Características del esqueleto de las rocas reservorio
En los yacimientos de arenisca, el esqueleto está cementado por granos de arena de diferentes propiedades, formas y tamaños. El tamaño, la forma y la disposición de los granos de arena, la composición, cantidad y naturaleza del cemento y los métodos de cementación tendrán un cierto impacto en las propiedades del yacimiento. Entre ellos, el tamaño de las partículas y la superficie específica de la roca son los indicadores más importantes que reflejan la composición del esqueleto de la roca y también son parámetros importantes para clasificar y evaluar yacimientos.
1. Composición granulométrica de la arenisca
La composición granulométrica se refiere al contenido de partículas de diferentes tamaños de partícula en la composición de la arenisca, generalmente expresada como porcentaje, es decir, el porcentaje de partículas de diferentes tamaños en todas las partículas de roca. El patrón de distribución de la composición del tamaño de las partículas es mayormente una distribución normal o cercana a la distribución normal. En la actualidad, la distribución del tamaño de las partículas generalmente se expresa mediante la curva de distribución (Figura 1-1) y la curva de distribución acumulativa (Figura 1-2). Una curva de distribución del tamaño de partículas representa el porcentaje de partículas de varios tamaños y se puede utilizar para determinar el contenido de cualquier partícula en una roca. Cuanto mayor es el valor máximo de la curva, significa que la roca está dominada por partículas de cierto tamaño, es decir, cuanto más uniforme es la composición del tamaño de las partículas de la roca, más a la derecha está el valor máximo de la curva; cuanto más gruesas son las partículas de roca. El tamaño de partícula correspondiente a 50 de la masa acumulada en la Figura 1-2 generalmente se denomina tamaño de partícula mediano. La curva de distribución acumulativa de la composición del tamaño de las partículas también puede mostrar visualmente la uniformidad de la composición del tamaño de las partículas de la roca. Cuanto más pronunciada es la línea recta en la parte ascendente, más uniforme es la roca. El mayor uso de esta curva es que puede obtener los parámetros del tamaño de las partículas basándose en algunos puntos característicos de la curva, describiendo así cuantitativamente la uniformidad de la composición del tamaño de las partículas de la roca.
Figura 1-1 Curva de distribución de la composición del tamaño de las partículas
Figura 1-2 Curva de distribución acumulada de la composición del tamaño de las partículas
El tamaño de las partículas no solo se expresa en milímetros (ver Tabla 1 -1), hay otra forma de expresar la relación entre el valor de φ y el diámetro de partícula (mm) como
Petrología de yacimientos
donde d es el diámetro de partícula (mm). .
Los coeficientes o parámetros que caracterizan la uniformidad de la composición de la roca incluyen el coeficiente de desnivel a y el coeficiente de clasificación F.
El coeficiente de no uniformidad a es la curva de distribución acumulativa representada por la relación entre los dos porcentajes de masa y el diámetro de la partícula. La relación entre la masa acumulada de un diámetro de 60 partículas comúnmente utilizado y la masa acumulada de un diámetro de 10 partículas es
Petrofísica de yacimientos
Obviamente, cuanto más cerca esté el coeficiente de heterogeneidad de 1, Cuanto menor sea el tamaño de las partículas de composición. Generalmente, el coeficiente de heterogeneidad de las rocas yacimiento está entre 1 y 20.
El coeficiente de clasificación viene dado por la siguiente fórmula:
Petrofísica del yacimiento
En la fórmula: d25 corresponde al 25 de la masa acumulada en la curva de distribución acumulativa Diámetro de partícula; d75 es el diámetro de partícula correspondiente a 75 de la masa acumulada en la curva de distribución acumulativa.
Según normativa: F es igual a 1 a 2,5, que significa buena clasificación; F es igual a 2,5 a 4,5, significa buena clasificación; F mayor que 4,5, significa mala clasificación.
2. Superficie específica de la roca
Además de utilizar la composición del tamaño de partícula de la dispersión del esqueleto de roca, la superficie específica de la roca también se puede utilizar para describir el grado de dispersión de la roca yacimiento. esqueleto. La llamada superficie específica se refiere al área de superficie total de las partículas de roca por unidad de volumen o al área de superficie interna de los poros totales de la roca por unidad de volumen, y la unidad es cm2/cm3. Es la superficie total de todas las partículas cuando hay un punto de contacto entre partículas. La expresión matemática de la superficie específica es
Petrología de yacimientos
donde: A es el área de superficie total de las partículas de roca o el área de superficie interna total de los poros de la roca, cm2 ; V es el volumen exterior de la roca, cm3.
Por ejemplo, calculado en base al radio de R esferas dispuestas en un cubo compuesto de medios porosos, si hay n esferas en cada lado del cubo, la superficie específica debe ser S = n3 × 4πR2/ (n × 2R )3 = π/(2R). Por tanto, la superficie específica de la materia de grano fino es obviamente mucho mayor que la de la materia de grano grueso. Cuanto mayor es la superficie específica de la roca, más disperso es su esqueleto y más finas son las partículas. Por lo tanto, se ha propuesto clasificar las rocas yacimiento en función del tamaño de su superficie específica.
Cuando el fluido fluye en las rocas, se verá afectado por la superficie del esqueleto de la roca, como los fenómenos superficiales y la resistencia al flujo. Por tanto, la superficie específica afecta a muchas propiedades de la roca.
