КОЛЛЕ́КТОРСКИЕ СВО́ЙСТВА ГО́РНЫХ ПОРО́Д

КОЛЛЕ́КТОРСКИЕ СВО́ЙСТВА ГО́РНЫХ ПОРО́Д, оп­ре­де­ля­ют воз­мож­но­сти вме­щать в пус­тот­ном про­стран­ст­ве разл. жид­ко­сти и га­зы и про­пус­кать их че­рез се­бя (фильт­ро­вать) при пе­ре­па­де дав­лений. Это ко­ли­че­ст­вен­ные па­ра­мет­ры, важ­ные для оцен­ки за­па­сов ме­сто­ро­ж­де­ний неф­ти, га­за, вод­ных ре­сур­сов, а так­же для вы­бо­ра ре­жи­ма экс­плуа­та­ции ме­сто­ро­ж­де­ний. Осн. ха­рак­те­ри­сти­ки: про­ни­цае­мость, ём­кость, ос­та­точ­ная флюи­до­на­сы­щен­ность.

Про­ни­цае­мость – спо­соб­ность гор­ных по­род про­пус­кать жид­кие и га­зо­образ­ные флюи­ды че­рез со­об­щаю­щие­ся пус­то­ты при пе­ре­па­де дав­ле­ния; наи­бо­лее важ­ный па­ра­метр, оп­ре­де­ляю­щий воз­мож­ность из­вле­че­ния из по­ро­ды во­ды, неф­ти и га­за. Про­цесс дви­же­ния жид­ко­стей или га­зов в тре­щин­но-по­рис­тых сре­дах (в наи­бо­лее обоб­щён­ном ви­де) опи­сы­ва­ет­ся эм­пи­рич. урав­не­ни­ем Дар­си, где про­ни­цае­мость пря­мо про­пор­цио­наль­на объ­ё­му фильт­рую­ще­го­ся флюи­да. Про­ни­цае­мость (ко­эф­фи­ци­ент про­ни­цае­мо­сти) из­ме­ря­ет­ся объ­ё­мом флю­и­да оп­ре­де­лён­ной вяз­ко­сти, про­те­каю­щим в еди­ни­цу вре­ме­ни че­рез за­дан­ное по­пе­реч­ное се­че­ние гор­ной по­ро­ды, пер­пен­ди­ку­ляр­ное за­дан­но­му гра­ди­ен­ту дав­ле­ния. Вы­ра­жа­ет­ся в мкм² ли­бо в Д (дар­си); 1 Д≈ 1 мкм². Про­ни­цае­мость кол­лек­то­ров неф­ти и га­за на пром. ме­сто­ро­ж­де­ни­ях обыч­но ко­леб­лет­ся от ты­сяч­ных до­лей мкм² до еди­ниц мкм². Раз­ли­ча­ют аб­со­лют­ную, эф­фек­тив­ную и от­но­сит. про­ни­цае­мо­сти. Аб­со­лют­ная (фи­зи­че­ская) про­ни­цае­мость от­ра­жа­ет макс. про­ни­цае­мость по­ро­ды при фильт­ра­ции од­но­род­ной жид­ко­сти или га­за в ус­ло­ви­ях пол­но­го на­сы­ще­ния пор по­ро­ды дан­ным флюи­дом. Эф­фек­тив­ная (фа­зо­вая) про­ни­цае­мость ха­рак­те­ри­зу­ет спо­соб­ность по­ро­ды про­пус­кать флю­ид в при­сут­ст­вии др. на­сы­щаю­щих пласт флюи­дов. Аб­со­лют­ную и эф­фек­тив­ную про­ни­цае­мо­сти оп­ре­де­ля­ют ла­бо­ра­тор­ны­ми ме­то­да­ми, ос­но­ван­ны­ми на мо­де­ли­ро­ва­нии про­цес­са фильт­ра­ции (од­но­фаз­ной или мно­го­фаз­ной) в ци­лин­д­рич. об­раз­це гор­ной по­ро­ды. От­но­си­тель­ная про­ни­цае­мость пред­став­ля­ет от­но­ше­ние эф­фек­тив­ной про­ни­цае­мо­сти, из­ме­рен­ной по к.-л. флюи­ду, к аб­со­лют­ной. Наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ные сре­ди кол­лек­то­ров оса­доч­ные по­ро­ды де­лят­ся на хо­ро­шо про­ни­цае­мые (св. 0,01 мкм²), сред­не­про­ни­цае­мые [(10–0,01)·10^–3 мкм²] и сла­бо­про­ни­цае­мые (ме­нее 0,01·10^–3 мкм²). Про­ни­цае­мость су­ще­ст­вен­но за­ви­сит от струк­ту­ры по­ро­во­го про­стран­ст­ва, тре­щи­но­ва­то­сти (на­ру­ше­ния сплош­но­сти по­род тре­щи­на­ми разл. ге­не­зи­са, про­тя­жён­но­сти, фор­мы и про­стран­ст­вен­ной ори­ен­ти­ров­ки), ка­вер­ноз­но­сти по­род (вто­рич­ная пус­тот­ность, об­ра­зую­щая­ся пре­им. в рас­тво­ри­мых кар­бо­нат­ных по­ро­дах), а так­же ко­ли­че­ст­ва фаз фильт­рую­щих­ся флюи­дов (для мно­го­фаз­ных сис­тем ни­же, чем для од­но­фаз­ных) и их фи­зи­ко-хи­мич. свойств. Струк­ту­ра по­ро­во­го про­стран­ст­ва во мно­гом оп­ре­де­ля­ет­ся струк­тур­но-тек­стур­ны­ми осо­бен­но­стя­ми по­ро­ды и ха­рак­те­ри­зу­ет­ся: раз­ме­ром пор и по­ро­вых ка­на­лов, ве­ли­чи­ной внутр. удель­ной по­верх­но­сти (т. е. пло­ща­дью по­верх­но­сти всех пус­тот в еди­ни­це объ­ё­ма или мас­сы ве­ще­ст­ва) и из­ви­ли­сто­стью ка­налов. Ве­ли­чи­на внутр. удель­ной по­верх­но­сти в по­ро­дах силь­но из­ме­ня­ет­ся и мо­жет дос­ти­гать не­сколь­ких м² в 1 см³ по­ро­ды. Она ис­поль­зу­ет­ся для рас­чё­та ско­ро­сти фильт­ра­ции.

