Неоднородность коллекторских свойств пород

К коллекторским свойствам горных пород относят обычно их пористость и проницаемость, поскольку именно от них зависят вместимость порового пространства и проводимость его для капельной жидкости и газа. Коллекторские свойства реальных коллекторов неоднородны. Неоднородность является следствием разнообразия условий осадконакопления, уплотнения и цементации пород, переотложения солей или выщелачивания в процессе миграции пластовых жидкостей, тектонических движений земной коры и других факторов. В пределах одного продуктивного пласта нефтяного или газового месторождения часто можно обнаружить поля с различной текстурой, разного минералогического состава (например, на одном поле коллектором является хорошо проницаемый песчаник, почти не содержащий глинистых частиц; на другом поле — сильно заглинизированный, почти непроницаемый алевролит и т. п.) и, следовательно, с разными физическими свойствами. Как правило, в сводовой части структуры проницаемость коллектора значительно выше, чем на периферии.

Довольно часто мощность проницаемой части продуктивного пласта существенно изменяется по площади структуры; на отдельных участках возможно выклинивание проницаемых зон, замещение их непроницаемыми породами. Все это существенно затрудняет решение задачи о действительной проницаемости того или иного участка продуктивного пласта и о потенциально возможном дебите каждой вновь пробуренной скважины, а также многих других задач разработки нефтяных и газовых месторождений.

Одной из причин неоднородности коллекторских свойств может быть наличие трещин, каверн и микрокарстовых пустот в продуктивном пласте. Каверны и микрокарстовые пустоты характерны для карбонатных коллекторов; трещины же могут быть распространены и в терригенных коллекторах. В карбонатных коллекторах микротрещины, по-видимому, являются основными путями фильтрации нефти и газа из каверн и полостей к скважине. В терригенных же коллекторах фильтрация возможна как по микротрещинам, так и по обычным поровым каналам; гидравлическое сопротивление микротрещин, однако, заметно меньше, чем поровых каналов; поэтому в зонах трещиноватости проницаемость коллектора резко увеличена.

Трещины, как правило, расположены вертикально и часто ориентированы по странам света. По данным Е.М. Смехова, сеть трещин обычно состоит из двух основных систем вертикальных нарушений сплошности, расположенных взаимно перпендикулярно.

Строгой приуроченности трещин к определенным участкам структуры месторождения нет. Тем не менее обычно большая трещиноватость приурочена к наиболее изогнутым участкам структуры — своду на складках с крутыми крыльями и периклиналям на пологих складках. Это объясняется, видимо, тем, что возникновение трещин связано с тектоническими деформациями.

Величина раскрытости трещин обычно колеблется в пределах 10—80 мкм, но в отдельных случаях на небольших глубинах достигает нескольких сантиметров. В процессе разработки месторождения трещиноватость и степень раскрытия трещин могут несколько изменяться, поскольку изменяется пластовое давление в залежи и, следовательно, напряженное состояние скелета породы.

Коллекторские свойства пород изменяются с увеличением глубины залегания пласта. Так как с глубиной горное давление возрастает, увеличивается уплотненность пород, уменьшаются, как правило, размеры поровых каналов в гранулярных коллекторах и количество крупных поровых каналов; соответственно уменьшается проницаемость. Вместе с тем на значительных глубинах довольно часто встречаются трещинные и порово-трещинные коллекторы в таких по возрасту породах, в которых на небольших глубинах существенной трещиноватости не замечено. Поэтому, несмотря на уменьшение с глубиной поровой проницаемости, иногда на достаточно большой глубине встречаются продуктивные пласты с высокой общей проницаемостью благодаря наличию в них развитой системы микротрещин. В качестве примера можно назвать нефтеносные залежи мелового возраста на Северном Кавказе, залегающие на глубине свыше 4000 м.