КомпанииКомпаний: 7724
АккаунтыАккаунтов: 13930
Регистрация       Забыли пароль?




info@oborudka.ru
oborud-ka

Глины

Глины

Глины имеют большое значение в геологии нефти и газа. Они присутствуют в различных количествах в большинстве коллекторов, определяют в значительной мере изменение пористости и проницаемости пород и оказывают сильное влияние на нефте- и газоотдачу последних. Особое влияние оказывают глины на приемистость скважин при нагнетании воды в пласт с целью поддержания в нем высокого давления в процессе вторичной разработки залежи. Сжимаемость и уплотняемость осадков обусловливается преимущественно вытеснением воды из глинистых минералов; высокая минерализация вод нефтяных месторождений, вероятно, в значительной степени объясняется освобождением солей, адсорбированных глинистыми минералами; глины служат основным компонентом большинства буровых растворов. В последнее время появилось много новых исследований, посвященных глинам, что должно привлечь к ним еще большее внимание. Читатель, интересующийся вопросами о роли глин и глинистых минералов в геологии нефти и газа, а также о влиянии их на условия добычи последних, отсылается к работам, посвященным этим проблемам.

Глинистые минералы¹ входят в состав почти всех коллекторских пород. Они могут присутствовать в них в виде отдельных частиц, рассеянных среди песчаных зерен, заполнять пустоты между ними, образуя цемент, или слагать тонкие прослойки, чередующиеся со слоями песчаных либо карбонатных порол. Поскольку многие глинистые минералы характеризуются пластинчатым габитусом, достаточно небольшого содержания их в осадке, чтобы поверхность песчаных зерен оказалась покрытой тонкой глинистой пленкой. Поэтому даже относительно незначительные количества глин в породе могут оказывать необычайно сильное влияние на такие ее физико-химические свойства, как связанность, адсорбция, поверхностное натяжение на границах раздела фаз капиллярность и смачиваемость. Одни глинистые минералы являются олеофильнымп. другие ‑ гидрофильными.

На хемогенные породы-коллекторы присутствие глинистых минералов оказывает в общем столь же сильное влияние, что и на обломочные. В карбонатных породах глины распространены либо в виде налетов по плоскостям наслоения, лпбо в виде тонких пропластков. И те и другие могут быть сложены коагулированным коллоидным глинистым материалом, привнесенным в бассейн седиментации, поскольку глинистое вещество обычно легко коагулирует (т.е. собирается в небольшое рыхлые агрегаты или хлопья) при соприкосновении с морской водой. Коллоидное глинистое вещество может заполнять также полости стилолитов, структур, широко развитых в карбонатных породах. Все основные известняковые и доломитовые формации палеозоя в Иллинойсе, например, содержат глинистый материал, причем в большинстве случаев в виде иллита, но частично также в виде каолинита. Иллит считается аутигенным минералом (образующимся на месте), поскольку он неустойчив в условиях выветривания и в зоне гипергенеза легко переходит в другие минеральные новообразования. Каолинит, возможно, является обломочным.

Анализы глин рентгеновским, оптическим и электронно-микроскопическим методами показывают, что они состоят из агрегатов мельчайших кристаллических частиц глинистых минералов, которые обычно имеют пластинчатую или чешуйчатую форму. Самые мелкие частицы состоят из одного кристалла, более крупные могут быть представлены группами сочлененных кристаллов. Кристаллы состоят из так называемых структурных узлов (building units), которые в свою очередь образуют атомные решетки или слои молекул и являются почти идентичными.

Важное значение глин при изучении коллекторов определяется двумя факторами: 1) мельчайшими размерами отдельных кристаллических частиц, многие из которых не превышают в диаметре 2 мк, а некоторые наиболее активные ‑ 0,2 мк; 2) химической и физической активностью глинистых минералов, особенно представителей группы монтмориллонита. Малый размер частиц обусловливает соответственно большую удельную поверхность глин, чем объясняется высокая поверхностная активность глинистого вещества, присутствующего в коллекторском пласте. Химическая активность глинистых минералов определяется главным образом наличием в них слабо связанных и способных к обмену катионов, или явлением ионного обмена, т. е. замещением ионов раствора ионами твердой фазы при их соприкосновении. В результате ионного обмена изменяются свойства как раствора, так и твердой фазы. Способность осадочных пород, включая коллекторы, к ионному обмену связана в основном с присутствием в них глинистого материала.

Физическая активность глинистых минералов определяется особенностями строения их решетки, а именно слоеподобной, напоминающей меха аккордеона их молекулярной структурой. Такое строение решетки глинистых минералов допускает проникновение воды в межслоевое пространство молекул, вследствие чего существенно изменяется их объем. Это обеспечивает гидродинамическое единство даже достаточно мощных толщ тонкодисперсных глинистых пород и позволяет рассматривать их в качестве полупроницаемых мембран. По существу это значит, что могут возникать значительные градиенты гидростатического давления, направленные поперек слоистости, в результате осмотических явлений, которые вызываются различиями в минерализации пластовых вод, содержащихся в отложениях, залегающих ниже и выше глинистой толщи.

Глины, обладающие хорошо развитой сланцеватостью, т.е. способностью расщепляться на пластинки, называются глинистыми сланцами. Обычно сланцы не считаются коллекторами, но в некоторых местах из них добывали значительные количества нефти и газа, очевидно содержавшихся в трещинах отдельности и в виде пленок вдоль плоскостей напластования. Например, залежь Флоренс в Колорадо обнаружена в сланцах мелового возраста; кроме того, газовые залежи открыты в пенсильванских сланцах Чероки на территории восточного Канзаса и в миссисипско-девонских сланцах Чаттануга в восточном Кентукки. Промышленные запасы нефти были обнаружены в сланцах, перекрывающих основной продуктивный песчаный горизонт на месторождениях Солт-Крпк и Тоу-Крик в Вайоминге, в сланцах, залегающих на нефтеносной формации Рейнджли в Колорадо (Davis, устное сообщение), а также в сланцах и известняках западнее озера Маракайбо в Венесуэле. Большие количества нефти были добыты на месторождении Санта-Мария, Калифорния, где коллекторами являются в основном кремнистые сланцы, а также из песчанистых кремнистых сланцев зоны Стивенс на месторождении Элк-Хиллс, Калифорния, и из глинистых и песчанистых сланцев и алевритов на месторождении Спраберри, Техас.

Важную хотя и незначительную часть продуктивных песчаных пород составляет вулканический пепел. Подобно глинистым минералам, вулканический пепел уменьшает проницаемость породы-коллектора. Большое количество вулканического пепла содержится в продуктивном песчанике Вудбайн на месторождении Ист-Тексас: суммарное содержание глинистых частиц и вулканического пепла в продуктивной толще колеблется от 30% в северной части залежи до 70 % на отдельных участках ее южной части. Переслаивание песчаников, глинистых пород и вулканического пепла, а также латеральные изменения их относительного содержания в продуктивной толще чрезвычайно затрудняют ее корреляцию в разрезах скважин.

 


 

¹Основными глинистыми минералами являются каолинит, иллит [(OH)4Ky(Al4Fe4Mg4Mg6) (Si8-yAly20] (y = 1-5) и монтмориллонит (по Гриму).

Текущая страница: Нефть и газ » Глины