35. Классификация осадочных пород по проницаемости.

Проницаемые(б10мД) Полупроницаемые(10^-1-10) Непроницаемые(м10-1) породы-экраны В практической нефтегазовой геологии и геофизике обычно раз­личают проницаемые породы (пласты), которые при дан­ной величине гидропроводности пласта (к_прН/\х) обеспечивают про­мышленные притоки нефти, газа или воды, и непроницаемые — из которых обычными методами освоения скважин нельзя получить про­мышленного притока. Между этими двумя группами находятся по­роды, проницаемость которых лишь при определенных условиях на­сыщения пласта и конкретной вязкости флюида может обеспечить нижний уровень промышленного притока. По этим породам в каж­дом конкретном случае определяют свою так называемую границу коллектор — неколлектор.

Эти определения позволили В. Н. Кобрановой [1] предложить про­стую систему классификации пород по проницаемости, подразделив их на проницаемые, полупроницаемые и практически непроницаемые.

Кпроницаемым (к_пр> 10"²мкм²)относятсягрубообломочные осадочные породы (галечники, гравий), сцементированные и отсор­тированные песчано-алеврито-глинистые породы, трещиноватые и кавернозно-трещинные известково-магнезиальные породы, трещи­новатые метаморфические и магматические породы.

Коэффициент пористости пород с гранулярным типом пор велик и составляет 20—40 % от объема породы. В системе пор или трещин имеется небольшое число сверхкапиллярных, крупнокапиллярных и капиллярных каналов.

К полупроницаемым (10""⁴< к_пр <10~² мкм²) относятся ме­нее отсортированные глинистые пески, некоторые разности алевро­литов и песчаников пористостью менее 10—15 %, а также карбонат­ные породы, включая микротрещиноватые известняки и доломиты. Поровое пространство этих пород в значительном объеме представ­лено субкапиллярными каналами, заполненными связанной водой.

К практически непроницаемым (к_пр < 10"⁴ мкм²) относятся глины, аргиллиты, глинистые сланцы, мергели с субкапиллярными порами, сильно сцементированные песчаники и алевролиты, плотный мел, известняки, невыветрелые метаморфические и магматические породы и т.п. Коэффициент общей пористости глин и меловидных из­вестняков может достигать 50%, а аргиллитов, сланцев, мергелей, ме­таморфических и магматических пород ниже 6—8 %. Почти вся вода в той или иной степени связана силами адсорбции и практически не может перемещаться под влиянием градиентов давления, существу­ющих в природе.

В определении непроницаемых пород не учтен фактор времени. Поэтому в дополнение к перечисленным трем типам пород можно было бы выделить еще один — породы- экраны нефти и газа (к_пр<10~⁶ мкм²). Тогда практически непроницаемые породы займут диапазон 1(Г⁶ < к_пр<10^_4 мкм². В отличие от последних поро- ды-экраны нефти и газа обладают такой низкой проницаемостью для нефти и газа, которая обеспечивает сохранение промышленных за­лежей в течение геологического времени. К породам-экранам нефти и газа относятся каменная соль, ангидрит, глины слабопесчанистые пластичные нетрещиноватые, породы в многолетнемерзлых зонах. Диаметр максимальных пор в этих породах не превышает 1 мкм.

36. Фазовая и относительная проницаемость. Проницаемость фазовая (эффективная) – это проницаемость пористой среды для данного газа или жидкости при одновременном наличии в порах другой фазы (жидкости или газа) или системы (газ-нефть, нефть-вода, вода-газ, газ-нефть-вода). При фильтрации смесей коэффициент фазовой  проницаемости намного меньше абсолютной проницаемости и неодинаков для пласта в целом.Относительная проницаемость – отношение фазовой проницаемости к абсолютной.Проницаемость горной породы зависит от степени  насыщения породы флюидами, соотношения  фаз, физико-химических свойств породы и флюидов. Фазовая и относительная проницаемости  для различных фаз зависят  от нефте-, газо- и водонасыщенности порового пространства породы, градиента  давления, физико-химических свойств  жидкостей и поровых фаз.

37. Петрофизические связи проницаемости с другими свойствами пород. Поскольку проницаемость определяется величинами k_n, s_ф и Т_г, то коэффициент проницаемости обломочных пород зависит от их химико-минерального состава формы, размера, характера укладки, степени отсортированности и сцементированности обломков. Эти факторы не только определяют общую пористость, но и размер, форму, отношение числа открытых пор к общей пористости, распре деление в породе пор различного размера и характер взаимодействия между жидкой и твердой частями пород. Зависимость проницаемости от химико-минерального состава обломков видна из сопоставления

результатов измерения коэффициента фильтрации k_ф = k_пр — (где

Δ_В — удельный вес и μ, — вязкость воды) для сред различного минерального состава (табл. 20). Изменение проницаемости связано в данном случае в основном с различием в форме обломков.

Проницаемость зависит также от состава обменных катионов. породы. Она минимальна для диффузных слоев, состоящих из катионов натрия. В этом случае связывается много воды и сечение пор значительно уменьшается. При кальциевых диффузных слоях проницаемость коллектора возрастает, что объясняется меньшим эффектом набухания глинистой части породы.

38. Петрофизическое обоснование определения проницаемости по данным ГИС.

39. Теоретические основы электрических явлений в горных породах.

