Петрофизические свойства горных пород

Породы, в основном, осадочные, способные вмещать нефть, газ или воду и отдавать их при разработке – называют коллекторами.

Обычно это пески, пористые песчаники и алевролиты, пористые известняки и доломиты, либо трещинные или кавернозные.

Непроницаемыми или вмещающими породами, которые служат покрышками коллекторов, являются глины, аргиллиты, соли, гипсы, плотные известняки, доломиты, песчаники.

Качество коллектора определяется его фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС): пористостью, проницаемостью, глинистостью, газо-, нефте-, водонасыщенностью.

Пористость – это свойство пород, характеризующее наличие в них пустот. Оценивается коэффициентом пористости К_п, который равен отношению общего объёма пор V_пор к объёму породы V_о

К_п = ; (1)

Различают следующие виды пористости:

1) общую, определяемую по общему (суммарному) объёму пор в породе (К_{п общ});

2) открытую, образованную сообщающимися поровыми каналами (К_{п о} или К_п);

3) эффективную, отражающую объём пор, по которым происходит движение насыщающих их флюидов.

По характеру порового пространства коллекторы делятся на следующие типы:

1) межзерновые (МЗ) или гранулярные с обычной межзерновой пористостью;

2) кавернозные, поровое пространство которых- каверны;

3) трещинные с порами в виде трещин;

Смешанные.

Глинистость – это свойство осадочных пород содержать в скелете глинистые минералы в виде частиц с эффективным диаметром менее 0,01 мм.

Различают:

1) массовую или весовую глинистость, которая оценивается коэффициентом массовой или весовой глинистости С_гл, равным отношению массы глинистой фракции, т.е. частиц с диаметром менее 0,01 мм – m_гл, к полной массе скелета породы m_ск

С_гл = ; (2)

2) объёмную глинистость, характеризующуюся коэффициентом объёмной глинистости К_гл, равным отношению объёма глинистого материала V_гл ко всему объёму породы V_о

К_гл = ; (3)

К_гл = С_гл (1- К_п); (4)

3) относительную глинистость, характеризующую степень заполнения пор породы глинистым материалом, оцениваемую коэффициентом относительной глинистости η_гл

η_гл = К_гл / (К_гл + К_п). (5)

По распределению глинистого материала различают глинистость слоистую С_{гл сл} и рассеянную χ.

Слоистую глинистость определяют прослои глин в коллекторе. Рассеянная глинистость характеризует наличие глинистого материала в порах и цементе. По типу глинистости песчаники делятся на глинистые слоистые, глинистые дисперсные и со смешанной глинистостью.

Проницаемость коллектора – способность пропускать через себя газ, нефть и воду при наличии перепада давлений.

Различают следующие виды проницаемости:

1) абсолютную, характерную для одной жидкости, не взаимодействующей с породой;

2) эффективную или фазовую, относящуюся к какой-либо одной фазе при наличии в породе многофазного флюида;

3) относительную проницаемость, равную отношению эффективной проницаемости породы к абсолютной.

Проницаемость характеризуется коэффициентом проницаемости К_пр и измеряется в мкм² или Дарси (Д).

Удельная поверхность пород S_уд – суммарная поверхность частиц, содержащихся в единице объёма породы, выражается в м²/см³ или 1/см.

S_уд зависит от проницаемости (К_пр) и пористости (К_п) пород:

S_уд = С · ; (6)

где С – константа, обычно С≈7000.

Насыщенность коллектора – степень заполнения его пор газом, нефтью, или водой. Оценивается коэффициентами газо- (К_г), нефте- (К_н), водонасыщения (К_в), которые рассчитываются по отношению объёма пор, заполненных соответственно газом, нефтью или водой V_г, V_н, V_в к общему объёму пор V_о

К_г = (7)

К_н = (8)

К_в = (9)

Когда К_н и К_г раздельно определить невозможно, определяют коэффициент нефтегазонасыщения К_н,г

К_н,г = . (10)

Смачиваемость породы – способность поверхности зёрен породы смачиваться водой (гидрофильность) либо нефтью (гидрофобность).

Остаточная или связанная водонасыщенность образуется водой, удерживаемой в порах породы поверхностно-молекулярными и капилярными силами, неизвлекаемой из них при движении нефти и газа. Соответствует наименьшему содержанию воды в предельно нефте- и газонасыщенном пласте.