1.4.2. Структура порового пространства
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 (Рг), 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 (Рупл.) под действием веса вышележащих пород (рис. 1.12.), с увеличением глубины уплотняющее давление растёт, а вместе с этим уменьшается пористость породы (Рупл.↑ → 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).
.5. Проницаемость
Проницаемость – это фильтрующий параметр горной породы, характеризующий её способность пропускать через себя жидкости и газы при перепаде давления.
Абсолютно непроницаемых тел в природе нет. Все горные породы обладают пористостью, а, следовательно, и проницаемостью. При сверхвысоких давлениях все горные породы проницаемы, включая и породы с низкой субкапиллярной пористостью.
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, некоторые соли и др.). Считается, что флюиды движутся к скважинам в основном по порам, с диаметром более 1 мкм.
Хорошо проницаемыми породами являются: песок, песчаники, доломиты, доломитизированные известняки, алевролиты, а так же 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, глинистые сланцы, мергели, песчаники, с обильной глинистой цементацией, соли (особенно сульфаты за счет способности поглощать воду и увеличивать свой объём), некоторые эвапориты, плотные доломиты и известняки.
Фильтрация идет, в основном, через крупные поры. Хорошими коллекторами нефти являются те породы, поры которых представлены в основном каналами и трещинами.