Пористость. Горные породы состоят из минерального скелета, или твердой фазы, и порового пространства, обычно заполненного жидкой и газовой компонентами

Горные породы состоят из минерального скелета, или твердой фазы, и порового пространства, обычно заполненного жидкой и газовой компонентами. Таким образом, пористость – это свойство породы содержать не заполненные твердой фазой объемы внутри нее. Поры – это небольшие пространства, не занятые минеральным скелетом, замкнутые, либо сообщающиеся между собой и атмосферой. Поры горных пород могут быть различны по происхождению, форме, размерам и внутренней взаимосвязи. Связанные между собой поры называют открытыми, а несвязанные – закрытыми.

Классификация пор по размерам положен принцип рассмотрения взаимодействия с насыщающим флюидом.

Сверхкапиллярные поры имеют диаметр d_эф> 10^-4 м. Доля воды, связанной капиллярными си­лами и силами адсорбции с твердой фазой, сравнительно неве­лика. Поэтому пластовая вода в этих порах может двигаться в основном под действием силы тяжести в соответствии с зако­нами трубной гидромеханики. Характерны для слабосцементиро­ванных галечников, гравия, крупно- и среднезернистых песков.

Капиллярные поры d_эф=10^-7 – 10^-4 м Движение воды под действием силы тяжести затруднено, т.е. вода в этих порах удержи­вается капиллярными силами. Типичны для сцементированных песчани­ков, обломочных и кристаллических известняков, доломитов.

Субкапиллярные поры (d_эф= 2*10^-9 – 10^-7 м) велика доля воды, на которую действуют адсорбционные силы со сто­роны твердой поверхности. Поры в этом случае заполнены рых­ло- и прочносвязанной водой, которая практически не способна к перемещению в поле силы тяжести или под влиянием сил поверхностного натяжения. Свойственны глинам, мелкокристал­лическим и мелоподобным известнякам, доломитам, трепелам» пепловым туфам и другим тонкозернистым породам. В отсут­ствие трещиноватости все эти породы не являются коллекто­рами.

Микропоры (d_эф< 2*10-9 м), диаметр которых соизмерим с толщиной слоя прочносвязанной воды, пластовая вода при температурах менее 70 °С практически неподвижна. Микропоры установлены у некоторых природных цеолитов.

Трещиноватость наиболее характерна для плотных, низко-пористых горных пород. Происхождение трещин чаще всего тектоническое, хотя в природе можно встретить трещины диагенеза (доломитизация карбонатов), трещины уплотнения и тре­щины автогидроразрыва в зонах образования аномально высо­ких пластовых давлений. По характеру взаимной связи между порами и движению флюидов в породе различают общую, открытую, эффективную и динамическую пористости.

Коэффициентом общей пористости К_п оценива­ется объем всех полостей, как сообщающихся между собой (или открытых), так и не сообщающихся (закрытых). К_п = (V-V_тв) / V или К_п = (V_{п мз} + V_т + V_кав) / V = К_{п мз} + К_т + К_кав.

Коэффициентом открытой пористости К_{п о} оценивается объем пор, сообщающихся между собой в породе и с окружающей средой. Для низкоглинистых высокопористых и рыхлых пород общая и открытая пористости отличаются незначительно. Для пород с большим содержанием субкапиллярных пор (напри­мер, глины) различие может быть весьма существенным.

Коэффициент эффективной пористости К_{п эф} характеризует долю порового пространства, которое может быть заполнено углеводородами. Пред­ставляет собой объем открытых пор за исключением объема, заполненного физически связанной и капиллярно - удержанной пластовой водой: К_{п эф} =(V_{п о}-V_{в св}) / V=К_{п о}*(1- К_{в св}).

Следует также отметить, что не весь объем нефти или газа, заполняющих полез­ную емкость горных пород, можно привести в движение при разработке месторождений. Определенная часть их, находящая­ся в мелких и тупиковых порах, при реализуемых градиентах давления вытесняющей жидкостиостается в порах без дви­жения. Поэтому при моделировании режима разработки пласта необходимо исходить из критерия коэффициента динамической пористости К_{п д} , показывающего, в какой части объема породы при заданном гради­енте давления может наблюдаться движение УВ. К_{п д}=(V_{п о}-V_{в св}- V_{н о}) / V=К_{п о} – (1-К_{в св}- К_{н о}).