Геология нефти и газа (Еременко Н.) - часть 16

 

  Главная      Учебники - Разные     Геология нефти и газа (Еременко Н.) - 1968 год

 

поиск по сайту            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  14  15  16  17   ..

 

 

Геология нефти и газа (Еременко Н.) - часть 16

 

 

 

Гл. VI. Горные  породы  как   вместилище  нефти  и  газа

 

называется  о т к р ы т о й   (действительной)  пористостью.  Открытая 

пористость  всегда  меньше  полной.  Она  приближается  к  величине 

последней  в  несцементированных  обломочных  породах  и  существенно 

отличается  в  карбонатных  породах.  Открытые  поры  могут  быть  на-

сыщены  водой,  нефтью  или  газом,  в  то  время  как  изолированные 

поры  на  том  же  самом  участке  породы  могут  содержать  другие  ве-

щества.  Например,  на  участке  породы,  заполненном  нефтью,  они 

могут содержать воду или газы.

 

 

Карбонатность, 

Рис. 35. График занпсимости абсолютной пористости от 

карбопатлости  менилитовых  и  эоценовых  отложений 

Битковского  газопофтяного  и  Долинского  нефтяного 

месторождения (по А. К.  Иванову  и Н. И. Ма-рухняку, 

1963).

 

Форма пор может быть самой причудливой. Величина поверхности 

пор  связана  с  их  формой  и  размерами.  Величина  пор,  их  форма  и 

поверхность  могут  существенно  влиять  на  перемещение  подвижных 

веществ,  поэтому  их  изучению  уделяется  много  внимания.  В  обло-

мочных  породах  общая  поверхность  пор  находится  в  обратной  зави-

симости от размера частиц, слагающих пористый пласт, и может быть 

охарактеризована  удельной  поверхностью  пород.  У д е л ь н о й  

п о в е р х н о с т ь ю   пород  называется  суммарная  поверхность 

частиц,  содержащихся  в  единице  объема  породы.  Ф.  И.  Котяхов 

предложил  классифицировать  породы  по  величине  их  удельной  по-

верхности. Эта классификация не получила распространения, поэтому 

мы на ней не останавливаемся.

 

Неоднократно  у  нас  и  за  рубежом  пытались  классифицировать 

пустоты в породах. За основу брались самые различные признаки: 

122

1. Пористость  горных   пород

 

размер  пор,  происхождение  пор,  характер  цементации,  форма  поро-

вых  каналов  и  т.  д.  В  табл.  32  приведена  одна  из  наиболее  полных 

классификаций  пустот  в  горных  породах,  предложенная  М.  К.  Ка-

линко,  который  классифицирует  пустоты  по  их  морфологии,  размеру

происхождению,  структуре,  характеру  заполнения  твердым  мине-

ральным веществом и для трещин — по соотношению с текстурой..

 

Определение  пористости  в  образцах  производится  различными 

лабораторными  методами.  В  скважинах  для  определения  пористости 

пластов  применяется  электрический  и  радиоактивный  каротаж. 

Приемы  исследований  рассматриваются  в  соответствующих  курсах 

осадочной  петрографии,  физики  пласта  и  промысловой  геофизики. 

Особенно  трудно  определить  объем  пор  трещиноватых  пород.  Тре-

щины  существенно  влияют  на  взаимосообщаемость  пор  и  развитие 

пористости  вследствие  вторичных  процессов.  По  данным  различных 

исследователей  на  глубинах  более  1000  м  в  осадочных  породах  не 

могут  существовать  трещины,  раскрытость  которых  превышает  0,1  мм. 

Судя  по  опубликованным  работам,  трещинная  пористость,  т.  е.  объем 

пустот  трещин,  не  превышает  1%  и  часто  составляет  0,5—0,6%. 

Трещинная  пористость  образца  породы,  имеющего  форму  куба  объ-

емом  1000  см

3

  и  пересеченного  десятью  трещинами  с  раскрытостью 

0,1 мм каждая (по Е. С. Ромм), равна всего 1%.