Como todos sabemos, la superficie específica está relacionada con el radio de las partículas de roca, por lo que la superficie específica afectará la permeabilidad de la roca. Cuanto mayor sea la superficie específica, menor será la permeabilidad. Para areniscas débilmente cementadas, Kozeny (1927) dio la siguiente relación:
Petrología de yacimientos
La fórmula: S es la superficie específica, cm-1 es el grado de poro, expresado; en sistema decimal; K es permeabilidad, milidarcies (mD); F es coeficiente de formación, igual a la relación entre la resistividad de la roca y la resistividad del agua de los poros. T es la curvatura de los poros, igual a (F).
En aplicaciones prácticas, el denominador (volumen externo de roca V) en la definición de superficie específica a veces se reemplaza por un volumen diferente. Por ejemplo, las definiciones de superficie específicas basadas en el volumen del esqueleto de la partícula VS y el volumen de poros VD están representadas por SS y SD, respectivamente.
Dado que φ = VD/V, VD = φV, VS = (1 - φ)V, las tres definiciones diferentes de volumen de superficie específica tienen las siguientes relaciones:
Petrofísica de yacimientos Ciencia
Además, en la definición de superficie específica, también existe una definición de superficie específica utilizando "masa unitaria". Además, en la definición de superficie específica, también existe una superficie específica Sm definida por "unidad de masa", y su relación con la superficie específica SS es obviamente Sm = SS/ρm, donde ρm es la densidad del esqueleto sólido.
Generalmente, si no hay una explicación especial, la superficie específica de la roca es la superficie específica S basada en el volumen externo de la roca.
3. Cemento y tipo de cementación
El cemento en las rocas yacimientos es un material de precipitación química distinto de las partículas clásticas. Generalmente se trata de minerales atígenos cristalinos y no cristalinos y se encuentra en las areniscas. Por encima de 50, actúa como agente cementante sobre las partículas de roca, convirtiendo la roca en una roca dura.
El cemento en arenisca siempre empeora las reservas del yacimiento. A medida que cambia la composición del cemento y el tipo de cementación, el impacto en el yacimiento también es diferente. Algunos poros intercristalinos se rellenan con cemento.
La densidad de la cementación con rocas clásticas está relacionada con la composición del cemento. La composición del cemento se puede dividir en fangos, calcáreos (materia gris), sulfatos, silíceos y ferrosos, pero los más comunes son los fangos, la materia gris y los sulfatos.
La distribución del cemento en las rocas y su contacto con las partículas clásticas se denomina tipo de cementación. Suele depender de factores como la composición y contenido de cemento, las condiciones de generación y una serie de cambios posteriores a la deposición. Los tipos de cementación se pueden dividir en cementación basal, cementación de poros y cementación de contacto (Liu Baojun, 1980).
(1) Cementación base El contenido de cemento es relativamente alto. Las partículas de escombros están aisladas en el cemento y no entran en contacto entre sí o solo unas pocas partículas están en contacto. Debido a que las partículas de cemento y escombros se depositan al mismo tiempo, también se denomina cementación primaria y tiene una alta resistencia de cementación. El tipo de poro son los microporos dentro del cemento, que tienen malas propiedades de almacenamiento.
(2) Cementación de poros El cemento se rellena en los poros entre las partículas y las partículas están en contacto como un andamio. Los cementos son en su mayoría secundarios, distribuidos de manera desigual, en su mayoría rellenos en poros grandes y la resistencia de cementación no es tan buena como la del cemento de matriz.
(3) El contenido de cemento de cementación de contacto es muy pequeño, generalmente inferior a 5, y sólo se distribuye en las partículas que están en contacto entre sí, en contacto puntual o lineal. Los materiales cementantes son en su mayoría primarios. o materia detrítica erosionada, común en el barro. Este tipo de cemento tiene las mejores propiedades de almacenamiento, con una porosidad de la roca generalmente superior a 25 y una permeabilidad que oscila entre decenas de nanómetros y varios micrómetros cuadrados.
Los tipos de cementación en yacimientos a menudo no aparecen solos, sino que ocurren en mezclas.
4. Ocurrencia y distribución de minerales arcillosos
Las características de ocurrencia y distribución de minerales arcillosos en los yacimientos están estrechamente relacionadas con la fuente de sedimento, el entorno de depósito y las condiciones hidrodinámicas. Diferentes sucesos tienen diferentes efectos sobre el flujo de fluido. Según las observaciones del microscopio electrónico de barrido, la aparición de minerales arcillosos se puede dividir en los siguientes tipos según el orden de impacto de pequeño a grande en la filtración (Figura 1-3).
(1) El patchwork es generalmente principalmente caolinita y una pequeña cantidad de mica acicular, montmorillonita, etc. Adheridos discontinuamente a las paredes de los poros como "placas" o rellenos entre los poros, estrechando los canales de los poros (Figura 1-3a).
(2) Tipo de película delgada Este tipo de minerales arcillosos incluye principalmente illita, clorita, montmorillonita, etc. Las partículas son pequeñas, están dispuestas regularmente y crecen en películas anulares en forma de cintas en los bordes de las partículas o alrededor de los poros, estrechando los canales y teniendo cierto impacto en el flujo de fluido (Figura 1-3b).
Figura 1-3 Generación de minerales arcillosos en arenisca
(3) Tipo puente Estos minerales arcillosos son en su mayoría clorita e illita. Las partículas se extienden de forma fibrosa y en forma de aguja y, a veces, los minerales arcillosos de ambos lados están conectados, como un "puente" a través de los poros. Se forman muchos microporos en los poros, lo que permite que el líquido fluya de forma serpenteante en los poros, afectando así la filtración del líquido (Figura 1-3c).