ТА ЇХ ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ

ПРИРОДНІ КОЛЕКТОРИ НАФТИ І ГАЗУ

Для здійснення раціональної системи розробки та організації ефективної експлуатації нафтогазоносних пластів необхідно знати їх фізичні та колекторські властивості, фізико-хімічні властивості флюїдів (нафти, газу та води), які в них вміщуються, умови їх розподілу в пласті, гідрогеологічні та гідродинамічні прояви. Під час видобутку вуглеводнів в процесі розробки та експлуатації продуктивних пластів велике значення має знання пластових тисків і температур та їх вплив на зміну властивостей пластових рідин та газів. Ці властивості переважно визначаються шляхом проведення лабораторних аналізів відібраних кернів та проб флюїдів з вибоїв свердловин. Значну роль у вивченні фізичних властивостей колекторів та характеру насичення їх нафтою і газом відіграють дані електро- та радіоактивного каротажу, акустичного та термокаротажу.

Гірські породи, які здатні вміщувати у своїх порожнинах нафту, газ і воду і віддавати їх під час розробки родовищ, називаються колекторами. Це - теригенні (піски, алеврити, пісковики, алевроліти, деякі глинисті породи) і карбонатні породи. Абсолютна їх більшість (біля 99 %) осадового походження, що утворилися в результаті руйнування магматичних порід і життєдіяльності організмів. У земній корі вони разом з оточуючими їх щільними породами утворюють складки або пастки, у яких скупчуються вуглеводні. Деколи колекторами бувають магматичні та метаморфічні породи (1 %). З визначення колектора випливає, що вони повинні мати ємність, тобто систему порожнин – пор, тріщин і каверн, - яка називається пористістю. Пустоти, як правило, з’єднані між собою, що дозволяє з породи видобувати нафту і газ.

За характером пустот всі колектори поділяють на 3 типи:

1) гранулярні (порові) – тільки уламкові гірські породи;

2) тріщинуваті – будь-які гірські породи, але переважно карбонатні;

3) змішаної будови.

До першого типу відносяться колектори, що сформовані піщано-алевритовими породами, поровий простір яких складається з міжзернових пустот. Подібна будова порового простору і в деяких різновидах вапняків та доломітів.

Тріщинуваті колектори складені переважно карбонатними відкладами і сланцями, поровий простір яких створюється системою тріщин. Породи між тріщинами являють собою щільні слабопроникні нетріщинуваті масиви, поровий простір яких практично не залучений до процесів фільтрації.

На практиці частіше трапляються тріщинуваті колектори змішаного типу, поровий простір яких складений системою тріщин і поровим простором блоків, а також кавернами і карстами. Тому останні залежно від пустот різного розміру діляться на підкласи: тріщинувато-пористі, тріщинувато-кавернозні, тріщинувато-карстові та ін.

Близько 60 % світових запасів нафти зосереджено в піщаних пластах і пісковиках, 39 % - у карбонатних відкладах і тільки 1 % - у вивітрілих метаморфічних та вивержених породах, тобто осадові породи – основні колектори нафти і газу.

Пористе середовище, яке акумулює вуглеводні, характеризується колекторськими властивостями, враховуючи які визначають запаси вуглеводнів, практичну цінність родовищ та продуктивність свердловин.

У зв’язку з різноманітністю умов формування осадових порід колекторські властивості пластів різних родовищ можуть змінюватись в широких межах. Характерною особливістю більшості колекторів є шаруватість їхньої будови і зміна в усіх напрямках властивостей порід, товщин та інших параметрів, тобто так звана анізотропія.

Рух рідин та газів в поровому та тріщинному просторі порід-колекторів прийнято називати фільтрацією.

Фільтраційно-ємнісні властивості порід-колекторів нафти і газу характеризуються такими основними показниками:

1) гранулометричним (механічним, кількісним) складом;

2) пористістю;

3) механічними властивостями (пружність, пластичність, опірність розриву, стиснення та інші види деформацій);

4) тепловими та акустичними властивостями;

5) питомою поверхнею та карбонатністю;

6) проникністю;

7) капілярними властивостями (кут змочування та розтікання, робота адгезії та когезії, теплота змочування, міжфазний поверхневий натяг, капілярний тиск);

8) насиченістю порід водою, нафтою і газом.

Перелічені властивості тісно пов’язані з хімічним складом породи, структурними та текстурними особливостями.

Існує 2 поняття структури, які тісно пов’язані між собою:

1) структура порового простору породи – скільки і якого розміру порових каналів є в породі;

2) структура породи, яка визначається переважно величиною та формою зерен. За розмірами зерен розрізняють такі структури:

псефітову (розмір зерен або уламків більше 2 мм);

псамітову (розмір зерен 0,1-2,0 мм);

алевритову (розмір частинок 0,1-0,01 мм);

пелітову (розмір частинок менше 0,01 мм).

До текстурних особливостей породи відносять шаруватість, характер розміщення мінералів, взаєморозташування та кількісне співвідношення цементу і зерен породи та ін. Цементуючим матеріалом служать породи хемогенного походження (карбонати, окисли і гідрооксиди, сульфати).

Велике значення для пояснення цілого ряду процесів та явищ, що відбуваються у пористому та тріщинному середовищі, має знання механічного або гранулометричного складу породи-колектора.

У відповідності з густинами нафта і газ розташовуються у підвищених частинах антиклінальної структури, які майже завжди підстилаються пластовою (підошовною або крайовою) водою. Разом з тим, і в самих покладах вуглеводнів поровий простір частково заповнений залишковою (реліктовою, зв’язаною) водою, яка залишилась там в процесі утворення родовища під впливом капілярних і поверхневих сил у вигляді плівок на гідрофільних ділянках мінералів, у тонких капілярах та в місцях контакту зерен. Зустрічаються поклади вуглеводнів з вмістом залишкової води від 2-3 до 65-70 %, а в більшості випадків вона займає 15-25 % від об’єму пор породи.