vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
скважинах. Но отличить сжатие твердой фазы пород-коллекторов от сжатия пластовых флюидов, таких, как воздух, газ и вода, очень трудно, поскольку оба этих эффекта одинаково сказываются на дебите флюидов в скважинах. Концепция сплошной флюидной фазы, распространяющейся от уровня грунтовых вод до очень больших глубин и способной передавать давление в соответствии с определенным градиентом гидростатического давления, является в большинстве случаев наиболее простым и реальным объяснением природы подземного гидростатического давления. Более того, по сравнению со сжатием различных флюидов влияние, оказываемое на движение пластовых флюидов упругим сжатием пород, ничтожно.
Те же представления были использованы Джилули и Грантом [791 в их попытке объяснить проседание грунтов в районе Лонг-Бича, Калифорния. Они предполагали, что падение пластового давления флюидов в результате отбора нефти было вполне достаточным, чтобы вызвать соответствующее увеличение эффективной нагрузки от перекрывающих пород. Дополнительная нагрузка на песчаные зерна обусловила упругое сжатие песчаной породы, которое привело к сокращению объема последней и проседанию всей перекрывающей ее толщи до самой поверхности2.
Одна из проблем, связанных со сжатием песчаников, заключается в установлении различия между воздействием на них пластического и упругого сжатия. Можно ожидать,
что оба эти процесса происходят одновременно в обычном песчанике или граувакке,
¹Пьезометрической называется поверхность, соединяющая наивысшие точки, до которых поднимается в скважиных вода из единого водоносного горизонта. Пьезометрическая поверхность является эквивалентом потенциометрической поверхности в том случае, если вода везде имеет постоянную плотность и если последняя используется для расчета потенциометрической поверхности (см. стр. 374-376).
²Подобные проседания, иногда сопровождаемые небольшими землетрясениями, наблюдались в районе Апшеронского полуострова. - Прим. ред.
содержащих то или иное количество глин и других пластичных материалов; тем не менее определить относительное влияние каждого из них на погребенные породы-коллекторы практически невозможно. Низкая сжимаемость кварцитов и песчаников [80] приводит к выводу, что уплотнение, испытываемое обломочными породами-коллекторами,
обусловливается больше пластическим сжатием, чем упругим. Аналогичным образом легкость, с которой карбонатные минералы и породы перекристаллизуются и заполняют все имеющиеся поры, заставляет предполагать, что большинство карбонатных пород испытывает скорее пластическое, чем упругое сжатие1.
Связь между пористостью и проницаемостью
Количественная зависимость между пористостью и проницаемостью весьма
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
.
Фиг. 4-16. Зависимость меду пористостью и проницаемостью в двух коллекторах: песчанике Верхний Уилкокс (эоцен) в Мерси, Техас (слева), и мелкозернистом песчанике Накаточ (верхний мел) в Белвью, Луизиана (справа) (Archie, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 34, p. 945, Fig. 1). Наблюдается общее увеличение проницаемости с увеличением пористости
изменчива и трудно поддается определению [81]. Помимо общеизвестного факта, что
проницаемая порода должна быть также и пористой, между двумя ее свойствами, по-
видимому, нет более тесной связи (фиг. 4-16). Было произведено множество замеров
пористости и проницаемости песчаников Брадфорд (нижний девон), Пенсильвания,
которые в силу своей равномерной мелкозернистости, казалось, должны бы были
характеризоваться достаточно постоянной зависимостью между этими параметрами, если
она вообще существует. Однако, как видно из фиг. 4-17, даже в этих породах наблюдается
лишь самая общая связь менаду ними [82]. Влияние трещиноватости на пористость и
проницаемость известняков и доломитов, установленное в результате обобщения данных
нескольких сотен измерений, показано на фиг. 4-18. Линия К90° (проницаемость перпендикулярно к системе трещин) отражает связь с первичной
¹Изучение упругого сжатия коллекторов очень важно для правильной интерпретации лабораторных данных по определению проницаемости. Дело в том, что проницаемость, полученная вследствие снятия давления, в лабораторных условиях может быть в два раза выше истинной проницаемости, которой обладают породы на глубине. - Прим. ред.
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Фиг. 4-17. Значения пористости и проницаемости для 500 образцов песчаников Брадфорд (нижний девон) из месторождения Брадфорд в северо-западной Пенсильвании
(Ryder, World Oil, p. 174, 1948).
Все образцы представляют собой колонки керна длиной в 1 фут, отобранные из 29 скважин, сосредоточенных на небольшой площади. Считается, что песчаник Брадфорд характеризуется эднородным строением, и на графике, несмотря на общее увеличение проницаемости с увеличением пористости, наблюдается широкий разброс точек, свидетельствующий об отсутствии тесной связи между пористостью и проницаемостью. Так, любому значению проницаемости соответствуют различные значения пористости (от 6 до 10 значений).
пористостью и кавернозной пористостью; отражает максимальную
проницаемость пород в направлении, параллельном системе трещин. Проницаемость нетрещиноватых доломитов возрастает в обоих направлениях в соответствии с увеличением пористости. В то время как пористость является безразмерной величиной,
проницаемость в соответствующих единицах измерения отражает сопротивлениепо роды прохождению через нее гомогенного флюида. Теоретически проницаемость может быть
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
увязана с характером структуры горной породы согласно уравнению [83]
где К - проницаемость, 2 - коэффициент пористости, S - удельная поверхность твердой
минеральной массы. S является также удельной поверхностью пор и равна поверхности
Фиг. 4-18. Зависимость между проницаемостью и пористостью в палеозойских породах-коллекторах западного Техаса, представленных известняками и доломитами (Кеllon, О. and G. Journ., 24, p. 119, 1949). Кмакс проходит параллельно системе трещин, а К90° - под прямым углом к ней. Поле между линиями Кмакс и К90° (заштриховано) отражает объем и распределение вторичной пористости, связанной с трещинами и кавернами.
твердой фазы, содержащейся в 1 см³ породы. Приведенное уравнение предполагает, что с
увеличением пористости и соответствующим уменьшением удельной поверхности пор
возрастает проницаемость. С уменьшением размера отдельных пор увеличивается их
удельная поверхность и, следовательно, уменьшается проницаемость.
Искусственные, или создаваемые человеком, пористость и проницаемость¹. В
настоящее время разработаны различные методы создания или увеличения порового
пространства и проницаемости пород. Раньше других был предложен метод торпедирования скважин, т.е. взрывание в скважине против природного резервуара заряда нитроглицерина. Возникновение в результате этого трещин в природном резервуаре увеличивает эффективный радиус ствола скважины, повышает пористость и
проницаемость окружающих ее пород и соответственно усиливает приток в скважину
нефти и газа. Действие взрыва меняется в зависимости от типа пород и в значительной
мере определяется тем, делает ли взрыв упаковку частиц породы более плотной пли
создает в ней трещиноватость. Нагнетание в породу-коллектор кислот под давлением
называется кислотной обработкой [84]. Кислота проникает в коллектор по системе
сообщающихся пор и растворяет растворимые в ней вещества, тем самым повышая