ЕМКОСТНО – ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ

Коллектор нефти: основные нефтяные коллекторы, их виды

Этим термином называют горную породу, которая способна  вмещать в себя (собирать) углеводородные соединения в жидком и газообразном виде, а в процессе переработки – отдавать их.

Коллектор нефти и газа бывает промышленным, из которого есть возможность получать достаточные по величине притоки флюидов, и, соответственно,  не промышленным, получение таких притоков из которого на этом этапе не представляется возможным.

Основными свойствами коллекторов, которые используются для их промышленной оценки, являются полезная ёмкость и проницаемость.

Нижние пределы этих параметров зависят от:

• состава флюида;
• типа коллектора.

Поскольку газ отличается от нефти своей подвижностью, то значения этих нижних пределов у него значительно ниже, чем у нефти-сырца.

Первой стадией формирования природного накопителя  является седиментогенез породы. Насколько сохранятся  седиментационные признаки,  зависит от минерального состава матрицы (породообразующей части), формы распределения в порах  и минерального состава цемента, а также от коллекторной мощности.

Такие изменения происходят с разной степенью интенсивности, которая, прежде всего, зависит от литологического типа породы.

Типы коллекторов

Нефтяные и газовые коллекторы бывают:

• поровые;
• трещинные;
• кавернозные;
• биопустатные;
• смешанные.

Основные запасы углеводородного сырья извлекают из карбонатных и терригенных коллекторов, имеющих наибольшее распространение.

Реже можно встретить природные накопители  глинисто-кремнисто-битуминозной, магматической,  вулканогенной и вулканогенно-осадочной природы.

Терригенные породы

Большая часть коллекторов терригенной природы – порового типа, который характеризуется межзерновыми пустотами, которые еще называют гранулярными. Помимо поровых. встречаются и так называемые смешанные терригенные  коллекторы: трещинно-поровые или кавернозно-поровые (образующиеся в случае выщелачивания части зёрен).

Свойства коллекторов терригенного вида зависят от:

Читать также: Как осуществляется сепарация нефти?

Перечисленные параметры характеризуют геометрию расположения пор,  величину эффективной проницаемости и пористости, а также принадлежность горной породы к тому или иному классу.  Фильтрационная способность терригенных пород  зависит также от минерального состава, количества и характера распределения снижающей проницаемость породы глинистой примеси.

Классификаций коллекторов терригенной природы существует множество, но самая популярная основана на следующих критериях:

• гранулометрический состав;
• эффективная пористость;
• эффективная проницаемость.

С учетом перечисленных параметров выделяют  шесть классов таких коллекторов:

• проницаемость более 1 тысячи миллидарси (мД);
• проницаемость от 500 до 1 тысячи мД;
• от 10-ти до 100 мД;
• от 1-го до 10-ти мД;
• меньше 1-го мД.

Один миллидарси примерно равен  1·10-3 микрометра в квадрате.

Каждый тип песчано-алевритовой породы внутри одного класса характеризуется своим значением  эффективной пористости. Породы, которые относятся к классу с показателем  проницаемости меньше 1-го мД, как правило, содержат от 90 процентов остаточной воды, поэтому относятся к непромышленным коллекторам.

Самые лучшие фильтрационные свойства показывают кварцевые пески, поскольку сорбционная способность кварца очень низкая.

Полимиктовые песчаники, вследствие  своего таблитчатого облика, наличия трещин спайности и повышенной сорбционной емкости слагающих их минералов, обладают  значительно более низкой способностью фильтрации флюидов.

Карбонатные коллекторы

Спектр их типов  наиболее широк:

• гранулярные, представленные обломочными и оолитовыми известняками;
• трещинные, к которым относятся доломиты и плотные известняки;
• кавернозные, образующиеся в результате карста;
• биопустотные, представленные органогенными известняками.

К отличительным особенностям коллекторов карбонатного вида относятся их ранняя литификация, склонность с образованию трещин, а также  избирательная растворимость. Эти факторы  обусловливают разнообразие генезиса и морфологии пустотного пространства.

Качественные характеристики карбонатных коллекторов зависят от  первичных условий седиментации, а также от интенсивности и направления постседиментационной эволюции. Эти факторы влияют на  развитие дополнительных пор, трещин,  каверны и более крупных  полостей выщелачивания.

