РОЗДІЛ 2. Модель порового середовища теригенної псамітової породи
Резервуари флюїдів мають порово-тріщинну будову. Під пористістю (ефективною
пористістю) в промисловій геофізиці розуміють крім власне пористості,
ускладненої накладеними вторинними фізико-хімічними процесами, ще й
тріщинуватість. Так само сумарний об’єм пустот різної природи дають і методи
прямого вимірювання пористості по керну. Поровий тип резервуарів є основним для
першої (елізійної) частини процесу седиментації, коли відбувається ущільнення
порід під тиском, що супроводжується латеральною фільтрацією та неорганічним
масопереносом. Із збільшенням температури, тиску та ступеню деформації
середовища зростає рівень тріщинуватості порід колекторів. Змінюється характер
процесів хімічного перерозподілу пористості, який тепер, після закінчення
процесу фізичного ущільнення порід та пов’язаної з ним латеральної фільтрації,
відбувається в статичних умовах за рахунок гетерогенних реакцій розпаду та
регенерації скелетоутворюючих та цементоутворюючих мінералів або зміни їх
агрегатного стану.
На сьогоднішній день відоме і знайшло широке застосування в підземній
гідрогазодинаміці та промисловій геофізиці уявлення про структуру гранулярного
колектора як про сукупність капілярних трубок різного діаметру. Ця модель
покладена в основу рівнянь гідрогазодинаміки та регресійних залежностей між
фізичними параметрами, що вимірюються методами промислової геофізики, та
параметрами порового середовища, так само, як і регресійних залежностей між
параметрами самого порового середовища. Так, залежність між середнім радіусом
ефективних пор, коефіцієнтом проникності, коефіцієнтом ефективної пористості
має вигляд [47]:
де
- середній гідродинамічний радіус пор
- гідравлічна звивистість порових каналів
- коефіцієнт, що враховує конфігурацію перерізу порових
каналів
- проникність
- ефективна пористість
Аналогічне рівняння для неглинистих колекторів однорідної структури, розв’язане
відносно коефіцієнта пористості, запишеться як:
тут
- загальна кількість каналів
- довжина відкритих каналів
L ,S - загальна довжина та площа перерізу каналів
Невизначені коефіцієнти, що входять в наведені рівняння оцінюються при
інтерпретації даних, одержаних методами промислової геофізики. В загальному
випадку коефіцієнт пористості та інші параметри порового середовища можуть бути
визначені лише по комплексу промислово-геофізичних методів на ділянках, де
проведені петрофізичні дослідження [47]. Аналітичні вирази, що зв’язують
фізичні (вимірювані) параметри і ємнісно-фільтраційні властивості середовища
містять поправки на умови середовища або штучні показники, які визначаються на
великому петрофізичному матеріалі.
Незважаючи на високу точність оцінки пористості засобами промислової
геофізики, актуальною залишається розробка моделі порового середовища, яка
дозволяла б оцінити ці самі параметри і одержати теоретичні залежності між ними
за геологічними даними, в першу чергу, за даними гранулометричного аналізу.
По-перше, і оцінка пористості засобами промислової геофізики, і прямі
визначення її значень дають, як вже відмічалося, сумарний об’єм порожнин
різного генезису. Для багатьох геологічних задач, необхідно знати гранулярну
пористість та інші пов’язані з нею параметри порового середовища.
По-друге, середній та медіанний розмір гранул відкладу, коефіцієнт
відсортованості літологічного шару в однотипних фаціальних умовах корелюються
із палеоповерхнею, яка визначала умови його накопичення. В якості такої
палеоповерхні може бути палеопідошва шару або локальна складова сучасної
підошви шару. Структура (палеоструктура), завдяки сейсморозвідці, може бути
порівняно легко відтворена на всій досліджуваній області. Регресійна залежність
від неї середнього та медіанного розміру гранул може бути використана при
картуванні зазначених параметрів. Останні, як буде показано нижче, прямо
впливають на гранулярну пористість, що дає змогу перейти від просторового
розподілу гранул за розмірами, до просторового розподілу порових резервуарів.
По-третє, існування такої моделі дало б змогу оцінити недоступні для
безпосередньої оцінки але важливі для літологічних і петрофізичних досліджень
характеристики середовища такі, наприклад, як розподіли площі поверхні та
діаметрів пор та їх параметри.
По-четверте, стало б можливим встановити парні та множинні кореляційні зв’язки
між літофаціальними та ємнісними параметрами, літофаціальними та структурними
параметрами з подальшим їх використанням в задачах палеогеографії та
літології.
Отже, гранулярна математична модель порового середовища необхідна для
теоретичного аналізу явищ, що відбуваються в ньому: фільтрації флюїду,
масопереносу, адсорбції з порового розчину, дифузії, тощо.
Геометрія порового середовища, як зазначає П.М.Марморштейн [98], надзвичайно
складна і не піддається точному детерміністському опису. Тому доводиться
створювати спрощені моделі, в основі яких лежать ті або інші припущення. Модель
створюється для розв’язання конкретної задачі, чим пояснюється їх розмаїття.
Основними таксонами класифікації А.П.Карнаухова [62] є моделі: глобулярна
(пісок, грунти, сілікогелі), щілиноподібна (глини), ціліндричних капілярів
(палигорскіт, хризоліт, асбест), пляшкоподібних пор (активоване вугілля).
Більшість моделей використовує уявлення про поровий простір як про сукупність
субпаралельних