Вивчення будови і форми осадочних тіл і їх взаємовідношення з сусідніми товщами

При фаціальному аналізі важливе значення має вивчення будови осадочних тіл - характеру їх нашарування, зміни по розрізу і в просторі і т. д.

Зокрема, зміна порід в розрізі свідчить про зміну умов осадонакопичення, а повторення близьких порід - на циклічне повторення відповідних умов.

Форма тіл встановлюється на основі побудови карт потужностей, літологічних профілів, різноманітних схем.

Основні принципи фаціального картування.

Підсумком фаціального аналізу є побудова літолого-фаціальних карт певного стратиграфічного підрозділу, яка відображає розподіл осадків по площі і за генезисом, зміну відкладів по площі та інтерпретацію одержаних даних.

Літолого-фаціальна карта - це основа для переходу до фаціальної карти. Цей перехід полягає в реконструкції умов формування осадків з використанням всіх даних, одержаних при вивченні фауни і флори, різних генетичних діаграм, структур і текстур, морфології осадочних тіл і їх взаємодії з вміщуючими породами.

Фаціальні карти доповнюються декількома профілями розміщеними охрест простягання фаціальних зон. Профілі відображають зміни, які відбулися по розрізу певного горизонту. циклічність будови і зміну фаціальних обстановок, заміщення деяких фацій в просторі і т. д.

Порядок виконання роботи

Вивчити зміст літолого-фаціального аналізу, побудувати фаціальну карту і профіль на основі фактичного матеріалу, провести літолого-фаціальний аналіз з реконструкцією палеогеографічних умов осадконакопичення.

Контрольні питання

1 Що Ви розумієте під терміном “ фація”?

2 Яке значення має вивчення літолого - фаціального аналізу для нафтогазової геології?

3 Яке значення має вивчення речовинного складу, структур, текстур осадочних порід для літолого - фаціального аналізу?

4 Як можна використати результати життєдіяльності організмів для фаціального аналізу?

5 В якій послідовності складаються фаціальні карти і профілі?

Лабораторна робота № 14 Мікроскопічне вивчення порід-колекторів і їх фізичних властивостей

Мета і завдання: вивчення головних типів порід-колекторів під мікроскопом і їх фізичних властивостей.

Завданням роботи є:

- знати основні колекторські властивості порід;

- знати класифікацію колекторів нафти і газу;

- вміти визначати основні колекторські властивості порід і їх кількісні параметри на основі мікроскопічного опису шліфів.

Теоретичні положення

Колекторами називаються породи, які вміщують нафту, газ або воду і здатні віддавати їх при розробці. За генезисом колекторами можуть бути осадочні, магматичні і метаморфічні породи. Найбільш поширеними серед колекторів є уламкові та карбонатні осадочні породи, група глинистих порід-колекторів менш розповсюджена. Магматичні і метаморфічні породи як колектори нафти і газу зустрічаються досить рідко, тому що ці породи і кори їх вивітрювання залягають значно нижче нафтогазоматеринських порід і їх колекторські властивості набагато гірші, ніж в осадочних товщах.

Колекторські властивості порід визначаються пористістю, проникністю, щільністю і насиченістю пор флюїдами. Під пористістю гірської породи розуміють наявність у ній пустот (пор, каверн, тріщин і т.д.) не заповнених твердою речовиною.

За умовами формування пори та інші пустоти поділяються на:

1) первинні, які утворюються в процесі осадконакопичення і формування породи; до них належать пустоти між зернами та уламками породи, проміжки між площинами нашарування, пустоти, які залишились після розкладання організмів та ін.; така пористість характерна для пісків, пісковиків, конгломератів, глин ;

2) вторинні пори формуються у породах в процесі діагенезу, катагенезу; це пори розчинення, тріщини, які виникли у зв'язку з скороченням об'єму породи при доломітизації та кристалізації; тріщини зумовлені тектонічними явищами, ерозійними процесами.