40 Электропроводность (удельное сопротивление) минералов и пластовых флюидов. Свойство горных пород проводить электрический ток определяется величиной их удельной электропроводности σ или электрического удельного сопротивления ρ:При исследовании горных пород электрическое удельное сопротивление обычно измеряется в омметрах. Удельное сопротивлениев 1 ом м равно числовому значению полного сопротивления в омах1 м³ породы с основанием 1 м² и длиной 1 м, измеренному перпендикулярно плоскости куба.

41 Удельное электрическое сопротивление осадочных пород полностью водонасыщенных пород, параметр пористости. При определениях коэффициента пористости по данным метода сопротивления определяют истинное удельное сопротивление водоносного пласта ρ_вп, устанавливают значение удельного сопротивления пластовых вод ρ_в и рассчитывают параметр пористости Р_п = ρ_вп/ρ_в

и затем по зависимости Р_п = f(k_п) для данных отложений определяют коэффициент пористости. Чистые (неглинистые) породы. Рассмотрим удельное сопротив­ление р_вп породы, полностью насыщенной водой, с простейшей гео­метрией пор, представленных пучком параллельных цилиндричес­ких капилляров постоянного сечения.

42 Удельное электрическое сопротивление частично водонасыщенных пород, параметр насыщения.

43. Влияние температуры и давления на удельное электрическое сопротивление породы.

44. Диффузионные и диффузионно-адсорбционные потенциалы горных пород.

45. Связь диффузионно-адсорбционной активности с фильтрационно-емкостными свойствами горных пород.

46. Фильтрационные потенциалы и их связь с ФЕС горных пород.

47. Типы взаимодействия гамма-квантов в горных породах. Мерой взаимодействия гамма-квантов (как и других частиц) с ве­ществом являются эффективные сечения взаимодействия — микро­скопическое и макроскопическое. Микроскопическое сече­ние определяет вероятность взаимодействия одной частицы с дру­гой частицей — мишенью (ядром, электроном, атомом). Макроскопическое сечение — это вероятность взаимодействия частицы с единицей объема вещества; оно равно про­изведению микроскопического сечения на число мишеней в единице объема. Макросечение для гамма-квантов обычно называют линей­ным коэффициентом ослабления и обозначают ji.Гамма-излучение ослабляется в породах вследствие: фотоэффек­та; комптоновского эффекта; образования пар; фотоядерных взаимо­действий. При комптоновском эффекте гамма-излучение взаимодействует с электронами, передавая им часть энергии, и затем распространя­ется в горной породе, испытывая многократное рассеяние с измене­нием первоначального направления движения. Этот процесс возмо­жен при любых энергиях гамма-квантов и является основным при 0,2<Е<3 МэВ, т. е. именно в области спектра первичного излучения естественно-радиоактивных элементов.Процесс образования электрон-позитронных пар, возникающих из фотонов в поле ядер атомов, наиболее вероятен для пород, содержа­щих тяжелые элементы (см. рис. 81,6) при энергиях не менее 1,02 МэВ.Таким образом, при различных энергиях гамма-кванты взаимо­действуют преимущественно с различными мишенями: атомами, электронами, атомными ядрами.

48 Физический смысл закона радиоактивного распада. Естественная радиоактивность представляет собой самопроиз­вольный, подчиненный определенному статистическому закону рас­пад неустойчивых ядер атомов. Радиоактивный распад приводит к изменению строения, состава и энергии ядер и сопровождается ис­пусканием а- и р-частиц или захватом электрона из К- или L-обо- лочки, коротковолновым излучением электромагнитной природы (у- излучение). При этом происходят выделение радиогенного тепла, ионизация газов, жидкостей и твердых тел.

В природных условиях отмечается также спонтанное деление тя­желых ядер. Осколки деления могут образовывать треки и дефекты в кристаллической структуре минералов.

Поскольку а- и Р-частицы в веществе испытывают сильное куло- новское взаимодействие и обладают очень малой проникающей спо­собностью, в радиометрии нефтегазовых скважин используются толь­ко у-излучение и нейтроны. Гамма-кванты распространяются в ве­ществе со скоростью света с, обладают энергией E = hv и импульсом р = Е/с, где v — частота электромагнитных колебаний; h — постоян­ная Планка.Закон радиоактивного распада естественных и искусственных ра­диоактивных ядер (Э. Резерфорд и Ф. Содди, 1902 г.) описывает зави­симость между количеством распадающихся и имеющихся радиоак­тивных атомов. В дифференциальной форме он имеет вид:

dN/dt=-\N, (10.1)

где dN — число распадающихся ядер из общего количества N за вре­мя dt; X — постоянная, характеризующая скорость распада данногоэлемента. Величина А=XN определяет число распадов в единицу вре­мени и называется активностью.

После интегрирования получаем экспоненциальный закон изме­нения количества радиоактивных атомов во времени:

N(t) = JV₀ exp(-Xt), (10.2)

где N₀ — число атомов в начальный момент времени (начало распада при t=0).

Кроме постоянной распада X при описании явлений радиоактив­ности широко используется период полураспада Т_1/2 — время, за ко­торое N₀ убывает наполовину. С постоянной распада Т_1/2 связан со­отношением Т_1/2 = 0,693/А,. Фундаментальное свойство постоянной распада К — независимость ее от каких-либо природных факторов (термобарические условия, изменения напряженностей физических полей). Поэтому период полураспада служит абсолютной мерой дли­тельности геологических процессов (это свойство используется в ядерной геохронологии).