Дәріс. Мұнай және газ таужыныстары-коллекторының физикалық қасиеттері

Барлық таужыныстары үш категорияға бөлінеді: магматикалық, шөгінді және метаморфикалық. Жер қыртысы массасының шөгінді таужыныстары үлесіне тек 5% ғана келетін болса, бірақ соларда мұнай мен газдың барлық кенорындары орналасқан. Осы таужыныстардың механикалық қасиеттері құрылымынан, минералогиялық құрамынан, олардың біртекті еместігі дәрежесінен елеулі түрде байланысты болады.

Таужыныстар ең алдымен құрылымымен және текстурасымен сипатталады. Таужыныстардың құрылымы пішінімен, мөлшерімен оны құрайтын минералдардың сипатымен, сонымен қатар минералдардың өзара байланысымен айқындалады.

Таужыныстардың текстурасы құрылысындағы кристаллиттер мен сынықтардың кеңістіктік өзара орналасуымен байланысты: қабаттылығы, тақтатастылығы, кеуектілігі, жарықшақтығы.

Қабаттылық таужыныстардың вертикаль бағыттағы петрографиялық құрамының өзгеруімен көрінеді.

Тақтатастылық текстура жоғары қысым мен температураның әсерімен және минералдық заттектердің қайта кристаллизациялануынан пайда болады.

Таужыныстардың кеуектілігі ондағы барлық қуыстардың көлемімен сипатталады. Таужыныстардың 1 м³ барлық қуыстардың пайызбен берілген жиынтық көлемі жалпы кеуектілік деп аталады. Бір-бірімен өзара қатынасы бар және сол қуыстарда қысымдар градиенттерінің әсерімен сұйықтар мен газдардың ағу мүмкіндігі болатын таужыныстардың 1 м³ қуыстардың жиынтық көлемі тиімді кеуектілікті сипаттайды.

Кейбір таужыныстардың толық кеуектілік коэффициенті төменде келтіріліген (%):

Сазды тақтатастар 0,54-1,4

Саздар 6-50,0

Құмдар 6-52,0

Құмтастар 3,5-29,0

Әктастар және доломиттер 0,65-33,0

Өнеркәсіптік мұнайды беретін коллекторлардың кеуектілігі әдетте төмендегідей (%):

Құмдар 20-25

Құмтастар 10-30

Карбонатты таужыныстар 10-25

Таужыныстардың жарықшақтығы жер қыртысының тектоникалық қозғалысымен, сондай-ақ қайта кристаллизациялану процессімен байланысты болады. Жарықшақтар ретсіз орналасқан немесе бір бағытта бағдарланған вертикаль, горизонталь және көлбеу болуы мүмкін.

Мұнай және газ кенорындарын игеруде таужыныстарының мынадай физикалық-механикалық қасиеттерін білу қажет: сығылғыштығы, өткізгіштігі, тығыздығы, беріктігі, көлемдік массасы, серпімділігі, пластикалығы, жайылмалылығы, қаттылығы.

Таужыныстардың үлгісін біркелкі қысқанда оның көлемі қуыстар көлемінің азаюы салдарынан және таужыныстың қатты фазасы көлемінің кішірейінен үлгі көлемі кішірейеді. Таужыныстың үлгі көлемінің жан-жақты қысу қысымының 1 Па жоғарылағандағы кішіреюі шамасының атмосфералық қысым кезіндегі бастапқы қөлеміне қатынасын көлемдік қысым коэффициенті деп атайды.

Қысым градиенті әсерінен өзі арқылы сұйықты, газды және газ-сұйық қоспасын өткізу қабілетін таужыныстың өткізгіштігі деп атайды. Барлық шөгінді таужыныстарында бір-бірімен қатынасы бар қуыстардың болуынан, олар өзі арқылы сұйық пен газды өткізуге қабілетті.

