🗊Презентация Петрофизика. Неоднородность, дисперсность и межфазная поверхность пород

ПЕТРОФИЗИКА НЕОДНОРОДНОСТЬ, ДИСПЕРСНОСТЬ И МЕЖФАЗНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ПОРОД

ТИПЫ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В петрофизике горную породу рассматривают как геологическое тело сложного полиминерального состава при термодинамических условиях естественного залегания. Можно указать, по крайней мере, следующие типы неоднородностей — по фазовому, компонентному (минеральному) составу, а также текстурно-структурные. Фазовый состав: порода представлена тремя фазами — твердой, жидкой и газообразной, или двумя — твердой, жидкой или твер­дой, газообразной. Компонентный состав: каждая фаза представлена одним, двумя или несколькими минералами (твердая фаза), жидкостями (жидкая фаза), газами (газообразная фаза). Каждый минеральный, жидкий или газообразный компонент име­ет определенный химический состав. Структурно-текстурное строение характеризует бо­лее сложное образование, состоящее из двух или более различных пород, чередующихся в объеме изучаемого геологического объекта — образцы породы, пласта и т.д.

Фазовая неоднородность породы предполагает наличие границ раздела между обособленными объемами, занимаемыми каждой фазой. Фазовая неоднородность породы предполагает наличие границ раздела между обособленными объемами, занимаемыми каждой фазой. Молекулы каждой фазы, расположенные в приграничной области, толщина которой оценивается примерно как утроенный радиус сил молекулярного взаимодействия, образуют пограничные слои со свойствами, отличными от свойств граничащих фаз. При небольшой площади поверхности раздела фаз доля пограничного слоя в объеме породы пренебрежимо мала и интегральное значение того или иного физического параметра породы определяется значениями этого параметра для отдельных фаз и вкладом каждой фазы в суммарный эффект, который зависит от объемного содержания фазы в породе и закона, по которому рассчитывается этот вклад. С ростом площади поверхности раздела возрастает доля объема, занимаемого пограничным слоем, и соответственно вклад его в интегральное значение изучаемого параметра, так что пренебрегать наличием пограничного слоя уже нельзя.

Примером фазовой неоднородности может служить водоносный неглинистый коллектор, в котором твердая фаза минерального скелета и свободная вода в порах занимают обособленные объемы, разделенные поверхностью с малой площадью. С появлением глинистой компоненты в минеральном скелете возрастает площадь поверхности раздела, и доля физически связанной воды, расположенной в приграничном слое, становится заметной. Примером фазовой неоднородности может служить водоносный неглинистый коллектор, в котором твердая фаза минерального скелета и свободная вода в порах занимают обособленные объемы, разделенные поверхностью с малой площадью. С появлением глинистой компоненты в минеральном скелете возрастает площадь поверхности раздела, и доля физически связанной воды, расположенной в приграничном слое, становится заметной. Компонентную неоднородность породы характеризуют составом твердой, жидкой и газообразной фаз. Ее можно проиллюстрировать на следующих примерах: доломитизированный известняк имеет в составе твердой фазы два минерала — доломит и кальцит; нефтеводоносный коллектор содержит в составе жидкой фазы нефть и свободную воду. Примерами текстурной неоднородности являются разновидности глинистого песчаника, содержащие глинистый материал, распределенный по объему в виде прослоев, чередующихся с про­слоями песчаника, линзочек или гнездовидных включений.

Масштабы неоднородностей зависят от их генезиса, и образуют различные уровни неоднородности. Масштабы неоднородностей зависят от их генезиса, и образуют различные уровни неоднородности. При экспериментальном изучении горной породы необходимо учитывать одновременно разрешающую способность используемого для изучения физического или физико-химического метода, размеры исследуемого образца породы и масштабы его неоднородности на разных уровнях. При изучении породы в лаборатории обычно имеют дело с образцами размером примерно от 1 см (кусочки шлама) до 10 см (образцы правильной формы — цилиндры, прямоугольные параллелепипеды). Размеры объектов, выделяемых в разрезах скважин геофизиками и изучаемых с помощью полученных петрофизических связей и критериев, составляют от нескольких сантиметров до нескольких единиц и десятков метров. Это необходимо учитывать при получении и использовании петрофизических связей типа керн — керн и геофизика — керн.

