Пористость горных пород, методы её определения
Под пористостью горной породы понимают наличие в ней пустот (пор, каверн, трещин и т.д.). не заполненных твёрдым веществом. Пористость определяет способность породы вмещать в себя нефть (газ и воду).
По происхождению поры и другие пустоты в породе подразделяются на: 1) первичные, образующиеся в процессе осадконакопления и формирования породы. К ним относятся пустоты между зёрнами и частицами породы, промежутки между плоскостями наслоения, пустоты, образовавшиеся после разложения организмов. Первичная пористость обычно наблюдается в песках, песчаниках, конгломератах, глинах и т.д.
2} вторичные, образующиеся в сформировавшихся породах в результате диагенеза. К ним относятся поры растворения, трещины, возникшие в связи с сокращением породы (например, вследствие доломитизации), трещины и пустоты, связанные с-кристаллизацией, трещины, вызванные тектоническими явлениями, трещины и пустоты, связанные с эрозионными процессами. Вторичная пористость обычно наблюдается в карбонатных породах (известняках, доломитах и др.).
Первичная пористость характеризуется более или менее закономерным распределением в породах, и варьируют в зависимости от их фациальной изменчивости. Вторичная пористость характеризуется локальным развитием и обычно колеблется в широких пределах; в её распределении обычно трудно установить какую-либо закономерность. Эти особенности распределения пористости отражаются и на содержании нефти в породах. Пористость - это отношение объёма пор образца породы (Vn); к видимому объёму этого образца (Vo), выраженное в процентах: Κп = (Vn/Vo) * 100%,
где Кп - пористость породы в %.
Пористость зависит от взаимного расположения и укладки зёрен, формы зёрен и степени их окатанности, степени отсортированности частиц, слагающих породу, наличия цементирующего материала и т.д. В природных условиях пористость обычно колеблется в значительных пределах, так как зёрна породы имеют самые различные очертания, в связи, с чем более крупные поры могут быть заполнены мелкими зернами породы или цементирующим веществом.
В зависимости от величины пор (по И.М. Губкину) различают:
1) рверхкапиллярные поры (диаметр более 0,508 мм), в которых жидкость является
активной Сможет свободно передвигаться;
2) капиллярные поры (диаметр 0,508 - 0,0002 мм), в которых также происходит
движение жидкости и газов;
3) субкапиллярные поры (диаметр менее 0,0002 мм), в которых действие
молекулярных сил настолько велико, что жидкость в них при наблюдающихся перепадах
давления перемещаться не может;
движения жидкостей не может быть также в капиллярных порах, окружённых субкапиллярными пустотами, а также в капиллярных порах, в которых существующие градиенты давлении не могут преодолеть молекулярные силы.
Различают: 1) Абсолютную пористость (полную, общую) - все пустоты горной породы независимо от их формы, величины и взаимного расположения;
2) Открытую пористость (насыщенную)-— совокупность сообщающихся между собой пустот;
3) Эффективную пористость - совокупность пустот горной породы, участвующих в процессе фильтрации;
4) Закрытую пористость - совокупность пустот горной породы, не сообщающихся между собой (закрытая пористость определяется как разность между абсолютной и открытой пористостью).
По морфологическим признакам различают межзерновую пористость, морфология которой определяется пространственными соотношениями обломочных, карбонатных и др. зёрен, глинистых и др. чешуек и т.д., и трещинную пористость. Трещинная пористость колеблется в пределах 0,01 — 1% и, как правило, на несколько порядков меньше пористости межзерновой. В чисто трещинных коллекторах, где межзерновая пористость ничтожна, пористость трещинная определяет суммарную ёмкость горной породы.
По генезису различают пористость первичную, обусловленную особенностями осадконакопления и постепенно уменьшающуюся в ходе развития осадочной породы, и пористость вторичную, связанную с наложенными эпигенетическими процессами, сопровождающимися выносом вещества. Особенно велика вторичная пористость выщелачивания в карбонатных породах, возникающая при карстообразовании.
Пористость различных типов горных пород колеблется от долей процента до 40% и более. Пористость глинистых пород, как общая, так и открытая, зависит прежде всего от глубины их погружения. Пористость открытая на глубинах погружения в несколько сот метров равна 25 -35%. а на глубинах более 3 - 4км обычно составляет первые проценты, иногда доли процента. Скорость уменьшения пористости с глубиной зависит от состава глинистых пород, скоростей прогибания, особенностей строения разрезов и т.д. Закономерности изменения пористости глинистых пород хорошо изучены и позволяют определять глубины максимального палеопогружения осадочных толщ с точностью до 100 - 200м.
Пористость обломочных пород также закономерно уменьшается с глубиной, но эти закономерности гораздо сложнее: этапы медленного снижения пористости сменяются скачками, когда в интервале глубин всего 100-200м пористость падает на 5 -6% и более. Кроме того, пористость обломочных пород сильно зависит от содержания в них цемента; например, при содержании карбонатного цемента 25 -30% открытая пористость составляет первые проценты даже на самых малых глубинах.