Густота, плотность, раскрытость трещин
Системы трещин подразделяются по направлению, ориентировке к пласту, а трещины каждой системы – по густоте, раскрытости, особенностям поверхности стенок, характеру и степени выполнения, времени образования.
Густота Г (ед./м) – число трещин на единицу длины нормали к поверхности стенок.
Плотность – суммарное количество в единице объема.
Раскрытость в – средняя величина между минимальным и максимальным расстоянием между стенками трещин. Фильтрацию определяют самые узкие участки, но флюиды могут их обтекать по более широким частям.
Генерации трещин:
1 – минеральные;
2 - чернобитумные;
3 – с люминесцирующим битумом;
4 – свободные.
Методы исследования трещинных коллекторов
1 Морфометрический метод - по картам разного масштаба. Изучает мегатрещиноватость.
2 Полевые методы. Определяются простирание, падение, угол падения, характер извилистости на поверхности обнажения, характер поверхности стенок, заполнение минеральным веществом, раскрытие (в), расстояние между трещинами, густота (Г). Обязательно описание пласта, в котором производились замеры.
По результатам просчитывается трещинная емкость: mт=100вП, где в (м), П (1/м).
Все величины осредняются, кроме того, допускается, что трещины ограничены плоскими параллельными поверхностями, а сами трещины параллельны друг другу в каждой из систем – трещиноватость экстраполируется на весь объем пласта.
Размер станции наблюдения не менее нескольких сотен см2, пересчитываются измерения на 1 м3 породы. Точки наблюдения желательны в каждом слое, расстояние между ними по простиранию 20-30 м. Образцы отбираются через 1 м толщины, но в каждой литологической разности. Образцы отбираются ориентированные, размером 5х5х3, с соблюдением особых правил (не бить). При описании выделяются основные системы трещин, затем описываются трещины согласные, потом – вертикальные: сначала продольные по простиранию, падению, прочие. Указываются азимут и угол падения, конфигурация стенок, заполнение, длина по площади и разрезу, ширина. Отмечаются взаимооотношения трещин, делаются зарисовки, фотографии (системы трещин на обнажении отмечают контрастным ярким цветом).
3. Изучение трещиноватости по керну. Отмечаются, по возможности, все вышеуказанные особенности. Следует иметь ввиду, что керн, как правило, не ориентирован в пространстве, а его объем мал.
Количественная оценка трещиноватости основана на определении удельной поверхности (Пn) трещин: Пn=S/V, м3/м3, где:
S – площадь поверхности обеих стенок отдельной трещины, V – объем образца.
Для керна:
Пn=L/V,
mт=0,5*10-5*Пn*в;
Кт=4,2*10-5*в3.
4. Лабораторные методы.
4.1. – Под люминесцентной лампой. Исследует распределение битума в породе. В шлифе – ореол битуминозного вещества в трещинах и генерации трещин.
4.2. – Пропитка синтетическими смолами под вакуумом (бакелитовый лак, метилметакрилат, эпоксидные смолы). Наблюдаются открытые трещины, их морфология.
4.3. – Исследование трещиноватости под микроскопом. Увеличение 3х8, 8х8. mт=Σbl/S; Кт=А* Σb3l/S; коэффициент А зависит от геометрии систем трещин и меняется от 1,71 до 3,42.
5. Геофизические методы исследования.
Вопросы для самоконтроля
4.1 Перечислите разновидности трещин.
4.2 Что такое густота, плотность трещин?
4.3 Охарактеризуйте методы исследования трещиноватости горнах пород.
Геометрия порового пространства и методы его изучения
Студенты должны получить представление о методах изучения геометрии порового пространства горных пород.
Прямые методы
Прямыми методами изучаются: пустоты в шлифах (количество и размер пустот, параметры соединяющих их каналов и трещин); заполнение пустот полимером и последующее растворение матрицы. Замеры пор и каналов на микрофотографиях. Кривые распределения пор и каналов:
Структурные коэффициенты: отношения числа зерен, участвующих в строении пор, к числу пор. При коэффициенте, равном 3,0, поры будут иметь треугольное сечение, при коэффициенте 4,0 – прямоугольное и т.д. Чем выше значение коэффициента, тем выше пористость и крупнее поры.
Определяется удельная протяженность контактов (О.А. Черников) на единицу площади Σl (мм/мм2).
П.П. Авдусин, М.А. Цветкова (1938) ввели понятие о гидравлической характеристике коллектора Ф: Ф=Р/ΣР, где Р – периметр эквивалентной поры, ΣР – суммарные периметр поровых каналов (определяются на фотографиях шлифов).
Рентгеноскопия: пластинка толщиной 1 см пропитывается солями бария.
Полированные поверхности: образец проваривается в канадском бальзаме, окрашенном нигрозоном, шлифуется, полируется. Натирается смесью вазелина с мелом. Черным и белым окрашиваются соответственно открытые и закрытые пустоты.
Косвенные методы
Удельной поверхностью называется отношение суммарной поверхности всех пор и каналов к единице объема или массы породы. Для идеальной породы Sуд=6(1-m)/D, где m – коэффициент пористости, D – диаметр зерен.
С уменьшением диаметра и пористости возрастает удельная поверхность:
При m=0,477 долей ед. и D=0,25 мм она равна 125,5 см2/см3, при m=0,26 долей ед. и D=0,005 мм она равна 888 см2/см3.
Удельная поверхность реальных пород зависит от размеров, форм и минерального состава зерен. По А.А. Ханину, удельная поверхность песчано-алевролитовых пород изменяется в пределах 0,04 – 10 м2/г.
Удельная поверхность определяет удерживающую способность коллектора, в том числе – водонасыщенность.
Метод адсобрции. Абсорбируется инертный газ (азот, аргон) при низких давлениях и постоянной температуре, близкой к температуре сжижения газа.
Sуд=Vm×N×wo,
где Vm – количество адсорбированного газа, отвечающее образованию мономолекулярного слоя, моль, N – число Авогадро (6,023×1023), ×wo – площадь, занятая одной молекулой. Для аргона при тмепературе минус 195,8 oС она равна 12,8×10-16 см3.
Метод изучения микрофотографий. Иголка длиной l бросается N раз.
Sуд=(4N×с×n)/l×h,
где с – число пересечений границ пор, h – число попаданий внутрь зерен, n – кратнойсть увеличения фотографии.
Расчетный метод.
Sуд=С×Ö(m3/Кпр),
где с – коэффициент, зависящий от состава породы, меняется от 4500 для алекролитов до 7700 для среднезернистых песчаников. Применяется для несцементированных пород с однородным гранулометрическим составом.
Изучение распределения поровых каналов. Важно для выяснения причин различия в проницаемости пород близкого гранулометрического состава с примерно равной пористостью.