 

Е. М. Смеховым, Л. П. Гмид, Е. С. Роммом и другими трещинная 

пористость  определяется  в  специально  изготовленных  шлифах  по 

следующей формуле:

 

 

где   т — трещиппая  пористость;

 

b — раскрытость (ширина) трещин в мм;  
I — 
длина трещин в мм; 
 s 
— площадь шлифа в мм

2

.

 

А.  А.  Трофимук  предложил  определять  емкость  трещиноватых 

пород  по  промысловым  данным.  Вычисление  ведется  из  расчета  об-

щего  объема  пласта,  объема  извлеченной  жидкости  и  коэффициента 

отдачи.

 

Для  плотных  мергелей  и  известняков  месторождений  Карлы  и 

Кинзебулатово  А.  А.  Трофимук  оценивает  общую  трещинную  пори-

стость  2%.  Общая  пористость  существенно  влияет  на  такие  свойства 

пород,  как  плотность  и  относительное  электрическое  сопротивление. 

Чем  больше  пористость  породы,  тем  меньше  ее  плотность.  На  рис.  36 

такая  зависимость  приведена  для  пород  различного  геологического 

состава,  а  на  рис.  37  и  38  для  палеозойских  песчаников  Арканзаса  и 

для  менилитовых  и  эоценовых  песчаных  отложений  Битковского  и 

Долинского месторождений.

 

Чем  глубже  погружена  порода,  тем  больше  давят  на  нее  выше-

лежащие породы. Увеличение давления приводит к более плотной 

123 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

124 

§ 1. Пористость  горных  пород 12 

 

Плотность, г/см

Платности _г/см

s

 

Рис. 36. Связь  между  плотностью   и по- 

Рис.    37.    Связь   между   пори-

 

ристостью  пород   (по   М.   Л.   Озерской). 

стостью    и    плотностью   палео-

 

1 - глина;   2 - известняк;   3 - мергель;   4 - 

зойских    песчаников   Арканзаса

 

доломит; 5 — песчаник. 

(по  М.  М.   Брэннеру).

 

 

ДЬсолптная пористость, % 

Рис. 38. График зависимости проницаемости от пористости пород меншштовых и   

эоценовых   отложений   Долинского   и   Битковского   месторождений (по А. К. 

Иванову и Н. И. Марухняку).

 

1, a — Долинское  месторождение;   2, 4 — Витковское  месторождение. 

125 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Гл. VI. Горные   породы   как   вместилище   нефти   и   газа

 

упаковке  частиц  породы  и,  следовательно,  к  уменьшению  ее  пори-

стости  и  увеличению  плотности.  Изменение  пористости  пород  в  зави-

симости  от  давления  может  быть  выражено  в  процентах  по  отноше-

нию  к  общей  пористости.  Интересные  теоретические  исследования  и 

экспериментальные данные в этом направлении приводятся

 

 

Рис.   39.   Сопоставление  расчетных  кривых  относительного   изменения  коэф-

фициента пористости &kjk

a

 в зависимости от эффективного давления с экспе-

риментальными данными (по В.  М.  Добрынину).

 

Модули:  коэффициент  максимальной  сжимаемости  пор  Р

ша

х  и  коэффициент  пористости  А  . 

Экспериментальные  данные:  1  —  песчаник  торпидо 

РШИ 

=  1,6-10~*  am-

1

,  ft  = 2 0 , 2 % ;   2  — 

песчаник  медина  ртах  =  2,1-10-*  от-

1

,  А  =  8 , 7 % ;   3  —песчаник  хантингтон-бич  [2] 

РШИ 

2,9-10-*  am-

1

,  й

п

= 2 4 % ;   4  —  песчаник  сан-джоакин-валлей  [2]  ртах  =  —  3,2-10-*  am-

1

,  fc

n

  = 

8, 9 % ;  S—песчаник сан-джоакин-валлей ртах = 5,1-lQ-* am-

1

, fe = 19,9%; 6—искусственный 

керн из сцементированных зерен окиси алюминия [2] р т м =  0,37-10-* am-

1

, fe

u

=2 8 , 6 % ; а —

й

д

= 2 0 % ;  б — й

д

= 1 0 % ;  в— f t

n

= 5 % .

