Породы-коллекторы

05.09.2019

Коллектор — порода, которая как накапливает, так и пропускает флюиды, обладая и пористостью, и проницаемостью. Пористость породы — это незаполненное пространство, т. е. процент общего объема породы, не являющийся твердым веществом. Незаполненные (пустые) участки называются порами. Под землей поры заполнены флюидами, такими как вода, газ и нефть. Пористость породы означает ее способность накапливать флюиды. Есть несколько точных методов определения пористости породы, для этого используются буровой шлам, керны и каротаж.

В процессе бурения скважины обломки породы (буровой шлам) выносятся на поверхность вместе с буровым раствором. Через равные промежутки времени отбирают пробы бурового шлама, и геологи исследуют их под бинокулярный микроскопом для определения типа породы и обнаружений пор. Зачастую профессионал в состоянии оценить пористость породы с точностью до 1—2%.

Далее из скважины выбуривают керн — кусок породы цилиндрической формы, из него высверливают малую часть (образец) диаметром 1—1,5 дюйм. (2,5—4 см) и длиной 1—3 дюйм, (2,5—7,5 см). Образец высушивают для удаления флюидов. Для определения пористости используют порозиметр.

Точные измерения пористости пород могут быть проведены после бурения скважины и без взятия проб. Это, как правило, осуществляет специальная обслуживающая компания, которая проводит один из трех типов каротажа (нейтронный, плотностный или акустический).

Обычные характеристики пористости коллектора показаны в таблице 11.1. Природный газ легко сжимается, поэтому ему не требуется столько пространства, как нефти. Для глубоко залегающих газовых коллекторов требуется еще более низкая пористость вследствие высокого давления.

Измерить пористость породы довольно легко, и это можно сделать точно. Поэтому для принятия решения о продолжении бурения скважины используют показатель нижнего предела пористости. Для песчаника этот показатель равен 8—10%. Пористость известняков обычно меньше, чем песчаников, однако они бывают покрыты трещинами, которые образуют значительные пространства. Нижний предел пористости, характерный для известняков, составляет 3—5%. Эта величина может меняться в зависимости от глубины и экономической эффективности скважины.

Проницаемость является показателем легкости, с которой флюид может проходить через породу. Проницаемость измеряется в дарси (д) или миллидарси (мд), т. е. 0,001 д. Физический смысл дарси — это проницаемость, при которой 1 куб. см жидкости с вязкостью 1 сантипуаз просачивается за 1 с на расстояние 1 см на площади 1 кв. см при перепаде давления 1 атм. Чем выше проницаемость породы, тем легче жидкостям просачиваться сквозь нее.

Единственный способ количественно измерить проницаемость породы — выбурить керн в породе-коллекторе и взять пробу. Ее необходимо очистить от посторонних жидкостей. Для определения проницаемости породы используется прибор, называемый пермеаметром, принцип действия которого основан на измерении потока пропускаемого сквозь породу воздуха или азота.

Наиболее стандартные значения проницаемости приведены в таблице 11.2. Газ более текуч, чем нефть, поэтому для миграции ему достаточна меньшая проницаемость коллектора.

Показатели пористости и проницаемости одного и того же слоя осадочной породы взаимосвязаны: чем больше пористость, тем выше проницаемость (см. рис. 11.6). Проницаемость также зависит от размера частиц. Нефти и газу наиболее тяжело проходить через узкие соединения пор (поровые связки) (см. рис. 11.7), и чем они меньше, тем затруднительнее процесс миграции. При этом чем меньше размер частиц, тем меньше поровые связки. Поэтому грубозернистые породы, такие как песчаник, обычно имеют более широкие поровые связки и хорошо проницаемы. Пористые породы с мелкими частицами, например сланец или мел, обладают меньшими связками и малой или близкой к нулю проницаемостью.

Значительная часть пород-коллекторов представлена песчаниками и карбонатными породами, однако большая их часть не является коллекторами. Песчаник или карбонатная порода с низкой проницаемостью (или непроницаемая) называется плотной.

