Методы (система приемов и способов): экспериментальные методы определения петрофизических свойств в лаборатории; математические методы анализа получаемых данных.

Роль петрофизики в обеспечении различных направлений нефтегазовой промышленности.

На современном этапе развития нефтегазовой отрасли перед петрофизической лабораторией ставится ряд задач:

• Петрофизическое обеспечение подсчета запасов и прогнозирования залежей.

• Построение фациальной модели пластов (геомоделирование).

• Оценка эффективности схемы эксплуатации (бурение, вскрытие пласта, разработка, интенсификация пласта).

• Построение петрофизических моделей пластов для интерпретации данных сейсмических исследований, геофизических и геолого-технологических исследований (ГТИ) скважин.

Рис.2.1 Задачи, решаемые на основании знаний о минерально-компонентном составе горных пород

Рис.2.2 Схема петрофизического обеспечения различных направлений нефтегазовой отрасли.

4. Виды и количественные характеристики неоднородностей горных пород: фазовая, вещественная (компонентный состав), структурно-текстурная.

Горные породы находятся в недрах Земли в виде неодинаковых по происхождению, форме, размерам, составу, структуре и другим свойствам взаимосвязанных тел (моно- и поликристаллов минералов, пластов и фаций, щитов и плит, континентальных платформ, континентальных, геосинклинально-складчатых, орогенных систем и поясов, континентов, океанических бассейнов, тел земной коры, мантии, земного ядра). Общим и важнейшим свойством геологических тел является их неоднородность; каждое из геологических тел содержит различные (по происхождению, размерам и другим особенностям) виды неоднородности; в совокупности они и определяют неоднородность тела в целом.

2. Уровни неоднородности горных пород и их вклад в формирование физических свойств.

Ядерные методы – кол-во элементов, ми­неральный состав скелета породы, жидкости и газа.

Электрические и электромагнитные методы - зерна минерального скелета и пор, для изучения соотношениях объемов твердой фазы и флюидов в породе.

Электрохимические и отчасти электромагнитные - содержание в породе пограничных слоев с аномальными свойствами, для изучения степени дисперсности твердой фазы, например, при изучении диффузионно-адсорбционной активности осадочных пород, или о степени дисперсности включений с электронной проводимостью в массиве породы диэлектрика (полиметаллические руды).

Изучение Ф-Е параметров породы в сочетании с изучением ее акустических, электрических и электохимических параметров позволяет, находясь на уровне пор и скелетных зерен, уделить основное внимание исследованию геометрии пор и минерального скелета породы.

Уровни неоднородности более высокого порядка исследуют обычно комплексом геофизических методов в разрезах скважин.

2. Влияние глинистости на физические свойства горных пород.

Глинистость горных пород– это их свойство содержать частицы с размером d_эф<0,01 мм (<10 мкм).

Глинистые частицы являются обломками глинистых минералов групп каолинита, монтмориллонита, гидрослюды (иллита), обломками кварца, полевых шпатов, слюдистых и тяжелых минералов и содержат примеси лимонита, гематита, карбонатов, сульфатов (гипс), сульфидов (пирит, марказит) минералов.

Специфические особенности глинистых минералов:

• Строение - изометрично пластинчатое, цепочно – ленточное, трубчатое;

• Высокая дисперсность;

• Большая удельная поверхность;

• Способность к поверхностной диссоциации;

• Способность к изоморфным замещениям;

• Способность к преобразованию

Свойство пород содержать совокупность глинистых частиц, заполняющих пространство между более крупными зернами или разделяющую их между собой, называют рассеянной глинистостью в противоположность глинистости слоистой — свойству пород иметь в своем составе тонкие прослои глин.

Свойство пород содержать различную массу m_с.гл (или объем V_с.гл) сухих глинистых частиц на их определенную массу m_с (или объем V_с) в сухом состоянии оценивается удельной массовой k_гл.m=m_с.гл/m_с (или удельной объемной k_{гл V}=V_с.гл/V_с) глинистостью.

Глинистость пород влияет на пористость; проницаемость; остаточную водо- и нефтенасыщенность; диффузионно-адсорбционную активность; поверхностную электропроводность; диэлектрическую проницаемость; во многом определяет радиоактивные и нейтронные свойства пород.

Удельные поверхности горных пород и их связь с петрофизическими параметрами.

Методы определения удельной поверхности: метод Козени-Кармана (Кп и Кпр), по изотермам адсорбции газов/паров воды-метод фильтрации разреженного газа-по теплоте смачивания-по данным капиллярной конденсации-по гранулометрическому составу-оптический или визуальный, по шлифам

Виды удельной поверхности (по способу определения): адсорбционные, фильтрационные,по данным гранулометрического анализа

Емкость катионного обмена QTB= σ STB (на 1 г твердой фазы), где σ — плотность заряда двойного слоя в г-экв. на единицу площади; STB — полная поверхность, на которой происходит обменная реакция. Это значение STB можно рассматривать как аналог полной адсорбци­онной поверхности, поскольку размещение катионов двойного слоя на поверхности связано с теми же активными центрами, которые обес­печивают молекулярную адсорбцию.

2. Происхождение пор; виды пористости, коэффициенты пористости.

Твердая фаза заполняет часть объема горной породы; в незаполненном ею пространстве находятся другие (обычно жидкая и газовая) компоненты пород. Свойство пород содержать разные, не заполненные твердой фазой объемы V_пор в определенном сухом их объеме V_c называется пористостью.

Первичные — это структурные поры между гранулами обломочных (песчаных, алевритовых, глинистых, известково-магнезиальных) пород, межкристаллические поры плотных магматических, метаморфических, осадочных пород, поры известковых, кремнистых туфов, пеплов и др. Вторичные (новые) поры — каверны, трещины, каналы в теле пород образуются при их растворении, выветривании, кристаллизации, перекристаллизации, доломитизации известняков, тектонических и биохимических процессах. Каверны возникают при растворении (выщелачивании) кислыми водами трещиноватых карбонатных пород и гипсов. Трещины одного и перекрещивающихся направлений появляются в плотных породах в результате резких изменений их объемов при значительных перепадах температур, давлений, в результате процессов кристаллизации, перекристаллизации, доломитизации. Деформация под давлением (тектонические процессы) ведет к образованию серии трещин у пород с жесткой связью (плотных песчаников и карбонатов, гипсов и магматических пород). Поры могут быть взаимосвязанными - открытыми (поры сообщаются друг с другом) и изолированными - закрытыми (поры по сообщаются между собой).

Виды: общая, открытая, закрытая, эффективная статическая, динамическая.

2. Форма пор; размер пор – влияние на физические свойства породы.

По форме поры могут быть: близкие к ромбоэдральным (у рыхлых хорошо отсортированных, окатанных обломочных пород), близкие к тетраэдрическим (у тех же, но уплотненных пород), щелевидные (у глин, слюд, других пород с пластинчатыми структурными элементами), в виде расширяющихся и сужающихся канальцев неправильной формы (у плохо отсортированных обломочных образований); трещиновидные (у скальных магматических, метаморфических, плотных осадочных пород), каверновидные (у карбонатных разностей и гипсов), пузырчатые (у магматических пород), ячеистые (у известковых и кремнистых туфов), каналовидные (у лёссов), соответствующие по форме кристаллам плотных магматических, метаморфических, осадочных пород.