9.Трещиноватость - явление разделения горных пород земной коры трещинами различной протяжённости, формы и пространственной ориентировки.

9.Трещиноватость - явление разделения горных пород земной коры трещинами различной протяжённости, формы и пространственной ориентировки.

Вследствие совершенствования методов исследования коллекторов нефтяных месторождений и накопления богатого промыслового материала в последние годы стало известно, что во многих залежах коллекторские свойства пластов характеризуются не только обычной межзерновой пористостью, но в значительной степени также и наличием большого количества трещин.

Существуют различные мнения о том, что составляет емкость трещиноватого коллектора. По мнению некоторых исследователей, емкость трещиноватого коллектора определяется только объемом трещин, а по мнению других— она обусловливается пустотами трех видов.

1. Межзерновым поровым пространством. Величина пористости блоков обычно невелика (2—10%).

2. Кавернами и микрокарстовыми пустотами. Пористость, слагаемая пустотами этого вида, характерна для карбонатных пород, где она составляет значительную часть (13—15%) полезной емкости трещинного коллектора.

3. Пространством самих трещин, составляющих трещинную пористость. Пустоты этого вида составляют десятые и сотые доли процента относительно объема трещиноватой породы. Пока известно мало залежей, где трещинная пористость оказалась бы соизмеримой с объемом добываемой из них нефти. Чаще всего трещины, по-видимому, играют в основном роль путей фильтрации нефти и газа, связывающих воедино межзерновое пространство блоков, пустоты каверн и микрокарстов.

Исходя из основных коллекторских свойств, обусловливающих емкость и пути фильтрации в трещиноватых коллекторах, последние можно подразделить на следующие основные виды.

1. Коллекторы кавернозного типа. Емкость пород слагается из полостей каверн и карстов, связанных между собой и скважинами системой микротрещин. Приурочены в основном к карбонатным породам. Фильтрация жидкостей и газов в них осуществляется помикротрещинам, соединяющим мелкие каверны.

2. Коллекторы трещиноватого типа. Емкость коллектора определяется в основном трещинами. Коллекторы такого типа приурочены к карбонатным породам, а также к плотным песчаникам, хрупким сланцам и другим плотным породам. Фильтрация нефти и газа происходит только по системам микротрещин с раскрытостью свыше 5—10 мкм. Такие виды коллекторов пока мало распространены.

3. Коллекторы смешанные, представляющие собой сочетания и переходы по площади и по разрезу трещиноватого или кавернозного коллекторов с нормальными. Коллекторы этого вида имеют, по-видимому, широкое распространение. Установлено, что закономерности развития трещиноватости в горных породах связаны с тектоникой и направлением дизъюнктивных дислокаций и трещиноватость, как правило, выражена правильными геометрическими системами трещин.

Методика исследования коллекторских свойств трещиноватых горных пород имеет свои особенности. Их качества как коллектора характеризуются густотой и раскрытостью трещин, которые определяют трещинную пористость и проницаемость, обусловленную наличием в породе трещин.

Здесь следует подчеркнуть, что понятие «раскрытость» включает в себя некоторую условность. Существование трещин на больших глубинах в условиях проявления горного давления возможно только при наличии многочисленных контактов между стенками трещины.

Площадь контактов по сравнению с поверхностью стенки мала и поэтому наличие их существенно не влияет на емкость и фильтрационные свойства трещин. На этом основании вводят понятие раскрытости трещин как преобладающей величины расстояний стенок трещин между контактами.

Уже отмечалось, что подавляющее большинство трещин, по-видимому, имеет тектоническое происхождение и объединяется в ориентированные системы. Поэтому далее будем рассматривать трещиноватость, характеризующуюся системами трещин, стенки которых можно принять за плоскости.

Исследованиями Е. М. Смехова и других установлено, что интенсивность растресканности зависит от литологических свойств пород.

Растресканность у карбонатных пород обычно больше, чем у аргиллитов и песчано-алевритовых пород, песчаников и солей.

Раскрытость трещин также зависит от литологического состава пород и их происхождения. Величина раскрытости трещин различных пород колеблется в пределах 14 ч- 80 мк м.

Интенсивность растресканности горной породы, рассеченной совокупностью трещин, характеризуется объемной Т и поверхностной Р плотностью трещин, которые определяются следующими соотношениями:

где S — площадь половины поверхности всех стенок трещин, секущих объем V породы; I — суммарная длина следов всех трещин, выходящих на поверхность площадью F.

В качестве меры растресканности породы одной системой трещин служит густота трещин Г, представляющая собой отношение количества трещин An, секущих нормаль их плоскостей, к элементудлины AL этой нормали:

Для однородной трещиноватости, т. е. когда трещины находятся на равном расстоянии друг от друга, густота трещин где L — расстояние между трещинами в системе.

Наиболее представительной величиной является объемная плотность Т — с ее помощью можно охарактеризовать трещиноватость с любой геометрией. Очевидно, поверхностная плотность Р зависит от ориентации площадки измерения относительно направления трещин а густота Г их характеризует только выделенную систему трещин.

Плотность трещиноватости пород может изменяться в широких

пределах. Объемная плотность трещин девонских отложений Южно-

Минусинской впадины (по наблюдениям в обнажениях на дневной с -

'• поверхности), например, изменяется в пределах 9 -= - 60 1/м.

Между Т, Р и Г существует следующая связь:

где Т — число систем трещин;

а — угол между перпендикуляром к плоскости t-й системы трещин и площадкой, на которой измеряется величина Р

Трещинная пористость для одной системы трещин

где bi— раскрытость трещин.

Для системы трещин имеем

При bi = const = b

Зависимость проницаемости пород от трещинной пористости и величины раскрытия трещин можно получить при помощи уравнения Буссинеска, согласно которому расход жидкости, приходящийся на единицу протяженности щели, где b — раскрытие трещины;

ню — динамическая вязкость жидкости; dP — градиент давления.

Следовательно, расход жидкости через площадь фильтрации породы

По закону Дарси расход жидкости через эту же породу Здесь Kт — проницаемость трещин.

Параметры трещиноватости находят также по керновому материалу и по шлифам. При микроскопическом исследовании шлифа определяется раскрытие трещин, их протяженность и площадь шлифа.

10. ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА КОЛЛЕКТОРСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОД

В условиях залегания в пласте коллекторские свойства пород вследствие их сжимаемости отличаются от свойств на поверхности. В первом приближении упругое изменение пористости пород с изменением давления в интервале р^ -г - р можно вычислить по формуле

где m(j-P) и т(а-Р)1 — коэффициенты пористости пласта при значениях эффективных напряжений соответственно (а — р) и (a —p)v

По результатам исследований у плохо отсортированных песчаников уменьшение пористости достигает 20% при давлениях около-150 МПа, у плотных аргиллитов уменьшение пористости при том же-давлении — около 6%.

Значительно более подвержена изменению проницаемость горных пород. Приблизительно, если считать, что коэффициент пористости изменяется лишь вследствие уменьшения или увеличения объема пор породы, зависимость упругих изменений проницаемости от давления можно выразить соотношением: где А'(,_р), А^а.р), — коэффициенты проницаемости породы, находящейся под действием давлений (с т — р) и (с —р)г.

Здесь а — коэффициент, характеризующий структуру поровых каналов. Для сцементированных песчаников величина а изменяется от —1,25 до —1,8.

По результатам исследований коэффициент проницаемости при упругом деформировании, например, песчано-глинистых пород, залегающих на глубине 1300—2000 м, может уменьшаться по сравнению с данными, полученными при атмосферных условиях, на 10 —40%.

Дата добавления: 2015-08-29