Коллекторские свойства горных пород

СОДЕРЖАНИЕ 

1.ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………3 
 

2. КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЛЕКТОРОВ……………………………….4 

3.коллекторские Свойства горных пород……………….5

            3.1. ПОРИСТОСТЬ…………………………………………………5

            3.1.2. ВИДЫ ПОРИСТОСТИ……………………………………...7

            3.2. ПРОНИЦАЕМОСТЬ…………………………………………..9

            3.2.1.КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОНИЦАЕМЫХ ПОРОД……...11

            3.2.2. ВИДЫ ПРОНИЦАЕМОСТИ………………………………11

            3.3. УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ………………………………15

            3.4. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД…….15

            3.5. ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД…………….17

4.ЛИТЕРАТУРА. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.ВВЕДЕНИЕ 

     В любой работе первым необходимым условием для получения хорошего результата является понимание того, с чем мы работаем, то есть понимать объект работы. Наш объект работы – породы-коллекторы. Процессы разработки и эксплуатации нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений тесно связаны с физическими и химическими свойствами пород-коллекторов. Мы не можем оценить запас нефти и газа, если не понимаем таких понятий как пористости, нефтенасыщенности, газонасыщенности. Бурение, выбор способа эксплуатации, выбор методов интенсификации добычи, выбор методов повышения коэффициента извлечения нефти и газа в какой-то степени зависит от свойств горных пород-коллекторов и их поведения при различных воздействиях. Изучению пород-коллекторов и процессов движения через них жидких и газообразных флюидов также придается большое значение в связи с поисками и разведкой нефтяных и газовых месторождений. Существуют многие науки, которые изучают горные породы-коллекторы ( геохимия, петрография, физика пласта, геология нефти и газа…). В данном реферате будем рассматривать кратко некоторые вопросы, связанные с классификацией пород-коллекторов, с характеристикой и оценкой пористости, проницаемости и насыщенности пустотного пространства жидкостью и газом, механические и тепловые свойства. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЛЕКТОРОВ

      Горные породы, обладающие способностью  вмешать  нефть, газ и воду  и отдавать их при разработке, называются коллекторами.

      Подавляющая часть нефтяных и  газовых месторождений приурочена  к коллекторам трёх типов –   гранулярным, трещинным и смешанного  строения. К первому типу относятся  коллекторы, сложенные песчано-алевритовыми  породами,     поровое пространство которых состоит из межзерновых полостей.  Подобным строением порового пространства характеризуются также некоторые пласты известняков и доломитов.  В чисто трещиноватых коллекторах  (сложенных преимущественно карбонатами)  поровое пространство образуется системой трещин.  При этом участки коллектора между трещинами представляют собой плотные малопроницаемые    нетрещиноватые массивы (блоки) пород, поровое пространство которых практически не участвует в процессах фильтрации. На практике,  однако, чаще всего встречаются трещиноватые коллекторы смешанного типа,  поровое пространство которых включает как системы трещин,  так и поровое пространство блоков, а также каверны и карст.

     Трещиноватые коллекторы смешанного типа в зависимости от наличия в них пустот различного типа подразделяются на подклассы – трещиновато-пористые, трещиновато-каверновые, трещиновато-карстовые и т.д.

     Анализ показывает, что около  60% запасов нефти в мире приурочено  к песчаным пластами песчаникам,  39%  – к карбонатным отложениям,    1%  – к выветренным метаморфическим и изверженным породам. Следовательно, породы осадочного происхождения –  основные коллекторы нефти и газа. 
 
 
 

3.коллекторские Свойства горных пород

3.1. ПОРИСТОСТЬ  

      Под пористостью горной породы понимается наличие в ней пор (пустот). Пористость характеризует способность горной породы вмещать жидкости и газы.

      В зависимости от происхождения различают  следующие виды пор:     

1. Поры между зёрнами обломочного материала (межкристаллические поры), промежутки между плоскостями наслоения - это первичные поры, образовавшиеся одновременно с формированием породы.   
2. Поры растворения, образовавшиеся в результате циркуляции подземных вод, за счёт процессов растворения минеральной составляющей породы активными флюидами образуются поры, например, выщелачивания, вплоть до образования карста.      
3. Поры и трещины, возникшие под влиянием химических процессов, приводящие к сокращению объема породы. Например, превращение известняка (СаСО₃) в доломит (СаСО₃· МgСО₃). При доломитизации идёт сокращение объёмов породы приблизительно на 12%, что приводит к увеличению объема пор. Аналогично протекает и процесс каолинизации – Al₂O₃·2SiO₂·H₂O.     
4. Пустоты и трещины, образованные за счёт эрозионных процессов, выветривания, кристаллизации.     
5. Пустоты и трещины, образованные за счёт тектонических процессов, напряжений в земной коре.

      Виды  пор (2) - (5) – это, так называемые, вторичные поры, возникающие при геолого-минералогических или химических процессах.