Таужыныстардың тығыздығы дегеніміз оның қатты денесіндегі көлем бірлігінің массасы. Таужынысты құрайтын минералдардың тығыздығы 1850 кг/м³ –ден (аллофан) 5200 кг/м³ –ге (магнетит) дейін өзгереді. Шөгінді таужыныстарының тығыздығы шамамен 2100-2900 кг/м³ аралығында болады.

Таужыныстардың көлемдік массасы деп оның табиғи жағдайдағы, яғни қуыстардың бар болуын және олардың құрамын есепке алғандағы, көлем бірлігінің массасын айтады. Таужыныстың көлемдік массасы ρ_км мен тығыздығы ρ_т арасындағы арақатынас

ρ_км ≈ ρ_т (1-0,01П)+0,01ρ_к П,

мұндағы П-таужыныстың кеуектілігі; ρ_к – қуыстағы сұйықтың тығыздығы, кг/м³.

Таужыныстың беріктігідененің қирай бастаған кернеумен сипатталады. Таужыныстар қысқанда қирауға өте жоғары кедергі көрсетеді. Шөгінді таужыныстарының деформацияның басқа түрлеріндегі беріктігі әдетте еселі аз. Мысалы, созу кезінде беріктігі 2 –дан 18% -ға дейін, ығысу кезінде 5 –дан 20% -ға дейін, иілу кезінде беріктіктің 5 –нан 60% -на дейін бірості қысуда.

Шөгінді таужыныстары серпімділігі бойынша қысу кернеуінен болатын деформацияның сипатына байланысты үш топқа бөлінеді:

· серпімді-мортты, олардың деформациясы шамамен жүктеме пропорциональ, яғни Гук заңына сәйкес болады;

· серпімді-пластикалы, мортты қирауынан алдында пластикалы деформация жүреді де, ішінара – шекті жағдайы белдемінде таужынысы бекемденеді;

· жоғары пластикаы, олардың серпімді деформациясы іс жүзінде нольге тең.

Көптеген шөгінді таужыныстарының қирауының алдында пластикалы деформация болады. Таужыныстардың пластикалығы оның минералдық құрамына байланысты болады да, ондағы кварц құрамы жоғарылаған сайын азаяды. Таужыныстың пластикалық деформациясын арттыру үшін кернеуді жоғарылату қажет, бірақ осында деформацияның өсу жылдамдығы кернеудің өсу жылдамдығына едәуір көп болады.

Таужыныстың жайылмалылығы оған кернеу жүктемесінің ұзақ мерзімде әсері болғанда деформацияның тұрақты өсуімен, егер кернеу пропоциональ шегінен аспаса да, көрінеді. Жайылмалылық таужынысының ылғалдылығы жоғарылаған сайын күшейеді.

Таужынысының қаттылығыоған басқа қатты денені енгізудегі оның жергілікті беріктігін сипаттайды. Қаттылығына байланысты шартты түрде барлық таужыныстар үш топқа, ал әрбір топ төрт категорияға бөлінеді. Бірінші топқа негізінен жоғары пластикалы және қаттылығы 1 ГПа дейінгі өте кеуекті таужыныстары жатқызылған: саздар, аргиллиттер және құмтастар, алевролиттер мен әктастардың ең кеуекті айырымдары. Екінші топты қаттылығы 1-4 ГПа серпімді-пластикалы таужыныстары құрайды. Үшінші топқа әдетте қаттылығы 4 ГПа артық серпімді-мортты, сонымен қатар өте метаморфтанған және атқыланған таужыныстар кіреді. Ұңғымаларды мұнай мен газға негізінен шөгінді таужыныстардың алғашқы екі тобында бұрғылайды.

Нег.1[12-16]

Бақылау сұрақтары:

1. Таужыныстардың физикалық-механикалық қасиеттерін не үшін зерделейді?

2. Таужыныстардың негізгі физикалық-механикалық қасиеттерін айтыңыз.

3.Таужыныстардың өткізгіштігі не үшін пайдалынылады?

4.Таужыныстардың қаттылығы және беріктігі не үшін пайдалынылады?

5.Таужыныстардың физикалық-механикалық қасиеттері кенорындарын игеруде қай кезде пайдалынылады?