Пластичность и трещиноватость пород
Наличие трещинных коллекторов определяется пластичностью горных пород.
Пластичность – способность твердого тела под действием механических напряжений изменять свою форму без нарушения связей между составляющими частями. Коэффициент пластичности меняется от 1 до ∞.
По степени пластичности выделяется три группы пород:
1) хрупкие (кремнистые) - Кпл=1;
2) пластично-хрупкие (большинство осадочных пород) - Кпл= 1-6;
3) высокопластичные (глины, аргиллиты) - Кпл >6.
Трещины в породах бывают открытые и закрытые (за счет вторичного смыкания и минерализации). За счет тектонических процессов образуются системы трещин, ориентированные в определенной плоскости.
Если вдоль трещин не происходит смещение пород или оно незначительно, то система трещин называется трещиноватостью. В одном пласте может быть несколько систем трещин, обычно разновозрастных.
Практический интерес представляют только открытые трещины, по которым может осуществляться миграция УВ. Обычно трещинная пористость составляет 2-3%, иногда до 6%.
При характеристике трещин различают густоту, плотность и раскрытость трещин.
Густота трещин – количество трещин на 1 м длины в направлении перпендикулярном простиранию трещин.
Плотность трещин – густота трещин на 1 м2 площади. Если в пласте одна система трещин, то величина плотности соответствует густоте.
Раскрытость трещин – расстояние между стенками трещин.
Проницаемость горных пород
Проницаемость горной породы – это способность породы пропускать через себя флюиды. Проницаемость является одним из важнейших факторов миграции нефтегазовых флюидов. Она подчиняется закону Дарси, согласно которому скорость линейной фильтрации (v) и объем (Q) флюида, прошедшего через пористую среду площадью S при струйном ламинарном потоке, прямо пропорциональны перепаду давлений и обратно пропорциональны его динамической вязкости:
v= Q/ S= КПР ( P1 - P2 ) / μ, (1.5.)
где v – скорость линейной фильтрации флюида (м/с),
Q – объем фильтрующегося флюида, прошедшего через породу в единицу времени (м3/с),
S – площадь фильтрующей поверхности (м2),
P1 – давление на входе в фильтрующую систему, P2 – давление на выходе из фильтрующей системы (Па),
μ – динамическая вязкость фильтрующегося флюида (Па·с),
КПР – коэффициент проницаемости горной породы, или проницаемость.
Из формулы 1.5 следует, что проницаемость пропорциональна объему прошедшего флюида, его вязкости, толщине проницаемой системы и обратно пропорциональна ее площади и перепаду давлений:
КПР = Q μ/ S ( P1 - P2 ), (1.6)
В системе СИ проницаемость (kПР) измеряется в м2. Проницаемость в 1 м2 – это очень большая величина. Такой проницаемостью обладает фильтрующая система площадью в 1 м2 при перепаде давления 1 Па на 1 м длины системы, через которую фильтруется флюид вязкостью 1 Па·с объемом 1 м3 в течение 1 секунды. В природе таких высокопроницаемых пород не существует, поэтому проницаемость горных пород оценивается в микрометрах (1 мкм = 1·10-6м; 1 мкм2 = 1·10-12м2).
До введения системы СИ в системе СГС в качестве единицы измерения проницаемости использовалась величина Дарси (Д):
1Д = 1,02·10-12 м2 ≈ 1 мкм2
Различают следующие виды проницаемости:
абсолютная;
фазовая;
относительная.
Абсолютная проницаемость характеризует проницаемость системы в условиях ее полного насыщения флюидом. Ее измеряют по прохождению через образец породы инертного газа или воздуха.
Фазовая (эффективная) проницаемость характеризует проницаемость системы для одного флюида в присутствии другого, например, прохождение газового флюида через систему, насыщенную водным флюидом.
Относительная проницаемость оценивается отношением фазовой проницаемости системы флюидом к абсолютной проницаемости ее для этого флюида. Относительная проницаемость безразмерна и выражается в долях единицы или %. Она непрерывно меняется в процессе исследования залежи, т. к. изменяется соотношение флюидов. Относительная проницаемость породы для любого флюида возрастает с увеличением ее насыщенности этим флюидом.
Как видим из графика, порода не проницаема для нефти, пока ее нефтенасыщенность не превысит 40%. До этого момента фильтруется только газ. Вода остается в пласте, пока ее количество не превысит 20% (до этого момента в породе фильтруется только нефть). Примерно при 56%-ой водонасыщенности и 44%-ой нефтенасыщенности относительная проницаемость равновелика для обеих жидкостей. При дальнейшем повышении водонасыщенности вода фильтруется свободней, чем нефть, а при 10%-ой нефтенасыщенности нефть прекращает движение.