О методике исследований коллекторских свойств трещиноватых пород по керну
В.М. Бортницкая
Трещиноватые коллекторы часто обладают низкой межзерновой пористостью и проницаемостью. Поэтому продуктивность скважин обусловливается в основном трещинной проницаемостью. Естественные трещины в твердых породах нефтяных пластов имеют большую длину и благодаря разветвлениям образуют участки или же целые пласты повышенной проницаемости.
Ряд исследователей [1, 4-8] отмечают, что микротрещины имеют удовлетворительные фильтрационные свойства и обеспечивают промышленные притоки нефти к скважинам. Трещинная пористость также представляет определенный интерес для подсчета промышленных запасов нефти в трещинных коллекторах. Для выяснения коллекторских свойств нужно знать геометрию сети трещин и их раскрытие. При анализе кернов для того, чтобы отличить естественные трещины от искусственных нужно руководствоваться следующими признаками: искусственные трещины обычно имеют свежие стенки и часто содержат обломки вмещающих пород; располагаются они в небольшой приконтурной зоне шлифа или зашлифовки; на стенках естественных трещин нередко наблюдаются минералообразования. Методика исследования трещиноватых пород еще слабо разработана. Лабораторные исследования керна имеют недостатки. Определение проницаемости в приборе Ф. Келтона редко применяется, так как трудно получить керн значительной длины.
Группой сотрудников ВНИГРИ разработан метод визуального исследования микротрещин под микроскопом, он заключается в изучении трещинных проницаемости и пористости, а также в выявлении морфологических и генетических особенностей трещин по шлифам большого размера. Указанные параметры определяются по формулам П. Дж. Джонса и Ф.И. Котяхова, преобразованным Е.С. Роммом для случая исследования в шлифах:
mт = 0.63*b*l/S (1)
Кт = 1,05*106*b3*l/S (2)
где mт- трещинная пористость, доли единицы;
Kт - трещинная проницаемость, дарси;
b - раскрытость трещин, см;
l - длина трещин, см;
S- площадь шлифа, см2.
Исследование трещиноватых пород в шлифах, по данным Е.С. Ромма [9], позволяет обнаружить трещины в семи случаях из 10, а на приборе Ф. Келтона в одном из 10. Несмотря на ряд преимуществ, метод ВНИГРИ имеет и недостаток: трудность изготовления шлифов и пришлифовок из хрупких пород, рассеченных трещинами. При обработке абразивами они разрушаются по трещинам, а у сохранившихся трещин увеличивается раскрытие, что наблюдалось нами на большом количестве образцов пород из палеогеновых отложений Предкарпатья и отмечалось ранее П.К. Гурьбой [3]. Механическую прочность пород можно повысить, заполнив их по трещинам связывающим материалом. Наиболее пригодным заполнителем оказался бакелитовый лак (удельного веса 0,99 г/см3 и вязкостью 232,8 сантипуаза, или 31,5° по Энглеру). Для улучшения контрастности рисунка трещин в лак добавляли родамин.
Свежие образцы пород (до заполнения лаком) подвергались люминесцентно-капельному анализу для определения приблизительного качественного состава (тяжелый, легкий) и характера распределения битума. Погруженные в бакелитовый лак образцы насыщались в течение 3-4 часов под вакуумом при комнатной температуре. Затем их помещали в термостат для полимеризации (80° С) и последующего высушивания лака (при 60°). Подготовленные породы зашлифовывались по шести граням в форме прямоугольного параллелепипеда (рис. 1), а также использовались для изготовления шлифов (рис. 2). Пропитанные лаком образцы хорошо переносят механическую обработку.
По-видимому, для проникновения лака минимальным является раскрытие трещин в 10 мк. Трещины с меньшим раскрытием лаком не заполняются и хорошо видны в отраженном свете. Аншлифы просматривались под микроскопом и описывались в соответствии с классификационной схемой Л.П. Гмид [2]. По площадным параметрам трещиноватости, определяемым на каждой из шести граней параллелепипеда, вычислялись трещинные пористость и проницаемость. В аншлифах измерялись углы наклона трещин к слоистости и к плоскостям зашлифовки для определения точной раскрытости трещин. Проверка на аншлифах подтвердила, в частности, правильность теоретически определенного Е.С. Роммом коэффициента для двух взаимно-перпендикулярных систем вертикальных трещин. С целью облегчения расчетов была выбрана одинаковая, наиболее часто повторяющаяся (в образцах из продуктивной толщи Долинского месторождения) площадь (4 см2), в пределах которой измерялась длина трещин. Раскрытость принималась средняя по нескольким измерениям по всей длине трещины.
