Коллекторские свойства горных пород. Пористость.

Коллекторские свойства горных пород. Пористость.

Под пористостью понимается совокупность пустот (пор) между частицами твердой фазы в абсолютно сухом состоянии. Поры горных пород могут быть различными по происхождению, по размерам, форме, по внутренней взаимосвязи. Формы и размеры отдельных пор, характер их распределения в породах, их извилистость и удельная внутренняя поверхность поровых каналов определяют структуру порового пространства.

По форме: могут быть близкими к ромбоидальным и тетраэдрическим, щелевидные, каверновидные, трещиновидные, каналовидные, ячеестые, пузырчатые.

По размерам: сверхкапиллярные, капиллярные и субкапиллярные. Движение жидкости и газа в сверхкапиллярных порах (радиус больше 0,1 мм) происходит под действием силы тяжести и напора по обычным законам гидродинамики. Капиллярные (0,0002-0,1 мм) поры – движение жидкости в них осуществляется при участии капиллярных сил и возможно лишь тогда, когда силы тяжести и напора значительно превосходят силы молекулярного взаимодействия между фильтрующимся раствором и поверхностью канала фильтрации. Субкапиллярные поры – радиус меньше 0,0002 мм.

Коэффициент пористости. Общая (абсолютная) пористость породы равна суммарному объему открытых и закрытых пор. . Статистическая полезная емкость пород-коллекторов определяется объемом пор, которые могут быть заняты нефтью или газом. Величина этой пористости называется эффективной пористостью. , V_{пор.связ} – объем порового пространства, занятого связанной водой. . К_{в связ} – коэффициент связанной водонасыщенности. При ПЗ НиГ используется формула: , h_i, S_i, К_{п i} – соответственно мощность, площадь и коэффициенты пористости отдельных участков пласта-коллектора.

Водо- и нефтегазонасыщенность горных пород.

Водонасыщенность и нефтегазонасыщенность. Содержание воды в горных породах называют их влажностью, а способность пород удерживать в себе то или иное количество воды в определенных условиях – влагоемкостью. В естественных условиях поровое пространство пород может быть заполнено водой полностью или частично. В последнем случае оставшаяся его часть может быть заполнена нефтью или газом.

Проницаемость горных пород.

Проницаемость горных пород – свойство породы пропускать через себя жидкость, газы и их смеси при перепаде давления. Проницаемость является мерой фильтрационной проводимости породы. Проницаемость делится на: физическую (абсолютную), фазовую (эффективную) и относительную. Физическая проницаемость оценивается коэффициентом физической проницаемости К_пр. - формула Дарси. К_пр является коэффициентом пропорциональности между скоростью фильтрации V_ф однородной жидкости или газа и градиентом давления ΔP/L, где ΔP – перепад давления в Па, L – длина пористой среды в м, μ – динамическая вязкость жидкости, газа в Па·с, Q – объемный расход жидкости или газа в единицу времени в м³/сут через сечение F в м³. Проницаемость измеряется в Дарси (мДарси) [???мкм²]. Горные породы по проницаемости подразделяются на: проницаемые (0,2·10^-5), полупроницаемые (0,1-10,2·10^-15), практически не проницаемые (<0,1·10^-15). Фазовая и относительная проницаемости. В нефтегазонасыщенных породах-коллекторах одновременно присутствуют 2 или 3 фазы. Способность пород, насыщенных водонефтегазовыми смесями проводить отдельно нефть, газа и воду называется фазовой (эффективной) проницаемостью. Относительная фазовая проницаемость – это отношение фазовой проницаемости к абсолютной проницаемости, измеряется в %.

Упругие свойства горных пород.

Упругие свойства горных пород. В зависимости от характера приложенных внешних сил образец породы может испытывать линейное, плоскостное и объемное напряженное состояние. Под воздействием внешних сил изменяются линейные размеры, объем и форма горных пород. Эти изменения называются деформацией. Различают 3 вида деформации: упругая, пластичная, разрушающая. Модуль Юнга, коэффициент Пуассона.

