Структура порового пространства

Коэффициенты пористости некоторых осадочных пород

Поровые каналы нефтяных пластов условно подразделяются на три группы:

- субкапиллярные – размер пор < 0,0002 мм, практически непроницаемые глины, глинистые сланцы, эвапориты (соль, гипс, ангидрит и др.);

- капиллярные (каналы и трещины) – размер пор от 0,0002 до 0,5 мм;

- сверхкапиллярные (каналы и трещины) – размер пор > 0,5 мм.

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

В субкапиллярных порах пластовые флюиды удерживаются капиллярными силами, силами притяжения стенок каналов. Вследствие малого расстояния между стенками каналов жидкость в них находится в сфере действия межмолекулярных сил материала породы. Для перемещения жидкости по субкапиллярным порам требуется чрезмерно высокий перепад давления, отсутствующий в пластовых условиях. Практически никакого движения пластовых флюидов по субкапиллярным порам не происходит. Породы, содержащие только субкапиллярные поры, практически непроницаемы для жидкостей и газов и выполняют функции покрышек.

По капиллярным порам (каналам) и трещинам движение нефти, воды, газа происходит при значительном участии капиллярных сил, как между частицами флюидов, так и между последними и стенками пор. Для перемещения пластовых флюидов по капиллярным порам требуются усилия, значительно превышающие силу тяжести.

По сверхкапиллярным порам (каналам) и трещинам движение флюидов происходит свободно под действием сил тяжести.

Структура порового пространства определяется и зависит от:

- гранулометрического состава пород;

- формы и размера зёрен – по мере уменьшения величины зерен пористость, как правило, возрастает за счет возрастания частиц неправильной формы, зерна неправильной формы укладываются менее плотно, что приводит к увеличению пористости;

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

Рис. 1.9. Различная укладка сферических зёрен одного размера, составляющих пористый материал: а – менее плотная кубическая укладка; б – более компактная ромбическая укладка

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

- однородности и окатанности зёрен – порода, содержащая более однородные и окатанные зерна, имеет более высокую пористость;

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

- степени трещиноватости горных пород;

- характера и размера пустот.

Характер цементации (рис. 1.10, 1.11) может существенно изменять пористость породы. Типы цементации порового пространства будут в большей степени предопределять размеры поровых каналов. А радиус зерен в меньшей степени оказывает влияние на величину пористости и, как правило, не определяет величины пористости.

Рис. 1.10. Разновидности цемента горных пород

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, общая и открытая пористость зависят от факторов:

- давления (Р_г), которое испытывают на себе породы;

- от плотности пород, количества цемента и типа цементации;

- глубины залегания и, как правило, пористость пород падает с увеличением глубины залегания, в связи с их уплотнением (Р_упл.) под действием веса вышележащих пород (рис. 1.12.), с увеличением глубины уплотняющее давление растёт, а вместе с этим уменьшается пористость породы (Р_упл.↑ → m↓).

Рис. 1.12. Влияние естественного уплотнения пород на их пористость: 1. – песчаники; 2. – глины

Пористость пород продуктивных пластов определяют в лабораторных условиях по керновому материалу (см. лабораторный практикум).