Пористость и проницаемость определялись из номограмм (рис. 3 и 4) и таблицы по раскрытости трещин и их длине.
Например, нужно определить трещинную пористость при b = 0,007 см, l = 0,9 см, S = 4 см2. Через точку b = 0,007 см на оси ординат (см. рис. 3) проводим прямую до пересечения с линией l = 0,9 см. Из точки пересечения опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и отсчитываем величину трещинной пористости mт = 0,10%. По формуле:
mт = 0.63*0.007*0.9/4*100 =0.0975 ≈ 0.10%.
Из номограммы рис. 4 также определяется трещинная проницаемость.
Kт=80,0 миллидарси
По формуле
Кт = 1.05*106*0.0073*0.9/4=80.28 миллидарси.
Необходимо отметить, что применение метода аншлифов для определения геометрических размеров трещин нужно сочетать с детальным петрографическим исследованием тех же пород в шлифах.
Основываясь на результатах проведенной работы, можно сделать следующие выводы.
1. Для изучения трещиноватых пород Предкарпатья лабораторными методами можно применять методику исследования трещин под микроскопом в пришлифовках и шлифах, изготовленных из пород, предварительно пропитанных бакелитовым лаком.
2. Определение трещинных пористости и проницаемости в пришлифовках имеет некоторые преимущества по сравнению с методом шлифов: позволяет определить точную раскрытость трещин, измерить углы наклона их к слоистости, а также уменьшает величину вероятной ошибки.
3. Применение произвольной, постоянной для пород отдельных толщ, площади зашлифовки упрощает расчеты трещинных пористости и проницаемости, которые заменяются графическим определением из соответствующих номограмм.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бейкер В. Дж. Течение жидкостей в трещиноватых породах. IV Международный нефтяной конгресс, т. 3. Гостоптехиздат, 1956.
2. Гмид Л.П. Результаты литолого-петрографического исследования трещиноватых пород палеозоя Башкирского Приуралья, Южно-Минусинской впадины и Иркутского амфитеатра. Сб. «Трещиноватые породы и их коллекторские свойства», стр. 190. Гостоптехиздат, 1958.
3. Гурьба П.К. Трещиноватость нефтесодержащей менилитовой толщи на Долинском месторождении. «Геология нефти», 1957, № 3.
4. Котяхов Ф.И. Приближенный метод оценки естественной и искусственной трещиноватости горных пород. НХ, № 3, 1957.
5. Смехов Е.М., Гмид Л.П., Ромашова М. Г., Ромм Е. С. Вопросы методики изучения трещиноватых пород и связи с их коллекторскими свойствами. Сб. «Трещиноватые породы и ихколлекторские свойства». Гостоптехиздат, 1958.
6. Смехов Е.М., Гмид Л.П., Ромашова М. Г. и др. О методике исследований трещиноватых пород и их коллекторских свойств. «Геология нефти», 1958, № 3.
7. Смехов Е.М., Горюнов И.И. и Ромм Е.С. Опыт методических исследований трещиноватых пород нефти и газа и пути их практического применения. Гостоптехиздат, 1959.
8. Ромм Е.С. Исследование фильтрации в трещиноватых горных породах в связи с их коллекторскими свойствами. Сб. «Трещиноватые породы и их коллекторские свойства». Гостоптехиздат, 1958.
9. Ромм Е.С. Некоторые вопросы фильтрации жидкости и газа в трещиноватых горных породах. Автореферат диссертации, 1959.
УкрНИГРИ
Рис. 1. Песчаник с трещиной, заполненной солью и бакелитовым лаком
Рис. 2. Алевролит. Трещина, выполненная бакелитовым лаком внутри трещины, заполненной кальцитом.
Рис. 3. Номограмма для определения трещинной пористости при постоянной площади (S=4 см).
Рис. 4. Номограммы для определения трещинной проницаемости при постоянной площади (S = 4 см2).
