3.7.2 Проникність тріщинуватих порід
На відміну від тріщинної пористості, що, звичайно, мало впливає на величину загальної пористості породи, тріщинна проникність може визначати величину загальної проникності. Тут тріщини можуть відігравати вирішальну роль у процесах фільтрації рідини та газу.
Тріщинні породи – це, звичайно, крихкі або тверді літологічні різновидності, міжзернова проникність яких становить тисячні долі мілідарсі. А між тим, з родовищ з такими колекторами у ряді випадків отримані значні припливи нафти чи газу.
За одиницю тріщинної проникності беруть величину, яка характеризується витратою в 1 м3/с флюїда в’язкістю в 1 Па∙с, що фільтрується через усі тріщини, котрі пересікають площину в 1 м2 тріщинної породи під дією градієнта тиску в 1 Па/м за умови перпендикулярності тріщин площині фільтрації.
Визначення величини тріщинної проникності спричиняє значні труднощі. Якщо є дані дослідження свердловин, то проникність тріщинної породи може бути встановлена за величиною коефіцієнта гідропровідності ε = k·h/μ або кривих відновлення тиску.
Якщо таких даних немає, то проникність може бути визначена методом мікроскопічного дослідження шліфів породи.
Тріщинна проникність тісно пов'язана
з тріщинною пористістю. Ця залежність
виражається рівнянням Буссінеска, у
відповідності з яким витрата рідини
,
яка припадає на одиницю довжини тріщини
(щілини), дорівнює:
-
(3.33)
Витрата рідини через площу фільтрації породи:
-
(3.34)
Виходячи з того, що тріщинна пористість
,
отримуємо, що
.
Звідси,
-
.(3.35)
За законом Дарсі витрата рідини через таку породу становить:
-
.(3.36)
Порівнявши витрати за рівняннями Буссінеска і Дарсі, отримуємо:
-
.
.(3.37)
Після перетворень в мкм2 отримуємо:
-
kтр=8,45∙106∙b2∙mтр,
(3.38)
де mтр - пористість тріщинного колектора в долях одиниці;
b - ширина (розкритість) тріщин, м:
l - загальна довжина тріщин в полі зору мікроскопу, м;
F - площа зору мікроскопу, м2.
Одержані формули справедливі, якщо тріщини перпендикулярні поверхні фільтрації. Насправді тріщини розміщені довільно, тому kтр буде залежати від простирання їх систем і напрямку фільтрації. Орієнтованість тріщин визначається за азимутом падіння δ чи кутом падіння ω або направляючими косинусів одиничного вектора нормалі до площини тріщин cos α1, cos α2, cos α3. (α1, α2, α3 – кути між одиничними векторами і осями координат).
В загальному випадку, коли тріщини розміщені довільно, а проникність визначається для будь-якого горизонтального напрямку фільтрації, то
-
kтр = 8,5·106 Σbі Гі (sin2ωі·cos2φі + cos2ωі),
(3.39)
де bі і Гі - розкриття і густота тріщин, см і 1/см;
ωі – кут падіння тріщин даної системи;
φі – кут між заданим напрямком фільтрації і простиранням даної системи тріщин.
При мікроскопічних дослідженнях шліфа параметри тріщинуватості визначають за такими формулами:
-
; kтр = А∙b2∙mтр.
(3.40)
Параметр А залежить від геометрії систем тріщин в породі: для трьох взаємно перпендикулярних тріщин А = 2,28·106, а для хаотично розміщених тріщин А = 1,71·106.
Для визначення параметрів тріщинуватості використовують геологічні, геофізичні (електричні, гравітаційні, пружні) та гідродинамічні (результати дослідження свердловин) методи дослідження порід-колекторів.
Вивчення тріщинної проникності – важлива справа, оскільки в процесі розробки родовищ обводнення свердловин проходить нерівномірно.