Для свойств карбонатных коллекторов характерны крайняя невыдержанность  и большое разнообразие, которое зависит  от фациальных условий, при которых происходило их образование. Это делает их сопоставление довольно затруднительным. Фациальные условия при формировании пород карбонатной природы на свойства коллекторов влияют в гораздо большей степени, чем при формировании  терригенных пород.

Читать также: Как устроен куст нефтяных скважин?

По своему минеральному составу породы карбонатного типа отличаются меньшим разнообразием по сравнению с терригенными, однако имеют больше структурно-текстурных разновидностей. Отличаются карбонатные коллекторы от терригенных и  по характеру происходящих в них преобразований в постседиментационный период. Это отличие заключается в степени уплотнения.

Поскольку остатки биогермов в карбонатных породах твердые с самого начала процесса эволюции, то  дальнейшее уплотнение протекает очень медленно.  Карбонатный ил и комковато-водорослевые карбонатные осадки с мелкими обломками литифицируются достаточно быстро. В результате  пористость немного сокращается, однако значительное поровое пространство как бы  «консервируется».

Показатель трещиноватости, который в большинстве пород составляет от 0,1 до 1 процента, в коллекторах карбонатной природы  может доходить до 1,5 – 2,5 процентов.

Этот показатель, при значительной мощности продуктивных горизонтов весьма значим при оценке величины полезного объёма пласта.

Дополнительную ёмкость таких коллекторов обеспечивают стилолитовые швы, которые образуются вследствие неравномерного растворения минералов под действием давления. Глинистая корка на таких швах является нерастворимым остатком породы.

Основные углеводородные  запасы карбонатных коллекторов в их поровых и  кавернозно-поровых видах. Самыми лучшими коллекторами карбонатной природы считаются рифовые известняки, из которых в сутки получают десятки тысяч тонн нефти.

Глинисто-кремнисто-битуминозные коллекторы

Среди таких коллекторов в основном встречаются трещинные и порово-трещинные. Для их пород характерны  значительная изменчивость состава минералов и разная степень обогащённости органическими веществами.

Их довольно низкие фильтрационные и емкостные свойства объясняются микрослоистостью, микротрещинноватостью и  наличием субкапиллярных пор.

Пористость некоторых коллекторов такого типа может достигать 15-ти процентов, а проницаемость при это составлять всего доли миллидарси.

В породах такого типа участки с увеличенной пористостью и повышенной проницаемостью образуются как результат процесса катагенеза.

Считается, что на этапе  седиментогенеза формируются породные микроблоки, которые покрываются плёнкой органического вещества (их еще называют кремнеорганическими рубашками). Мелкие послойные трещины образуются в процессе трансформации минералов глинистой природы и в процессе выделения связанных  вод.

Во время вскрытия коллекторов такого типа в большинстве случаев  отмечают высокую степень разуплотнения и аномально большое давление пласта.  На образование трещин также влияют и тектонические процессы.

Такие коллекторы являются «одноразовыми», поскольку после забора нефти их трещины смыкаются.

Обратно закачать в них нефть, газ или нефтепродукт уже нельзя, как это практикуется при организации хранилищ подземного типа в других  породах.

Читать также: Как рабтает аппарат для разгонки нефтепродуктов АРН-ЛАБ-03?

Вулканогенные и вулканогенно-осадочные типы коллекторов

В основном представлены порово-трещинным и трещинным типами. К таким породам относятся застывшая лава, туф и прочие вулканические образования.

Пустоты, из которых добывают газ и нефть, образуются при выходе газа или как результат вторичного выщелачивания. Особенность коллекторов такого типа –  несоответствие между достаточно низкой ёмкостью и  проницаемостью и высоким дебитом скважин, которые в них  вскрывают.

Магматические породы

Пустоты в этих породах образуются в процессе выщелачивания и  метасоматоза как результат деятельности гидротермального характера, усадки в процессе  остывания пород и дробления в зонах тектонических нарушений.

Основные пустоты – микротрещины и микрокаверны. Пористость – не более 10-ти – 11-ти процентов. Проницаемость – невысока, однако за счет трещинноватости кавернозности  в целом может доходить до нескольких сотен миллидарси.

Коллекторы нефти и газа выявляют с помощью целого  комплекса геофизических исследований с помощью бурения  скважин, а также путем  и анализа лабораторных данных, учитывающих  геологическую информацию о  месторождении.

анимация процесса добычи нефти

Источник: https://neftok.ru/oborudovanie/kollektor-nefti-i-gaza.html

Фильтрационно-емкостные свойства горных пород

Рубрика “Нефть”.

Далее для обозначения фильтрационно-емкостных свойств горных пород я буду использовать устоявшуюся аббревиатуру ФЕС.
Засим – алга джугур!

Некоторые неправильно думают, что нефть, равно как газ или вода, находятся в подземном пространстве в жильной форме. Если кому-то приходилось слышать такие словосочетания как «водоносная жила», «нефтяная жила», то знайте – это неправильно.
Другие думают, что под землей в больших полостях или пещерах текут нефтяные реки.

И это – неверный ход мыслей

На самом деле с некоторой натяжкой подземное пространство можно сравнить с хлебом или губкой (а лучше – с сухарем). Хлеб и губка – они ведь пористые; поры сообщаются друг с другом, а значит, могут напитываться флюидом и отдавать его обратно.
Вот и флюиды под землей находятся в таких вот пористых телах. Только пористость у этих тел значительно меньше, чем у хлеба. Хотя…

Не все так просто )))

Как вы, наверное, уже догадались, ФЕС обеспечивают место (объем) для хранения флюидов в земной коре, а также возможность их перемещения в разных направлениях (фильтрацию).

За объем хранилища отвечают параметры, которые называются «пористость» и «трещиноватость». Фильтрацию флюида обеспечивает параметр «проницаемость».

На самом деле, природа не терпит пустоты, поэтому поры и трещины всегда заняты. Просто они могут быть заняты подвижным флюидом или неподвижным… А иногда флюид в одних условиях подвижный, а в других – нет. И с этим связан казус, о котором я напишу ниже.

NB!

Пока запомним:- ёмкость – это объем пустот, выраженный в процентах;- пустоты могут быть порами и трещинами;- поры и трещины могут сообщаться между собой (или не сообщаться);

Пористость бывает открытая, эффективная, закрытая… Но в рамках поста это не существенно.

Отсюда, проницаемость – это количество пустот на единицу площади. Но не только.

Движение флюида происходит при перепаде давлений, иначе с чего бы ему куда-то двигаться? Кроме того, подвижность флюида определяется его вязкостью.

Поэтому проницаемость для газа будет одной, для воды – другой, для нефти – третьей. И даже для воды разного состава и температуры проницаемость при прочих равных может оказаться разной.

Но, в любом случае, без дырок по площади проницаемость невозможна )))

В зависимости от ФЕС, люди подразделяют породы на две большие группы:- коллектора и

– флюидоупоры.

Коллектора

это проницаемые породы, а флюидоупоры – условно непроницаемые.

Условно – потому что полностью непроницаемых пород не бывает. Просто если проницаемость одной породы относительно велика, а другой – напротив, очень мала, то их и разносят по разным категориям.

По тому, какой тип емкости преобладает, коллекторы бывают поровыми, трещинными, трещинно-поровыми, порово-трещинными.

Наибольшая емкость и, соответственно, запасы воды, газа или нефти наблюдаются в коллекторах порового типа. А вот проницаемость и связанный с ней дебит притоков максимальны в трещинных коллекторах.

Например, в уже рассмотренных автохтонных залежах нефти в баженовской свите Салымского месторождения.

Пористость пород-коллекторов может колебаться от первых процентов (и тогда основная проницаемость обеспечивается трещиноватостью) до 25-30 % и даже немного больше.

Чем жестче породы, чем меньше их пористость, тем больше в них трещин. Это легко понять на примере мягкого пористого свежего хлеба и ломкого, хрупкого, жесткого сухаря.

Собственно про породы-коллекторы в этой статье я рассказывать не буду. Возможно, потом. Потому что тема достаточно объемная, легко можно курс на семестр зачитать. А тут у нас ознакомительный пост. Для тех, кому интересно ))

Флюидоупоры

В нефтяной геологии их называют покрышками.

Потому что они покрывают сверху залежи углеводородов, не давая им расформироваться – сбежать из ловушки.

