» » Классификация пород-коллекторов

Классификация пород-коллекторов

06.08.2016

Из разделов, которые были приведены ранее, следует, что в природе имеется огромное количество факторов, определяющих возникновение коллекторских свойств пород. Учесть все эти факторы в совокупности не представляется возможным. Поэтому единой генетической классификации коллекторов не существует. Разработаны различные классификации коллекторов, простейшая из них - это разделение коллекторов на промышленные нефтеносные и непромышленные. Из коллекторов первого типа современными методами добычи можно получить промышленные притоки нефти. Из коллекторов второго типа современные методы воздействия на пласт не позволяют получить промышленные притоки нефти. Естественно, что для газов, в связи с его большей подвижностью по сравнению с нефтью, эта классификация не пригодна.
В практической деятельности геологи-нефтяники используют классификации, базирующиеся на конкретных величинах пористости и проницаемости горных пород с учетом их литологической характеристики. Эти классификации широко используются при разведке месторождений нефти и газа.
Одной из самых первых является классификация П.П. Авдусина и М.А. Цветковой. В качестве основного критерия оценки коллекторов ими была предложена величина эффективной пористости (табл. 8.4).
Следует отметить, что классификация, разработанная П.П. Авдусиным и М.А. Цветковой, не потеряла актуальности и в 1967 году, когда известный американский исследователь Л. Леворсен предложил свою классификацию, положив в ее основу работу П.П. Авдусина и М.А. Цветковой (табл. 8.5).
Классификация пород-коллекторов
Классификация пород-коллекторов

В том же, 1967 г. А. Леворсен разработал классификацию коллекторов по их проницаемости (табл. 8.6).
Уже в 80-е годы М.К. Калинко опубликовал классификацию коллекторов, базирующуюся на размерах пустотности и морфологии пустот во всех литологических типах коллекторов (табл. 8.7).
В этой классификации выделяются не только микро- и макропоры, но и каверны и пещеры, образующиеся в карбонатных коллекторах благодаря гидрохимическим процессам.
Более детальная классификация, учитывающая кроме коллекторских свойств, гранулометрию и количество цемента, разработана А.И. Конюховым и др. (табл. 8.8).
Классификация пород-коллекторов
Классификация пород-коллекторов

В практических целях в настоящее время широко применяется классификация, разработанная А.А. Ханиным (ВНИИгаз) (табл. 8.9).
Классификация достаточно универсальна и точна. В.А.Ханину удалось установить зависимость между величиной эффективной пористости и проницаемости для различных групп коллекторов, выделяемых по гранулометрическому составу. Для каждого типа коллектора были построены соответствующие кривые зависимостей, которые позволили выделить шесть основных классов коллекторов и, самое главное, установить, что каждому типу песчано-алевритовых пород при определенных интервалах проницаемости соответствует своя величина эффективной пористости. Следует особо отметить, что породы, относящиеся к VI классу с проницаемостью менее 1 мД, в природных условиях практически содержат только остаточную воду (90 % и более) и не являются коллекторами промышленного значения.
Классификация пород-коллекторов

Большое значение для геологов-нефтяников имеют классификации карбонатных коллекторов. По сравнению с обломочными породами структура порового пространства карбонатных пород чрезвычайно разнообразна. При ее формировании очень часто возникает наложение друг на друга различных систем пустот, образовавшихся в результате разнообразных процессов. Так, например, ненарушенная матрица породы имеет первичные пустоты. Вторичные процессы значительно преобразуют характер пустотного пространства карбонатных коллекторов. Таким образом, в карбонатных коллекторах практически всегда преобладают пустоты, возникшие при постседиментационных процессах.
Классификация Ю.К. Бурлина, учитывающая образование пустотного пространства в карбонатных коллекторах, приведена в табл. 8.10.
Классификация пород-коллекторов

Учитывая, что карбонатные коллекторы являются одним из важнейших объектов поисков, разведки и мировой добычи нефти и газа, при изучении карбонатных коллекторов необходимо применение комплекса классификаций, базирующихся на использовании различных показателей, в том числе их структурно-генетических типов (табл. 8.11).
Представленная классификация достаточно полно отражает состав и генезис структурных компонентов известняков, и их качественное соотношение в породе. Однако она не учитывает, какими конкретно коллекторскими свойствами обладают эти породы. Этот пробел в значительной степени можно восполнить классификацией, разработанной А.И. Конюховым (табл. 8.12).
Классификация пород-коллекторов
Классификация пород-коллекторов

