Гранулометрический состав пород продуктивного пласта

Нефть и газ содержатся в порах и трещинах пород-коллекторов. Если порода-коллектор состоит из зерен разной формы, сцементированных между собой (например, песчаник) или несцементированных (песок), и жидкость (нефть, газ, вода) заполняет поры такой породы, коллектор называют гранулярным (от слова «гранула» — зерно). Если же жидкость содержится в основном лишь в трещинах породы, коллектор называют трещинным. В приводе встречаются также смешанные, или гранулярно-трещинные коллекторы.

Песчаные пласты состоят из зерен разных формы и размера. Гранулометрическим составом такой породы называют совокупность данных о размере (массе) зерен разных фракций. В состав одной фракции включают все зерна, размер (или масса) которых не выходит за пределы, установленные для данной фракции. От гранулометрического состава пород зависят пористость, проницаемость, удельная поверхность, капиллярные свойства и некоторые другие характеристики их.

Гранулометрический состав пород определяют с помощью ситового и седиментометрического анализа. Ситовой анализ применяют для рассева фракций сыпучих пород с размером частиц не менее 0,05 мм. В лаборатории обычно используют набор проволочных или шелковых сит (всего 10—11 сит) с размерами отверстий (стороны квадрата в свету) от 0,053 до 3,36 мм. Сита размещают одно над другим так, чтобы в, самом верху было сито с наиболее крупными отверстиями. На верхнее сито насыпают навеску сыпучей породы (обычно 50 г) и просеивают ее в течение 15 мин. Затем взвешивают оставшуюся на каждом сите породу, и результат записывают в таблицу против размера соответствующего сита.

Седиментометрическим анализом пользуются для определения содержания частиц крупностью менее 0,05 мм. Способ этот основан на том, что осаждение столь мелких частиц в вязкой жидкости подчиняется закону Стокса. Закон Стокса справедлив при нестесненном движении частиц. Поэтому массовая концентрация частиц в жидкости не должна превышать 1 %.

Наиболее точным способом седиментометрического анализа считают взвешивание осевших частиц. Хорошо перемешанную суспензию наливают в цилиндрический сосуд, в который опускают тонкий стеклянный диск, подвешенный на плечо седиментометрических весов Н.А. Фигуровского. В начальный момент измерения весы находятся в равновесии: По мере того как на стеклянный диск осаждаются твердые частицы, равновесие весов нарушается, и для восстановления его другое плечо весов приходится нагружать дополнительно. Регистрируя величину массы, подвешиваемой на второе плечо для восстановления равновесия, и время, прошедшее от начала опыта до момента подвески этой массы, получают данные, необходимые для расчета скорости осаждения и эквивалентного диаметра осевших частиц.

Результаты, полученные при ситовом и седиментометрическом анализе, обычно наносят на график суммарного гранулометрического состава или на график распределения частиц породы по размерам. По оси абсцисс на этих графиках откладывают диаметр или логарифм диаметра частиц; по оси ординат на первом графике (рис. 1) откладывают суммарную массу всех частиц данного и меньшего диаметра в процентах от общей массы навески, взятой для анализа; на втором же графике — массу частиц данного размера (данной фракции) в процентах от общей массы навески.

Размеры частиц пород могут колебаться в весьма широком диапазоне (от коллоидных размеров до нескольких сантиметров). В большинстве пород-коллекторов размеры частиц находятся обычно в пределах от 0,01 до 1 мм. Степень неоднородности частиц породы принято характеризовать отношением диаметра отверстий сита, через которое прошло 60% общей массы навески (точка А на рис. 1), к диаметру отверстий того сита, через которое прошло только 10% массы. Для большинства нефтяных и газовых пластов степень неоднородности колеблется от 1,1 до 20.