Скорость распространения упругих волн. В зависимости от вида деформации в породе возникают различные типы волн, основными из которых являются продольные и поперечные.

Продольные волны связаны с объемной деформацией среды, а их распространение представляет собой перемещение зон растяжений и сжатий, при котором частицы среды совершают колебания около своего первоначального положения, в направлении, совпадающем с направлением распространения волны. Продольные волны распространяются в любой среде: в твердых телах, жидкостях и газах.

Поперечные волны обусловлены деформациями сдвига в среде и присущи только твердым телам.

Одним из важных кинематических параметров упругих волн является скорость их распространения. Известен ряд уравнений, с помощью которых устанавливается зависимость скорости продольных волн в породах от скорости из распространения в отдельных фазах и коэффициента пористости. Наиболее простым и известным уравнением является уравнение Вилли (уравнение среднего времени). Согласно этому уравнению продольная скорость (скорость пробега продольной волны в породе) v_p рассчитывается по времени ее прохождения через минеральный скелет t_м и жидкость t_ж, которая находится в порах горных пород. t_п=t_м+t_ж.

Геофизический метод – АК. На практике пользуются не значением скорости пробега продольной волны, а величиной ей обратной – Δt – интервальное время пробега продольной волны. Δt зависит от минералогического состава скелета породы. Δt_п – интервальное время в породе и Δt_ж – в насыщающей породу жидкости.

Индукционный каротаж (ИК).

ИК является электромагнитным методом, основанном на измерении кажущейся удельной электропроводимости горных пород. Измерения при ИК осуществляют с помощью прибора, состоящего в наиболее простом виде из двух катушек: возбуждающей, которая питается переменным током, и приемной (измерительной). Последняя снабжена усилителем и выпрямителем. Зарегистрированная по стволу скважины кривая характеризует изменение удельной электропроводности в разрезе. Кривая ИК практически линейно отражает изменение проводимости среды, она соответствует перевернутой кривой КС. Удельная электропроводность измеряется в См/м. Сименс – проводимость проводника, имеющего сопротивление в 1 Ом. В отличие от БК, эффективно работающего в высокоомных разрезах, диаграммы ИК наиболее эффективны в низкоомных разрезах.

Гамма-каротаж (ГК).

Позволяет проводить измерение интенсивности естественного гамма-излучения горных пород в скважине. Интенсивность измеряется с помощью индикатора гамма-излучения, расположенного в глубинном приборе. В качества индикатора используются счетчики Гейгера-Мюллера и сцинтилляционные счетчики.Полученная в результате замера кривая , характеризующая интенсивность гамма-излучения пластов вдоль ствола скважины, называется гамма-коротажной кривойГК. Гамма-излучение включает так называемое фоновое излучение, которое вызвано загрязнением радиоактивными веществами из которых изготовлен глубинный прибор.Показания ГК явл функцией не только радиоактивности и плотности пород, но и условий измениний в скв(диаметр скв, плотность промыв жидк и др). ГК находит широкое применение для изучения литологии пород, для выделения глинистых и продуктивных пород, качественной и количественной оценки их глинистости, а иногда и пористости горных пород.ГК проводится во всех случаях, когда кривая ПС явл слабодифференцированной(если скв заполнена соленым раствором)

Метод радиоактивных изотопов

Для определения местоположения зоны затрубной циркуляции в скв. выполняют работы следующей последовательности:

1) проводят измерения естественной гамма активности в скв. и получают диаграмму ГК-1

2) через НКТ в скв. закачивают воду, активированную радиоактивными изотопами

3) производят измерения гамма активности и получают диаграмму ГК-2

4) сравнивая ГК-1 и ГК-2 получают представления об интервале затрубной циркуляции

1 – известняк, 2 – водоносный песчаник, 3 – глина, I – кривая до закачки изотопов, II – кривая после закачки изотопов, 1- интервал поглощения.

