, (1.1)

де h ? відстань по вертикалі від контакту вода-нафта (вода-газ) до точки, в якій визначається надмірний тиск; св? густина законтурної води в пластових умовах; су? густина вуглеводнів (нафти або газу) в пластових умовах.

З формули (1.1) витікає, що найбільший надлишковий тиск буде в найвищих ділянках покладів.

Нарешті, перепади тиску, за рахунок яких може відбуватися рух вуглеводнів і пластових вод по тріщинах і порах через покришки і водонапірні товщі, виникають при аномально високому пластовому тиску, що фіксуються в деяких покладах, і є наслідком сумісності з глибокими горизонтами.

Витрата рідини, що фільтрується через трубку кругового перетину, визначається рівнянням Гашена-Пуазейля:

, (1.2 )

де R ? радиус трубки; ?p ? градієнт натиску; м — в'язкість рідини.

Кількість рідини при витіканні через щілиноподібні відчини визначається за формулою

, (1.3)

де b – поперечний переріз щілини; l – довжина щілини.

Із наведених формул слідує, що проникність пористого і тріщинуватого середовищ залежить від розміру пор і розкриття тріщин. Ці параметри в покришках покладів нафти і газу, нехай це евапоритові чи глинисті породи, вимірюються досить малими величинами, в результаті чого більшого значення набувають капілярні сили. За графіком залежності капілярного тиску від радіусів порових каналів, приведеного на рисунку 1.3 , видно, що в глинах (для середнього розміру пор 0,15 мк капілярний тиск досягає 10 кг/см2 і більше) дуже значний вплив молекулярних сил. В такому випадку запас міцності глинистої покришки біля 8 – 10 разів більший від мінімально допустимого рівня, виходячи із надлишкових тисків.

По цьому графіку можна побачити, що фільтрації нафти заважали б і породи навіть з розміром пор порядку 0,5 мк. До таких порід наближаються колектори V класу проникності, тобто сильно глинисті пісковики і алевроліти.

Великі надлишкові тиски в газових покладах, які виникають через значну різницю густин газу і пластової води, або в нафтових покладах великої висоти, можуть виявитися достатніми для фільтрації вуглеводнів через пори порід, покришки. Такої фільтрації може і не бути, якщо у водоносному горизонті, який лежить вище покришки, приведений напір буде більшим від надлишкових тисків біля покладу.

0 1 10 100

Радіус поровихх каналів, мм

Рисунок 1.3. Залежність капілярного тиску від радіусу порових каналів (Шишигин, 1968).—

2— при витісненні води трансформаторним маслом.

У подібних умовах роль покришки виконує різниця напорів, в цьому випадку слід говорити про існування гідравлічної покришки (Круглікоз, 1965).

При малому розкритті тріщин в них також починають сильно позначатися капілярні сили, що перешкоджають руху рідин.

Якщо величини радіусу порових каналів або розкриття тріщин дуже малі і наближаються до товщини плівки міцно зв'язаної води, в цьому випадку рух рідини і газів утруднений навіть при дуже значних перепадах тиску.

Проникність покришок обумовлена і процесами дифузії. Питання дифузійної проникності глинистих порід достатньо повно освітлені в роботах П. Л. Антонова (1954, 1963).

Кількість речовини, що переміщається за допомогою дифузії, визначається по формулі

, (1.4)

де dQ ? кількість речовини, яка дифузує за час t; S ? площа, через яку відбувається дифузія; D ? коефіцієнт дифузії; c — коефіцієнт концентрації дифузуючої речовини у воді у напрямі х.

З формули (1.4) кількість дифузуючої речовини прямопропорційна площі, через яку відбувається дифузія. Крім того, вирішальний вплив на коефіцієнт дифузії надає ефективна пористість глин, через які відбувається цей процес. Досвідчені дані показують, що коефіцієнт дифузії змінюється в межах 2,45?4,715*106 см2/с відповідно для глин з 18 і 33% вологості (Антонов 1963). Як відомо, вологість за інших рівних умов залежить від абсолютної пористості глин.

Очевидно, що глинисті пачки, що складаються з тонкодисперсних ущільнених глин, краще всього протистоятимуть дифузії вуглеводнів. Крім того, як відзначає В. А. Соколов (1965), у разі дуже малих розмірів пор дифузія, що почалася, може припинитися в результаті адсорбції вуглеводнів на частинах породи і закупорки пор.

Таким чином, проникність водоупорів і покришок обумовлена їх тріщинуватістю і пористістю. Розмір тріщин їх густина, розкриття, закономірність розподілу, величина пор, частка ефективних пор в породах — все це зумовлює якість покришок і водоупорів, тобто їх екрануючі і провідні властивості. Перш за все тому доцільно привести відомості про пористість порід, що складають покришки, про розривні порушення і тріщинуватість їх.

1.3 Пористість порід, що складають покришки

Пористість порід ? одна з невід'ємних їх властивостей. В нафтовій геології пористість детально вивчена і описана для гранулярних колекторів (Авдусин, Цветкова, 1938; Ханін, 1962; 1995; Енгельгардт, 1964 і ін.). Визначені межі зміни розміру пор для порід різної проникності, вивчена їх морфологія. Складніше йде справа з вивченням пористості таких тонкодисперсных порід, як глини. Оскільки вони складаються дуже дрібними частинками, то і розмір їх пор дуже малий, що утрудняє вивчення морфології пор. В глинистих породах з лусковою або пластинчастою формою елементарних глинистих частинок пори між ними будуть щілиноподібними, а форма порового простору між агрегатами глинистих частинок, якими власне і складені ці породи, очевидно, різноманітна, але наближається до ізометричної. Форма пор в карбонатних породах примхлива, часто каверноподібна. Евапоритові породи (гіпс, галіт, мірабіліт і ін.). через свій хімічний генезис за рахунок випаровування з концентрованих розчинів, у разі відсутності теригенних домішок, за рідкісним виключенням, складаються з щільно розташованих один до одного кристалів. Проте за лабораторними дослідженнями (Стеклянін і ін., 1968) навіть ці породи володіють пористістю, величина