Пористость
Пористость пород-коллекторов определяется отношением объема порового пространства к общему объему породы и обычно выражается в процентах. Необходимо иметь две величины ‑ объем пор и объем породы, чтобы вычислить пористость в процентах согласно уравнению
Величина пористости (%) = (объем пор/общий объем породы)×100.
Пористость коллекторов, как правило, значительно изменяется как по разрезу, так и по простиранию.
Если ее измерять в образцах керна, извлекаемых через каждый фут проходки скважины, как это обычно и делается на практике при вскрытии коллекторского пласта, то даже в некоторых наиболее однородных по внешнему облику породах будут наблюдаться резкие изменения пористости.
В большинстве коллекторов они особенно заметны, когда изучаются данные микрокаротажа. Это видно на примере песков Спрингхилл месторождения Манантьялес в Тьерра-дель-Фуэго, Чили (Огненная Земля) (рисунок 1).
Другим примером резкой изменчивости пористости и проницаемости могут служить доломиты в пермских известняках Сан-Андрее, являющиеся коллекторами на месторождении Сидар-Лейк в западном Техасе; разрез небольшой части этого месторождения показан на (рисунке 2).
Рис. 1. Разрез песчаника Спрингхилл (мел), продуктивного на нефтяном месторождении Манантьялес в провинции Магальянес, Тьерра-дель-Фуэго (Огненная Земля), Чили (Thomas, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 33, p. 1582, Fig. 3).
В кровле и подошве песчаник ограничен поверхностями несогласия. Плотность нефти 42°API (0,815). Это пример изменчивости пористости, проницаемости и других физических свойств типичной песчаной продуктивной толщи.
1 ‑ глинистые породы; 2 ‑ песчаные породы.
Пористость обычно выражается в процентах, но при подсчете запасов она часто оценивается в акр-футах или в баррелях на акр-фут. Так как баррель (американский), равный 42 галлонам, составляет 5,6146 куб. футов, то 1 акр-фут равен 7758 баррелей. Порода с 10%-ной пористостью, следовательно, содержит 775,8 баррелей пор на 1 акр-фут породы.
Отношение объема порового пространства к общему объему породы называется абсолютной, или общей, пористостью. Она включает все поры и пустоты породы, как сообщающиеся, так и закрытые. При изучении же коллекторских пластов используется, как правило, иная величина, а именно отношение объема сообщающихся пор к общему объему породы, именуемая эффективной пористостью¹.
Эта пористость обычно на 5-10 % меньше общей пористости пород². Проницаемость пород зависит от их эффективной пористости. Последняя может быть также названа полезным норовым пространством, поскольку нефть и газ при извлечении из пласта должны перемещаться через сообщающиеся пустоты.
Пемза и вулканические шлаки, несмотря на то что имеют высокую общую пористость, характеризуются незначительной эффективной пористостью.
Рисунок 2. Разрез, показывающий изменение пористости и проницаемости пород одного и того же стратиграфического интервала в соседних скважинах, отстоящих на1320 футов(400 м) одна от другой, месторождение Сидар-Лейк, западный Техас (Liebrоок, Hiltz, Huzarevich, Trans. Am. Inst. Min. Met. Engrs., 192, p. 359, Fig. 5).
Продуктивная толща представлена доломитом, приуроченным к известняковой формации Сан-Андрее.
Характеристики и значения пористости
Пористость большинства коллекторов колеблется от 5 до 30 %, а чаще всего в пределах 10-20 %. Карбонатные породы-коллекторы обладают обычно несколько меньшей пористостью, чем песчаные, но проницаемость их может быть более высокой.
Породы-коллекторы, пористость которых не превышает 5%, как правило, относятся к непромышленным или почти непромышленным, если только столь незначительная пористость не компенсируется трещиноватостью, наличием крупных пустот и каверн, которые нельзя обнаружить в небольших кусках породы, взятых из керна или из скважины³.
Типичные значения пористости некоторых коллекторов перечислены в табл. 1. Грубая полевая оценка пористости может быть такой:
Таблица 1: Характерные значения пористости и проницаемости пород-коллекторов
¹В советской литературе такая пористость называется открытой пористостью.
Ввиду того что под термином «эффективная пористость» понимаются разными авторами различные величины, Всесоюзное совещание по коллекторам нефти и газа в 1962 г. рекомендовало отказаться от применения этого термина.
²Разница между этими величинами зависит от состава и структуры пород: в среднезернистых песках она приближается к 0, в карбонатных породах может составлять 10-15%, а в пемзе ‑ 30-40 %.
³В последнем случае речь идет, вероятно, об образцах, полученных с помощью бокового грунтоноса.
Пористость как вычислить, формула
Источник: https://oborudka.ru/handbook/517.html
Пористость пород
Пористость горной породы – это наличие в ней незаполненных твердым веществом пор. Емкостные свойства пород–коллекторов обусловлены наличием в них пустотного пространства, способного заполняться нефтью, газом или водой.