Расходометрия является одним из основных методов исследования динамики отбора и поглощения жидкости. Она заключается в измерении скорости передвижения жидкости по скважине прибором – расходомером.

С помощью этого прибора решаются следующие задачи:

- в действующих скважинах выделяют интервал притока или поглощения жидкости;

- в остановленных скважинах выделяют наличие перетока жидкости по стволу скважины между перфорированными пластами;

- изучают суммарный дебит или расход жидкости отдельных пластов, разделенных неперфорированными интервалами;

- строят профили притока или приемистости по отдельным участкам пласта и для пласта в целом.

Расходомеры бывают механические и термоиндуктивные. Они по условаиям измерения делятся на пакерные и беспакерные, а по способу регистрации на автономные и дистанционные. Автономные – это когда регистрация сигнала осуществляется внутри прибора. Дистанционные – сигнал передается по линии связи на поверхность, где и регистрируется.

Расходомер механического типа при работе в скважине обычно опускают до кровли верхнего перфорированного интервала и при открытом пакере регистрируют показания калибратора, нулевые линии и суммарный дебит. Затем при закрытом пакере расходомер опускают до забоя, после этого при подъеме прибора с прикрытым пакером производится непрерывная запись расходограммы со скоростью 60-80 м/ч и в масштабе глубин 1:200. На участках кривой с резкими изменениями дебитов производят точечные измерения через 40 см, с малыми изменениями дебитов через 1-2 м, определения производят с полностью открытым пакером. Полученная кривая показывает количество жидкости, проходящей через сечение скважины на различных глубинах и называется интегральной расходограммой. Она характеризует суммарный дебит всех пластов, расположенных ниже данной глубины. В интервалах притока на кривой наблюдается возрастание показаний, а в интервалах поглощения – уменьшение показаний. Интегральная расходограмма используется для построения дифференциальной зависимости, характеризующей интенсивность притока или поглощения на единицу мощности пласта.

Термоиндуктивные расходомеры используются для исследования фонтанирующих скважин через НКТ и через межтрубное пространство. Их работа основана на зависимости степени охлаждения нагреваемого сопротивления, помещенного в поток, от средней линейной скорости потока. На практике наибольшее распространение получили расходомеры СТД-2 и СТД-4.

Коллекторские свойства горных пород. Пористость.

Под пористостью понимается совокупность пустот (пор) между частицами твердой фазы в абсолютно сухом состоянии. Поры горных пород могут быть различными по происхождению, по размерам, форме, по внутренней взаимосвязи. Формы и размеры отдельных пор, характер их распределения в породах, их извилистость и удельная внутренняя поверхность поровых каналов определяют структуру порового пространства.

По форме: могут быть близкими к ромбоидальным и тетраэдрическим, щелевидные, каверновидные, трещиновидные, каналовидные, ячеестые, пузырчатые.

По размерам: сверхкапиллярные, капиллярные и субкапиллярные. Движение жидкости и газа в сверхкапиллярных порах (радиус больше 0,1 мм) происходит под действием силы тяжести и напора по обычным законам гидродинамики. Капиллярные (0,0002-0,1 мм) поры – движение жидкости в них осуществляется при участии капиллярных сил и возможно лишь тогда, когда силы тяжести и напора значительно превосходят силы молекулярного взаимодействия между фильтрующимся раствором и поверхностью канала фильтрации. Субкапиллярные поры – радиус меньше 0,0002 мм.

Коэффициент пористости. Общая (абсолютная) пористость породы равна суммарному объему открытых и закрытых пор. . Статистическая полезная емкость пород-коллекторов определяется объемом пор, которые могут быть заняты нефтью или газом. Величина этой пористости называется эффективной пористостью. , V_{пор.связ} – объем порового пространства, занятого связанной водой. . К_{в связ} – коэффициент связанной водонасыщенности. При ПЗ НиГ используется формула: , h_i, S_i, К_{п i} – соответственно мощность, площадь и коэффициенты пористости отдельных участков пласта-коллектора.