Месторождение Спраберри в Мидлендском бассейне (штат Техас) представляет собой ряд нефтеносных площадей в плотных коллекторах пермского возраста Спраберрийской формации, залегающих на глубине 7000 фут. (2000 м). Месторождение занимает площадь 150х75 миль (240х120 км). Коллектор имеет мощность 1000 фут. (300 м), из которых 300 фут. (90 м) являются нефтеносными. Суммарные промышленные запасы составляют 594 млн бар. (94 млн куб. м) нефти. Так как коллектор состоит из пород с очень мелкими частицами (вроде глинистого сланца или алевролитов), его средняя проницаемость составляет всего 0,5 мд.

Теоретически любая трещиноватая порода может быть коллектором. Например, трещиноватые сланцы, кремнистые известняки и мел во многих месторождениях выступают именно в этом качестве. Коллектором может быть даже потрескавшаяся коренная порода. При формировании антиклинали или купола ломкая коренная порода обычно покрывается трещинами вдоль гребня складки. Нефть и газ образуются по бокам антиклинали, на меньшей высоте, чем гребень (см. рис. 11.8), а затем мигрируют в покрытую трещинами коренную породу. Нефтяное месторождение Уилмингтон в Калифорнии располагается в антиклинали. Здесь нефть добывается из семи слоев песчаного коллектора, залегающих поверх метаморфической коренной породы.

На месторождении Пойнт-Аргуэлло около побережья Южной Калифорнии (см. рис. 11.9) нефть добывается из Монтерейской формации, расположенной в антиклинали миоценового возраста. Монтерейская формация представляет собой чередующиеся слои трещиноватого кремня и сланца, залегающие на глубине 6000—8000 фут. (1800—2500 м) ниже уровня моря. Эффективная мощность пласта составляет около 700 фут. (200 м). Средняя пористость — 15%, проницаемость варьирует от 0,1 до 3000 мд в зависимости от трещин, без которых породы Монтерейской формации не были бы коллекторами. Суммарные запасы месторождения составляют 300 млн бар. (48 млн куб. м).

К востоку от Остина (штат Техас) под землей находятся несколько древних вулканов, из которых добывают нефть. Они извергались в меловом периоде, когда территория была покрыта водами Мексиканского залива. Лава растекалась по океаническому дну, образуя грибовидные залежи базальта, поверхность которого сильно потрескалась и подверглась эрозии под действием морской воды, что сделало данную породу пористой и проницаемой. Позднее вулканы были покрыты отложениями, и теперь они расположены на береговой равнине Техаса. Затем нефть мигрировала в выветрелый базальт, среди бурильщиков называемый серпентином. Было обнаружено уже 14 таких месторождений, например Лайтон-Спрингс (см. рис. 11.10).

Гранитная россыпь — это потенциальный коллектор, образовавшийся в результате выветривания гранита. Гранит состоит из крупных однородных частиц размера песчинок и при выветривании формирует мощные слои однородного песчаника. После погружения гранита и гранитной россыпи нефть и газ могут образоваться в материнской породе на большей глубине, затем мигрировать в россыпь (см. рис. 11.11). Коллекторы в гранитной россыпи очень распространены в Южной и Западной Оклахоме, а также в Северо-Восточном Техасе. На месторождении Элк-Сити в Оклахоме нефть добывают из гранитной россыпи, там, где она приближена к поверхности за счет возникшей антиклинали (см. рис. 11.12).

Остинский мел мелового периода является нефтеносным на территории штатов Техас и Луизиана (см. рис. 11.13а). Месторождения Гиддингс и Пирсэлл были обнаружены в Техасе в 1930-е годы, в настоящее время добыча частично ведется и в Луизиане. На месторождении Гиддингс на юге Центрального Техаса (см. рис. 11.13б) Остинский мел находится на глубине от 6500 до 12 тыс. фут, (2000—3500 м) и подстилается Игл-Фордским сланцем, который является материнской породой для нефти, при этом в самих меловых отложениях также есть органическое вещество. Благодаря вертикальным разломам в меловом периоде туда мигрировали нефть и газ, хотя без учета трещин проницаемость Остинского мела составляет менее 1 мд.

В Найобрэрском мелу и Баккенском сланце на территории Колорадо и Канзаса нефть также добывается из трещин. Нефтяные выходы на юго-востоке Колорадо недалеко от Кэнон-Сити позволили в 1876 г, обнаружить месторождение Флоренс, в котором добыча ведется из трещин в Пьерском сланце.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна