13РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ АНИЗОТРОПИИ МИКРОСТРОЕНИЯ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД МЕТОДАМИ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ И КОМПЬЮТЕРНОГО АНАЛИЗА ИЗОБРАЖЕНИЙ
В. А. Кузьмин, Н.Н. Михайлов, В.М. Максимов, И.П. Гурбатова ИПНГ РАН, e-mail: KuzminVA@mail.ru
В статье приведены методы изучения и изложены результаты электронно-микроскопических исследований анизотропии микростроения и порового пространства образцов полноразмерного керна карбонатных пород, на которых предварительно были проведены эксперименты по определению анизотропии фильтрационных и физических свойств. В образцах, которые являются карбонатными породами со сложной структурой порового пространства, экспериментально обнаружена азимутальная анизотропия микростроения и порового пространства. На основе цифровой обработки электронно-микроскопических изображений сделаны важные заключения о преимущественном влиянии крупнопорового пространства на азимутальную анизотропию фильтрационных свойств, которые необходимо учитывать при разработке месторождений углеводородов.
Введение
При разработке нефтяных месторождений с поддержанием пластового давления методом закачки воды повышение нефтеотдачи в значительной степени связано с полнотой охвата продуктивного пласта. Полнота охвата пласта зависит от многих причин, и в частности от особенностей технологической разработки месторождения, а также от многочисленных разномасштабных факторов, связанных с геологическим строением месторождения и строением конкретных пород. При отсутствии трещиноватости направление потоков закачиваемой воды в пласте определяется преимущественным направлением проводящих поровых каналов в породе. Это связано с тем, что ориентация пор в различных направлениях разная. Иначе говоря, имеет место фактор анизотропии. В осадочных породах анизотропия фильтрационных свойств относительно вертикального и горизонтального направлений хорошо известна [1]. Такая анизотропия присуща всем осадочным породам. В основном она связана с седиментационными условиями осадконакопления, вторичными преобразованиями в процессе катагенетических изменений и с воздействием горного давления. Эффект анизотропии отчетливо проявляется при петрофизических исследованиях в разной
величине коэффициента проницаемости, измеряемой параллельно или перпендикулярно напластованию. В работе [18] показано, что в общем случае анизотропия имеет тензорный характер, который проявляется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Соответственно, анализ латеральной анизотропии представляет особый интерес. Анизотропия фильтрационных свойств в карбонатных породах также имеет место и, как правило, связана с трещиноватостью [2]. Однако и при отсутствии трещиноватости в карбонатных породах эффект анизотропии фильтрационных свойств практически всегда присутствует. В наибольшей степени он проявляется в крупнопоровых и кавернозных разностях. При проектировании разработки месторождений вертикально-горизонтальная фильтрационная анизотропия учитывается на основе геофизических данных и петрофизических исследований керна. Азимутальная анизотропия слабо изучена и из-за сложности определения, как правило, не учитывается.
