Пористость, проницаемость и фазовая проницаемость коллекторов. Нефть, газ и вода в коллекторах

Горные породы, обладающие способностью вмещать нефть, газ и воду, и отдавать их при разработке, называют коллекторами. Коллекторские свойства породы зависят от её пористости и проницаемости.

Пористость -ёмкость порового коллектора. Для характеристики пористости употребляют коэффициент,который показывает,какую часть от общего объёма породы составляют поры.Он измеряется в процентах или долях единицы.

По размерам все поры делятся на:

-сверхкапиллярные(более 0,5мм)-движение воды и флюида возможно под влиянием силы тяжести.

-капиллярные(0,5-0,0002мм)-движение жидкости затруднено, в них на перемещение жидкости действуют силы капиллярного давления.

-субкапиллярные(менее 0,0002мм)-жидкость связана в виде плёнок на стенках и не двигается.Движение нефти в пласте осуществляется лишь по сообщающимся поровым каналам.

Общая(абсолютная) пористость - объём всех пор в породе(изолированных и сообщающихся).Коэффициент общей пористости представляет собой отношение объёма всех пор к объёму образца породы.

К_n^общ=v_изол+v_сообщ /v_пор

Открытая пористость -объём только тех пор,которые сообщаются между собой.Коэффициент открытой пористости всегда меньше,чем коэффициент общей пористости и равен:

К_n^откр=v_cообщ /v_пор

Эффективная пористость -определяется наличием таких пор,из которых нефть может быть извлечена при разработке.Неэффективными считаются субкапиллярные и изолированные поры.Коэффициент эффективной пористости равен отношению объёма эффективных пор,через которые возможно движение нефти,воды,газа при определённой температуре и градиенте давления,к объёму образца породы.

К_n^эф=v_эф/v_пор

Величина коэффициента пористости горной породы(терригенный коллектор) может достигать 40%.Наиболее распространенное значение к_n нефтеносных песчаников русской платформы 17-24%.

Проницаемость -характеристика коллекторских свойств,характеризующая способность породы пропускать через себя жидкость и газ.Формула Дарси показывает прохождение жидкости через породу:

Q_ж=к_пр •S (∆P)•t/µ·∆ℓ

Коэффициент проницаемости имеет размерность площади(м²) и отражает площадь сечения каналов пор.Его выражают в мкм²(в системе СИ) или Дарси(в системе СГС).

Проницаемость зависит от размера и формы поровых каналов и изменяется пропорционально квадрату их диаметров при минимальной извилистости.Величина пор и каналов определяется размером зёрен.Проницаемость коллекторов нефти и газа изменяется в широких пределах.: 0,005-2мкм².Проницаемость нефтеносных песчаников-0,05-3 мкм²,проницаемость трещиноватых известняков-0,005-0,02мкм².

Абсолютная проницаемость -это проницаемость горных пород для абсолютно однородной инертной жидкости или газа при отсутствии заметного физико-химического взаимодействия их с пористой средой.

Фазовая проницаемость -проницаемость горных пород для какой-либо жидкости или газа при одновременном наличии в ней других флюидов(газ-вода,вода-нефть,газ-нефть-вода) для данной жидкости или газа зависит от степени насыщенности пор породы этой жидкостью или газом.

Относительная проницаемость - отношение фазовой проницаемости к абсолютной.Величина безразмерная,может изменяться от 0до1.

Проницаемость в большей степени зависит от наличия трещин,хотя доля их в пустотном пространстве составляет десятые и сотые доли процента.Объясняется это высокой проводимостью трещин по сравнению с порами гранулярных коллекторов,поэтому трещины создают в пласте направления преимущественной фильтрации.

Между пористостью и проницаемостью нет прямой связи.

Пористость по происхождению различают:

1)первичную-пустоты образуются одновременно с образованием самой породы

2)вторичную-пустоты возникают в уже сформировавшихся породах.

Общая пористость зависит от

1)взаимного расположения и укладки зёрен

2)формы зёрен и их степени окатанности

3)степени отсортированности частиц,слагающих породу

4)наличия цементирующего вещества и его количества.И не зависит от размера зёрен и размера пор.

Проницаемость зависит от

1)размера пор(размера зёрен,плотности укладки взаимного расположения зёрен,отсортированности,цементации)

2) конфигурации пор

3)взаимосообщаемости пор

4)трещиноватости породы

Проницаемость должна не зависеть от свойств, проходящих через породу жидких и газообразных веществ.

Хорошие коллекторы нефти – те породы, поры которых представлены в основном капиллярными каналами достаточно большого сечения, а также сверхкапиллярными.

Коллекторы – это горные породы, обладающие способностью вмещать нефть, газ и воду и отдавать их при разработке.

Абсолютное большинство пород-коллекторов имеют осадочное происхождение. Коллекторами нефти и газа являются терригенные (пески, алевриты, песчаники, алевролиты и некоторые глинистые породы), карбонатные (известняки, мел, доломиты), вулканогенно-осадочные и кремнистые породы.

Из определения пород-коллекторов следует, что они должны обладать:

· емкостью (обеспечивающейся системой пустот) и

· проницаемостью (обеспечивающейся системой сообщающегося пустотного пространства).

Свойства горной породы вмещать (емкость) и пропускать (проницаемость) через себя жидкости и газы называются фильтрационно-емкостными свойствами – ФЕС.

Емкость горной породы характеризуется пористостью. Это один из наиболее важных параметров пород-коллекторов.

По преобладающему типу пустот, слагающих поровое пространство, коллекторы делятся на три основных типа: поровые, трещинные и каверновые.

Подавляющая часть нефтяных и газовых месторождений приурочена к коллекторам трех типов – гранулярным, трещинным и смешанного строения.

К гранулярному типу относятся коллекторы, представленные песчано-алевритовыми породами, реже известняками и доломитами; поровое пространство в них состоит из межзерновых полостей.

Трещинные коллекторы сложены преимущественно карбонатами; поровое пространство в них образуется системой трещин. При этом участки коллектора между трещинами представлены плотными непроницаемыми и малопроницаемыми нетрещиноватыми блоками пород, поровое пространство в которых практически не участвует в процессах фильтрации.

В коллекторах смешанного типа отмечается сочетание систем трещин, порового пространства блоков и пор (каверны, карст).