2 Гранулярная пористость и методы ее определения

В этом разделе характеризуется пористость обломочных пород, влияние цемента на их пористость, методы изучения пористости.

2.1 Виды пористости. Первичная пористость обломочных пород.

Пористостью (пустотностью) называется объем всех пустот в горных породах. Количественно ее выражают отношением объема пор в образце V_пор к объему образца V_обр:

m=V_пор/V_обр.

Величина m называется коэффициентом пористости. Различают общую, открытую, закрытую, эффективную статическую и эффективную динамическую пористости.

В первичном состоянии обломочные породы представляют рыхлую несцементированную массу обломков. Пористость таких пород очень велика и представляет собой целиком открытую пористость. Зависит, главным образом, от формы, характера упаковки зерен, их взаимных размеров. Для идеальной породы, состоящей из сферических зерен одного размера, не зависит от размера зерен и варьирует в пределах 0,26-0,477 долей ед. в зависимости от характера их упаковки.

У реальных коллекторов пористость может достигать 0,48 долей ед. (продуктивная толща Апшерона; 0,4 долей ед. – хадум на Северо-Ставропольском газовом месторождении).

Изменение порового пространства под влиянием вторичных процессов

С погружением коллекторов под толщу накапливающихся выше осадков происходит изменение порового пространства. Обычно оно уменьшается, но иногда появляются и новые пустоты.

Уменьшение пустотного пространства происходит при уплотнении осадка за счет сближения частиц, их деформации (уплощения), дробления и заполнения пустот мелкими обломками. Особую роль в уменьшении пористости играют процессы цементации.

Вторичными процессами, улучшающими коллекторские свойства пород, являются появление трещин и пустот растворения, обычных для карбонатных пород. Каналы и пустоты растворения поперечником до нескольких сантиметров обнаружены в известняке, поднятом с глубины более 7 км (Астраханский свод).

2.2 Цемент в обломочных породах, особенности его состава, типы цементации

Коллекторские свойства пород в значительной степени определяются составом и структурой цементирующих веществ, но главным образом зависят от характера взаиморасположения и количественно соотношения цемента и обломочных зерен, т.е. от текстурных особенностей породы.

Цементом называются минеральные вещества, заполняющие в породе промежутки между крупными зернами и обломками и связывающие последние между собой. Возможна цементация и путем срастания зерен.

Выделяют два основных типа цементов: моно- и полиминеральный. В песчано-алевритовых породах чаще всего присутствует полиминеральный цемент. Наиболее широко распространены различные глинистые цементы, главная масса которых в виде тонкой терригенной мути отлагается одновременно с более крупными частицами породы. Однако, процессы цементации развиваются, главным образом, в диа- и эпигенетической стадии бытия породы, в том числе, цементирующие вещества появляются за счет разложения части обломочных зерен (пироксены, роговые обманки, плагиоклазы и др.).

Хемогенные цементы распространены несколько меньше. Часто они присутствуют в породе наряду с глинистым цементом, но нередко и самостоятельно цементируют породу. Среди хемогенных цементов преобладают карбонаты, сульфаты, окислы и гидроокислы различных элементов, в первую очередь – кремния и железа.

На коллекторские свойства породы огромное влияние оказывают сорбционные свойства минералов цемента, степень их гидрофобности или гидрофильности.

Структуры глинистого и хемогенного цементов обладают специфическими особенностями и должны характеризоваться раздельно.

Для глинистых цементов различают, прежде всего, пелитовые и алевролитовые структуры, показательные и для хемогенных цементов, по степени раскристализованности вещества или по характеру ориентировки составляющих его частиц относительно обломочных зерен. Среди структур первого типа наиболее характерны микроагрегатная и чешуйчатая, среди второго – пленочная (облекания), радиально-крустификационная и др.

Хемогеннные цементы могут быт аморфными и зернистыми (разно-, тонко-, среднезернистые и др.). По ориентировке зерен цемента: беспорядочнозернистая, крустификационная, регенерационная, пойкилитовая. Нередко встречается смешанный тип цементации.

Структура цемента (состояние вещества, размер зерен) влияет на сорбционные свойства породы, фильтрацию, остаточную водонасыщенность и др.

Особенно большое значение при оценке пород-коллекторов имеет текстура цементов. Различают (по М.С. Швецову): контактовый, сгустковый, пленочный, поровый, базальный. Обычны комбинации цементов. Послойное изменение типов цементации приводит к анизотропии проницаемости.

Есть указания на то, что присутствие карбонатного цемента (по литературным данным – 0,08-0,13 долей ед.) способствует частичному сохранению пустотного пространства. Связано это с тем, что, с одной стороны, карбонаты препятствуют вторичной перекристаллизации кварца, а с другой – укрепляют скелет породы-коллектора и препятствуют дальнейшему ее сжатию при погружении.

Цементация путем срастания зерен происходит под воздействием литостатической нагрузки и тектонических напряжений и сопровождается удлинением контактов зерен, появлением срастаний и нарастаний (регенерацией) зерен, их растворением на контактах. Интенсивность (I) оценивается отношением числа вторичных контактов (W) к числу первичных (Р) с учетом среднего числа контактов на зерно (А).

Обязательно изучение глинистого вещества на способность к разбуханию, ионообменные реакции, особенно Na→Са, Mg, способность к диспергации.