О КНИГЕ А. А. ХАНИНА «КОЛЛЕКТОРЫ НЕФТИ И ГАЗА МЕСТОРОЖДЕНИЙ СССР»( Гостоптехиздат, 1962. )
Изучению коллекторов уделяется большое внимание, однако специального руководства по определению коллекторских свойств песчаников, алевролитов и карбонатных пород гранулярного и трещинного типов до сих пор не было. Описание методики определения пористости и проницаемости пород обычно приводится лишь в литологической литературе или в работах по физике пласта. Поэтому выход в свет книги А.А. Ханина является своевременным и значительно восполняет пробел в нашей литературе в этой области.
Работу А.А. Ханина можно подразделить на три части. В первой части приведены сведения о коллекторах нефти и газа, даны их параметры (пористость, проницаемость) и методы определения последних. Предложена классификация песчано-алевритовых пород-коллекторов.
Во второй части изложены данные региональных исследований коллекторов крупных нефтегазоносных областей, приведены карты распространения коллекторов в отдельных областях. В третьей части освещены представления о карбонатных и других трещинных коллекторах.
Поднятые вопросы очень важны при решении практических и теоретических задач нефтяной геологии.
В первой части дано определение понятия «коллектор». Перечисляются литологические разновидности коллекторов, упоминается важность их фильтрационных свойств, физико-химических особенностей поверхностных явлений и значение всех этих параметров при разработке месторождений нефти и газа. Особо подчеркивается роль трещинных коллекторов и значение геофизических методов при определении коллекторских свойств пород вообще. Затем приводятся понятия об общей (полной), открытой и эффективной пористости.
Придавая большое значение установлению количества остаточной воды при подсчетах запасов нефти и газа и при решении некоторых вопросов технологии добычи нефти, автор перечисляет существующие способы ее определения. К сожалению, автор не дает критического анализа этих методов и не рекомендует наиболее эффективные из них для массовых анализов.
Автор подчеркивает, что структура порового пространства зависит от степени сортировки и окатанности обломочного материала, размера и состава цементирующего вещества и типа цемента. Однако не все упомянутые факторы нашли полное отражение в работе.
Перечисляются виды проницаемости (абсолютная, эффективная, относительная), причем наибольшее внимание уделено абсолютной проницаемости, определяемой скоростью движения азота или воздуха. Отмечается снижение проницаемости при наличии в породе остаточной воды или гидратирующих веществ, определение которых несколько затруднено.
В работе отведено место изучению коллекторских свойств несцементированных и слабо сцементированных песчаных и алевритовых пород. Приведен порядок процедур, необходимых для измерения пористости и проницаемости подобных пород.
Значительно затруднено выяснение коллекторских свойств образцов, представленных частым чередованием тонких прослоев песчаников, алевролитов и глин. В этих случаях приходится пользоваться бороздовыми пробами или визуальным изучением каждого песчаного и алевритового прослоев.
Карбонатные породы играют большую роль как коллекторы нефти и газа, поэтому очень важно определение их пористости и проницаемости, при этом учитывается своеобразность характера пор, представленных в виде пустот, каверн, гнезд, систем трещин. В книге рекомендуется испытывать крупные образцы пород или кернов в связи с прихотливостью поровых пространств. Различают межзерновую и межкристаллическую пористость трещин. Определение проницаемости производится по оси и перпендикулярно оси образца.
В заключении первой части приводится классификация коллекторов нефти и газа по данным различных авторов и дается сравнительный их анализ.
Во второй части описываются породы-коллекторы Волго-Уральской области и центральных районов Русской платформы (девон, карбон), Средней Азии (мезо-кайнозой) и Западно-Сибирской низменности (верхняя юра и нижний мел). Приложены карты распространения коллекторов различных классов. Устанавливается связь между коллекторскими свойствами пород и их петрографическими особенностями.
