Файл: Ханин А.А. Породы-коллекторы нефти и газа нефтегазоносных провинций СССР.pdf

Проницаемость можно представить как сопротивление породы движущемуся через нее флюиду. Величина проницаемости выражается в дарси и зависит от пористости породы. Однако универсальной зависимости между пористостью и проницаемостью не установлено. Можно лишь утверждать, что любая проницаемая порода пориста, но не любая пористая порода проницаема. Это становится понятным, если обратиться к формуле закона Дарси для определения прони­ цаемости, из которой видно, что проницаемость зависит от квадрата радиуса пор. Если нет универсальной зависимости между пористо­ стью и проницаемостью, которая была бы присуща всем породамколлекторам, то для коллекторов отдельных геологических областей, месторождений или залежей такая зависимость устанавливается. Она носит статистический корреляционный характер.

Выяснив закономерности пространственного распространения по­ род с различной пористостью, в соответствии с выявленными ста­ тистическими взаимосвязями можно судить и об изменении других коллекторских параметров этих пород, в частности о проница­ емости.

Данные о пористости необходимы для оценки запасов газа и нефти и масштаба предстоящей разработки пласта. Они необходимы и при сравнении различных пластов или различных участков одного и того же пласта.

Пористая среда характеризуется рядом свойств: пористостью общей, пористостью открытой (учитывающей объем только взаимо­ связанного норового пространства), удельной внутренней поверх­ ностью и извилистостью х.

Поровое пространство (пустотность, полостность) пород опре­ деляется не только размерами и конфигурацией зерен, но и наличием трещин, плоскостей напластования и присутствием в порах цементи­ рующих веществ. Пористость пород может обусловливаться как процессами седиментации, так и процессами химического раство­ рения. В большинстве карбонатных коллекторов пористость является следствием растворения кальцита пластовыми водами, содержащими растворенную углекислоту. Пустотное пространство таких пород представлено обычно каналами и кавернами.

В осадочных породах пористость обусловливается наличием промежутков между отдельными зернами породы (межзерновая пористость). Поры подразделяются на макропоры ()>1 мм) и микропоры (< 1 мм). Среди микропор выделяют поры ультракапиллярные (субкапиллярные) размером меньше 0,1 мк. Величина капиллярных пор колеблется от 0,0002 до 0,1 мм. Жидкости в этих порах дви­ жутся вследствие действия капиллярных сил, преодолевая силу тяжести. В субкапиллярных порах передвижение воды под действием капиллярных сил затруднено или совсем отсутствует, так как поры сечением 0,1 мк при смачивании полностью заполняются водой,

1 В последующих главах при характеристике коллектора приводится пористость открытая.

породах все коллекторы нефти и газа можно подразделить на две большие группы: простые и сложные.

Группа простых (гомогенных) коллекторов нефти и газа характе­ ризуется единственной, непрерывной системой фильтрационных ка­ налов. Двухфазная фильтрация здесь осуществляется в единой системе фильтрационных каналов (поры, трещины). Эту систему фильтрационных каналов составляют межзерновые поры и ка­ верны, сходные по своему строению с порами, а также трещины, образующие единую систему фильтрационных каналов.

Группа сложных (смешанных или гетерогенных) коллекторов с разными физическими свойствами обладает различными системами фильтрационных каналов. Между этими различными фильтрацион­ ными системами осуществляются интенсивные перетоки жидкости и газа.

Наиболее распространенными в природе являются коллекторы сложного типа. Подобные коллекторы характеризуются двумя филь­ трационными средами — поровой и трещинной, гидродинамически непрерывно между собою связанными. Одновременность сосущество­ вания этих сред (поровой и трещинной) определяет принадлежность горной породы к классу сложного коллектора, который с гидро­ динамической точки зрения рассматривается как система двух сред, вложенных одна в другую. Двухфазная фильтрация в подоб­ ных коллекторах характеризуется обменом фаз между поровой и трещинной средами. Сложные трещинные коллекторы, как пра­ вило, анизотропны, причем степень анизотропии трещинно-поровых коллекторов выше, чем порово-трещинных.

Для оценки проницаемости горных пород обычно пользуются линейным законом фильтрации Дарси, по которому скорость фильтра­ ции жидкости в пористой среде пропорциональна градиенту давле­ ния и обратно пропорциональна динамической вязкости жидкости. Согласно этому закону проницаемость является константой про­ порциональности, характеризующей пористую среду, причем в иде­ альном случае она не зависит от типа фильтруемой жидкости (А. А. Ханин, 1969). Алгебраическое выражение закона Дарси имеет много форм в соответствии с большим разнообразием случаев, в кото­ рых он применяется.

Линейный закон фильтрации не учитывает влияния инерцион­ ных сил, обусловленных неровностями, шероховатостью, извилисто­ стью поровых каналов, неравномерностью, разнонаправленностью и различной скоростью движения в них флюидов.

Основным отличием фильтрации газа от фильтрации жидкости является то, что при фильтрации газа более существенная роль принадлежит инерционным силам сопротивления и поэтому отме­ чается более резкое отклонение от линейного закона Дарси. Процесс течения жидкостей и газов сквозь пористые среды описывается двучленной формулой, состоящей из линейного и квадратичного членов, учитывающих влияние сил вязкости и инерции.

И