Чисельно пористість виражають через коефіцієнт пористості, який є відношенням сумарного об'єму пор до об'єму породи, у якій вони знаходяться, і виражається у частках одиниці або процентах

,

де: - коефіцієнт пористості ; Vпор. - сумарний об'єм пор ;Vпороди - об'єм всієї породи разом з порами.

Виділяють три види пористості: повну (загальну, абсолютну або фізичну), відкриту та ефективну.

Повна пористість - це різниця між об'ємом зразка і об'ємом зерен, що його складають. Чисельно вона виражається відношенням об'єму всіх видів пор до об'єму гірської породи, яка їх включає.

Відкрита пористість - це сукупність всіх пор, які з'єднуються між собою; чисельно вона відповідає відношенню об'єму пор, які з'єднуються між собою, до об'єму породи, яка їх вміщує.

Ефективна пористість - це сукупність пор, через які може здійснюватись міграція даного флюїду.

Для кожного флюїду ефективна пористість породи неоднакова. Вона залежить від кількісних співвідношень між флюїдами, фізичних властивостей даного флюїду і самої породи.

Щільність породи дуже важлива фізична властивість , яка впливає на колекторські властивості. Щільністю називається відношення маси породи в природному стані (разом з рідинами і газами, які знаходяться в поровому просторі) до її об'єму

,

де: - щільність породи, М - маса породи, кг; V - об'єм породи, м³. В системі СІ щільність вимірюється в кг/м³ або г/см³.

Щільність породи залежить від таких факторів, як густина твердої, рідкої і газоподібної фаз, структурно-текстурних особливостей, пористості, а також від розміщення (укладки) уламкових зерен в уламкових породах, кристалів в хемогенних породах, біогенних компонентів в органогенних гірських породах.

Щільність породи на стадії катагенезу може суттєво відрізнятися за рахунок механічного ущільнення (перегрупування частинок), перекристалізації мінералів. У зв'язку з цим в природних умовах щільність коливається в широких межах.

Проникність - це здатність гірської породи пропуска­ти через себе рідину або газ. Шляхами міграції можуть бути пори, тріщини, які з'єднуються між собою каналами. Величину проникності виражають через коефіцієнт проникності ( ). За одиницю проник­ності в системі СІ прийнято 110^-12 м², що відповідає 0,981 Д (дарсі) - позасистемній одиниці, яка застосовується у промисловості. Проникність 110^-12 м² відповідає витраті рідини (Q) І м³/c при фільтрації її через пористий зразок гірської породи довжиною (L), з площею поперечного перерізу (F) 1 м² при в'язкості рідини ( ) 0,001 Пас і перепаду тиску ( ) 0,1013 МПа.

Згідно з лінійним законом фільтрації Дарсі, проникність породи виражається в такому вигляді:

.

Закон фільтрації Дарсі використовується за умови фільтрації однорідної рідини і відсутності адсорбції та інших взаємодій між флюїдом і гірською породою.

Розрізняють абсолютну, ефективну та відносну проникність. Абсолютною або просто проникністю називають проникність гірської порода, коли через неї мігрує однорідна рідина або газ, яка не взаємодіє з породою.

Ефективна проникність характеризує здатність пористого середовища пропускати через себе нафту, воду або газ при певному їх процентному співвідношенні у пористому середовищі.

Відносна проникність - це відношення ефективної проникності до абсолютної проникності і вираховується арифметично. Можна визначати відносну проникність за кривими капілярного тиску. Відносна проникність безрозмірна. Її виражають у частках одиниць або процентах.

Водонасиченість - це ступінь заповнення порового простору водою. Її виражають у частках одиниці, а частіше в процентах. За взаємовідношенням з породою виділяють воду вільну і зв'язану. Вільна вода здатна переміщуватись у поровому просторі і по тріщинах під впливом сили тяжіння або внаслідок перепаду тиску. В процесі формування покладів нафти і газу вільна вода у значній кількості здатна витіснятись з гірських порід. Зв'язана вода залишається у породі. За своєю природою вона може бути фізично або хімічно зв'язаною. Фізично зв'язана - це вода, яка утворюється за рахунок молекулярних сил або сорбції ( плівкова, субкапілярна та ін. ). Хімічно зв'язана вода - це вода конституційна (наприклад, у гіпсі ) і кристалізаційна (наприклад, у малахіті .