При проведении научных исследований, а также в практике нефтегазопромысловых работ используется также оценочно-генетическая классификация, разработанная К.И. Багринцевой (табл. 8.13).
Исследования К.И. Багринцевой выявили и еще одну интересную особенность карбонатных коллекторов. Обнаружено, что для карбонатных коллекторов наиболее характерна связь остаточной водонасыщенности с абсолютной проницаемостью, в то время как между открытой пористостью и остаточной водонасыщенностью связь неопределенная. В целом, в карбонатных породах по мере улучшения фильтрационных свойств количество остаточной воды уменьшается. Причем пористость в различных образцах может быть различной, однако даже при высоких значениях пористости (более 15 %), значения открытой пористости могут быть в породах с более низкими фильтрационными свойствами.
Еще одна очень важная классификация коллекторов была разработана во ВНИГРИ (табл. 8.14).
Классификация пород-коллекторов

Отличительной особенностью этой классификации является то, что выделение типов и классов коллекторов базируется на комплексе критериев, в том числе полезной емкости коллекторов, особенностей фильтрации флюидов, распределении физических свойств, а также гидродинамических характеристиках пород, позволяющих выделять различные типы и классы коллекторов по данным промыслово-геофизических исследований скважин. В этой схеме принадлежность коллектора к тому или иному классу производится не на значениях пористости, а по условиям фильтрации, то есть проницаемости породы.
По образованию пустотного пространства они значительно отличаются от коллекторов других типов. В них в самом общем виде выделяются микротрещины (с раскрытием менее 0,1 мм) и макротрещины с раскрытием более 0,1 мм.
Непременным условием изучения трещинных коллекторов является определение ориентировки трещин как в пространстве (вертикальные, горизонтальные, наклонные), так и по отношению к самому пласту (по слоистости, поперек слоистости, по диагонали), а также к структурным формам (продольные, поперечные, радиальные и т.д.).
По особенностям образования трещины подразделяются на литогенетические и тектонические.
Классификация пород-коллекторов

Среди литогенетических трещин выделяются диагенетические, катагенетические и гипергенетические. Тектонические трещины различаются по процессам, которые вызывают их образование: колебательные движения земной коры, скаладчатые и разрывные дислокации.
Следует отметить, что, как правило, литогенетические трещины хотя в целом и расположены хаотично, тем не менее, образуются в соответствии с структурно-текстурными особенностями породы, ветвясь и огибая отдельные наиболее прочные зерна. Поверхность стенок литогенетических трещин неровная. Поверхность тектонических трещин более гладкая и иногда переходит в зеркала скольжения. В целом, тектонические трещины более прямолинейны и практически не зависят от структурно-текстурных особенностей пород. Классификация основных видов трещин представлена в табл. 8.15.
Если рассматривать горные породы в отношении их способности к образованию трещин, то в наибольшей степени подвержены трещиноватости мергели, затем пелитоморфные известняки, за ними - кремнистые породы, сланцы и песчаники и в последнюю очередь - соли. Наблюдается зависимость между мощностью пластов и интенсивностью трещиноватости, При прочих равных условиях, чем больше толщина пластов, тем расстояние между трещинами больше.
Классификация пород-коллекторов

Рассматривая трещины в осадочных породах необходимо отметить, что трещины могут быть как свободными, так и полностью или частично заполненными веществами, выпавшими из циркулирующих в них пластовых растворов. Наиболее часто эти трещины заполнены карбонатными минералами: кварцем, сульфатами, глинистым материалом, иногда пропитанным битуминозным веществом. Нередко на стенках трещин встречается и капельно-жидкая нефть. Обычно, при бурении степень трещиноватости пород и выделение в разрезе трещиноватых зон проводятся с применением акустического каротажа. Этот метод базируется на том, что карбонатные породы, в которых развиты трещины, представляют собой неоднородные среды, распространение ультразвуковых волн в которых определяется структурой и текстурой породы, величиной и характером пустотного пространства и типом его заполнения. Для этих пород рассчитывается условный коэффициент относительной трещиноватости, представляющий отношение скорости прохождения ультразвука в породе с трещинами к скорости прохождения волн в монолитной породе.
Завершая рассказ о классификациях коллекторов необходимо остановиться на принципиально новой, интересной и очень перспективной классификации коллекторов, разработанной O.K. Баженовой, Ю.К. Бурлнным, Б.А. Соколовым и В.Е, Хаиным (табл. 8.16).
Классификация пород-коллекторов

Авторы предложили объединенную классификацию гранулярных (обломочных) и карбонатных коллекторов, учитывающую структурные признаки пород и отчасти их состав. В классификации основные типы коллекторов подразделены на классы по емкостным и фильтрационным свойствам, Причем выделение классов произведено в основном по величине открытой пористости и проницаемости. Границы этих параметров очень широкие. Поэтому подобное выделение укрупненных классов можно использовать при региональных исследованиях. В тоже время для каждого района можно ввести соответствующие подклассы в зависимости от развития конкретных разностей пород со свойственными именно этому району вещественно-структурными характеристиками и параметрами. Такой подход делает предлагаемую классификацию универсальной для использования в конкретных геологических условиях.