Породы-коллекторы и покрышки

Природный резервуар нефти и газа представляет собой естественное вместилище жидких и газообразных веществ (флюи­дов), в котором может происходить их миграция. Природные резервуары состоят из двух элементов – коллекторского тела и ог­раничивающего его флюидоупора (экраны, покрышки). Коллекторское тело (пласт, толща, линза) слагается пористыми, прони­цаемыми породами, благодаря чему под влиянием внешних сил в них возможно перемещение УВ, воды и других флюидов. Непрони­цаемые или мало проницаемые пласты и толщи пород-флюидоупоров перекрывают коллекторское тело сверху, часто подстилают снизу и даже окружают со всех сторон. Такое ограничение пре­пятствует рассеиванию флюидов в окружающем пространстве.

Породы, содержащие жидкие или газообразные флюиды и, отда­ющие их при разработке, называют коллекторами. Они могут быть различными по генезису – осадочные, магматические и метамор­фические (табл. 6). Способность пород вмещать и отдавать при разработке нефть, газ и воду неодинаковы. Основные признаки, характеризующие качество пород-коллекторов – пористость, про­ницаемость и насыщенность пор флюидами. Коллекторские свойства осадочных пород зависят от литологического состава, физико-химических и геологических факторов.

К поровому типу коллекторов отнесены породы - коллекто­ры, в которых мелкие поры (1мм и мельче) более или менее изометричной формы, соединены между собой проводящими (поровыми) каналами. Диапазон изменения объема порового простран­ства очень большой – от единиц до нескольких десятков процен­тов (40-50%), очень сильно варьирует проницаемость – от 10^-16 до 10^-12 м². Общая особенность коллекторов порового типа, если их поровое пространство не заполнено УВ, постепенное по­нижение коллекторских свойств с глубиной за счет уплотнения пород, минерального новообразования и др. процессов.

Трещинный тип породы-коллектора характеризуется тем, что фильтрующее поровое пространство в нем представлено открытыми (зияющими) трещинами. Трещинный коллектор обладает низкой трещинной пористостью, не более 2, 5-3%. В поро­дах могут быть и межзерновые (межгранулярные) поры, однако их суммарный объем не более 5-7%, к тому же часть таких пор оказы­вается изолированной. В большинстве случаев трещинный коллектор вторичный, постдиагенетический.

К смешанному (сложному) типу относятся породы-коллекторы, в которых сочетаются различные виды порового пространст­ва: межзерновой, трещинный, каверновый, межформенный, внутриформенный и др. Эти сочетания могут быть неодинаковыми. Поэтому при характеристике коллекторов название ведущего вида пор поме­щается в конце определения. Например, смешанный, каверново-трещинный тип коллектора следует понимать как коллектор, в котором главная роль принадлежит трещинам, хотя объем порового простран­ства каверн может быть больше объема трещин. Коллекторские свой­ства пород-коллекторов смешанного типа изменяются в широком диа­пазоне.

 

Таблица 6 Классификация пород-коллекторов нефти и газа.

Тип горных пород	Тип коллектора	Вид порового пространства	Характерные литологические разности пород
Обломочные	поровый	межзерновой	Пески, песчаники, алевриты, алевролиты, промежуточные разности пород
трещинный	трещинный	Песчаники и алевролиты регенерационной структуры, прочные песчаники и алевролиты с карбонатным цементом
смешанный (сложный)	межзерновой, трещинный	Прочные песчаники и алевролиты с остаточной межзерновой пористостью
Карбонатные	поровый	межформенный	Биогенные, биохемогенные, оолитовые известняки и доломиты
внутриформенный	Биоморфные (фораминиферовые, гастроподовые, коралловые) известняки
межзерновой	Доломитистые и доломитовые хемогенные и криптогенные известняки, доломиты
трещинный	трещинный	Криптогенные доломиты, известняки хемогенные окремнелые и глинисто-кремнистые
смешанный (сложный)	межзерновой, трещинный, каверновый	Уплотненные известняки и доломиты различного генезиса
Глинистые	трещинный	трещинный	Аргиллиты известковистые, аргиллиты известково-кремнистые
Магматические и метаморфические коры выветривания, кремнистые, сульфатные	поровый	межзерновой	Коры выветривания гранитов, гнейсов, силициты
трещинный	трещинный	Метаморфические сланцы, серпентиниты, андезиты, кремнистые породы, ангидриты
смешанный (сложный)	межзерновой, трещинный	Серпентиниты, андезиты

Флюидоупоры предотвращают от рассеивания в окружающем пространстве жидкие и газообразные флюиды, содержащиеся в пласте-коллекторе. Флюидоупоры по своей природе могут быть плотностными и динамическими.

Плотностные флюидоупоры возникают вследствие сильного уплотнения пород уже на начальных стадиях катагенеза. Их экрани­рующая способность определяется малым размером пор, через кото­рые невозможна или крайне затруднена фильтрация жидкостей или газов. Такие экранирующие толщи формируются, прежде всего, за счет хемогенных пород – каменных солей, ангидритов, гипсов, некоторых известняков.

Динамические флюидоупоры возникают из интенсивно уплотняющихся пород. Их пористость с погружением снижается быстрее, чем у окружающих пород, вследствие чего происходит отжатие флюидов (в основном свободной воды) в соседние менее уплотненные породы. За счет этого пористые и даже обладающие не­высокой проницаемостью пласты глинистых пород становятся экра­нами на пути фильтрации флюидов, находящихся в нижележащих пес­чаных или алевритовых породах. Динамические пласты-экраны по мере погружения и дальнейшего уплотнения переходят в обычные плотностные.

Породы-флюидоупоры в отличие от пород-коллекторов имеют чрезвычайно низкую проницаемость (менее 1^.10^-17 м²) и через них практически не осуществляется фильтрация жидкостей и газов, если и существует естественный отток УВ из залежи через покрыш­ку, то он не более, чем приток (в противном случае скопление УВ может рассеяться).

Качество пород-флюидоупоров определяется литологическими признаками (минеральный состав, строение пород и др.) и геологическими факторами.

Наиболее эффективной экранирующей способностью облада­ет толщи каменной соли. Качество глинистых покрышек непостоянно: глубже 2, 5-3, 5 км их пластичность уменьшается и они переходят в аргиллиты, экранирующие свойства, которых, менее надежны. Далее по экранирующим свойствам располагаются мергели, ангидриты, из­вестняки.