На колекторські властивості порід впливає переважно вільна і фізично зв’язана вода, яка розміщується у поровому просторі породи.

В процесі формування покладів вуглеводнів у породі залишається вся фізично зв'язана і частково вільна вода. Вільна вода утримується капілярними силами в тонких капілярах і місцях контакту мінеральних зерен породи. Ці нерухомі води, які залишаються в породі, називаються залишковими, а саме явище - залишковою водонасиченістю.

При проведенні підрахунку запасів нафти і газу з величини середньої пористості порід продуктивного пласта необхідно вирахувати вміст залишкової води.

Нафто- і газонасиченість - це ступінь заповнення порового простору породи цими компонентами, яка виражається частками одиниці або процентами.

В породах часто присутні всі три флюїди - газ, нафта, вода. Їх сумарна насиченість 100%, хоча доля кожного з них сильно міняється. При розробці родовищ вуглеводнів значна їх частина залишається в колекторах, зокрема нафти видобувається не більше 50%, решта знаходиться у зв'язаному стані в надрах Землі. Кількість видобутої нафти залежить від багатьох факторів, в тому числі і від властивостей самої нафти, її в'язкості, співвідношення між флюїдами, змочування мінеральних зерен, якості колекторів і т.д. Значно більша частка видобутого газу.

Класифікація порід - колекторів. Існує декілька категорій класифікацій, які базуються на генетичних, фізичних та літологічних ознаках. Серед них виділяють основні, загальні та оціночні.

Загальні класифікації характеризують всі типи порід-колекторів (магматичні, осадочні і метаморфічні) за їх генезисом, мінеральним складом, структурою, морфологією і часом формування порового простору.

Оціночні класифікації дають уяву про якість порід-колекторів за головними параметрами (пористість, проникність та ін.). Їх складають, як правило, для якоїсь конкретної групи порід - уламкових, карбонатних.

Найбільш поширеною в практичній діяльності є класифікація колекторів, прийнята на кафедрі літології Московського інституту нафти і газу (табл. 14.1).

Вона базується на літологічному складі порід, структурі, морфології порового простору. У цій класифікації виділяються групи порід - колекторів за літологічним складом - уламкові, карбонатні, глинисті і в самостійну групу виділені породи - колектори, які зустрічаються досить рідко - магматичні, метаморфічні і їх кори вивітрювання, а також кремнисті і сульфатні.

До порового типу колекторів належать породи - колектори з дрібними ( 1мм і менше) порами, приблизно ізометричної форми, з'єднаними між собою каналами. Площа порового простору становить 40-50%, а проникність досить сильно вар'ює - від n10^-16 до n10^-12 м².

Колектори порового типу мають здатність знижувати колекторські властивості з глибиною за рахунок ущільнення порід, мінерального новоутворення та ін.

Тріщинний тип порід-колекторів характеризується тим, що поровий простір у ньому представлений відкритими (зіяючими) тріщинами. Тріщинні колектори володіють низькою тріщинною пористістю, не більше 2,5-3%. Разом з тріщинами в породі можуть бути присутні і міжзернові (міжгранулярні) пори, але сумарний об'єм їх незначний (до 5-7%), такі пори часто ізольовані. Тріщинні колектори мають переважно вторинний постдіагенетичний генезис.

До змішаного (складного) типу порід - колекторів належать такі, які включають різні види порового простору (два або більше), такі як міжзерновий, тріщинний, каверновий, міжформовий, внутріформовий та інші. В різних групах колекторів ці співвідношення можуть бути різними, тому характеристика таких колекторів завжди потребує уточнення за типом порового простору, при цьому превалюючий вид пор наводиться у кінці визначення. Наприклад, змішаний каверно - тріщинний тип колектора слід розуміти, як колектор, у якому головна роль належить тріщинам.