Теоретический анализ
В последнее время в связи с необходимостью построения более точных гидродинамических ЭБ-моделей месторождений, помимо вертикальной, необходим учет и азимутальной (горизонтальной) анизотропии фильтрационных свойств пород. Причинами такой анизотропии являются ориентация породообразующих частиц и порового пространства в результате формирования и преобразования породы, а также воздействия тектонических процессов. Детальное исследование анизотропии флюидопроводимости в разных азимутальных направлениях требует петрофизических исследований на ориентированных кернах. Ориентировка керна возможна в процессе его отбора при бурении специальным оборудованием или на основе палеомагнитных методов, позволяющих сориентировать керн в пространстве, при этом определяется не только его современное положение в породах, но и положение во время образования породы [Э]. В настоящее время имеются работы по изучению азимутальной ориентации флюидомиграции в пластах, проведенные на ориентированных кернах [4, 5, 6]. В работе [4] авторы провели комплекс исследований по анизотропии коллекторов нефтяных месторождений с помощью петрографических, палеомагнитных и физических (упругих, магнитных) методов. Показано, что анизотропия физических свойств в породах обусловлена не только изменчивостью петрофизических характеристик (проницаемости, вторичной пористости), но и направленностью (трендом изменения) разуплотнения матрицы, ее деформации посредством флюидотектонических процессов. В работах [7, 8]
Гурбатовой И.П. и Михайловым Н.Н проводились исследования анизотропных свойств газопроницаемости и скорости распространения упругих волн на полноразмерных образцах кернов карбонатных пород. Проведенные экспериментальные исследования показали, что помимо вертикальной анизотропии для изученной коллекции образцов характерна азимутальная анизотропия в плоскости напластования, а проницаемости в различных направлениях этой плоскости кратно различаются. Эксперименты показали, что для некоторых образцов отсутствует прямая корреляция между направленной проницаемостью и направленной скоростью распространения упругих волн. В общем случае авторы установили нелинейную корреляционную зависимость между направленной проницаемостью и временем распространения упругих волн. Для объяснения нетривиальных полученных результатов авторы сделали предположение, что в сложно построенных коллекторах имеется два типа симметрии: первичный (седиментационный) и вторичный, когда на первичные элементы симметрии накладываются процессы выщелачивания и каверно-образования, что и определяет различие анизотропии по различным физическим свойствам. Детальное изучение анизотропии микростроения глинистых пород методами электронной микроскопии на основе Фурье-анализа было проведено в работах [9, 10]. Авторы исследовали микроструктурную ориентированность глинистых пород (грунтов) по изображениям, полученным с помощью растрового электронного микроскопа (РЭМ). Приведенные данные показали высокую информативность электронно-микроскопических методов на основе цифровой обработки изображений для исследований микроструктурной ориентации в глинистых породах. Для карбонатных пород такие исследования на основе Фурье-анализа электронно-микроскопических изображений были впервые проведены Кузьминым В. А. и Скибицкой Н.А. в работе [11]. Ими было изучено влияние ориентации микроструктуры на ориентацию порового пространства и получены корреляционные связи между степенью анизотропии микростроения и степенью анизотропии порового межзернового пространства. Экспериментально было установлено, что пористые образцы являются неоднородными с точки зрения азимутальной ориентации микроструктурных частиц и поровых каналов. Было обнаружено, что степень ориентации порового пространства по-разному связана с ориентацией кристаллической матрицы. При сопоставимой пористости, более проницаемые образцы имеют более ориентированные
поровые каналы. Исследования также показали, что в ряде случаев имеется разнонаправленность ориентации микроструктурных частиц и порового пространства.
Методика и экспериментальная часть Для изучения латеральной анизотропии на полноразмерных кернах были проведены специальные эксперименты по определению максимальной проницаемости в зависимости от направления. Литологическая характеристика изученных образцов приведена в табл. 1. Использовалось специальное оборудование, позволяющее проводить определение проницаемости и интервального времени в перпендикулярном направлении относительно вертикальной оси керна. Все измерения были выполнены с шагом измерений 30о по круговому сектору. По полученным данным были построены лепестковые диаграммы (розы ориентаций) проницаемости по газу и времени распространения упругих волн (интервального времени ультразвука).
Таблица 1
Литологическая характеристика пород
№ образца Литологическая характеристика пород
461-2-09 Известняк с примесью органогенного детрита неравномерно доломитизированный, стилолитизированный, трещиноватый, локально пористый, неравномерно нефтенасыщенный
461-6-09 Доломит вторичный с реликтовой органогенной структурой известковистый стилолитизированный, пористо-кавернозный, локально трещиноватый, сильно нефтенасыщенный. Текстура узорчатая, стилолитовая, локально трещиноватая, пористо-кавернозная
461-33-09 Известняк с незначительной примесью глинистого вещества, стилолитизированный, трещиноватый, участками кавернозно-пористый, неравномерно пигментирован БОВ. Текстура стилолитовая, трещиноватая, участками кавернозно-пористая, пятнистая, обусловленная крайне незначительной примесью глинистого материала
На рис. 1—Э представлены результаты этих исследований в виде лепестковых диаграмм (розы ориентации).
