Проникність
Проникність - розділ Геологія, Геологія нафти і газу Найважливішим Властивістю Пород-Коллекторів є їхня здатність.
Найважливішим властивістю порід-колекторів є їхня здатність до фільтрації, тобто до руху в них рідин та газів за наявності перепаду тиску.Здатність порід-колекторів пропускати через себе рідини та гази називається проникністю.
Породи, що не мають проникності, відносяться до неколекторів.
У процесі розробки покладів у пустотному просторі порід-колекторів може відбуватися лише нафти, газу чи води, тобто. однофазова фільтрація. За інших обставин може відбуватися дво- або трифазова фільтрація - спільне переміщення нафти та газу, нафти та води, газу та води або суміші нафти, газу та води.
Добре проникними породамиє: пісок, пісковики, доломіти, доломітизовані вапняки, алевроліти, а також глини, що мають масивну пакетну упаковку.
До погано проникнихвідносяться: глини, з упорядкованою пакетною упаковкою, глинисті сланці, мергелі, пісковики, з рясною глинистою цементацією.
Промислово-геологічна класифікація колекторів нафти та газу
(за М.І. Максимовим, зі змінами)
| Колектор | Літологічний склад | |
| Тип | Порода | |
| Поровий | Пориста | Гранулярні колектори, несцементовані та зцементовані (піски, пісковики, алевроліти, перевідкладені вапняки) |
| Каверновий | Кавернозна | Карбонатні велико- та дрібнокавернозні породи (вапняки, доломітизовані вапняки, доломіти) |
| Тріщинний | Тріщинуватий | Щільні породи (щільні вапняки, мергелі, алевроліти, тендітні сланці) |
| Тріщинно-поровий | Тріщинувато-пориста | Гранулярні колектори, зцементовані (пісковики, алевроліти, перевідкладені карбонатні породи) |
| Тріщинно-каверновий | Тріщинувато-кавернозна | Карбонатні породи |
| Тріщинно-порово-каверновий | Тріщинувато-пористо-кавернозна | Те саме |
| Каверново-поровий | Кавернозно-пориста | Те саме |
Проникність гірських порід у разі лінійної фільтрації визначається згідно із законом Дарсі. Відповідно до якого об'ємна витрата рідини проходить крізь породу при ламінарному русі прямо пропорційно коефіцієнту проникності, площі поперечного перерізу цієї породи, перепаду тиску, і назад пропорційно в'язкості рідини і довжині пройденого шляху
(8)
де Q - об'ємна витрата рідини в м3/с; kпр - коефіцієнт проникності в м 2; F - площа поперечного перерізу в м2; m - в'язкість флюїду в Па×с; L - Довжина шляху в см; (P1-P2) - перепад тиску в Па;
У міжнародній системі одиниць (СІ) за одиницю проникності приймається проникність такої породи, при фільтрації через зразок якої площею 1 м 2 , довжиною 1 м і перепад тиску 1 Па витрата рідини в'язкістю 1 Па с становить 1 м 3 /с. Розмірність одиниць - 1 м 2 . Фізичний зміст розмірностіkпр (площа) полягає в тому, що проникність характеризує площу перерізу каналів пустотного простору, якими відбувається фільтрація.
На практиці, враховуючи невеликі значення проникності в м 2 використовують розмірність мкм 2 або 10 -3 мкм 2 , для більшості нафтових родовищ коефіцієнт проникності коливається в межах 0,1 2 мкм 2 , тобто. 10 -13 2 . 10 -12 м 2 , газ видобуваютьпродуктивних пластів із проникністю 5 . 10 -15 м2.
При розробці нафтових та газових родовищ у пористому середовищі одночасно рухаються нафта, газ та вода або їх суміші. У зв'язку з цим проникність однієї і тієї ж пористого середовища для однієї фази (рідини або газу) змінюватиметься в залежності від співвідношення компонентів суміші. Тому для характеристики проникності нафтовмісних порід введені поняття абсолютної ,ефективної(фазової)івідносноїпроникності.
Підабсолютною проникністю розуміється проникність, визначена за умови, що порода насичена однофазним флюїдом, хімічно інертним по відношенню до неї. Для її оцінки зазвичай використовуються повітря, газ або інертна рідина, оскільки фізико-хімічні властивості пластових рідин впливають на проникність породи. Величина абсолютної проникності виражається коефіцієнтом проникностіkпр.
Значення коефіцієнта проникності в лабораторних умовах зазвичай визначають за керном на основі лінійного закону фільтрації Дарсі:
деv-швидкість фільтрації; Q - об'ємна витрата рідини через зразок в одиницю часу; F площа фільтрації (поперечного перерізу зразка); μ - в'язкість газу (рідини); ∆р - перепад тиску; ∆L - довжина зразка. У цьому рівнянні здатність породи пропускати рідину та газ характеризується коефіцієнтом пропорційностіknp, який і називається коефіцієнтом проникності.
Абсолютна проникність залежить лише від фізичних властивостей породи.
Ефективною (фазова) називається проникністьkпр.еф. порід для даних рідини або газу під час руху в пустотному просторі багатофазних систем Значення її залежить як від фізичних властивостей порід, а й від ступенянасиченості пустотного простору кожної з фаз, від їх співвідношення між собою та від їх фізико-хімічних властивостей.
Відносною проникністю називається відношення ефективної проникності до абсолютної проникності.
Найбільшою, що наближається за значенням до абсолютної проникності порід буває у тих випадках, коли по порах рухається чиста нафта. У тих випадках, коли по порах рухаються і нафта, і газ окремо (дві фази), ефективна проникність для нафти, або, як її ще називають, фазова проникність починає зменшуватися. Коли ж по порах породи рухаються три фази – нафта, газ, вода, – ефективна (фазова) проникність для нафти ще більше зменшується.
Проникність гірських порід залежить від таких основних причин:
1)від розміру поперечного перерізу пор (трубок). Останній залежить від розмірів зерен, щільності їх укладання, відсортованості і ступеня цементації. Отже, проникність гірських порід також зумовлена цими чотирма чинниками.
Чим менший діаметр зерен породи, тим менший поперечний переріз пір у ній, аотже, менше та її проникність.
У субкапілярних порах рух рідини зустрічає винятково великий опір, і тому породи, що мають такі пори, практично є непроникними або мало проникними;
2)від форми пор. Чим складніша їх конфігурація, тим більша площа зіткнення нафти, води або газу із зернами породи, тим більше прояви сил, що гальмують рух рідини, і, отже, тим менша проникність такої породи;
3)від характеру повідомлення між порами. Якщо окремі пори повідомляються одна з одною погано, т. е. у породі окремі системи пір роз'єднані, проникність такої породи різко скорочується;
4)від тріщинуватості породи. По тріщинах, особливо коли вони мають великі розміри (надкапілярні), рух рідини проходить легко. Якщо навіть загальна маса породи має погану проникність, наявність численних тріщин надкапілярного типу сприяє збільшенню проникності такої породи, так як по них можливий рух рідини або газу;
5)від мінералогічного складу порід. Відомо, що та сама рідина змочує різні мінерали по-різному. Особливе значення ця обставина має в тих випадках, коли порода має капілярні та субкапілярні пори. У субкапілярних та капілярних порах, де сильно розвинені капілярні сили взаємодії молекул рідини з молекулами поверхні капіляра, якісний склад породи, а також властивості самої рідини, що знаходиться в порах, мають винятково важливе значення.