Пустоты бывают трех видов: поры, каверны и трещины. Соответственно и коллекторы образуют три основных типа: поровый, каверновый и трещинный, а также различные сочетания этих типов. Различают полную (абсолютную) и открытую пористость.
Полная и открытая пористость
Полная пористость – это объем всех пор, находящихся в горной породе.
Открытая пористость – это объем пор, сообщающихся между cобой. Количественно та и другая пористость выражается коэффициентом пористости, который представляет собой отношение объема пор к объему образца породы:
Поры в пемзе
коэффициент полной пористости равен:
коэффициент открытой пористости равен:
где Кп.п. и Ко.п. – соответственно коэффициенты полной и открытой пористости;
Vп.п. и Vо.п. — объем полной, открытой пористости, м3;
Vобр. – объем образца породы, м33.
Коэффициент пористости измеряется в долях единицы (например, Кп=0,15) или в процентах (Кп=15 %).
В нефтегазопромысловой геологии более важен коэффициент открытой пористости, т.к. он характеризует объем углеводородов, содержащийся в породе. На практике коэффициент открытой пористости определяется в лабораторных условиях по методу Преображенского или по данным геофизических исследований в скважине (ГИС).
Метод Преображенского основан на насыщении пористого образца керосином под вакуумом. Определив объем керосина, заполнившего поры, и объем всего образца, получим возможность расчета коэффициента открытой пористости.
Виды порового пространства и каналов
По величине поровых каналов пористость условно подразделяется на три группы:
- Сверхкапиллярные – диаметр 2 – 0,5 мм;
- Капиллярные – диаметр 0,5 – 0,0002 мм;
- Субкапиллярные – диаметр менее 0,0002 мм.
По крупным (сверхкапиллярным) порам движения нефти и газа происходит свободно, а по капиллярным – при значительном участии капиллярных сил.
Субкапиллярные каналы, независимо от величины пористости практически непроницаемы (глины, глинистые сланцы, плотные известняки и др.).
Открытая пористость коллекторов на практике изменяется в широких пределах – от нескольких процентов до 35 %, в большинстве случаев она изменяется от 6 – 8 до 25 %. Пограничные значения пористости между коллектором и неколлектором лежат в пределах 4 – 6 %.
На величину пористости влияет взаимное расположение зерен. Возможное расположение частиц в песчаной породе показано на рисунках 1, 2.
Рисунок 1 – Возможное расположение частиц в песчаной породе.
Наименее плотная укладка зерен:
а б
а — наиболее плотная мягкая укладка зерен; б — менее плотная укладка.
Рисунок 2 – Возможное расположение частиц в песчаной породе
В первом случае теоретическая величина пористости составляет 47,6 %, во втором – 25,9 %. Величина пористости не зависит от размера составляющих пород зерен. Виды пористого пространства пород представлены на рисунке 3.
а – хорошо окатанный и отсортированный песок с высокой пористостью; б – плохо отсортированный песок с низкой пористостью; в – хорошо отсортированная порода, зерна которой также пористы; г – хорошо отсортированная порода, пористость которой уменьшена отложениями минерального вещества в пространстве между зернами; д – поровое пространство трещиноватых известняков, частично расширенное растворением; е – порода, ставшая пористой вследствие возникновения трещин.
Рисунок 3 – Виды порового пространства пород (по В.Д. Ломтадзе)
Кавернозность и трещиноватость пород
Кавернозность характерна для карбонатных пород, подверженных растворению. Каверны от пор отличаются лишь размерами. Принято к кавернам относить пустоты с размерами не менее 2 мм, т.е. более чем размер сверхкапиллярных пор. Коэффициент полной кавернозности и открытой кавернозности определяется аналогично коэффициентам пористости.
Трещиноватость горных пород обусловлена наличием трещин, не заполненных твердым веществом. Трещиноватостью обладают в основном плотные, крепкие, низкопоровые хрупкие породы. Наличие в такой породе разветвленной системы трещин обеспечивает коллекторскую емкость.
Трещинную емкость можно определить в шлифе под микроскопом по формуле:
где Кт – трещинная емкость, см3;
b – раскрытость трещин в шлифе, т.е. расстояние между стенками трещины, см;
l – суммарная протяженность всех трещин в шлифе;
F – площадь шлифа, см2.
По степени раскрытости трещин выделяются макротрещины, видимые невооруженным глазом с раскрытостью более 0,1 мм, и микротрещины, различимые лишь в шлифах под микроскопом с раскрытостью менее 0,1 мм. Трещинный тип коллектора в чистом виде встречается редко.
Как правило, микротрещинные участки породы имеют дополнительную емкость за счет пористости и кавернозности.
На практике коллектора делят на поровые, каверновые, трещинные и смешанного типа: трещинно – поровые, трещинно – каверновые, трещинно – порово – каверновые, каверно – поровые и др.
Источник: https://www.geolib.net/oilgasgeology/poristost-porod.html
