Породы, легко проницаемые для жидкости и газа, называются коллекторами. Лучшими коллекторами являются хорошо проницаемые пески, рыхлые песчаники, кавернозные (обладающие крупными пустотами — кавернами) и трещиноватые известняки. В свое время было подсчитано, что в одном квадратном метре пласта мощностью 10 метров, при пористости 10 процентов, то есть когда объем пустот между частицами породы составляет 10 процентов от объема породы, содержится один кубический метр жидкости, то есть около одной тонны.
Обобщив эти цифры, геологи пришли к выводу, что в пластах горных пород, распространяющихся на много километров, могут быть заключены миллионы тонн нефти и газа. К этому же времени было доказано, что все горные породы в отношении воды, нефти и газа являются либо вместилищами, допускающими свободное перемещение этих подвижных веществ, либо породами, непроницаемыми или мало проницаемыми.
Непроницаемыми породами с точки зрения свободного перемещения массы жидкостей и газов являются глины, мягкие мергели, соль, гипс, ангидрит, в порах которых подвижные вещества не могут двигаться под влиянием силы тяжести и распределяться по их удельному весу. В таких непроницаемых породах возможно только диффузное или молекулярное перемещение веществ, поэтому правильнее именовать их малопроннцаемыми.
Хотя в подавляющем большинстве случаев нефть и ее производные насыщают поры и мельчайшие трещины коллекторов, все же известно немало примеров заполнения асфальтом, озокеритом и другими твердыми битумами больших трещин и расселин в горных породах. Так, например, вблизи селения Садки в Бугурусланеком районе известна заполненная асфальтом трещина, ширина которой 18 метров. Трещины, заполненные озокеритом, в Бориславе, в предгорьях Карпат, достигают нескольких метров в ширину. Нефть иногда заполняет системы трещин в плотных известняковых, метаморфических и изверженных породах. Однако все эти примеры залегания нефти и ее производных в крупных трещинах, системах трещин и в пещерах по сравнению с общей массой всех известных скоплений нефти следует рассматривать, как частные случаи.
Обычно же жидкие и газообразные углеводороды, так же как и вода, заполняют мельчайшие пустоты — поры — между минеральными частицами осадочных горных пород и почти незаметные для глаза многочисленные трещины в горных породах.
Отчего же зависит объем пор в породе? Это легко установить, из рассмотрения тела, состоящего из равновеликих шаров. Объем пор такого тела не зависит от размера зёрен — шаров. Определения пористости различных пород подтверждают этот вывод. Так, например, мелкозернистый песок Сураханского нефтяного района обладает пористостью 25—26 процентов, а светлосерая песчанистая глина, взятая в том же районе, имеет значительно больший объем пор, равный 31 проценту.
Величина объема пор зависит от взаимного расположения зерен и от характера их укладки. При наименее плотной укладке равновеликих зерен Шарообразной формы объем пор составляет 48 процентов общего объема. Эта величина является теоретическим максимумом возможного объема пор.
Если на приведенном выше рисунке в каждом из трех случаев укладки изменить форму зерен, сделав их более вытянутыми, то легко заметить, что объем свободного пространства между зернами уменьшится и частицы улягутся более плотно. Следовательно, объем пор зависит от форм частиц породы и степени их окатанности.
Если в приведенном примере зерна сделать угловатыми, то они своими острыми выступами займут значительную часть оставшегося свободным пористого пространства. Еще более уменьшается объем пор, если зерна, слагающие породу, будут иметь различную величину. В этом случае мелкие зерна будут заполнять свободное пространство, образовавшееся между более крупными зернами.Таким образом, объем пористости зависит от степени отсортированности частиц, слагающих обломочную породу.
Наконец, если частицы породы связаны между собой каким-либо цементирующим веществом (например, известковистым цементом), то, естественно, объем порового пространства уменьшается за счет заполнения пор связующим цементом.
В породе не все поры оказываются заполненными полностью газом, нефтью и водой. Некоторое количество пор бывает изолированным от остальных пор и не заполненным. Практически важен только тот объем пор, который заполнен нефтью, газом и водой.
В порах с большим диаметром вода, нефть и газ могут легко перемещаться.
Движение жидкости в таких порах подчинено законам гидростатики и легко совершается под влиянием силы тяжести.
В порах, обладающих меньшим диаметром, называемых капиллярными, движение жидкостей и газов может осуществляться лишь с трудом. Наконец, при диаметре пор менее 0,0002 миллиметра жидкость в порах при обычной температуре и давлении практически двигаться не может.
В соответствии с размером пор породы могут быть проницаемыми и непроницаемыми или, правильнее, мало проницаемыми. При соответствующих условиях все тела в природе, в том числе и горные породы, проницаемы. Так, при достаточно высоком давлении можно продавить пары любого вещества даже через металл. В порах мало проницаемых пород могут содержаться жидкость (вода и нефть) и газ, но они очень плохо выделяются из таких пород.
Иногда в глинистых сланцах содержится огромное количество рассеянных жидких углеводородов, но извлечь их из глины удается только путем перегонки с переводом углеводородов в газ. В природе нефть, газ и вода скапливаются в проницаемых породах, окруженные породами плохо проницаемыми. Такое вместилище является своеобразным сосудом — природным резервуаром определенной формы, который содержит нефть, газ и воду.
Природные резервуары могут быть самого различного типа и формы. Наиболее распространены природные резервуары, встречающиеся в виде пластов, заключенных среди толщи слабо проницаемых пород. Особенностью пластовых природных резервуаров является сохранение на большой площади их толщины, называемой мощностью, и характера составляющих пласты минеральных частиц. Наглядным примером таких пластовых резервуаров может служить пласт песка, заключенный между двумя слоями глины.
Очень часто вместилищем для воды, нефти и газа оказывается мощная толща — массив проницаемых пород, состоящий из многих проницаемых пластов, не отделенных один от другого слабо проницаемыми породами. Такую толщу сверху ограничивают плохо проницаемые породы. Подобные природные резервуары называются массивными. Можно привести в качестве примера массивного природного резервуара толщу трещиноватых известняков, перекрытых сверху глинами.
Наконец, иногда встречаются природные резервуары, в которых проницаемая порода со всех сторон окружена, или, как говорят геологи, ограничена плохо проницаемыми породами. Примером здесь может служить линза песка, заключенная в толще глин.
|