Об­щая ём­кость гор­ных по­род ха­рак­те­ри­зу­ет­ся сум­мар­ным объ­ё­мом пус­тот (пор, ка­верн, тре­щин и др.), раз­ли­чаю­щих­ся по ге­не­зи­су, мор­фо­ло­гии, ус­ло­ви­ям ак­ку­му­ля­ции и фильт­ра­ции флюи­дов. На прак­ти­ке час­то все пус­то­ты в гор­ных по­ро­дах на­зы­ва­ют по­ра­ми, а ём­кость – по­рис­то­стью. Ве­ли­чи­на по­рис­то­сти оце­ни­ва­ет­ся от­но­ше­ни­ем объ­ё­ма пор к объ­ё­му об­раз­ца по­ро­ды и вы­ра­жа­ет­ся в про­цен­тах или в до­лях еди­ни­цы. Раз­ли­ча­ют по­рис­тость гор­ных по­род: об­щую, от­кры­тую, за­кры­тую и эф­фек­тив­ную. Об­щая по­рис­тость (пол­ная, аб­со­лют­ная) от­ра­жа­ет сум­мар­ный объ­ём со­об­щаю­щих­ся и изо­ли­ро­ван­ных пор; от­кры­тая (на­сы­щен­ная) – объ­ём со­об­щаю­щих­ся ме­ж­ду со­бой пор, она мень­ше об­щей на объ­ём изо­ли­ро­ван­ных пор; за­кры­тая – объ­ём изо­ли­ро­ван­ных пор, не имею­щих свя­зи с дру­ги­ми пус­то­та­ми. Эф­фек­тив­ная по­рис­тость (ста­ти­че­ская или ди­на­ми­че­ская в за­ви­си­мо­сти от спо­со­ба оп­ре­де­ле­ния объ­ё­ма ос­та­точ­ных флюи­дов) ха­рак­те­ри­зу­ет объ­ём пор, за­ня­тый под­виж­ным флюи­дом (не учи­ты­ва­ют­ся ту­пи­ко­вые, за­стой­ные пус­то­ты или по­ры очень мел­ко­го раз­ме­ра); она мень­ше от­кры­той на объ­ём ос­та­точ­ных флюи­дов. Ве­ли­чи­на по­рис­то­сти у разл. ти­пов гор­ных по­род ко­леб­лет­ся от до­лей про­цен­та до 60% и бо­лее. По­рис­тость ис­сле­ду­ет­ся ла­бо­ра­тор­ны­ми ме­то­да­ми (изу­че­ние шли­фов, по­ли­ро­ван­ных об­раз­цов, рент­ге­нов­ское про­све­чи­ва­ние об­раз­цов и др.).

