Структура порового пространства

Структура порового пространства определяется и зависит от:

· гранулометрического состава пород;

· формы зёрен – по мере увеличения числа различных форм зёрен пористость, как правило, возрастает за счёт возрастания количества частиц неправильной формы, зёрна неправильной формы укладываются менее плотно, что приводит к увеличению пористости;

· размера зёрен – зёрна одного размера укладываются менее плотно, при дроблении и разрушении зёрен пористость понижается;

· взаимного расположения и укладки зёрен, например, при кубической укладке сферических зёрен пористость составляет » 47,6 %, при более плотной ромбической укладке » 25,96 % (рис. 1.9);

· сортировки зёрен, чем лучше отсортирован материал, тем выше пористость;

· однородности и окатанности зёрен – порода, содержащая более однородные и окатанные зёрна, имеет более высокую пористость;

· степени и типа цементации (рис. 1.10, 1.11);

· степени и природы трещин горных пород;

· характера и размера пустот.

Рис. 1.9. Различная укладка сферических зёрен одного размера, составляющих пористый материал:

а – кубическая укладка менее плотная;

б – более компактная ромбическая укладка

А б

Характер цементации может существенно изменять первичную пористость породы. Минералогическая природа цемента (глинистый, кремнистый, карбонатный – кальцитовый, доломитовый) и типы цементации (рис. 1.10, 1.11) порового пространства будут в большей степени предопределять размеры поровых каналов.

Рис. 1.10. Разновидности цемента горных пород

Радиус зёрен в меньшей степени оказывает влияние на величину пористости и редко определяет их величины.

Рис. 1.11. Различные типы цемента в гранулярном коллекторе:

а – соприкасающийся тип цементации; б – плёночный

тип цементации; в – базальный тип цементации

Компактность расположения частиц породы, а, следовательно, и общая и открытая пористость зависят от следующих факторов:

• горного давления (Р_г), которое испытывают на себе породы;
• плотности пород;
• количества цемента и типа цементации;
• глубины залегания.

Коэффициент пористости пород падает с увеличением глубины залегания в связи с их уплотнением (Р_упл) под действием веса вышележащих пород (рис. 1.12). С увеличением глубины погружения пород растёт уплотняющее давление и уменьшается величина коэффициента пористости пород (Р_упл↑ Þ m↓).

Рис. 1.12. Влияние естественного уплотнения пород на их пористость:

1 – песчаники; 2 – глины

Уменьшение пористости пород с глубиной их погружения зависит от природы пород, их минералогичес-кого состава, плотности, прочности на сжатие и разрыв, других факторов. Наиболее полно эти закономерности изучены для глинистых и песчаных пород.

Для других видов пород подобные закономерности сложны и изучены недостаточно.

При уменьшении величины межзерновой пористости возрастает способность пород к растрескиванию. Поэтому при возрастании глубин погружения доля трещинной пористости (1.7) увеличивается.

Пористость пород продуктивных пластов определяют в лабораторных условиях по керновому материалу.

Проницаемость

Проницаемость – это фильтрующий параметр системы: горная порода, флюид, градиент давления. Проницаемость характеризует способность породы пропускать через себя жидкости и газы при перепаде давления.

Абсолютно непроницаемых тел в природе нет. Все горные породы обладают пористостью и все способны к проницаемости. При сверхвысоких давлениях все горные породы проницаемы. Однако при сравнительно небольших перепадах давления, существующих в нефтяных пластах, многие породы в результате незначительных размеров пор оказываются практически непроницаемыми для жидкостей и газов. Считается, что флюиды движутся к скважинам в основном по порам, с диаметром более 1 мкм. К хорошо проницаемым породам относятся песок, песчаники, доломиты, доломитизированные известняки, алевролиты, а также глины, имеющие массивную пакетную упаковку (рис. 1.13).

Рис. 1.13. Пример массивной пакетной упаковки глин – фильтрация происходит через каналы между пакетами

К плохо проницаемым породам относятся глины с упорядоченной пакетной упаковкой (рис. 1.14), глинистые сланцы, мергели, песчаники с обильной глинистой цементацией, соли, особенно сульфаты за счёт способности поглощать воду и увеличивать свой объём, некоторые эвапориты, плотные доломиты и известняки.

Рис. 1.14. Пример упорядоченной пакетной упаковки глин, фильтрация практически не происходит

Фильтрация флюидов осуществляется через крупные поры. Хорошими коллекторами нефти являются те породы, основные поры которых представлены каналами и трещинами.