Теория

Коллекторами газа и нефти являются горные породы, содержащие эти флюиды и отдающие их при разработке.

Изучение коллекторов имеет важное практическое значение для решения вопросов, связанных с формированием залежей нефти и газа для научного обоснования направления соответствующих геологоразведочных работ, для подсчета запасов, выбора способов разработки залежей и т. п.

Разнообразие типов пород-коллекторов как по минералогическому составу, так и по текстурно-структурным свойствам в значительной степени сказывается на их емкостной и фильтрационной характеристиках.

Коллекторские свойства пород есть функция многих условий и факторов, при которых формировались осадки: глубины бассейна, скорости течений, отдалённости источника сноса, химического состава среды, температурных условий. Они также зависят от диагенеза, эпигенеза и тектонических процессов. Все эти элементы сложной причинной цепи, сказывающиеся на характере величин ёмкости и проницаемости горных пород, подлежат исследованию и выяснению.

В основном различаются два типа коллекторов нефти и газа: гранулярные и трещинные.

Гранулярными коллекторами являются песчано-алевритовые породы, характеризующиеся межгранулярной пористостью и проницаемостью; известняки и доломиты с межоолитовой и трубчатой структурой пор уподобляются гранулярным коллекторам.

Трещинными коллекторами могут быть как осадочные породы, так и изверженные и метаморфические. Они обычно характеризуются высокой плотностью и развитием различных систем трещин.

Большая часть нефтяных и газовых подземных резервуаров сложена породами осадочного происхождения - песчаниками, известняками и доломитами. Породы других типов только иногда являются коллекторами нефти.

Изверженные и метаморфические породы, образовавшиеся при высоких температуре и давлении, не могут служить коллекторами для углеводородов. Нахождение в них нефти и газа вызвано миграцией последних в выветрелую часть этих пород, в которых в результате выщелачивания или выветривания, а также под действием тектонических сил могли образоваться вторичные пористость и трещиноватость.

Коллекторы извержанных и метаморфических пород относят к группе смешанных коллекторов.

Осадочные горные породы - это сложно построенные полиминеральные агрегаты, образовавшиеся в результате седиментации, диагенеза, тектогенеза, метаморфизма. Исходным материалом, участвующим в формировании осадочных отложений являются обломки разнообразных пород магматических, метаморфических, осадочных, приносимых в бассейн осадконакопления и некоторые вторичные минералы, образующиеся на дальнейших стадиях петрогенеза. Различные размеры породообразующих обломков, их форма и степень отсортированности обуславливают формирование первичных структурных особенностей горных пород. В зависимости от условий осадконакопления отдельные структурные разности взаимно чередуются образуя текстурные особенности отложений.

Пласты - коллекторы месторождений Западной Сибири представлены, в основном, терригенными (обломочными) песчано- алевролито-глинистыми горными породами полимиктового (разноминерального) состава. Структурные особенности таких пород связаны с формой, взаимным расположением и гранулометрическим распределением частиц, слагающих твердую фазу.

Основным цементирующим веществом песчаных и алевролитовых пород является глинистый материал, представленный главным образом каолинитом, хлоритом, гидрослюдой и смешанно-слойными образованиями ряда гидрослюда - монтмориллонит. Карбонатный цемент имеет подчиненное распространение. Влияние цемента на структурные особенности заключается, в первую очередь, в характерных размерах его частиц и распределению в поровом пространстве (Таблица 1).

Таким образом, определенное понятие о структуре горной породы можно получить, определив гранулометрический состав твердой фазы. Кроме того, анализ гранулометрического состава позволяет уточнить первичное макроописание керна.

Данные гранулометрического состава получают при помощи ситового (для частиц размером более 0,01 мм) или седиментационного (для частиц размером меньше 0,01 мм) анализов.

Сущность первого способа заключается в рассеве дезинтегрированного образца через набор проволочных или шелковых сит (с размерами отверстий от 0,01 до 3,36 мм), причем вверху располагается сито с наибольшими размерами отверстий, ниже - следующее по крупности отверстий сито и т. д. (Таблица 3). Пример числовых данных о содержании частиц в породе приведен в таблице 4. Массовая доля представляет собой отношение массы навески частиц соответствующего размера к массе всей твердой фазы. Для большей наглядности представления данных используются нелинейные шкалы: шкала, предложенная Крамбейном, или шкала В. П. Батурина.

Согласно Крамбейну вычисляется функция

Ф = - log2(d/d0), (1)

Таблица 1. Основные цементирующие минералы пластов коллекторов Западной Сибири.   Цемент Происхождение Размер частиц Преимуществ. Тип Каолинит Эпигенетический 0,007-0,008 мм Поровый Аллотигенный 0,002-0,003 мм Хлорит Аутигенный 0,001-0,0005 мм Пленочный Аллотигенно- диагенетический 0,0002-0,0005 мм Гидрослюда Аутигенный >0,001 мм Поровый Аллотигенный <0,001 мм Пленочный Карбонатный     Пленочный, Поровый

Таблица 2.

Набор сит для ситового анализа.

Показатель	Величина
Диаметр отверстий, мм	3.36 1.68 0.84 0.59 0.42 0.297 0.210 0.190 0.105 0.074 0.053 0.01
Сито, меш	6 12 20 30 40 50 70 100 140 200 270

Таблица 3. Пример числовых данных о содержании частиц в породе.

Интервал	Середина интервала	Массовая	Кумуля­-
				доля,	Тивная
				%	массовая
d, мкм	Ф	d, мкм	Ф		доля, %
0,5-0,25	1-2	0,375	1,5
0,25-0,125	2-3	0,187	2,5
0,125-0,0625	3-4	0,094	3,5
0,0625-0,0312	4-5	0,047	4,5
0,0312-0,0156	5-6	0,023	5,5
0,0156-0,0078	6-7	0,012	6,5
0,0078-0,0039	7-8	0,006	7,5
0,0039		-	-

По В.П. Батурину

у = -10 log2(d/d0), (2)

где d₀ - размер частицы, равный 1 мм, d - размер частицы, мм.

Полученные таким образом функции распределения в дальнейшем используются для уточнения макроописания образцов, генетической интерпретации осадков, для анализа обстановки и условий осадконакопления и т, д.

Существует несколько способов классификации осадочных пород по принадлежности к тому или иному литотипу. В таблицах 4 и 5 приведена классификация песчаников, алевролитов и глин по размерам зерен и по соотношению содержания в породе зерен каждой фракции.

Таблица 4

Классификация обломков горных пород по размерам.