Ос­та­точ­ная флюи­до­на­сы­щен­ность ха­рак­те­ри­зу­ет не­из­вле­кае­мую часть флюи­дов. Ос­та­точ­ные флюи­ды не уча­ст­ву­ют в фильт­ра­ции и сни­жа­ют ве­ли­чи­ну по­лез­ной ём­ко­сти кол­лек­то­ра. До­ля от­кры­то­го по­ро­во­го про­стран­ст­ва, за­ня­то­го во­дой, на­зы­ва­ет­ся ко­эф­фи­ци­ен­том во­до­на­сы­щен­но­сти, неф­тью (га­зом) – ко­эф­фи­ци­ен­том неф­те (га­зо)на­сы­щен­но­сти. В сум­ме эти ко­эф­фи­ци­ен­ты со­став­ля­ют еди­ни­цу или 100%. При под­счё­те за­па­сов уг­ле­во­до­ро­дов в ме­сто­ро­ж­де­нии, кро­ме ко­эф­фи­ци­ен­тов неф­те- и га­зо­на­сы­щен­но­сти, не­об­хо­ди­мо оп­ре­де­лить ко­эф. ос­та­точ­ной во­до­на­сы­щен­но­сти – от­но­ше­ние объ­ё­ма ос­та­точ­ной во­ды (ло­каль­но со­хра­нив­шей­ся в по­рах кол­лек­то­ра по­сле то­го, как он был за­пол­нен неф­тью) в гор­ной по­ро­де к объ­ё­му от­кры­то­го пус­тот­но­го про­стран­ст­ва по­ро­ды. Ко­ли­че­ст­во и ха­рак­тер рас­пре­де­ле­ния ос­та­точ­ной во­ды за­ви­сят от слож­но­сти строе­ния по­рис­той сре­ды, ве­ли­чи­ны удель­ной по­верх­но­сти по­ро­вых ка­на­лов, a так­же от по­верх­но­ст­ных свойств по­ро­ды (гид­ро­филь­но­сти и гид­ро­фоб­но­сти) и фи­зи­ко-хи­мич. свойств во­ды и вы­тес­няю­щих её неф­ти и га­за. Ко­ли­че­ст­во ос­та­точ­ной во­ды в по­ро­дах разл. ли­то­логич. со­ста­ва из­ме­ня­ет­ся от 5 до 70% и бо­лее. Наи­бо­лее гид­ро­филь­ны гли­ни­стые ми­не­ра­лы, ме­нее – кварц и кар­бо­на­ты; в хо­ро­шо про­ни­цае­мых от­сор­ти­ро­ван­ных об­ло­моч­ных по­ро­дах со­дер­жа­ние ос­та­точ­ной во­ды низ­кое, в гли­ни­стых алев­ри­ти­стых по­ро­дах – очень вы­со­кое. Ос­та­точ­ную во­до­на­сы­щен­ность оп­ре­де­ля­ют в об­раз­цах по­ро­ды ла­бо­ра­тор­ны­ми ме­то­да­ми (вы­тес­не­ния, цен­три­фу­ги­ро­ва­ния, ис­па­ре­ния и др.).

К. с. г. п. в ес­теств. ус­ло­ви­ях изу­ча­ют в про­цес­се гид­ро­ди­на­мич. ис­сле­до­ва­ний пла­стов (ме­то­ды: проб­ных от­ка­чек, ус­та­но­вив­ших­ся при­то­ков, вос­ста­нов­ле­ния дав­ле­ния, ин­тер­фе­рен­ции сква­жин, гид­ро­про­слу­ши­ва­ния и др.), а так­же ме­то­да­ми про­мы­сло­вой гео­фи­зи­ки (элек­три­че­ский ка­ро­таж, ней­трон­ный гам­ма-ка­ро­таж и др.).