 

В.  М.  Добрыниным.  На  рис.  39  приведено  сопоставление  расчетных 

кривых  и  экспериментальных  данных  упомянутого  автора  для  неко-

торых  песчаников  и  искусственно  изготовленных  образцов.  Приве-

денные  кривые  отчетливо  показывают  уменьшение  общей  пористости 
(увеличение относительного изменения пористости в %) в зависимости

 

от давления.

 

Таким  образом,  можно  говорить  об  уменьшении  пористости  и 

увеличении  плотности  обломочных  пород  с  увеличением  глубины  их 

захоронения.  В  качестве  примера  можно  привести  четвертичные, 

третичные и мезозойские отложения Предкавказья. Эти отложения

 

126 

1. Пористость горных пород  127 

в  пределах  Западно-Кубанского  прогиба  перекрыты  довольно  мощной 

толщей  осадков.  На  севере,  в  пределах  платформы,  мощность  осадоч-

ного  разреза  резко  убывает.  Соответственно  изменяется  и  плотность 

осадков (табл. 33).

 

Т а б л и ц а    33

 

Изменение плотности осадочных пород

 

в Западном Предкавказье (по М. Р. Пустыльникову,

 

Е. У. Савиной и А. А. Климареву, 1963), г/см

3

 

Отложения 

 

Западно-

Кубанский прогиб 

 

Платформен 

ная область 

 

Четвертичные 
Третичные 
Меловые 
 

1,8-1,9 
1,8-2,3 
2,4-2,5 

1,7-1,8 
1,8-2,0 
2,3-2,4 

 

Следует иметь в виду, что песчаные и глинистые породы реагируют 

на  давление  по-разному.  Песчаные  породы  при  повышении  давления 

сначала  несколько  уплотняются,  пористость  их  уменьшается  до  не-

которого предела. После достижения предела уплотнения дальнейшее 

увеличение  давления  воспринимается  непосредственно  зернами 

породы  (скелетом  породы).  При  этом  уплотнение  породы  возможно 

уже  только  за  счет  упругости  минеральных  частиц,  слагающих 

породу.  При  снятии  давления  возможен  частично  или  полностью 

обратный  процесс  —  увеличение  объема  за  счет  сил  упругости.  Если 

давление  вышележащих  пород  превосходит  предел  упругости,  то 

начинается раздробление частиц породы, в результате которого вновь 

происходит  уплотнение  породы.  Например,  для  кварцевых  песков 

раздробление  минеральных  частиц  по  данным  М.  А.  Цветковой 

начинается  при  давлении  350—400  кГ/см

2

.  Глины  вследствие 

особенностей  строения  их  скелета  могут  уплотняться  значительно 

больше, чем пески, соответственно пористость глин изменяется в более 

широких пределах.

 

Значительно  труднее  установить  связь  между  трещинной  общей-

пористостью  и  плотностью  пород.  Например,  на  рис.  40  приведены 

фактические данные по трещинным породам верхнемеловых отложений 

Прасковейской  площади  Прикумского  района  Ставрополья  (по  Н.  П. 

Фурсовой,  1962),  Отсутствие  четкой  зависимости,  возможно, 

объясняется  несовершенством  методов  исследований.  Изучение 

трещинности  в  шлифах,  разумеется,  не  может  дать  полного  пред-

ставления  о  характере  трещинности  по  всему  разрезу  изучаемой 

толщи.  В  этом  отношении  более  перспективными  должны  оказаться 

методы  исследований,  позволяющие  изучать  всю  толщу  в  целом, 

например  путем  изучения  промысловых  данных,  как  это  предлагает 

А. А. Трофимук, или путем применения различных видов каротажа.

