2.5 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, но преимущественно мелкие и тонкие поры встречаются примерно в равных долях.

Поровый состав сцементированных обломочных пород обусловлен не только гранулометрическим составом, но и содержанием такого цемента, как карбонат кальция, полуторные окислы и т. д. Здесь встречаются поры самых разных эффективных диаметров, причем доля крупных пор уменьшается, а мелких и субкапиллярных возрастает.

Разнообразен, иногда очень сложен поровый состав многих карбонатных пород. Среди биогенных известняков встречаются, например, ракушечники и водорослевые известняки, сложенные почти целыми раковинами и хорошо сохранившимися остатками водорослей. В поровом пространстве таких пород преобладают сравнительно крупные и одинаковые по размеру поры. Детритовые и биодетритовые разности биогенных известняков состоят из различных по крупности обломков раковин. В их поровом составе больше мелких пор. Известняки и доломиты хемогенного происхождения пелитоморфны, тонко-, мелко- и среднезернисты, реже имеют оолитовую структуру. У пелитоморфных карбонатных пород преобладают одинаковые по размеру поры, у оолитовых известняков они также близки по размеру, но го­раздо крупнее. У других разностей хемогенных карбонатных пород размер относительно одинаковых по величине пор опре­деляется размером слагающих их зерен. Все названные выше карбонатные породы в результате вторичных изменений могут содержать также каверны, сульфатизированные участки, поэто­му их поровый состав сложный.

У кристаллических пород мало изученный поровый состав зависит от формы и размеров кристаллов, а также от их пузырчатости и трещиноватости.

Поровый состав пород в значительной степени определяет многие другие их петрофизические величины: коэффициенты газо- и водопроницаемости, удельные электропроводности, электрохимические и -активности и др.

2.6 Поверхность порового пространства

От размера частиц дисперсных пород зависит их суммарная поверхность. Общее представление о суммарной поверхности дает удельная поверхность.

Поверхность порового пространства пород – это поверхность, отделяющая твердую фазу пород от всех остальных. Свойство пород иметь разную поверхность порового пространства оценивается удельной поверхностью – объемной S_V и массовой S_m. Первая ограничивает поровое пространство единицы объема, а вторая – единицы массы породы:

, ,

(2.12)

где S_порVc и S_порmc поверхности порового пространства в объеме V_c и массе m_c породы. Удельная поверхность S_V измеряется в м²/м³ (или м^-1) [либо  см²/см³ (или см^-1)], а S_m м²/кг и чаще в м²/г.

Удельная поверхность осадочных и обломочных 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 k_во. Чем старше породы и глубже их залегание, т. е. значительнее действие на них давления и темпе­ратуры, тем меньше обычно 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 r_эф.к от (1819)10^-4 до 0,10,2 мкм, a S_m находится в пределах (10400)10⁵ м²/кг.

Гораздо меньше (0,52)10³ м²/кг 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 S_m близки к (0,52)10³ м²/кг.

Удельная поверхность, характеризуя структуру и адсорбци­онную способность поровых пространств пород, определяет ус­ловия образования и преобразования осадочных пород, позво­ляет выделять их структурные типы и типы адсорбентов. Она тесно связана со многими другими петрофизическими величинами и может быть не только измерена в лаборатории, но и оценена по имеющимся зависимостям. Зная удельную поверхность, можно по связям ее с другими величинами приблизительно оце­нить последние.

Разработаны адсорбционные, фильтрационные, основанные на капиллярном эффекте, оптические, электронно-микроскопические, гранулометрические и другие способы лабо­раторного определения удельной поверхности.

Удельную поверхность, а также средний эффективный радиус пор оценивают и по другим тесно связанным с ними величинам:

.

Формула получена согласно предположению, что поровое пространство пород предусматривает три системы параллель­ных и равностоящих цилиндрических капилляров, каждая из которых перпендикулярна к одной из трех взаимно перпендику­лярных граней параллелепипеда породы.

Значения r_эф.ср породы определяются и по связям их с ем­костью обмена, удельной объемной адсорбционной влагоемкостью, поверхностной проводимостью, диффузионно-адсорбци­онной активностью, коэффициентом проницаемости, -активностью и некоторыми другими величинами.