Наконец, в третьей части книги описываются примеры трещинных коллекторов - пород различного возраста, распространенных в нашей стране и за рубежом. Отмечается, что при определении трещинных коллекторов необходимо учитывать межзернистую пористость и трещинную проницаемость. Большое значение при этом приобретают литологические особенности пород: их вещественный состав, характер вторичных изменений, влияние тектонических процессов. Хорошими коллекторскими свойствами обладают в первую очередь доломитизированные известняки, затем чистые известняки, доломиты, ангидрито-доломитовые породы и ангидриты. Вторичные процессы - перекристаллизация, доломитизация, сульфатизация, окремнение - положительно влияют на оценку карбонатных пород как коллекторов нефти и газа.
В заключение приводятся характерные особенности коллекторов различных месторождений Советского Союза. Приложены таблицы, где для каждого месторождения отмечаются литологические типы пород, их генетическая принадлежность и класс коллекторов.
Книга А. А. Ханина является первой сводкой коллекторских свойств пород главнейших месторождений нефти и газа СССР и, безусловно, будет полезна широкому кругу нефтяников. К сожалению, небольшой объем книги не позволил автору более широко остановиться на описании коллекторских толщ Азербайджана, Средней Азии, Западной Сибири и других областей. Можно надеяться, что при переиздании книги объем ее будет увеличен, что даст возможность более полно осветить коллекторы месторождений СССР.
С. Саркисян
Книга А. А. Ханина посвящена методам изучения коллекторских свойств горных пород и описанию коллекторов.
Вполне современны и справедливы взгляды автора на роль трещиноватости в процессах аккумуляции и фильтрации нефти. Так, А.А. Ханин, анализируя условия притока нефти к скважинам в трещинных коллекторах палеозоя Южно-Минусинской впадины, Иркутского амфитеатра и Башкирского Приуралья, приходит к заключению, что основными путями фильтрации являются трещины с раскрытиями от 5 до 100 мк. Этот вывод тем более важен, что до настоящего времени среди специалистов-нефтяников распространено ошибочное мнение, согласно которому промышленные притоки нефти к скважине могут обеспечить только зияющие миллиметровые и даже сантиметровые трещины.
Справедливо также замечание А.А. Ханина о том, что в высокопродуктивных трещинных коллекторах основным вместилищем нефти являются поровое пространство и карст.
Вместе с тем следует остановиться на некоторых положениях работы А.А. Ханина, которые могут вызвать возражения.
А.А. Ханин предлагает для характеристики пористой среды три вида пористости: общую, открытую и эффективную. Что касается первых двух видов пористости, то их определения общеизвестны и не нуждаются в каких-либо пояснениях.
Термин же «эффективная пористость» весьма неопределенный, так как многочисленные исследователи вкладывают в это понятие различное содержание. А.А. Ханин приходит к заключению, что «под эффективной пористостью нефтеносных пластов, так же как и газоносных, следует понимать объем пор, занятых нефтью, т. е. свободную пористость за вычетом объема связанной воды. Эффективная пористость в таком понимании определяет общие запасы нефти в породе». Это определение эффективной пористости вызывает серьезные возражения по двум принципиальным соображениям.
1. Величина пористости должна являться характеристикой пористой и только пористой среды. Если величины общей и открытой пористости действительно характеризуют только пористую среду, то эффективная пористость, в понимании А.А. Ханина, должна зависеть от свойств нефти и пластовой воды, содержащихся в порах породы. Более того, термин «эффективная пористость» в подобном понимании не может быть применен для характеристики водоносного коллектора.
2. Для характеристики общих запасов нефти и газа обычно применяются известные коэффициенты нефте- и газонасыщенности горных пород. Очевидно, величина эффективной пористости, в понимании А.А. Ханина, может быть выражена через коэффициенты нефтенасыщенности, открытой пористости и связанной воды.
Действительно, если коэффициент открытой пористости обозначить через т, коэффициент эффективной пористости (по А. А. Ханину) через mэ, коэффициент нефтенасыщенности через b и коэффициент остаточной водонасыщенности через a, то
mэ = m*b и mэ = m (1 - a).