 

 

127 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Гл. VI. Горные породи  как  вместилище нефти  и газа

 

Рис. 40. Диаграмма средних значений пористости, проницаемости, плотности,

 

карбонатностн  и  густоты  трещин  нсрхнемеловых   отложений  Прасковейской

 

площади Прикумского района Ставрополья (но Н. П. Фурсовой, 19(52).

 

j — трещинная пористость в  % (увеличено в 1000 раз); И — открытая пористость в  % (уве-

личено в 10 раз); 3 — трещинная проницаемость в жй; 4 — плотность пород в г/см' (увеличено в 

100 раз); s — карбонатность пород в %; в —густота трещин (число трещин на 1 м ) .

 

В частности, А. М. Нечаем предложено несколько методов определения     

трещинной     пористости     с     помощью    комплекса    методов

 

радиоактивного  и  электриче-

ского  каротажа.  Электрическое 

сопротивление  пород  сильно 

меняется  в  зависимости  от  сте-

пени  трещиноватости.  Для  при-

мера  на  рис.  41  показано  из-

менение  удельного  электриче-

ского  сопротивления  трещино-

ватых  известняков  башкирского 

яруса  Кулешовского  месторо-

ждения  в  зависимости  от  их 

пористости (по Б. Е. Фельдман 

и А. Т. Боярову).

 

Рис.  41.  Зависимость  удельного 

электрического  сопротивления  из-

вестняков  башкирского  яруса  Куле-

шовского  месторождения  от  их  по-

ристости.

 

I— вычисленная по формуле Арчи; и — 

вычисленная по формуле Хамбла.

 

 
128 

2. Проницаемость   горных   пород 

§ 2. ПРОНИЦАЕМОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД

 

Способность  породы  пропускать  жидкость  и  газ  называется 

п р о н и ц а е м о с т ь ю .   Абсолютно  непроницаемых  пород  нет,  так 

как  любая  горная  порода  при  больших  градиентах  давлений  может 

пропускать  жидкость  и  газ.  Однако  в  практике  непроницаемыми 

породами  называют  такие  породы,  которые  при  существующих  в 

верхней  части  земной  коры  перепадах  давлений  (в  том  числе  и  в 

горных выработках) не пропускают жидкость и газ. Такие породы

 

могут  содержать  в  своих  порах  воду, 

нефть и газ, по они с трудом выделяются 

из них.

 

Проницаемость  не  может  служить 

мерой  действительного  содержания  жид-

кости  в  породе,  она  только  определяет 

способность  перемещения  жидкостей  и 

газов  и  возможность  их  отдачи  породой. 

В  1856  г.  Дарси  опубликовал  результаты 

опытов  по  фильтрации  воды  в  песке. 

Закон 

фильтрации, 

выведенный 

на 

основании  этих  опытов,  получил  название 

закона Дарси.

 

Опытами установлено, что скорость фильтрации прямо пропор-

циональна гидравлическому уклону   

г

  , '•-:

 

 

Коэффициент  пропорциональности  &

ф

  называется  к о э ф ф и ц и -

е н т о м   ф и л ь т р а ц и и   (рис.  42).  Он  зависит  как  от  свойств 

проходящих через породу веществ, их плотности и вязкости (д,, так 

и от свойств самой породы:

 

 

Величина /с

пр

, отражающая свойство породы пропускать через себя 

жидкость  и  газ,  называется  к о э ф ф и ц и е н т о м   п р о н и -

ц а е м о с т и .

 

Гидравлический  уклон  f 

1

a

  j  можно  выразить  через  перепад 

давления

 

 

129 

Рис.   42.    Экспериментальная 

установка для изучения коэф-

фициента фильтрации.

 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  14  15  16  17   ..