- •Предмет, цели и задачи петрофизики в геологическом цикле исследований горных пород.
- •Понятие горной породы в петрофизике. Петрофизическое моделирование горной породы. Цели и задачи. Основные петрофизические параметры.
- •Виды и уровни неоднородности горных пород.
- •Фильтрационно-емкостные параметры горных пород: цели и задачи исследования, связь с другими физическими свойствами.
- •Влияние микро и макростроения горных пород на их физические и коллекторские свойства.
- •Вещественная, структурная и фазовая неоднородность горных пород. Основные параметры, характеризующие эти виды неоднородности.
- •Методы изучения состава и структуры твердой фазы горных пород по керну.
- •Параметры дисперсности твердой фазы горных пород: коэффициент глинистости, удельной поверхности. Методы определения и связь с фильтрационно-емкостными свойствами.
- •Гранулометрический состав горных пород, методы изучения, основные характеристики и классификация пород по результатам изучения.
- •Глинистость горных пород, методы ее определения и выражения, влияние на фильтрационно-емкостные свойства.
Влияние микро и макростроения горных пород на их физические и коллекторские свойства.
Микростроение включает в себя химический состав минералов, строение кристаллической решетки минералов, которая представляет собой закон распределения вещества в пространстве. Примером влияния микростроения на физические и коллекторские свойства служит глина, размер частиц которой менее 10 мкм. (если нужно подробнее о глинах – см. вопрос 11.)
К глинистым минералам относят минералы алюмосиликатного состава, образующие группы гидрослюд, каолинита, монтмориллонита. Благодаря высокой дисперсности частиц глинистых минералов в осадочных породах они обладают огромной адсорбционной поверхностью, способной удерживать полярные молекулы воды и обменные катионы. Минералы группы монтмориллонита и смешаннослойные образования гидрослюды обладают раздвижной кристаллической решеткой и способны поглощать молекулы воды и обменные катионы в пространстве между алюмосиликатными пакетами, что приводит к набуханию частиц и увеличению их объема в несколько раз.
Содержание и минеральный состав глинистого материала — главные факторы, определяющие способность породы играть роль литологического экрана нефтяной или газовой залежи.
Глинистые частицы обладают большой удельной поверхность на которой они адсорбируют большое количество пластовой воды (образуют пленки с аномальными свойствами), в этих пленках всегда формируется двойной электрический слой, поэтому КГЛ связан с проводимостью электрического тока, радиоактивностью, с электро-химическими свойствами.
Некоторые глинистые минералы (монтмориллонит, гидрослюды) обладают раздвижной кристаллической решеткой, внутрь которой они поглощают молекулы воды и обменные катионы. Это ведет к набуханию глинистых частиц и уменьшению порового пространства.
Макростроение включает в себя структуру и текстуру горной породы. Макростроение обуславливает коллекторские свойства породы. Коллекторские свойства пород – это их способность вмещать флюиды, пропускать их через себя, или, наоборот – быть непроницаемыми. Эти свойства обусловлены пористостью и проницаемостью пород. (дополнительно см. вопрос 4)
Пористость и проницаемость горных пород обуславливает особенности их взаимоотношений с жидкой и газовой фазами. Важнейшие из этих взаимоотношений для нефтегазовой геологии – это способность вмещать и пропускать сквозь себя или, наоборот – не пропускать флюиды. Такие свойства называются коллекторскими или флюидоупорными свойствами пород.
Классификации коллекторов и флюидоупоров многочисленны и разнообразны. Среди коллекторов чаще всего выделяют поровые (обусловленные гранулярной пористостью), кавернозные, трещиноватые и смешанные (кавернозно–трещиноватые, трещиновато–поровые, кавернозно–трещиновато–поровые), рис.4.1.
Трещины в коллекторах – это не только полости для накопления флюида, но и пути его миграции. К трещиноватым коллекторам за рубежом приурочено более 50% запасов нефти, а в России 12% залежей. Именно трещиноватыми коллекторами обусловлена нефтегазоносность знаменитой баженовской свиты в Западной Сибири (бажениты), а также доманиковых слоев в Европе и Северной Америке.
Кроме пород–коллекторов существуют породы слабопроницаемые, или практически непроницаемые. Такие породы называются породами – флюидоупорами (покрышками). Лучшие из них – каменная соль и глина. Особенно хорошие изолирующие свойства у монтмориллонитовой глины, способной разбухать в воде. Большая часть горных пород имеет средние коллекторские и изолирующие свойства. В результате флюиды не могут спокойно мигрировать по породе и в то же время не являются надежно удержанными. Такие породы называют ложными покрышками.
Колекторские и изолирующие свойства зависят не только от особенностей породы, но и от состояния флюидов внутри нее, от давления и температуры, при которых они находятся. Характеристики коллекторов и флюидоупоров меняются с глубиной часто неоднозначно и непредсказуемо. Например, коллекторские свойства карбонатных пород улучшаются за счет выщелачивания и образования каверн, растворения карбонатного цемента. Глинистые породы часто обезвоживаются и растрескиваются. А в терригенных породах обломочные частицы уплотняются, ближе прилегают друг к другу, в результате чего коллекторские свойства породы ухудшаются. С уверенностью можно утверждать только то, что ни идеальных флюидоупоров, ни идеальных коллекторов в природе не существует.