Это заставляет считать нецелесообразным введение понятия эффективной пористости в дополнение к уже существующим понятиям коэффициентов нефте- или газонасыщенности и остаточной водонасыщенности.
Рассматривая метод определения эффективной пористости, предложенный П.П. Авдусиным и М.А. Цветковой, А.А. Ханин необоснованно полагает, что жидкий бакелит по своим свойствам мало отличается от нефти.
С другой стороны, автор пишет, что результаты методов определения эффективной пористости П.П. Авдусина и А.А. Ханина нельзя сравнивать, так как они выражены в различных единицах. Это положение неверно как формально, так и по существу. И в том и в другом методе эффективная пористость является величиной безразмерной, получаемой в первом методе как частное от деления площадей друг на друга, а во втором - объемов. Кроме того, можно показать, что отношение суммы площадей сечений пор к площади произвольной плоскости сечения пористой среды равно величине пористости (в случае равномерного распределения вероятности характеристик пор по их размерам и форме).
В разделах, касающихся изучения проницаемости горных пород, А.А. Ханин неоднократно указывает на возможность определения проницаемости карбонатных, трещиноватых пород на приборе, основанном на пропускании газа от оси керна к его боковой поверхности (принцип радиальной фильтрации). Это утверждение принципиально неверно. Такой прибор может быть использован для определения проницаемости трещиноватых пород только в том случае, если каждый образец характеризуется десятью (или более) параллельными трещинами, перпендикулярными его оси (разумеется, эти трещины должны быть свободны от каких бы то ни было жидкостей). Действительно, пусть перед нами стоит задача определения проницаемости фильтрующей среды по данным, полученным в результате исследования одного образца. Для простоты допустим, что исследуемая среда однородно изотропна. В этом случае величина испытуемого образца должна удовлетворять следующим требованиям: результаты испытаний не должны зависеть ни от размеров образца, ни от его формы, ни от направления фильтрационного потока. Эти требования, очевидно, выполнимы в том случае, если количество фильтрационных каналов в образце будет достаточно большим, т. е. если процесс фильтрации в образце станет статистически усредненным процессом.
Иначе говоря, испытуемый образец должен быть достаточно велик, чтобы его линейные размеры во много раз превышали средние расстояния между фильтрационными каналами. Как известно, в горных породах расстояния между поровыми каналами обусловливаются величиной зерен породы и в большинстве случаев измеряются десятыми и сотыми долями миллиметра, поэтому обычные размеры (30 х X 30 мм) стандартных образцов для исследования проницаемости горных пород вполне достаточны для выполнения упомянутых условий.
В случае же трещиноватых горных пород основными путями фильтрации служат трещины, расстояние между которыми измеряется сантиметрами и десятками сантиметров. Поэтому линейные размеры образца, предназначенного для определения трещинной проницаемости такого коллектора, должны измеряться метрами или даже десятками метров. Это обстоятельство, естественно, заставляет отказаться от попыток определения трещинной проницаемости в лабораторных условиях методами пропускания через образец газа независимо от того, какой кернодержатель при этом используется: Ф. Келтона, радиальной фильтрации или стандартный.
Метод шлифов основан на приближенном определении параметров трещиноватости (раскрытия трещин и их густоты) на базе десятков и сотен отдельных замеров с их последующей статистической обработкой.
Поэтому результаты определения трещинной проницаемости по шлифам не могут быть сопоставимы с результатами определения трещинной проницаемости при помощи любого из приборов, основанных на пропускании газа через образец керна. В связи с указанным выше замечание А.А. Ханина о том, что результаты определения трещинной проницаемости на приборе типа Келтона отличались от результатов, полученных методом шлифов, лишено смысла.
Работа А.А. Ханина, несмотря на отмеченные недостатки, окажет существенную помощь работникам производственных организаций при поисках и разведке новых нефтяных и газовых залежей.
Е. Смехов, Е. Ромм