      Объём пор зависит от:

• формы зёрен и размера зёрен;
• сортировки зёрен (чем лучше отсортирован материал, тем выше пористость);
• укладки зёрен, например, при кубической укладке пористость составляет » 47,6%, при ромбической укладке – 25,96% (см. рис. 3.1);

Рис. 3.1. Различная укладка сферических зёрен одного размера, составляющих пористый материал: а – менее плотная кубическая укладка,б – более компактная ромбическая укладка     

• однородности и окатанности зёрен;
•       вида цемента (см. рис. 3.2).

           
 
 
 
 
 
 
 

                     Рис. 3.2. Разновидности цемента горных пород

      Не  все виды пор заполняются флюидами: водой, газами, нефтью. Часть пор  бывает изолирована, в основном, это  внутренние поры.   
 

3.1.2. ВИДЫ ПОРИСТОСТИ  

      Общая (полная, абсолютная) пористость – суммарный объём всех пор (V_пор), открытых и закрытых.

      Пористость  открытая эквивалентна объёму сообщающихся (V_сообщ) между собой пор и измеряется  она в м³, см³.

      На  практике для характеристики пористости используется коэффициент пористости (m), выраженный в долях или в процентах.

      Коэффициент общей (полной, абсолютной) пористости (m_п) зависит от объема всех пор:  

.            (3.1)   

      Коэффициент открытой пористости (m_о) зависит от объёма сообщающихся между собой пор:

.             (3.2)   

      Коэффициент эффективной пористости (m_эф.) оценивает фильтрацию в породе жидкости или газа, и зависит от объёма пор (V_{пор фильтр}), через которые идёт фильтрация.   

  (3.3)  

      Для зернистых пород, содержащих малое  или среднее количество цементирующего материала, общая и эффективная  пористость примерно равны. Для пород, содержащих большое количество цемента, между эффективной и общей пористостью наблюдается существенное различие.

      Для коэффициентов пористости всегда выполняется  соотношение:   

                                    m_п > m_o > m_эф.         (3.4)  

      Для хороших коллекторов коэффициент  пористости лежит в пределах 15-25%. Поровые каналы нефтяных пластов условно подразделяются на три группы:

• субкапиллярные - размер пор < 0,0002 мм, практически непроницаемые: глины, глинистые сланцы, эвапориты (соль, гипс, ангидрит);
• капиллярные - размер пор от 0,0002 до 0,5 мм;
• сверхкапиллярные - размер пор > 0,5 мм.

      По  крупным (сверхкапиллярным) каналам  и порам движение нефти, воды, газа происходит свободно, а по капиллярам – при значительном участии капиллярных сил.

      В субкапиллярных каналах жидкость удерживается межмолекулярными силами (силами притяжения стенок каналов), поэтому практически  никакого движения не происходит.

      Породы, поры которых представлены в основном субкапиллярными каналами, независимо от пористости практически непроницаемы для жидкостей и газов (глины, глинистые сланцы).

Коэффициенты  пористости некоторых  осадочных пород

Таблица 1

 

 

   Общая и открытая пористость зависят от:

• глубины залегания и, как правило, падает с увеличением глубины залегания (рис. 3.3.);

  

Рис. 3.3. Влияние естественного уплотнения пород на их пористость:

1. – песчаники, 2. –  глины       

• от плотности пород;       
• количества цемента и др.

      Пористость  пород продуктивных пластов определяют в лабораторных условиях по керновому  материалу. Пористость пласта на больших  участках определяется статистически по большому числу исследованных образцов керна.

3.2. ПРОНИЦАЕМОСТЬ

      Проницаемость – способность пород пропускать флюиды. Она зависит от размера  и конфигурации пор, что обусловлено  размером зерен терригенных пород, плотностью укладки и взаимным расположением частиц, составом и типом цемента и др. Очень большое значение для проницаемости имеют трещины. Традиционно проницаемость оценивали во внесистемных единицах дарси (Д). А в системе СИ ей примерно соответствует единица 1··10^–12м². Такой проницаемостью обладает образец горной породы длиной L 1 м, площадью сечения в 1 м², пропускающий сквозь себя 1 м³/сек жидкости Q вязкостью 0,001 Па··с при перепаде давления на концах образца p 0,1013 МПа.

Абсолютно непроницаемых тел в природе  нет. При сверхвысоких давлениях все горные породы проницаемы. Однако при сравнительно небольших перепадах давления в нефтяных пластах многие породы в результате незначительных размеров пор оказываются практически непроницаемыми для жидкостей и газов (глины, сланцы и т.д.).

      Хорошо  проницаемыми породами являются: песок, песчаники, доломиты, доломитизированные известняки, алевролиты, а так же глины, имеющие массивную пакетную упаковку (рис. 3.4).

      

  

Рис. 3.4. Пример массивной пакетной упаковки глин – фильтрация происходит через каналы между пакетами

    
 

Рис. 3.5. Пример упорядоченной пакетной упаковки глин – фильтрация практически не происходит  

      К плохо проницаемым относятся: глины, с упорядоченной пакетной упаковкой (рис. 3.5), глинистые сланцы, мергели, песчаники, с обильной глинистой цементацией. Для существующих типов каналов (субкапиллярные, капиллярные, трещины), фильтрация идет, в основном, через капилляры, каналы и трещины.