Нефтегазовый коллектор

Нефтегазовым коллектором называется горная порода, обладающая физическими свойствами, позволяющими аккумулировать в ней нефть и газ, а также фильтровать, отдавать их при наличии перепада давления.

Принято все коллекторы нефти и газа разделять на терригенные и карбонатные.

Породы-коллекторы терригенного типа состоят из зерен минералов и обломков пород разных размеров, сцементированных цементами различного типа. Обычно эти породы представлены в разной мере сцементированными песчаниками, алевролитами, а также в виде смеси их с глинами и аргиллитами. Для характеристики терригенных коллекторов большое значение имеет их минералогический и гранулометрический составы.

Породы-коллекторы карбонатного типа слагаются в основном известняками и доломитами.Коллекторские свойства горных пород в первую очередь обусловливаются наличием в них пустот (пор, трещин и каверн) (рисунок 1).

Рисунок 1. - Свойства пород

Поры – это пустоты, образованные межзерновыми пространствами и представляющие собой сложные капиллярные системы.

Рисунок 2. - Поры

Трещины – пустоты, образовавшиеся в результате разрушения сплошности породы, как правило под действием механических напряжений, и характеризующиеся несоизмеримостью одного линейного размера по отношению остальным. 

Каверны – пустоты значительного размера, образовавшиеся в результате выщелачивания горной породы.  

В отличие от пор в кавернах гравитационные силы преобладают над капиллярными. Обычно к кавернам относят пустоты с линейными размерами более 1 - 3 мм. 

Поровыми коллекторами сложены многочисленные месторождения нефти и газа земного шара. Кавернозного типа коллектор, как и чисто трещинного, встречается значительно реже.  Чаще коллекторы бывают смешанного типа, особенно трещинно-порового. Коллектор порового и трещинно-порового типов, как правило, связан с терригенными породами В них содержится около 60% мировых запасов нефти и 76% запасов газа. Коллектор трещинного и кавернового типов характерны для карбонатных пород. В терригенных и карбонатных породах содержится 99% мировых запасов нефти и газа. Вместе с тем карбонатные отложения из-за высокой продуктивности обеспечивают около 60% мировой добычи нефти. В России основные коллекторы нефти и газа — терригенные породы. В то же время эксплуатируется и более 200 месторождений с карбонатными коллекторами. Удельный вес запасов нефти в карбонатных коллекторах и ее добычи из них постоянно возрастает.  

Свойства пород-коллекторов

Коллекторские свойства пород нефтяного и газового пласта характеризуются следующими показателями:

Рисунок 3. – Коллекторские свойства пород

1.Гранулометрический состав пород.

Гранулометрическим (механическим) составом породы называют количественное, как правило, массовое содержание в породе частиц различной крупности.

2.Пористость.

Под пористостью горных пород понимают наличие в породе пустот (пор), незаполненных твердым веществом, пористость — показатель, широко используемый для характеристики коллекторских свойств пласта и определения запасов нефти и газа в залежи.

3.Проницаемость.

Проницаемостью горных пород называют их способность пропускать жидкость или газ под действием перепада давления. 

4.Удельная поверхность.

Удельной поверхностью породы называется величина суммарной поверхности частиц, приходящейся на единицу объема образца

5.Механические свойства.

Многие процессы, происходящие в пласте при его вскрытии и влияющие на ряд процессов в период разработки и эксплуатации месторождений, связаны с механическими свойствами горных пород: упругостью, прочностью на сжатие и разрыв, пластичностью.

Упругость горных пород. 

Упругостью горных пород называют изменение объема породы под действием давления. Под действием давления порода сжимается, а при снятии давления расширяется. При расширении породы жидкость начинает вытесняться из пор. Упругие свойства пород влияют на перераспределение давления в процессе эксплуатации.

Прочность горных пород. 

Прочность горных пород - это сопротивление их механическому разрушению (сжатию и растяжению). Прочность пород при растяжении во много раз меньше, чем при сжатии. Прочность известняков на сжатие составляет 50-180 МПа, песчаников - 15-20 МПа. Прочность известняков уменьшается с увеличением в них глинистых частиц. Песчаники с известковым цементом имеют наименьшую прочность на сжатие. При увеличении плотности пород прочность их на сжатие возрастает. Прочность известняков и песчаников после насыщения их водой уменьшается на 20-45 %.

Пластичность горных пород. 

Пластичность горных пород - это способность пород деформироваться под большим давлением без образования трещин или видимых нарушений. Пластичность проявляется на большой глубине. На большой глубине твердая порода может "вытекать" в скважину под действием высокого горного давления вышележащих пород. 

6.  Термические свойства.

1) Удельная теплоемкость

2) Коэффициент теплопроводности

3) Коэффициент температуропроводности

4) Коэффициент линейного и объемного расширения

Под уд.теплоемкостью понимают кол-во теплоты, необходимое для повышения температуры пород на 10С. Кол-во теплоты, необходимое для нагрева единицы массы пород на 10С называется уд. теплоемкостью породы.