Лекции по петрофизике

Понятие об остаточной водонасыщенности

     Осадочные породы, которые являются коллекторами нефти и газа, накапливаются в  основном в водных бассейнах, благодаря  чему пустотное пространство их заполнено  водой.

  Большая часть воды, оказывающаяся в поровых пространствах свежевыпавших осадков, отжимаетсяя и возвращается в гидросферу еще на ранних этапах диагенеза, но заметное ее количество сохраняется в осадочной толще даже при достаточно больших нагрузках вышележащих слоев. Одним из важнейших свойств воды, имеющих первостепенное значение для геологических процессов, является ее способность проникать через толщу пород. Повышение температуры и давления сопровождается разрывом водородных связей молекул воды и увеличением ее проникающих свойств. Водородные связи обуславливают необычайную силу сцепления воды, проявляющуюся в ее высоком поверхностном натяжении, а также необыкновенную способность воды смачивать различные вещества.

       При дальнейшем погружении пород,  сопровождающимся постепенным повышением  температуры среды, поровые воды  могут сильно изменить свою  структуру, а соответственно и  вязкость, поэтому они приобретают  способность к циркуляции через  толщи, ранее служившие для  них водоупором. Поток таких вод по известным законам пойдет в направлении зон пониженных давлений, где произойдет их разгрузка и перемещение в более высокие горизонты земной коры, вплоть до дневной поверхности.

       Таким образом, за длительный  период формирования осадочных  толщ пространство между зернами,  кристаллами, обломками полностью  заполнится водой, связь которой  с твердыми частицами пород  будет различной. В дальнейшем  в процессе образования нефтяных  и газовых залежей происходит  вытеснение воды из пористых  сред вновь пришедшим флюидом.  Вытеснение воды из пористых  сред нефтью и газом происходит  под давлением, но несмотря на это часть ее сохраняется, будучи удержана силами молекулярного взаимодействия. Количество и характер распределения остаточной воды различны и зависят от сложности строения пористой среды, величины удельной поверхности, а также от поверхностных свойств пород. Эту сохранившуюся часть воды исследователи называют остаточной.

       Очень удачным является термин " остаточная вода " , примененный в 1955 г. С. Л. Заксом, который считал, что остаточная вода - это вода, оставшаяся в поровом пространстве пласта при формировании залежей нефти и газа. Естественно, что различное строение пустотного пространства пласта в целом и определяет размещение остаточной воды в коллекторе. Поскольку сохранение ее в породах обусловлено силами молекулярно - поверхностного притяжения, можно и нужно использовать как синоним термин " связанная ", определяя этим характер взаимосвязи воды с породами.

       В нефтяных пластах часть воды  может быть и в свободном  состоянии в виде водоносных  пропластков за счет недостаточного давления или объема вытесняющего флюида - нефти или газа. Это же явление может наблюдаться и в приконтурной части месторождения. Но при полном заполнении ловушки нефтью или газом количество оставшейся воды должно определяться прежде всего структурными особенностями порового пространства: размером, процентным соотношением мелких и крупных пор, извилистостью их стенок, т. е. величиной внутренней удельной поверхности каналов, поверхностными свойствами пород и пластовых жидкостей. Гидрофильные и олефильные свойства самих пород имеют при сохранении остаточной воды в поровых каналах огромное значение. Увеличение содержания органических и глинистых смесей, обладающих высокой сорбционной способностью, приводит к повышенному содержанию остаточной воды в пласте - коллекторе. Различный минеральный состав горных пород определяет неодинаковые поверхностные свойства, в том числе и смачиваемость. Смачиваемость пористой среды различными флюидами является одним из важнейших параметров, определяющих остаточную водонефтенасыщенность, скорость вытеснения, капиллярную пропитку и относительную проницаемость пород. Благодаря ей в породах с одинаковыми фильтрационными свойствами количество удержанной воды в поровых каналах будет различным. Сохраняясь в пористой среде за счет сил молекулярного сцепления, остаточная ( связанная ) вода имеет неодинаковый характер распределения: в виде пленок различной толщины она располагается в крупных и мелких поровых каналах, заполняет углы и извилистые участки и почти полностью занимает мельчайшие поры размером менее 1 мкм.

  Породы - коллекторы, фильтрационные свойства которых обусловлены трещинами, не могут содержать свободной воды, так как в связи с отсутствием крупных сообщающихся поровых каналов фильтрация вод по ним невозможна.