом глинистости. Образование пленок адсорбированной воды с аномальными физическими свойствами, занимающих значительную долю объема глинистой породы, ведет к возникновению аномальных физических и физико-химических свойств глинистых пород, которые необходимо учитывать при анализе материалов ГИС.

3. Содержание и минеральный состав глинистого материала— главные факторы, определяющие способность породы играть роль литологического экрана нефтяной или газовой залежи.

В петрофизике нефтегазовых коллекторов информация о глинистости изучаемых объектов необходима для решения следующих вопросов: а) выбора петрофизических уравнений и их констант, адекватных изучаемому объекту, для эффективного

использования их при геологической интерпретации результатов ГИС на стадиях подсчета запасов и проектирования разработки месторождений нефти и газа; б) прогноза поведения коллекторов нефти и газа в прискважинной зоне при вскрытии разреза бурением на пресном РВО; в) прогноза поведения коллекторов нефти и газа при заводнении их пресной водой, закачиваемой в нагнетательные скважины в процессе эксплуатации.

Для эффективного учета влияния глинистости породы-коллектора на значения подсчетных параметров и параметров, используемых при проектировании и анализе разработки, для правильного выбора петрофизических уравнений и констант,

входящих в эти уравнения, необходимы сведения о глинистости в виде величины Сгл, получаемой при стандартном гранулометрическом анализе. Специалисту в области интерпретации результатов ГИС и физики нефтяного и газового пластов требуются следующие сведения о содержании в породе, составе и свойствах высокодисперсных компонентов скелета породы, в частности глинистого материала.

1. Полная адсорбционная поверхность ненарушенного образца породы, установленная одним из способов, рассмотренных ниже.

2. Доли поверхности, приходящиеся на зерна скелетной фракции (с?Эф>10 мкм) и цемент для полимиктовых песчаников и алевролитов и вулканогенно-обломочных пород.

3. Коэффициенты объемного содержания в породе глинистых минералов и других высокодисперсных компонентов, растворяемых при подготовке образца к анализу раствором соляной кислоты.

4. Состав глинистых минералов в анализируемом образце; распределение их в цементе, обломках пород и преобразованных скелетных зернах полимиктовых песчаников, алевролитов и вулканогенно-обломочных пород. Состав и доля глинистых

материалов во фракции <10 мкм терригенных и в нерастворимом остатке карбонатных пород.

5. Доли глинистого материала, характеризующегося рассеянной и слоистой глинистостью, в микрослоистом образце, представленном чередованием тонких прослоев коллектора и глины.