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= К_ПР (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),

К_ПР – 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:

К_ПР = Q μ/ S (P₁ - P₂), (1.6)

В системе СИ проницаемость (k_ПР) измеряется в м². Проницаемость в 1 м² – это очень большая величина. Такой проницаемостью обладает фильтрующая система площадью в 1м² при перепаде давления 1 Па на 1 м длины системы, через которую фильтруется флюид вязкостью 1 Па·собъемом 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}≈ 1мкм²

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.

Флюидонасыщенность пород

Водонасыщенность - степень заполнения порового (пустотного) пространства водой, %. Вода в породе может быть свободная и связанная. Свободная вода перемещается в поровом пространстве при формировании скоплений УВ и может вытесняться. Связанная вода остается в пустотах. С точки зрения водонасыщенности пород представляют интерес свободная и физически связанная вода - та и другая занимают пустотное пространство.

Остаточная водонасыщенность - количество воды после заполнения флюидом. Содержание остаточной воды тем выше, чем более дисперсна порода. Например, в уплотненных мелкозернистых песчаниках остаточная водонасыщенность - 10-30%, а в глинистых алевролитах - 70-75%. При подготовке исходных данных для подсчета запасов нефти и газа из величины средней пористости пород продуктивного пласта необходимо вычесть содержание остаточной воды.

Нефте- игазонасыщенность - степень заполнения порового пространства породы соответственно нефтью или газом, %.