Породи-колектори. Гірські породи, що володіють здатністю вміщати нафту, газ і воду і віддавати їх при розробці, називаються колекторами. Абсолютна більшість порід-колекторів мають осадочні походження. Колекторами нафти і газу є як теригенні (піски, алеврити, пісковики, алевроліти і деякі глинисті породи), так і карбонатні (вапняки, крейда, доломіт) породи.
З визначення порід-колекторів слід, що вони повинні володіти ємністю, т. Е. Системою порожнин - пір, тріщин і каверн. Однак далеко не всі породи, що володіють ємністю, є проникними для нафти і газу, т. Е. Колекторами. Тому при вивченні колекторських властивостей гірських порід визначають не тільки їх порожнистість, але і проникність.
Проникність гірських порід залежить від поперечних (до напрямку руху флюїдів) розмірів пустот в породі. Всі колектори за характером пустот поділяють на три типи: гранулярні або порові (тільки уламкові гірські породи), трещинние (будь-які гірські породи) і каверновие (тільки карбонатні породи). Ємність порового колектора називається пористістю. Для характеристики пористості використовується коефіцієнт, який показує, яку частину від загального обсягу породи складають пори. За розмірами все пори поділяються на сверхкапіллярние (> 508 мкм), капілярні (508-0,2 мкм) і субкапіллярние (0,2 мкм.
Розрізняють загальну, відкриту та ефективну пористість. Загальна (повна, абсолютна) пористість - це обсяг всіх пір в породі. Відповідно коефіцієнт загальної пористості представляє собою відношення обсягу всіх пір До до обсягу зразка породи V2: kn = Vi \ V%. При промислової оцінці покладів нафти і газу приймається до уваги відкрита пористість - обсяг тільки тих пір, які пов'язані, повідомляються між собою. У нафтовій геології поряд з поняттями загальної та відкритої пористості існує поняття ефективної пористості, яка визначається наявністю таких пір, з яких нафта може бути залучена при розробці. Неефективними вважаються субкапіллярние і ізольовані пори.
Коефіцієнт ефективної пористості неф-тесодержащей породи kn. дорівнює відношенню обсягу пір V. через які можливий рух нафти, води або газу при певних температурі і градієнтах тиску, до обсягу зразка породи, коефіцієнт пористості уламкових порід в ідеальному випадку (коли зерна породи однакові за розміром і мають кулясту форму) не залежить від розмірів зерен, а визначається їх укладанням і однорідністю за розміром. При розташуванні куль по вершинах куба пористість становить 47,64%, а по вершинах тетраедра - 25,95%, незалежно від розміру куль. У порід, що складаються з неоднакових за розміром уламків (конгломератів, глинистих пісковиків), пористість різко знижується, так як дрібні зерна заповнюють проміжки між великими зернами, зменшуючи тим самим обсяг порового простору. Величина коефіцієнта пористості гірських порід може досягати 40%, наприклад для газоносних алевролитов (алевритів) місце-скупчень Ставропілля його значення складають 30-40%. Найбільш поширені значення до нафтоносних пісковиків Російської платформи 17-24%.
Принципи кількісної оцінки ємнісних властивостей карбонатних (тріщинуватих і кавернозних) порід такі ж, як і уламкових. Проникність - найважливіший показник колектора, що характеризує властивість породи пропускати рідину і газ. За одиницю проникності (1 мкм) приймається проникність такої породи, при фільтрації через зразок якої площею 1 м2 і довжиною 1 м при перепаді тиску 0,1 МПа витрата рідини в'язкістю 1 мПа з становить 1 м3 / с. Проникність нафтоносних пісковиків змінюється в широкому діапазоні - від 0,05 до 3 мкм2, тріщинуватих вапняків - від 0,005 до 0,02 мкм2. Вона залежить від розміру і конфігурації пір (величини зерен), від щільності укладання і взаємного розташування частинок, від тріщинуватості порід. Колекторські властивості нафтогазоносних пластів дуже часто різко змінюються на незначних відстанях в одному і тому ж пласті.
