2. Rodzaje niejednorodności skał zbiornikowych ropo-gazonośnych

W fizyce złoża skałę, a w ogólnym przypadku złoże ropno-gazowe, rozpatruje się jako niejednorodny (heterogeniczny) wieloskładnikowy, wielofazowy system termodynamiczny.

Z punktu widzenia składu i budowy skał, można wyróżnić następujące zasadnicze rodzaje niejednorodności: fazową, składnikową, chemiczną (składu chemicznego), a także budowy strukturalno-teksturalnej.

Niejednorodność fazowa - skała najogólniej jest ośrodkiem trójfazowym, obejmującym fazę stałą (szkielet mineralny), ciekłą i gazową (płyny złożowe).

Niejednorodność składnikowa - każda faza może być reprezentowana przez kilka różnych składników: minerałów (faza stała), cieczy (faza ciekła) i gazów (faza gazowa). Skałę zbudowaną z ziaren jednego rodzaju minerału nazywa się skałą monomineralną, np. dolomit, anhydryt, sól kamienna. Skałę składającą się z ziaren różnych minerałów określa się jako skalę polimineralną, np. granit, piaskowiec, margiel.

Niejednorodność chemiczna (składu chemicznego) - każdy składnik fazowy (mineralny, ciekły, gazowy) posiada określony skład chemiczny.

Niejednorodność strukturalno-teksturalna - charakteryzuje bardziej złożony utwór geologiczny, składający się z dwóch lub więcej różnych skał, występujących w objętości badanego obiektu geologicznego - próbki skały, warstwy itd.

6. Klasyfikacja porów z punktu widzenia ich: a) kształtów, b) rozmiarów

Przez porowatość skały rozumie się jej cechę jakościową, informującą o występowaniu pustych przestrzeni (porów, pustek) zawartych między fazą stałą absolutnie suchej skały. Porowatość jest fundamentalną cechą skały, od której silnie zależy większość jej fizycznych właściwości.

6a. Kształtów porów:

Stereopory - wolne przestrzenie, których rozmiary w trzech wzajemnie prostopadłych
kierunkach są w przybliżeniu równe (wielkości tego samego rzędu); charakteryzować je
można umownie średnicą;

Kanaliki (pory kanalikowe) - rozmiar w jednym kierunku jest znacznie większy od rozmiarów
w dwóch pozostałych kierunkach; charakteryzować je można rozmiarem poprzecznym - średnicą kanalika i rozmiarem podłużnym - jego długością; kanaliki mogą być rezultatem połączenia w jeden ciąg szeregu stereoporów (mają wówczas bardzo zmienną średnicę i nieregularną oś);

Szczeliny - rozmiar w jednym kierunku jest znacznie mniejszy (o kilka rzędów wielkości)
od rozmiarów w dwóch pozostałych kierunkach; przeważnie ograniczone są dwoma prawie
równoległymi powierzchniami (w szczególnym przypadku - równoległymi płaszczyznami),
których średnią odległość nazywa się rozwartością (lub szerokością) szczeliny; rozmiary w dwóch pozostałych, wzajemnie prostopadłych kierunkach określają długość i głębokość szczeliny; w przypadku zerowej rozwartości szczeliny, nazywamy ją pęknięciem,a skałę z zespołem pęknięć nazywamy skałą spękaną.

6b. Rozmiary porów:

Pory w skałach mogą mieć bardzo różne rozmiary, od nanometrów do kilku lub kilkunastu centymetrów. Różne rodzaje skał różnią się statystycznym rozkładem rozmiarów występujących w nich porów. Średni rozmiar porów w skale jest ważnym wskaźnikiem, gdyż określa w dużym stopniu przepuszczalność skały dla cieczy i gazów oraz wiele innych właściwości skały. Do określania rozmiarów porów wprowadza się pewne umowne klasyfikacje, które w zasadzie opierają się na rodzaju ruchu cieczy lub gazów możliwym w porach o danym rozmiarze.

Ponadkapilarne (nazywane czasem zwykłymi) - o rozmiarach powyżej 0.1 mm, wśród t5ych porów wydziela się dodatkowo megapory (pustki) o rozmiarach powyżej 10 cm. W porach ponadkapilamych przepływ cieczy odbywa się pod wpływem siły ciężkości zgodnie z prawami hydromechaniki.

Kapilarne - o rozmiarach od 0.1 mm do 0.0002 mm, w tych porach ciecz porusza się pod wpływem sił kapilarnych pokonujących ewentualnie siły ciężkości. Na powierzchni rozdziału fazy stałej i ciekłej, tzn. na ściankach porów, na cząstki cieczy działają powierzch­niowe siły molekularne. Przepływ filtracyjny cieczy w porach kapilarnych możliwy jest tylko wtedy, gdy siła ciężkości lub siła naporu znacznie przewyższa siły powierzchniowe.