ГЛИНИСТОСТЬ Важными характеристиками неоднородности породы являются степень дисперсности твердой фазы и соответствующая ей поверхность раздела твердой и жидкой и газообразной фаз. Фильтрационно-емкостные свойства, водоудерживающая способность, многие другие физические свойства терригенных коллекторов, изучаемые методами ГИС зависят, в первую очередь, от содержаний в породе глинистых минералов, их состава, свойств и морфологии распределения в объеме породы. Содержание глинистого материала является решающим фактором при разделении пород на коллекторы и неколлекторы, а коллекторов — на пласты с различными фильтрационно-емкостными свойствами.

Глинистые минералы по своим физическим свойствам резко отличаются от минералов скелетной матрицы. С изменением содержания глинистого материала закономерно изменяются пористость, проницаемость, остаточная флюидонасыценность. Глинистые минералы по своим физическим свойствам резко отличаются от минералов скелетной матрицы. С изменением содержания глинистого материала закономерно изменяются пористость, проницаемость, остаточная флюидонасыценность. Содержание в породе глинистого материала является одним из основных факторов, который влияет на петрофизические связи, лежащие в основе интерпретации данных ГИС.

Для характеристики содержания глинистого материала используют параметры массовой Сгл, объемной kгл и относительной ηгл глинистости, которые рассчитывают по величине массового содержания в породе высокодисперсного глинистого материала (размер частиц dз < 0,01 мм). Для характеристики содержания глинистого материала используют параметры массовой Сгл, объемной kгл и относительной ηгл глинистости, которые рассчитывают по величине массового содержания в породе высокодисперсного глинистого материала (размер частиц dз < 0,01 мм). Объективной характеристикой присутствия в породе глинистых и других высокодисперсных минералов являются параметры, характеризующие полную поверхность породы, отнесенную к единице объема породы (полная удельная поверхность); к единице массы твердой фазы породы (адсорбционная поверхность минерального скелета) и к единице объема пор (величина пропорциональная присутствию в породе обменных катионов).

Сгл – массовая глинистость ( в долях единиц) Сгл – массовая глинистость ( в долях единиц) m тв – масса сухой навеки – твердой фазы минерального вещества m<0,01 - масса фракции с d<10 мкм

В петрофизической и геофизической практике используют параметры глинистости, производные от массовой глинистости Сгл — объемную kгл., и относительную ηгл глинистость. В петрофизической и геофизической практике используют параметры глинистости, производные от массовой глинистости Сгл — объемную kгл., и относительную ηгл глинистость.

При равенстве плотности скелетных зерен породы и глинистой фракции (δск=δгл ) коэффициент объемной глинистости (Кгл) равен: Кгл = Сгл (1-Кп), где Кп- коэффициент общей пористости Если δск≠δгл, то

Если δск≠δгл , то Если δск≠δгл , то

Рассмотренные параметры характеризуют так называемую рассеянную глинистость породы, равномерно распределенную в объеме и характерную для достаточно однородных песчаников и алевролитов преимущественно кварцевого состава. Рассмотренные параметры характеризуют так называемую рассеянную глинистость породы, равномерно распределенную в объеме и характерную для достаточно однородных песчаников и алевролитов преимущественно кварцевого состава. В полимиктовых песчаниках и алевролитах часть глинистого материала содержится в частично или полностью преобразованных зернах полевых шпатов и обломков других пород. Если глинистый цемент, контактный или типа заполнения пор, расположенный между скелетными зернами кварцевых и полимиктовых песчаников и алевролитов, приводит к снижению их эффективной пористости и проницаемости, глинистый материал преобразованных зерен и обломков пород мало влияет на фильтрационно-емкостные свойства коллектора.