1.4.2 Структура порового пространства
Структура порового пространства определяется и зависит:
от гранулометрического состава пород;
формы и размера зёрен – по мере уменьшения величины зерен пористость, как правило, возрастает за счет возрастания частиц неправильной формы, зерна неправильной формы укладываются менее плотно, что приводит к увеличению пористости;
укладки зёрен, например, при кубической укладке сферических зерен пористость составляет 47,6 %, при более плотной ромбической укладке 25,96 % (рис. 1.9);
сортировки зёрен, чем лучше отсортирован материал, тем выше пористость;
однородности и окатанности зёрен – порода, содержащая более однородные и окатанные зерна, имеет более высокую пористость;
степени и типа цементации (рис. 1.10, 1.11);
степени трещиноватости горных пород;
характера и размера пустот.
Рисунок 1.9 – Различная укладка сферических зёрен одного размера, составляющих пористый материал: а – менее плотная кубическая укладка; б – более компактная ромбическая укладка
Характер цементации (рис. 1.10, 1.11) может существенно изменять пористость породы. Типы цементации порового пространства будут в большей степени предопределять размеры поровых каналов. А радиус зерен в меньшей степени оказывает влияние на величину пористости и, как правило, не определяет величины пористости.
Рисунок 1.10 – Разновидности цемента горных пород
Рисунок 1.11 – Различные типы цемента в гранулярном коллекторе
а) соприкасающийся тип цементации; б) плёночный тип цементации; в) базальный тип цементации
Компактность расположения частиц породы, а, следовательно, общая и открытая пористость зависят от следующих факторов:
давления (Рг), которое испытывают на себе породы;
от плотности пород, количества цемента и типа цементации;
глубины залегания (как правило, пористость пород падает с увеличением глубины залегания, в связи с их уплотнением (Рупл) под действием веса вышележащих пород (рис. 1.12.), с увеличением глубины уплотняющее давление растёт, а вместе с этим уменьшается пористость породы (Рупл↑ → m↓)).
Рисунок 1.12 – Влияние естественного уплотнения пород на их пористость: 1 – песчаники; 2 – глины
Пористость пород продуктивных пластов определяют в лабораторных условиях по керновому материалу.
1.5 Проницаемость
Проницаемость – это фильтрующий параметр горной породы, характеризующий её способность пропускать через себя жидкости и газы при перепаде давления.
Абсолютно непроницаемых тел в природе нет. Все горные породы обладают пористостью, а следовательно, и проницаемостью. При сверхвысоких давлениях все горные породы проницаемы, включая и породы с низкой субкапиллярной пористостью.
Однако при сравнительно небольших перепадах давления в нефтяных пластах многие породы в результате незначительных размеров пор оказываются практически непроницаемыми для жидкостей и газов (глины, сланцы, некоторые соли и др.). Считается, что флюиды движутся к скважинам в основном по порам, с диаметром более 1 мкм.
Хорошо проницаемыми породами являются: песок, песчаники, доломиты, доломитизированные известняки, алевролиты, а так же глины, имеющие массивную пакетную упаковку (рис. 1.13).
Рисунок 1.13 – Пример массивной пакетной упаковки глин – фильтрация происходит через каналы между пакетами
К плохо проницаемым породам относятся: глины с упорядоченной пакетной упаковкой (рис. 1.14), глинистые сланцы, мергели, песчаники, с обильной глинистой цементацией, соли (особенно сульфаты за счет способности поглощать воду и увеличивать свой объём), некоторые эвапориты, плотные доломиты и известняки.
Рисунок 1.14 – Пример упорядоченной пакетной упаковки глин – фильтрация практически не происходит
Фильтрация идет, в основном, через крупные поры. Хорошими коллекторами нефти являются те породы, поры которых представлены в основном каналами и трещинами.