Subkapilarne (lub podkapilarne) - o rozmiarach poniżej 0.0002 mm. Nie jest w nich możliwy filtracyjny przepływ cieczy, która jest silnie związana siłami molekularnymi ze ściankami porów. W skałach o tej porowa. przemieszczanie cząstek cieczy możliwe jest drogą dyfuzji.

Szczeliny dzieli się (czasem) - biorąc pod uwagę ich widoczność - na:

Mikroszczeliny - o szerokości do 0.1 mm, widoczne pod mikroskopem,

Makroszczeliny - o szerokości ponad 0.1 mm, widoczne okiem nieuzbrojonymi.

7. Rodzaje porowatości.

Porowatość skały jest charakteryzowana ilościowo wsp porowatości K_p, określanym jako stosunek objętości pustek (porów) w skale V_p do całkowitej jej objętości V: K_P = V_P/V. Wsp K_p wyrażany jest w ułamku jedności lub w procentach.

Z punktu widzenia łączności między porami i przepływu płynów w skale ropo-gazonośnej wyróżnić można następujące rodzaje (typy) porowatości i odpowiednio współczynników porowatości:

Całkowitą (ogólną lub pełną) - wsp porowatości całkowitej K_pc charakteryzuje objętość wszystkich pustek w skale, zarówno kontaktujących się (odkrytych), jak i nie kontaktujących się ze sobą (zakrytych): K_pc = V_pc/V = (V - V_sz)/V = 1 - (δ_sk.s / δ_sz). gdzie: V -objętość skały, V_p.c - objętość całkowita (sumaryczna) wszystkich pustek w skale, V_sz - objętość stałej fazy (szkieletu mineralnego) w skale, δ_sk.s i δ_sz - gęstości odpowiednio suchej nienaruszonej skały i fazy stałej (mineralogiczna gęstość skały).

Odkrytą (otwartą lub nasycenia) - wsp porowatości odkrytej K_po opisuje objętość porów, które kontaktują się ze sobą i mogą zapełniać się płynem przy nasycaniu suchej skały pod ciśnieniem lub w próżni: K_po = V_po/V gdzie: V_po - objętość kontaktujących się ze sobą (odkrytych) porów w skale.

Dla niezailonych wysokoporowatych i luźnych skał współczynniki porowatości całkowitej i odkrytej różnią się nieznacznie. Dla skał zawierających dużą ilość porów subkapilarnych różnice te mogą być znaczne.

Efektywną (użyteczną statyczną lub efektywną statyczną) - wsp porowatości efektywnej K_pe charakteryzuje użyteczną pojemność skały dla węglowodorów (ropy i gazu) i obejmuje objętość porów kontaktujących się ze sobą (odkrytych) z wyłączeniem objętości, zajętej przez tzw. wodę resztkową- wodę fizycznie związaną i wodę kapilarną (przytrzymywaną siłami kapilarnymi lub umownie ruchomą): K_pe = (V_po-V_wr)/V = K_po*(1- K_wr) gdzie: V_WT - objętość wody resztkowej,

Kwr ⁼ V_w,_r/ V_po - współczynnik resztkowego nasycenia skały wodą.

Wsp K_p,_e określa użyteczną pojemność skały, która może być zajęta węglowodorami (zasoby geologiczne). Jednak nie cała objętość ropy lub gazu bierze udział w filtracji przy eksploatacji złóż. Określona ich część, przy gradientach ciśnienia stosowanych w praktyce, pozostaje w porach nieruchoma (węglowodory nieruchome).

Dynamiczną (użyteczną dynamiczną lub efektywną dynamiczną) - wsp porowatości dynamicznej K_pd pokazuje, w jakiej części objętości skały przy zadanym gradiencie ciśnienia może nastąpić przepływ ropy lub gazu. Objętość tę w warunkach laboratoryjnych określa się w oparciu o zawierającą wodę resztkową i nasyconą benzyną próbkę skały jako różnicę między objętością efektywnych porów (V_p._e = V_po - V_wr) i objętością porów V_rg._r, w których pozostała benzyna po jej wyparciu ze skały innym płynem (zwykle powietrzem lub azotem): K_pd = (V_po - V_wr - V_rg._r) / V = (V_pe - V_rg._r) / V = K_po * (1 - K_wr - K_r

Współczynnik K_pj skały ropogazonośnej charakteryzuje względną objętość odkrytych porów, przez które może przepływać ropa i gaz (zasoby możliwe do wydobycia czyli przemysłowe). Wielkość Kp.d zależy nie tylko od właściwości skały, ale również od wielkości przyłożonego gradientu ciśnienia i czasu wypierania węglowodorów innym płynem.

Generalnie relacja między poszczególnymi rodzajami współczynników porowatości, określanych z wykorzystaniem tej samej próbki skały zbiornikowej, przedstawia się następująco:

K_pc > K_po > K_pe > K_pd

---