Теоретическое обоснование

Породы-коллекторы

Коллекторами нефти и газа, слагающими природные резервуары, называются породы способные вмещать флюиды – нефть, газ, воду и смеси – и отдавать их в естественном источнике или в горной выработке (колодце, скважине и т. д.). Основным свойством пород-коллекторов является наличие пустотного пространства, которое могут заполнять флюиды.

Пустоты могут быть первичными, образовавшимися в процессе формировании самой породы (камеры в раковинах, поры между зернами и кристаллами) и вторичными, возникшими в процессе дальнейших преобразований пород в течение геологического времени. Пустотами, в той или иной степени, обладают все типы горных пород, однако отдавать флюиды могут не все. В существующих классификациях пустоты подразделяются по размерам и видам.

По размерам поры (пустоты) делятся на три категории:

- субкапиллярные с сечением около 0,005 мм, в них жидкость связана в виде пленок на стенках и не двигается;

- капиллярные с сечением от 0,005 до 0,1 мм, в которых на перемещение действуют силы капиллярного давления;

- сверхкапиллярные – крупнее 0,1 мм, в которых возможно движение жидкости под влиянием силы тяжести.

Более условно пустоты различаются по видам. Обычно выделяются поры, каверны, биопустоты и трещины. Если исключить трещины, то другие категории различаются не вполне четко. Порами принято называть пустоты в обломочных породах между зернами (гранулами), пористость, в таком случае, называется межзерновой (межгранулярной), а соответственно и коллекторы называют гранулярными. Кавернами называются пустоты, возникшие в результате растворения цемента, выщелачивания каких-либо минералов в горной породе. Особенно они характерны для карбонатных пород.

Биопустоты бывают внутриформенные и межформенные. К первым относятся внутренние пустоты в раковинах (камеры аммонитов, фораминифер и др.), а также пустоты, разделенные перегородками, внутри коралловых скелетов. К межформенным относятся пустоты между раковин в известняках-ракушняках.

Трещины образуются в результате разрыва сплошности пород. Выделяются две крупные группы трещин: литогенетические и тектонические трещины. Выделяются трещины по протяженности и ширине раскрытия: менее 0,1 мм – микротрещины, более 0,1 мм – макротрещины. Классификация пустот и трещин приведена в таблице 4.1.

В соответствии с видами пустот коллекторы бывают поровые (гранулярные), кавернозные, трещинные, биопустотные. Если пустотное пространство породы формируется разными типами пустот, то это смешанные типы коллекторов (порово-трещинные, трещинно-кавернозные и т. д.).

Таблица 4.1 – Классификация пустот и трещин

К числу пород, нефтегазоносность которых мала, по сравнению с вышеописанными, относятся толщи, сложенные глинистыми, кремнистыми, вулканогенными, интрузивными, метаморфическими и другими породами. Их называют нетрадиционными коллекторами. Они разделяются на две группы.

В глинистых и биогенных кремнистых толщах нефтегазоносность обычно сингенетична. В глинистых породах вследствие трансформации глинистых минералов, выделения связной воды, генерации из ОВ жидких продуктов и газов на определенной глубине возникают зоны разуплотнения. Какой-то участок породы, вследствие роста внутреннего давления, пронизывается системой трещин и, таким образом, возникает природный резервуар, ограниченный со всех сторон измененными породами. В кремнистых толщах создается биопустотный коллектор и происходит генерация углеводородов сходная с генерацией в глинистых толщах, нефтегазоносность здесь также сингенетичная.

В вулканогенных породах пустоты образуются при выходе газа из лавового материала или при вторичном выщелачивании. Нефтегазоносность таких пород всегда вторична. Нефтегазоносными также могут быть интрузивные и метаморфические породы фундамента. Природные резервуары возникают в них в результате выветривания, действия гидротермальных растворов и других вторичных изменений.

Породы-флюидоупоры

Флюидоупоры – это горные породы, плохо проницаемые для нефти, газа и воды. Те из них, которые непосредственно перекрывают залежи, называются «покрышками».

Наиболее распространенными «покрышками» являются глины. Их экранирующие свойства зависят от состава, толщины и выдержанности, содержания песчаных и алевритовых частиц, вторичных изменений, трещиноватости. Большое значение для экранирующих свойств глинистых пород имеют находящаяся в них вода и органическое вещество (ОВ).

Лучшими «покрышками» считаются соленосные толщи, экранирующие свойства которых объясняются их повышенной пластичностью и кристаллическим строением.

«Покрышками» могут так же служить другие осадочные и магматические породы, обладающие изолирующими свойствами вследствие своей плотности (прочности, крепости). Они рассматриваются как плотностные флюидоупоры.