Если с коллекторами все относительно просто и существует достаточно много классификаций и вообще работ про коллектора, то с покрышками все сложнее и интереснее. В коллекторах определяющий параметр – это емкость. И с ней просто. Исследовать ее научились быстро. Факторов, на нее влияющих, не так много. В моменте она понятна.

Исключение составляют чисто трещинные коллектора, но они не так часто встречаются в природе. Да и с ними худо-бедно научились работать…

Проницаемость коллектора достаточно часто связана с емкостью и также без особых заморочек определяется.

Другое дело характеристики флюидоупоров.

Возьмем глины…

Нет, сначала скажем, что существует два основных типа горных пород, которые служат покрышками для месторождений углеводородов, – это соли и глины. Могут быть и другие породы, но их доля от всех покрышек мира не превышает первых процентов. По воде немножко другая картина, но мы ж в русле нефтяной геологии сейчас барахтаемся.

Ну вот, соли и глины.

Соли пластичны и от того текучи, способны залечивать в пластовых условиях любые трещины. Повышение горного давления выталкивает соляные породы вверх по разрезу, разобщая пласты и формируя соляные горбы.

Глины тоже пластичны. Но не так, как соли.

А еще их открытая пористость, измеренная в лабораторных условиях, превышает 50%. По памяти – догоняет почти до 80%! Но врать не буду, а по интернетам лазить за подтверждением – лень.

Сравним с пористостью коллекторов? Которая до 30% )))Удивительно, да?

В чем подвох?

Подвох в том, что поры в глинах заняты водой. Да не простой, а иммобилизационной. Неподвижной, короче. Потому что она физически и химически связана с породой. Потому что глины состоят из мельчайших частичек минералов, к которым очень охотно липнет вода. Гидрофильными называются.

И вот эта-то гидрофильность и водичка в порах, которая, по сути, является частью породы, и обеспечивают глинам непроницаемость и прочие чудесные свойства, типа набухания.
При повышении температуры и агрессивности среды (появлению солей в окружающих флюидах, например), водичка в глинках становится подвижной и отфильтровывается.

В естественных условиях повышение температуры и агрессивности среды сопровождает увеличение горного давления и происходит повсеместно при погружении глинистых пластов на глубину в ходе разных геологических процессов.

Глины уплотняются, уплотняются, уплотняются…и постепенно теряют флюидоупорные свойства, растрескиваясь, словно сухарик.

Просто? Очень!

Однако, связать проницаемость глин с пористостью оказалось сложнее, чем связать те же параметры пород-коллекторов. Большая часть «исследователей» не додумалась.

Связать пористость и проницаемость глин сумел Борис Андреевич Лебедев, советский и российский геолог и учёный, позже применивший идеи Ильи Пригожина о неравновесных системах к изучению геологических процессов. (Т.е. весьма неординарно мыслящий товарищ.)

Как ни странно, больше никто до такой простой вещи не додумался. Вероятно потому, что проницаемость покрышек почти не влияет на добычу нефти. Т.е. влияет, конечно. Но это отдельная песня, про разработку.

Для поисковых и разведочных работ на нефть и шире – для прогноза нефтегазоносности осадочных бассейнов, – проницаемость и пористость глинистых пород в разрезе очень важна.

Потому что понимание уплотнения разреза позволяет достаточно однозначно оценить перспективы нефтегазоносности территории. А глинистые породы – это очень хороший и практически единственный индикатор этого процесса. И даже есть тайная методика оценки качества глинистых покрышек по каротажу. (Каротаж – это разные геофизические исследования в скважинах.)

Но пока и в геологических подразделениях нефтегазодобывающих компаний, и в научных организациях качество глинистых покрышек связывают с их мощностью и однородностью.

Так что это я вам, голосяне, сейчас секрет приоткрыл. Которым большая часть геологов планеты не владеет. Назовем его «тайна глинистой покрышки» )))

Ой, сколько букв… Неужели кто-то прочел? ))
Ну, всех благ и берегите себя, а на сегодня – всё.

Неспециально для Протея. При поддержке Священного моллюска. Автор @pohja

источник

vp-cosmospskапвот50-50науканефть

Космос – от атома до Вселенной

Источник: https://golos.io/vp-cosmos/%40vp-cosmos/filtracionno-emkostnye-svoistva-gornykh-porod