6.3. Проникність порід

Проникність є одним із найважливіших параметрів, який характеризує колекторні властивості породи. Проникністю гірської породи називають властивість її пропускати рідину (воду, нафту) або газ через се­бе. Одні породи (наприклад глини) можуть мати велику пористість, але малу проникність, інші (наприклад вапняки), навпаки, — малу пористість, але високу проникність через їхню тріщинуватість. Між пористістю і про­никністю немає функціональної залежності.

Проникність визначають за розміром пор або пустот і порожнин трі­щин. Майже всі осадові породи — піски, пісковики, конгломерати, вапня­ки, доломіти — більшою або меншою мірою проникні. Проте глини, щіль­ні вапняки і доломіти, незважаючи іноді на значну пористість, проникні лише для газу і то за значних перепадів тиску. Це зумовлено малими (суб-капілярними) розмірами пор, в яких немає руху рідини і навіть газу за існуючих перепадів тиску в природі.

Експериментально встановлено, що основна маса нафти може руха­тись по капілярних порах, розмір яких значно більший за 0,0002 мм, але це питання ще потребує дослідження за різних значень перепадів тиску і періоду часу, протягом якого той або інший перепад тиску діяв.

За одиницю виміру проникності приймали дарсі. Цю одиницю, як і поняття "проникність", увів у гідрогеологію і геологію французький інже­нер Дарсі. Одиницею проникності пористого середовища дарсі називають проникність такого пористого середовища, через поперечний переріз якого площею 1 см² витрата рідини в'язкістю 1 сП становить 1 см³ за 1 с за пере­паду тиску 1 атм (10⁵ Па). Коефіцієнт проникності (або проникність) у цьому випадку має розмірність площі (см²). Величину, що дорівнює 0,001 дарсі (Д), називають мілідарсі (система СГС). У метрологічній системі СІ за одиницю проникності приймають квадратний метр (або мкм²). В іноземній літературі одиницю проникності в 1 м² іноді називають 1 перм.

Розрізняють абсолютну (загальну), ефективну (фазову) і відносну про­никність гірської породи. Абсолютна проникність характеризує фізичні властивості породи. Тому під абсолютною проникністю розуміють газопро­никність після екстракції і висушування породи до сталої маси. Отже, аб­солютна проникність характеризує природу самого середовища. За наяв­ності в пористому середовищі рідини і газу проникність для них залежить, крім того, від їхніх властивостей і взаємних співвідношень. Тому і введено

поняття про ефективну, тобто фазову, про­никність. Ефективна проникність характе­ризує здатність пористого середовища про­пускати з перевагою нафту, воду або газ за деякого їх відсоткового співвідношення в пористому середовищі. Нарешті, відносна проникність — це відношення ефективної (фазової) проникності середовища для наф­ти, води або газу до загальної проникності пористого середовища (є безрозмірною ве­личиною). На рис. 6.4 показані криві ефек­тивної (фазової) проникності пористого середовища для керосину (К_ж) і води (К_ов), отримані Левереттом у результаті експери­ментальних досліджень. Фактичні дані по­казані кружечками. Із рис. 6.4 видно, що відносна проникність для керосину швид­ко зменшується зі збільшенням водонаси-

ченості пласта. Якщо водонасиченість досягає 50 %, ефективна проник­ність для керосину знижується до 20 %, тобто у 5 разів порівняно із випад­ком, коли пористе середовище насичене одним керосином. Зі збільшенням водонасиченості до 80 % ефективна проникність для керосину знижується до нуля і через пористе середовище фільтрується чиста вода.

Зміна ефективної (фазової) проникності для води відбувається у зво­ротному напрямку. За малої водонасиченості через пористе середовище фільтрується лише керосин. Якщо водонасиченість зростає до 50 %, ефек­тивна проникність для води зростає до 12 %, а якщо водонасиченість сягає 80 %, ефективна проникність для води збільшується до 50 %.

Отже, встановлено, що ефективна і відносна проникності для склад­ної рідини в цілому і особливо для кожної фази значно нижчі за загальну проникність. Ефективна, а разом з нею і відносна проникність у процесі розробки покладу безперервно змінюються. На початку розробки, коли по порах переміщується чиста нафта, ефективна проникність породи для нафти найбільша і наближається до абсолютної. У подальшому з падін­ням пластового тиску нижче критичного, за якого починає виділятися газ у вигляді бульбашок, ефективна проникність для нафти починає змен­шуватись. З появою води ефективна проникність для нафти ще змен­шується. Чим нижча проникність колектору для нафти, тим більше нафти залишається в пласті і тим нижчий кінцевий коефіцієнт використання запасів.

Під час визначення проникності в лабораторії слід звертати увагу на підготовку зразків для досліду. Зразки потрібно орієнтувати за нашаруван­ням породи і лише деякі з них — перпендикулярно до нашарування, на що вказують у лабораторному журналі.

Методи визначення проникності гірських порід наводено у під-розд. 3.8.9.