ГЛИНИСТОСТЬ

Глинистость осадочных горных пород характеризуется со­держанием в минеральном скелете породы частиц с эффектив­ным диаметром менее 10 мкм. Глинистость устанавливают

где С_гл— массовая глинистость в долях единицы; т_тв — масса сухой навески анализируемого порошка — твердой фазы мине­рального скелета породы; m<o,oi — масса фракции с d₃<j>< <Ю мкм.

Достоверность определения С_гл зависит от технологии вы­полнения стандартного гранулометрического анализа в лабора­ториях петрографии и физики пласта: исследуемый образец эк­страгируют в аппарате Сокслета, далее его дезинтегрируют, превращая в порошок, и обрабатывают 5—10%-ным раствором соляной кислоты, после чего отмывают полученный порошок в дистиллированной воде, высушивают в термостате при темпе­ратуре 105 °С и приступают к гранулометрическому анализу. Отметим по крайней мере два существенных недостатка мето­дики, обусловливающих погрешность в определении С_гл.

1. При дезинтегрировании (истирании) образца не гаранти­руется переход в порошок всех частиц с d₃$<.10 мкм, посколь­ку часть их находится в зернах полевых шпатов и других ми­нералов, частично преобразованных и содержащих в себе ча­стицы с с?_Эф<10 мкм.

2. Обработка изучаемого объекта концентрированным рас­твором НС1 необратимо изменяет первоначальную массу образ­на, его минеральный и гранулометрический составы, поскольку растворяются не только карбонаты и гидрокарбонаты кальция и магния, но и ряд смешаннослойных глинистых минералов — лептохлориты, гидроксиды железа и алюминия и другие высо­кодисперсные компоненты минерального скелета породы, кото­рые, не будучи растворены НС1, оказались бы при грануломет­рическом анализе во фракции с б/_Эф<Ю мкм.

В петрофизической и геофизической практике используют параметры глинистости, производные от массовой глинистости Сгл, — объемную &гл и относительную Т1_гл глинистость.

При равенстве плотности скелетных зерен породы и глини­стой фракции (6_Ск = 8гл) коэффициент объемной глинистости

Параметр k_гл характеризует долю объема породы, занимаемую глинистым материалом; его удобнее использовать при построе­нии различных моделей породы и для сопоставления с геофизи­ческими параметрами, например с удельной радиоактивностью породы.

Коэффициент относительной глинистости, или просто относительная глинистость, η_гл характеризует степень заполнения глинистым материалом пространства между скелет­ными зернами:

С η_гл тесно связан коэффициент диффузионно-адсорбционной активности А_да.

В породе-коллекторе глинистый материал присутствует в ви­де агрегатов — скоплений глинистого цемента, занимающих обособленные объемы с присущей им внутренней пористостью k_п.гл. Объемное содержание в породе таких агрегатов характе­ризуется коэффициентом агрегатной глинистости

Рассмотренные параметры характеризуют так называемую рассеянную глинистость породы, равномерно распределенную в объеме и характерную для достаточно однородных песчаников и алевролитов преимущественно кварцевого состава. В полимиктовых песчаниках и алевролитах часть глинистого материала содержится в частично или полностью преобразованных зернах полевых шпатов и обломков других пород. Характерно, что ес­ли глинистый цемент, контактный или типа заполнения пор, расположенный между скелетными зернами кварцевых и полимиктовых песчаников и алевролитов, приводит к снижению их эффективной пористости и проницаемости, глинистый материал преобразованных зерен и обломков пород мало влияет на фильтрационно-емкостные свойства коллектора.

Наряду с рассеянной различают слоистую глинистость, ха­рактеризующую содержание в породе прослоев глинистого ма­териала, чередующихся с прослоями коллектора. Слоистую глинистость характеризуют параметром %гл, выражающим долю толщины слоистой породы, приходящуюся на прослои глины.

В карбонатных породах собственно глинистость не определя­ется. Для них находят содержание нерастворимого остатка С_н.о, харастеризующего весовую долю минерального скелета, остаю­щуюся после обработки породы 5—10%-ным раствором -НС1. Величину С_н.о можно лишь условно рассматривать как С_гл, поскольку значительная, нередко большая часть нерастворимого остатка (НО) представлена кремнеземом.

