При образовании нефтяных залежей в водном бассейне откладывались пески, которые затем цементировались минеральными веществами, осаждавшимися из водных растворов. Поры, образовавшиеся в процессе осаждения и последующей цементации пород, были заполнены водой. Появление в порах нефти должно было одновременно сопровождаться освобождением пор от содержащейся в них воды. Однако полного замещения воды нефтью не произошло вследствие различных капиллярных явлений. Часть поровых каналов (субкапилляры) от воды совсем не освобождалась, а та часть, которая заполнялась нефтью, содержала в себе остаточную воду в застойных областях и в пленочном состоянии в виде водного покрова на песчинках. Часть этой воды оставалась также в виде капелек в порах малого размера, окруженных порами большого размера. Вытеснение воды нефтью происходило только из тех пор, в которых давление вытеснения превышало капиллярное давление водонефтяных менисков. В итоге коллекторы нефтяных залежей оказались заполненными водой и нефтью одновременно. Оставшаяся в пласте вода получила название связанной или остаточной (Sв.ост). Таким образом, нефть в пластах содержится только в тех порах, в которых происходило движение жидкостей в период формирования залежи.
Количество остаточной воды (Sв.ост) связано с генетическими особенностями формирования залежей нефти и газа. Ее величина зависит от содержания цемента в коллекторах, в частности, от содержания в них глинистых минералов: каолинита, монтмориллонита, гидрослюд.
Насыщенность – один из важных параметров продуктивных пластов, характеризует запасы нефти (газа и воды) в пласте, количественно оценивается величиной коэффициента S:
|
|
• водонасыщенностью – Sв;
• газонасыщенностью – Sг;
• нефтенасыщенностью – Sн.
Обычно для сформированных нефтяных месторождений остаточная водонасыщенность (Sв.ост) изменяется в диапазоне от 6 до 35%. Соответственно, нефтенасыщенность (Sн) равная 65 % и выше (до 90 %), в зависимости от «созревания» пласта считается хорошим показателем залежи.
Подобная закономерность наблюдается далеко не для всех регионов. Например, в Западной Сибири встречается много, так называемых, недонасыщенных нефтью пластов. В залежах иногда наблюдаются переходные зоны (ПЗ), в которых содержится рыхлосвязанная вода. Толщины ПЗ могут достигать десятков метров.
При создании депрессий на забоях добывающих скважин вода из этих зон попадает в фильтрационные потоки и увеличивает обводненность продукции, что осложняет выработку запасов нефти.
Такие явления характерны для месторождений: Суторминского, Советско-Соснинского, Талинского, Средневасюганского и других. Очень часто это проявляется для малых малодебитных месторождений Западной Сибири.
В пределах нефтяных залежей большая начальная нефтенасыщенность отмечается в купольной части структур. К зоне водонефтяного контакта (ВНК) ее величина может значительно снижаться.
Количество углеводородов, содержащихся в продуктивном пласте, зависит от насыщенности порового пространства породы нефтью, газом и водой. Остаточная водонасыщенность, обусловленная капиллярными силами, не влияет на основную фильтрацию нефти и газа.
Коэффициентом водонасыщенности (Sв) породы называется отношение объема открытых пор в образце породы, занятых водой (Vв), к общему объему пор горной породы (Vпор). Коэффициент водонасыщенности (Sв) рассчитывается по формуле:
|
|
. (3.1)
Коэффициентом нефтенасыщенности (Sн) породы называется отношение объема открытых пор в образце породы, занятых нефтью (Vн), к суммарному объему пустотного пространства (Vпор). Коэффициент нефтенасыщенности (Sн) рассчитывается по формуле:
. (3.2)
Коэффициентом газонасыщенности (Sг) породы называется отношение объема открытых пор в образце породы, занятых газом (Vг), к суммарному объему пустотного пространства (Vпор). Коэффициент газонасыщенности (Sг) рассчитывается по формуле:
. (3.3)
Параметр насыщенности нормирован и равен единице (S =1) или 100 %, т. е. для образцов пород, в случае фильтрации систем нефти, газа и воды, справедливы соотношения:
; (3.4)
Þ 
. (3.5)
От объема остаточной воды в залежи зависит величина статической полезной емкости коллектора. Статическая полезная емкость коллектора (Пст) характеризует объем пор и пустот, которые могут быть заняты нефтью или газом. Эта величина оценивается как разность объема сообщающихся пор (Vсообщ.пор) и объема, занятого остаточной водой (Vв.ост) по формуле:
. (3.6)
В зависимости от перепадов давлений, существующих в пористых средах, свойств фильтрующихся жидкостей, свойств поверхности пород, соприкасающихся с пластовыми флюидами, та или иная часть жидкости (неподвижные пленки у поверхности породы, капиллярно удерживаемая жидкость в порах) не движется в порах.
Величина порового пространства, занятая остаточной водой, влияет на динамическую полезную емкость коллектора. Динамическая полезная емкость коллектора (Пдин) характеризует относительный объём пор и пустот, через которые может происходить фильтрация нефти или газа в условиях, существующих в пласте.
|
|
На практике насыщенность пород определяют в лабораторных условиях по керновому материалу в аппаратах Закса, Дина-Старка или по данным геофизических исследований в открытых стволах скважин.