Понятие о породах-коллекторах

ГЛАВА II

УСЛОВИЯ ЗАЛЕГАНИЯ НЕФТИ И ПРИРОДНОГО ГАЗА В ЗЕМНОЙ КОРЕ

§ 1. Понятие о породах-коллекторах

Коллекторами называются горные породы, которые могут служить вместилищем нефти, газа и воды и в то же время обладать достаточной проницаемостью, чтобы отдавать их в скважины при создании перепада давления. В основу этого определения положены емкостные и фильтрационные свойства, которые присущи некоторым осадочным, изверженным и метаморфическим породам. Выше отмечалось, что подавляющая часть выявленных мировых запасов нефти приурочены к осадочным породам-коллекторам. По составу скелета породы-коллекторы в осадочных отложениях могут быть (по В. Н. Дахнову) кварцевыми (песчаниковыми), кварц-полевошпатовыми (песчано-глинистыми), карбонатными и эвапоритовыми (гипс-ангидритовыми).

Кварцевые коллекторы характеризуются хорошей отсортиро-ванностью и окатанностыо зерен. Последнее способствует их слабому уплотнению и минимальной анизотропии. Цемент в этих коллекторах образуется за счет вторичных кристаллов кварца. В поровом пространстве выпадают халцедон, опал, кальцит и доломит. Кроме того, цемент образуется за счет разрушения самих зерен породы. Кварцевые коллекторы отличаются хорошим вытеснением нефти и газа и относительной выдержанностью по площади.

Кварц-полевошпатовые коллекторы (полимиктовые) сложены зернами минералов и продуктами разрушения горных пород. Они содержат кварц, обломки полевых шпатов, слюды, пироксена, известняков, доломитов и других пород; характеризуются плохой окатанностью, способностью сильно уплотняться при диагенезе и высокой анизотропностью. Цементация полимиктовых коллекторов происходит за счет метаморфизма глинистых минералов, образования иллита и хлорита, обволакивающих зерна породы.

Некоторые карбонатные коллекторы также могут быть сложены обломками пород.

Во всех перечисленных выше группах кластических коллекторов пустотное пространство формируется одновременно с процессами осадкообразования за счет межзерновых пор. Следовательно, поры коллекторов в обломочных породах первичные. Они хорошо сообщаются между собой, что делает проницаемой твердую фазу (матрицу) породы. Размеры таких пор иногда существенно уменьшаются вследствие цементации пород при их диагенезе. Конфигурация межзерновых пор кластических пород-коллекторов также различная. Она может быть ромбоидальной при рыхлой укладке хорошо скатанных зерен, тетраэдрической при плотной укладке угловатых зерен (рис. 34) и щелевидной при чешуйчатой укладке.

Большая группа карбонатных коллекторов образуется органогенным и хемогенным путем. Кальцит, выпадая из растворов, цементирует эти осадки, вследствие чего формируются толщи монолитных пород со слабо развитыми и зачастую не сообщающимися порами. Матрица в таких породах будет непроницаемой. Пустотное пространство в них формируется значительно позже осадконакопления, оно обусловлено постседиментационным растрескиванием под влиянием тектонических процессов, тепловых деформаций, доломитизации и т. п. Последующим выщелачиванием часть трещин превращается в каверны. Следовательно, образованные подобным образом пустоты являются вторичными.

Эвапоритовые (хемогенные) коллекторы связаны в основном с гипсами и доломитами. Проницаемое пустотное пространство в них также вторично. Оно формируется в результате растворения матрицы водами, которые циркулируют по образовавшимся при диагенезе трещинам, создавая карстовые полости и каверны.

Вторичные пустоты могут образовываться и в коре выветривания под действием эрозионных процессов.

Для вторичных пустот характерны трещины, каверновые и ка-наловидные поры (рис. 35).

В породах с вторичной пористостью фильтрация флюидов и характер насыщения матрицы характеризуются присущими каждому типу пород особенностями. Так, в межзерново-трещинном коллекторе нефть заключена в основном в межзерновых порах матрицы, а фильтрация ее к скважинам по системе трещин. В трещинном коллекторе поры матрицы заполнены в основном свя-занной водой, а емкостью и путями фильтрации нефти служат каверны, трещины и т. п.

Весьма важным фактором, влияющим как на емкостные, так и на фильтрационные свойства коллекторов, является глинистость пород. Она не только снижает эти свойства в процессе формирования коллекторов, так как способствует заполнению пустотного пространства, но и оказывает отрицательное воздействие на фильтрационные свойства прискважинной зоны при вскрытии пласта на слабоминерализованном растворе и на эти же свойства пласта в целом при закачке в него пресной воды в процессе разработки залежи с заводнением.

Таким образом, продуктивные пласты-коллекторы нефтяных и газовых залежей характеризуются большим разнообразием, обусловленным различиями минерального состава скелета, типа цемента, степени цементации и глинистости, вида пустотного пространства, размеров пор и зерен породы, степени однородности и т. п. Для облегчения изучения коллекторов разработано множество классификаций. В -частности, В. Н. Дахнов по большинству из перечисленных и рассматриваемых ниже показателей, а также зависимых от них комплексных показателей (удельные емкость и нефтегазосодержание, коэффициент вытеснения и т. п.) предлагает выделять преимущественно пять основных классов.

Так, по типу перового пространства основными он считает классы, коллекторов: межзерновых, межзерново-трещинных, тр'е-щинных, трещинно-каверновых и каверновых.

Среди песчано-глинистых (терригенных) коллекторов по диаметру зерен d3 к I классу относятся грубозернистые (галечники) с d3 =1 мм; ко II классу — крупнозернистые (песчаники), da = = 0,3-ь1 мм; к III классу — среднезернистые (песчаники), da = 0,1-ьО,3 мм; к IV классу —мелкозернистые (алевролиты), е?3 = 0,3 мм. Среди карбонатных коллекторов: I класс — крупнообломочные (рыхлые, ракушняки), d3 — 5 мм; II класс — мелкообломочные, d3 = 1 -4-5 мм; III класс крупнозернистые, d3 — = 0,2-ь1 мм; IV класс — среднезернистые, da = 0,05-ьО,2 мм; V класс — тонкозернистые, d3 = 0,05 мм.

По составу цемента выделяются: коллекторы с глинистым цементом, представленным гидроокислами металлов и цеолитами; коллекторы с карбонатным и опалово-халцедоновым цементом.

В зависимости от размеров различают мегапоры, поры сверхкапиллярные, капиллярные и субкапиллярные. Мегапоры, к которым относят и многометровые карстовые полости, имеют средний радиус более 10 мм; размеры сверхкапиллярных пор от 0,1 до 10 мм, капиллярных — от 10^-³ до 0,1 мм и субкапиллярных — менее 10^-³ мм, или менее 1 мкм. В природных условиях поры последней группы непроницаемы.

содержание .. 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ..