Коллекторские свойства горных пород

КОЛЛЕКТОРСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД (а. reservoir properties of rocks; н. Speichervermogen der Gesteine; ф. caracteristiques de reservoir des roches; и. propiedades de reservorio de rocas) — способность горных пород пропускать через себя жидкие и газообразные флюиды и аккумулировать их в пустотном пространстве.

Основные параметры: проницаемость, ёмкость, флюидонасыщенность. Проницаемость горной породы — наиболее важный параметр коллектора, определяющий потенциальную возможность извлечения из породы нефти и газа. Породы, способные при гидростатических давлениях пропускать жидкие и газообразные флюиды через сообщающиеся пустоты, называются проницаемыми. Скорость и направление течения флюида связаны с особенностями геометрии порового пространства коллектора, с интенсивностью, ориентировкой, сообщаемостью трещин, а также физико-химическими свойствами флюида. Проницаемость существенно зависит от размеров, извилистости поровых каналов и трещиноватости пород. Проницаемость пористой среды для многофазных систем ниже, чем для однофазных. Процесс движения жидкостей или газов в трещинно-пористых средах подчиняется линейному закону фильтрации Дарси, где проницаемость горных пород выражается через коэффициент пропорциональности К (м2 или Д).

Различают абсолютную, эффективную и относительную проницаемости. Абсолютная (физическая) Ka — проницаемость при фильтрации однородной жидкости или газа; определяется геометрией порового пространства и характеризует физические свойства породы. Эффективная Кэф — способность породы пропускать флюид в присутствии других насыщающих пласт флюидов; зависит от сложности структуры порового пространства, поверхностных свойств, наличия глинистых частиц. Относительная Кэф/Ka — возрастает с увеличением насыщенности породы флюидом и достигает максимального значения при полном насыщении; для нефти, газа, воды колеблется от нуля при низкой насыщенности до единицы при 100%-ном насыщении.

Реклама



Общую ёмкость пород-коллекторов составляют пустоты трёх основном типов, различающихся по генезису, морфологии, условиям аккумуляции и фильтрации нефти и газа. Общая ёмкость горной породы характеризуется суммарным объёмом пор, каверн, трещин. Определяют три вида пористости горной породы; общую, открытую, эффективную. Общая пористость — объём сообщающихся и изолированных пор; открытая — объём сообщающихся между собой пор, заполняющихся флюидом при насыщении породы под вакуумом, она меньше общей на объём изолированных пор; эффективная — характеризует объём, занятый подвижным флюидом; она меньше открытой на объём остаточных флюидов. Величина пористости оценивается отношением объёма пор к объёму породы и выражается в процентах или в долях единицы.

Трещиноватость горных пород значительно повышает их фильтрационные свойства; ёмкость трещин 0,1-0,5%, в карбонатных породах за счёт растворения и выщелачивания существенно увеличивается — 1,5-2,5%.

Кавернозность — вторичная пустотность, образовавшаяся в растворимых карбонатных породах. По генезису и значимости для запасов выделяют унаследованную и вновь образованную кавернозность. Унаследованная кавернозность развивается в пористо- проницаемых разностях с благоприятной структурой пор; вновь образованная кавернозность — в первичноплотных породах (см. Карст, Кавернометрия).

Остаточная водонефтенасыщенность характеризует неизвлекаемую часть флюидов. Остаточные флюиды занимают в породе микропоры и снижают величину полезной ёмкости коллектора.

Количество и характер распределения остаточной (связанной, погребённой) воды зависит от сложности строения пористой среды, величины удельной поверхности, а также от поверхностных свойств породы (гидрофильности и гидрофобности). Количество остаточной воды в породах различного литологического состава изменяется от 5 до 70-100%. В песчано-алевритовых породах содержание остаточной воды увеличивается при наличии большой глинистости. Заполнение и вытеснение флюидов в пластах зависят от особенностей строения ёмкостного пространства горных пород (т.к. размер, форма, сообщаемость различных видов пустот предопределяют режим фильтрации жидкостей и газов), от степени проявления капиллярных сил, от характера распределения остаточных флюидов. Поровые каналы характеризуются преобладанием капиллярных сил над гравитационными, каверны — преобладающим воздействием гравитационных сил, в трещинах одновременно проявляется действие капиллярных и гравитационных сил. Проявление тех или других сил обусловливает величины эффективной пористости, проницаемости и сохранение части остаточной воды в коллекторах. Коллекторные свойства горных пород — важный количественный параметр для оценки запасов месторождений нефти, газа, водных ресурсов, для выбора режима эксплуатации месторождений.