Проникність тріщинуватих порід

На відміну від тріщинної пористості, що, звичайно, мало впливає на величину загальної пористості породи, тріщинна проникність може визначати величину загальної проникності. Тут тріщини можуть відігравати вирішальну роль у процесах фільтрації рідини та газу.

Тріщинні породи – це, звичайно, крихкі або тверді літологічні різновидності, міжзернова проникність яких становить тисячні долі мілідарсі. А між тим, з родовищ з такими колекторами у ряді випадків отримані значні припливи нафти чи газу.

За одиницю тріщинної проникності беруть величину, яка характеризується витратою в 1 м³/с флюїда в’язкістю в 1 Па∙с, що фільтрується через усі тріщини, котрі пересікають площину в 1 м² тріщинної породи під дією градієнта тиску в 1 Па/м за умови перпендикулярності тріщин площині фільтрації.

Визначення величини тріщинної проникності спричиняє значні труднощі. Якщо є дані дослідження свердловин, то проникність тріщинної породи може бути встановлена за величиною коефіцієнта гідропровідності ε = k·h/μ або кривих відновлення тиску.

Якщо таких даних немає, то проникність може бути визначена методом мікроскопічного дослідження шліфів породи.

Тріщинна проникність тісно пов'язана з тріщинною пористістю. Ця залежність виражається рівнянням Буссінеска, у відповідності з яким витрата рідини , яка припадає на одиницю довжини тріщини (щілини), дорівнює:

(3.33)

Витрата рідини через площу фільтрації породи:

(3.34)

Виходячи з того, що тріщинна пористість , отримуємо, що .

Звідси,

.

(3.35)

За законом Дарсі витрата рідини через таку породу становить:

.

(3.36)

Порівнявши витрати за рівняннями Буссінеска і Дарсі, отримуємо:

. .

(3.37)

Після перетворень в мкм² отримуємо:

де m_тр - пористість тріщинного колектора в долях одиниці;

b - ширина (розкритість) тріщин, м:

l - загальна довжина тріщин в полі зору мікроскопу, м;

F - площа зору мікроскопу, м².

Одержані формули справедливі, якщо тріщини перпендикулярні поверхні фільтрації. Насправді тріщини розміщені довільно, тому k_тр буде залежати від простирання їх систем і напрямку фільтрації. Орієнтованість тріщин визначається за азимутом падіння δ чи кутом падіння ω або направляючими косинусів одиничного вектора нормалі до площини тріщин cos α₁, cos α₂, cos α₃. (α₁, α₂, α₃ – кути між одиничними векторами і осями координат).

В загальному випадку, коли тріщини розміщені довільно, а проникність визначається для будь-якого горизонтального напрямку фільтрації, то

де b_і і Г_і - розкриття і густота тріщин, см і 1/см;

ω_і – кут падіння тріщин даної системи;

φ_і – кут між заданим напрямком фільтрації і простиранням даної системи тріщин.

При мікроскопічних дослідженнях шліфа параметри тріщинуватості визначають за такими формулами:

; kтр = А∙b2∙mтр.

(3.40)

Параметр А залежить від геометрії систем тріщин в породі: для трьох взаємно перпендикулярних тріщин А = 2,28·10⁶, а для хаотично розміщених тріщин А = 1,71·10⁶.

Для визначення параметрів тріщинуватості використовують геологічні, геофізичні (електричні, гравітаційні, пружні) та гідродинамічні (результати дослідження свердловин) методи дослідження порід-колекторів.

Вивчення тріщинної проникності – важлива справа, оскільки в процесі розробки родовищ обводнення свердловин проходить нерівномірно.