Навіть в межах невеликого зразка породи розміри пір сильно розрізняються. Характер будови і розмір пір дуже впливають на рух рідин і газу в нафтовому пласті і на величину коефіцієнта вилучення нафти з надр. Практично по субкапіллярним порам рідина не переміщається. У таких порах межмолекулярное тяжіння настільки велике, що для переміщення рідини потрібно надмірно високий перепад тиску, відсутній в пластових умовах. Завдяки міжмолекулярної тяжінню поверхню мінеральних часток обволікається шаром міцно зв'язаної води.
Ця вода майже повністю закриває просвіти субкапіллярних порових каналів. Породи з такими порами характеризуються проникністю менше 0,001 мкм2 і не мають практичного значення. При розробці родовищ застосовують методи штучного збільшення пористості і проникності шляхом гідророзриву пласта і впливу на нього соляною кислотою, що призводить до руйнування перегородок між порами і розширенню тріщин. Існують різні схеми класифікації порід-колекторів. П. П. Авдусин і М. А. Цвєткова виділяють п'ять їх класів за величиною ефективної пористості,%: А - 20, В - 15-12, С - 10-15, D-5-10, Е - 5. Кожен з зазначених класів в свою чергу підрозділяється 'На три групи по швидкості руху фільтрату через породу.
Останнім часом широко застосовується класифікація піщано-алевролітових колекторів, запропонована А. А. Ханіна. Відповідно до цієї класифікації виділяються шість класів колекторів, що розрізняються по проникності і ємності. Вивчення колекторських властивостей пластів проводиться за зразками керна, матеріалами промислово-геофізичних досліджень і за даними випробування свердловин на приплив. Породи-флюідоупорамі (покришки).
Збереження скупчень нафти і газу в породах-колекторах неможливо, якщо вони не будуть перекриті непроникними для флюїдів (нафти, газу і води) породами. Перекривають нафтові і газові поклади погано проникні породи називають покришками. Роль порід-нефтегазоводоупоров виконують глини, солі, гіпси, ангідриту і деякі різниці карбонатних порід. Породи-покришки розрізняються за характером поширення, потужності, наявності або відсутності порушень суцільності, однорідності складання, щільності, проникності, мінеральним складом. Розрізняють регіональні, субрегіональні, зональні і локальні покришки. Регіональні покришки мають широке майданні поширення, характеризуються литологической витриманість і, як правило, значною потужністю.
Зазвичай вони простежуються в межах окремих регіонів, таких, як Волго-Уральська, Західно- Сибірська провінції і т. Д. Зональні покришки витримані в межах окремої зони підняттів (по площі поширення вони поступаються регіональним). Рідше зустрічаються локальні покришки (в межах местоскопленія), які обумовлюють збереження окремих покладів. Наявність трещиноватости в породах-флюідоупорамі знижує їх екрануючі властивості. Наприклад, в зонах регіональних розломів початкові пластичні властивості глин і солей втрачаються, вони стають крихкими, з розкритими тріщинами і можуть пропускати флюїди. Важливу роль в екранують властивості покришок грає ступінь їх однорідності: присутність прошарків пісковиків і алевролітів погіршує їх якість.
Алевролітовая домішка в міру збільшення її вмісту в глинах впливає на структуру порового простору. Більш чисті різниці глин ущільнюються інтенсивніше і характеризуються переважно тонкими перетинами порових каналів, а також низькою проникністю. Найбільш широко поширені глинисті покришки. Глини характеризуються пластичністю, що залежить від ступеня дисперсності складають, їх мінеральних часток, хімічного складу і здатності до іонного обміну цих частинок. Відомо, наприклад, що монтморилонітові глини мають кращі екранують властивостями в порівнянні з каолінітової. Надійним екраном є кам'яна сіль, яка завдяки своїй пластичності деформується без порушення цілісності.
Ангідрити значно більш крихкі, ніж сіль, і не є такими надійними екранами. Разом з тим абсолютно непроникних для нафти і газу покришок в природі не існує. В. П. Савченко на основі експериментальних робіт встановив, що глиниста покришка утримує тільки таку поклад, надлишковий тиск в якій менше перепаду тисків, що обумовлює початок фільтрації флюїдів крізь цю покришку. Чим більше потужність покришки, тим вище її ізолюючі якості і здатність утримувати поклади з великими висотами. На великих глибинах внаслідок втрати води глинисті породи перетворюються в тендітні тіла і можуть стати породами-колекторами.