Тонкодисперсная составляющая осадочной породы с разме­ром частиц менее 10 мкм имеет сложный минеральный со­став — кроме глинистых минералов она может содержать кварц, спал, халцедон, биотит, мусковит, лимонит, перидотит, роговую обманку, титаномагнетит, пирит. Однако основной составляю­щей этой фракции являются обычно глинистые минералы, что и позволяет, хотя и с определенной оговоркой, называть эту фракцию глинистым компонентом породы.

К глинистым минералам относят минералы алюмосиликатпого состава, образующие группы гидрослюд, каолинита, монт­мориллонита. В основе строения этих минералов лежит кри­сталлическая решетка, образованная алюмосиликатными тетра­эдрами, включающая также атомы кислорода, гидроксильные группы, катионы натрия, калия, магния, кальция и т.д. Части­цы (мицеллы) глинистых минералов характеризуются размера­ми от нескольких миллимикрон до нескольких микрон. 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.

Присутствие в породе глинистых минералов, оценка их со­держания и изучение их состава и свойств представляют боль­шой интерес для петрофизики нефтегазовых коллекторов по •следующим причинам.

1. Содержание глинистых частиц в терригенном коллекторе кварцевого или полимиктового состава существенно влияет на их пористость и проницаемость. С ростом глинистости фильтра-.ционно-емкостные свойства коллектора обычно ухудшаются.

2. Огромная поверхность глинистых частиц обусловливает связь содержания в породе физически связанной воды с глини­стостью и увеличение коэффициента остаточного водонасыще-ния с одновременным снижением коэффициента эффективной пористости с ростом глинистости. Образование пленок адсор­бированной воды с аномальными физическими свойствами, за­нимающих значительную долю объема глинистой породы, ведет к возникновению аномальных физических и физико-химических свойств глинистых пород, которые необходимо учитывать при анализе материалов ГИС.

3. Содержание и минеральный состав глинистого материа­ла — главные факторы, определяющие способность породы иг­рать роль литологического экрана нефтяной или газовой за­лежи.

В петрофизике нефтегазовых коллекторов информация о глинистости изучаемых объектов необходима для решения сле­дующих вопросов: а) выбора петрофизических уравнений и их констант, адекватных изучаемому объекту, для эффективного использования их при геологической интерпретации результа­тов ГИС на стадиях подсчета запасов и проектирования разра­ботки месторождений нефти и газа; б) прогноза поведения кол­лекторов нефти и газа в прискважинной зоне при вскрытии раз­реза бурением на пресном РВО; в) прогноза поведения коллек­торов нефти и газа при заводнении их пресной водой, за­качиваемой в нагнетательные скважины в процессе эксплуа­тации.

Для эффективного учета влияния глинистости породы-кол­лектора на значения подсчетных параметров и параметров, ис­пользуемых при проектировании и анализе разработки, для правильного выбора петрофизических уравнений и констант, входящих в эти уравнения, необходимы сведения о глинистости в виде величины С_гл, получаемой при стандартном грануломет­рическом анализе. Специалисту в области интерпретации ре­зультатов ГИС и физики нефтяного и газового пластов требу­ются следующие сведения о содержании в породе, составе и свойствах высокодисперсных компонентов скелета породы, в ча­стности глинистого материала.

1. Полная адсорбционная поверхность ненарушенного образ­ца породы, установленная одним из способов, рассмотренных ниже.

2. Доли поверхности, приходящиеся на зерна скелетной фракции (d_эф>10 мкм) и цемент для полимиктовых песчаников и алевролитов и вулканогенно-обломочных пород.

3. Коэффициенты объемного содержания в породе глинистых минералов и других высокодисперсных компонентов, растворяе­мых при подготовке образца к анализу раствором соляной кислоты.

4. Состав глинистых минералов в анализируемом образце; распределение их в цементе, обломках пород и преобразован­ных скелетных зернах полимиктовых песчаников, алевролитов и вулканогенно-обломочных пород. Состав и доля глинистых материалов во фракции <10 мкм терригенных и в нераствори­мом остатке карбонатных пород.

5. Доли глинистого материала, характеризующегося рассе­янной и слоистой глинистостью, в микрослоистом образце, пред­ставленном чередованием тонких прослоев коллектора и глины.