Пористость и плотность.

Горные породы имеющие пустоты, через которые возможна фильтрация жидкости и газов, называются породами – коллекторами. Величина пористости определяет долю объема породы, занятую флюидосодержащими пустотами.. Пористость m – это отношение объема пустот Vп к объему образца Vо: m = ( Vп / Vо ) * 100 %. Для расчетов в нефтегазопромысловой геологии пользуются коэффициентом пористости Кп, которым выражают рассмотренное выше соотношение в долях единицы. По происхождению, виды пустот различны по своей форме: межзерновые, каверны и трещины. В зависимости от литологического состава породы преобладает тот или иной вид пористости. Для терригенных пород ( песчаники ) более характерна межзерновая ( гранулярная ) пористость, для карбонатных пород ( известняки ) – трещинная и кавернозная. В соответветствии с данной особенностью пор различают общую ( объем всех пустот ), открытую ( доля сообщающихся между собой пор ) и эффективную пористость ( занятую нефтью или газом ). По классификации пор по размерам выделяют сверхкапиллярные( 4-10мм), капиллярные и субкапиллярные поры. Плотность определяется как масса вещества, содержащаяся в единице объема: = m / V, где m – масса, V – объем. Плотность горных пород, слагающих земную кору (1.6–3.5г/ см³). Основным фактором определяющим плотность литологически однотипных осадочных пород, является их пористость Плотность пластовых вод при температуре 20⁰ С изменяется в зависимости от содержания растворенных солей от 1.01 г/см³ (пресные воды) до 1.24 г/см³ ( соленые воды). Плотность пластовых нефтей зависит от их химического состава и количества растворенного в них нефтяного газа и изменяется от 0.5 до 1.0 г/см³ .

2. Проницаемость – свойство горных пород пропускать жидкости и газы при наличии перепада давлений. Для количественной оценки способности горных пород пропускать жидкости или газы используют закон фильтрации Дарси, по которому скорость линейной фильтрации жидкости в пористой среде пропорциональна перепаду давления и обратно пропорциональна вязкости жидкости:

V = Q / S = k _пр ( р ₁ – р ₂ ) / l,

где V – скорость фильтрации, м/ с; Q – расход жидкости, прошедшей через образец, м³ /с ; S – площадь поперечного сечения образца, через который фильтруется жидкость, м² ; - абсолютная вязкость жидкости Па*с; l – длина образца, м; р ₁ –р ₂ – разность давлений, создаваемых на торцах испытуемого образца, Па; k – коэффициент проницаемости, м ² .

Из приведенного равенства находим коэффициент проницаемости:

Кпр = Q l / S [( р₁ – р ₂ )].

По этой формуле определяют проницаемость в лаборатории.

За единицу проницаемости принимают м ². Это соответствует расходу 1 м³ жидкости вязкостью в 1 Па*с в образце с поперечным сечением 1 м ² при перепаде давлений на протяжении 1 м в 1 Па.

В старой технической системе единиц для измерения проницаемости использовались единицы дарси (Д) и миллидарси (мД):

1Д=1.02*10-12м2= 1.02 мкм².

В порах горных пород одновременно может находиться несколько компонентов насыщающих их жидкостей и газов. При оценке проницаемости одной и той же пористой среды различают виды проницаемости: абсолютную ( по газу ), эффективную (жидкость и газ) и относительную(отношение абсолютной к эффективной)..

На рисунках …. приведены зависимости между пористостью и проницаемостью для различных горных пород, что дает возможность выйти на приближенную оценку проницаемости по данным геофизических методов. Наиболее точное определение проницаемости пород в скважинных условиях возможно только по гидродинамическим методам.

3. Глинистость осадочных горных пород характеризуется содержанием в минеральном скелете породы частиц с размерами зерен менее 0.01 мм, которые представлены глинистыми минералами (каолинит, монтмориллонит, гидрослюды). Количественно глинистость характеризуется массовым содержанием Сгл (массовая глинистость) в твердой фазе породы (Мтф), выражается в процентах или долях единицы: Сгл = М*0.01/ М тф.

Для характеристики объемного содержания глинистого материала в породе используют коэффициент объемной глинистости Кгл определяемый как:

Кгл = Сгл *(1- Кп).

Для характеристики степени заполнения глинистым материалом пространства между скелетными зернами используют параметр относительной глинистости: Nгл = Кгл / (Кгл + Кп). Глинистые минералы в осадочных породах обычно присутствуют в тонкодисперсном состоянии и обладают огромной поверхностью, которая адсорбирует молекулы воды и радиоактивные элементы, что существенно влияет на физические свойства пород и показания геофизических методов.

С ростом содержания в породе глинистого материала закономерно уменьшаются эффективная пористость, проницаемость и способность породы быть коллектором.

Наряду с рассеянной различают слоистую глинистость, характеризующую содержание в породе слоев глинистого материала, чередующихся с прослоями коллекторов. Слоистую глинистость характеризуют параметром _гл , выражающим долю толщины слоистой породы, приходящую на прослои глин. Если ск = гл, то _гл = Сгл.

В карбонатных породах собственно глинистость не определяется. Для них находят содержание нерастворимого остатка С н.о., характеризующего весовую долю минерального скелета, остающуюся после обработки породы 5-10%-ным раствором HCL.