Глава 8. Коллекторские свойства горных пород.

 

Коллекторы - горные породы, которые обладают пористостью, достаточной для того, чтобы вмещать флюиды (нефть, газ, газоконденсат), и проницаемостью, позволяющей отдавать их в процессе разработки. Среди коллекторов нефти и газа преобладают осадочные породы. В природных условиях залежи нефти и газа чаще всего приурочены к терригенным и карбонатным отложениям, в других осадочных толщах они встречаются значительно реже. Магматические и метаморфические породы не являются типичными коллекторами. Нахождение в этих породах нефти и газа - это следствие миграции углеводородов в выветренную часть породы, где в результате химических процессов выветривания, а также под воздействием тектонических процессов могли образоваться вторичные поры и трещины.

Пористость - совокупность всех пор независимо от их формы, размера, связи друг с другом. Понятие пористости соответствует полной пористости породы и численно выражается через коэффициент пористости:

К_п = V_пор/V_породы * 100 %.

Открытая пористость - совокупность сообщающихся между собой пор, численно соответствующая отношению объема сообщающихся пор к объему породы.

Эффективная пористость - совокупность пор, через которые может осуществляться миграция данного флюида. Она зависит от количественного соотношения между флюидами, физических свойств данного флюида, самой породы. Эффективная пористость - объем поровой системы, способной вместить нефть и газ с учетом остаточной водонасыщенности.

По генезису поры могут быть первичными и вторичными. Вторичные поры - трещины и каверны. Каверны (Рис.67) - поры, образованные в результате растворения составных частей хемогенных или органогенных пород или разложения соединений, неустойчивых в определенных термобарических обстановках. Каверны различают по размеру: 1) мелкие — 1−10 мм; 2) крупные (микрополости) — 10−100 мм; 3) пещеристые полости — >100 мм. В ряде случаев понятие каверны распространяется на полости размером до одного-нескольких сантиметров. Кавернозность характерна для карбонатных пород, подверженных растворению. Каверны от пор отличаются лишь размерами.

Рис. 67. Тонкозернистые песчаники, пронизаны кавернами выветривания.

Трещины в породах бывают открытые и закрытые (за счет вторичного смыкания и минерализации). Вследствие тектонических процессов образуются системы трещин, ориентированных в определенной плоскости. В одном пласте может быть несколько систем трещин, обычно разновозрастных. Практический интерес представляют только открытые трещины, по которым может осуществляться миграция флюида.

Проницаемость - способность горных пород пропускать сквозь себя жидкость или газ. Пути миграции флюидов - поры, каверны, соединяющиеся каналами, трещины. Чем крупнее пустоты, тем выше проницаемость.

Абсолютная проницаемость - это проницаемость горной породы применительно к однородному флюиду, не вступающему с ней во взаимодействие, при условии полного заполнения флюидом пор среды. Абсолютная проницаемость измеряется в сухой породе при пропускании через последнюю сухого инертного газа (азота, гелия).

В природе не встречаются породы, не заполненные флюидами (различными газами, жидкими углеводородами, водой и т.д.). Обычно поровое пространство содержит в различных количествах воду, газ и нефть (в залежах). Каждый из флюидов оказывает воздействие на фильтрацию других. Поэтому редко можно говорить об абсолютной проницаемости в природных условиях.

Эффективная (фазовая) проницаемость - проницаемость горной породы для данного жидкого (или газообразного) флюида при наличии в поровом пространстве газов (или жидкостей). Этот вид проницаемости зависит не только от морфологии пустотного пространства и его размеров, но и от количественных соотношений между флюидами.

Основными коллекторами являются породы осадочного про­исхождения. Под структурой горной породы понимают совокупность ее при­знаков, определяемых морфологическими особенностями отдельных составных частей и их пространственными взаимоотношениями.

Текстура горной породы характеризуется расположением и рас­пределением ее составных частей. Основным текстурным признаком осадочных пород является их слоистость, которая связана с накоплением осадка.

На маршрутах учебно-геологической практики мы наблюдали водоносный горизонт, представленный конгломератами (возраст J_2o), залегающими на породах Таврической серии (Алевролиты +Аргиллиты, Возраст T₃-J₁), которые являются флюидоупорами.

На западном склоне горного массива Субаткан-яйла мы наблюдали обнажение травертинов (Рис.68). Травертин (известковый туф) - это карбонатная осадочная порода, которая образуется в результате выпадения хемогенных осадков из речных вод. Подобные обнажения в Крыму встречаются редко. Данная порода является потенциальным коллектором.

 

Рис.68 Обнажение Травертинов.

Гора Демерджи сложена конгломератами (Рис. 69) и известняками, в некоторых местах песчаниками. В обвалах горы был отобран образец конгломерата, который является коллектором.

Рис.70 Образец конгломерата г. Южное Демерджи.

 

Органогенный известняки (Возраст -Q) (Рис.71,72) в «Новопетропавловском»карьере, рыхлые, сложены остатками биомассы, обладающие коллекторскими свойствами.

Рис. 71 Образец органогенного известняка.

 

 

Рис.72 Органогенные известняки в Новопетропавловском карьере.

На плато «Чатыр-Даг» (Маршрут №4) мы наблюдали карры (Рис.73) – поверхностные формы проявления карста. Карры могут служить примером коллектора – они пропускают через себя в карстовые полости метеорные воды, что говорит об их проницаемости. Вода, проникая по трещинам в горную породу, растворяет ее, что увеличивает размер пор. В одной из точек наблюдения мы могли видеть выход нисходящих вод на дневную поверхность в виде каптированного источника, что свидетельствует о наличии проницаемости и пористости в описанных породах. Подробный разрез плато Чатыр-Даг,обуславливающий водоносность одного из горизонтов,представлен на рисунке 73.

 

Рис.73 Геологический разрез плато Чатыр-Даг

 

Рис.74 Карры на плато Чатыр-Даг

Наиболее распространённым флюидоупором района практики являются породы Таврической серии, которые представлены ритмичным чередованием Аргиллитов и Алевролитов (Рис.75). Крупное обнажение этих пород (Рис.76) наблюдалось нами у берегового клифа бухты Лазурное (Маршрут №1) Следует отметить,что наличие трещиноватости в породах-флюидоупорах снижает их экранирующие свойства.

Рис.75 Аргиллиты и Алевролит

Рис.76 Обнажение пород Таврической серии.