в
Рис. 1. Результаты азимутального изучения газопроницаемости и интервального времени
роза ориентации: а - образец 461-ЭЭ-09; б - образец 461-6-09; в- образец 461-2-09
Как видно из диаграмм, во всех образцах имеются различия в фильтрационных и физических свойствах, а также в асинхронном изменении значений проницаемости и интервального времени в зависимости от направления. Также во всех образцах имеются различия в ориентации главного направления фильтрации и направления интервального времени распространения упругих волн. В табл. 2 приведены данные по фильтрационной анизотропии, вещественному составу карбонатных пород, а также значения пористости с учетом и без учета каверн.
Таблица 2
Характеристика анизотропии фильтрационно-емкостных свойств и вещественный состав пород
№ образца Пористость, % Газопроницаемость, мД Карбонатность, %
С учетом внешних каверн Без учета внешних каверн Доля внешних каверн Гориз. 90 о Вертик Кальцит Доломит
461-2-09 8.19 8.19 0 153.4 1 115.69 28.17 72.9 19.9
461-6-09 6.71 6.11 0.60 5.44 5.24 9.06 н/обн 99.2
461-33-09 9.07 8.60 0.47 26.54 14.19 29.30 98.2 н/обн
Из табличных данных видно, что образцы пород при сопоставимой пористости 6,79,07% различаются по анизотропии фильтрационных свойств (газопроницаемости). В образце 461-6-09 величины проницаемости в азимутальном направлении (главное и перпендикулярное направления фильтрации) практически не различаются и составляют соответственно 5,44 и 5,24 мД. Если выразить коэффициент фильтрационной анизотропии (Ка(ф)) как отношение разницы проницаемостей к большей проницаемости, то в этом случае Ка(ф) в процентах составит 3,6%. Заметная анизотропия фильтрационных свойств наблюдается в образце 461-2-09, для которого коэффициент газопроницаемости по главному и перпендикулярному направлениям Кпр равен соответственно 153,41 и 115,61 мД, а Ка(ф) = 32,7%. Максимальная анизотропия фильтрационных свойств наблюдается в образце 461-33-09, в котором азимутальные проницаемости различаются практически в два раза (26,54 и 14,19 мД) в зависимости от направления (Ка(ф) =87,0%).
Поскольку фильтрация осуществляется по системе поровых каналов, то для изучения причин таких фильтрационных различий необходимо исследовать особенности микростроения пород и их порового пространства на микроуровне. В настоящей работе для таких исследований применялся аналитический автоэмиссионный растровый электронный микроскоп LEO SUPRA 50VP с полевой эмиссией катода и с разрешением
прибора 1 нм. Идентификация минерального состава проводилась с помощью рентгеноспектрального энергодисперсионного анализатора. Анизотропия микростроения изучалась методом градиента интенсивности сигналов РЭМ-изображений сколов образцов [12, 13]. Анализ порового пространства осуществлялся по сечениям пор и каналов на поверхности аншлифов в режиме катодолюминесценции в РЭМ по методике Кузьмина
В кавернозных карбонатных породах масштаб крупных пор и каверн слишком велик для изучения методами электронной микроскопии. В связи с этим автором для оценки степени ориентации (анизотропии по различным направлениям) был разработан и применен способ контрастных оптических изображений. С этой целью с помощью микроскопа МБС и цифровой камеры МБС20 осуществлялась цифровая микрофотосьемка при контрастном освещении пришлифованной поверхности образцов.
Для определения интегральных значений ориентации кристаллов и пор использовался упомянутый выше метод градиента интенсивности сигнала, который реализовывался с помощью пакета прикладных программ. Метод градиента интенсивности сигнала РЭМ-избражений для определения ориентации, по сути, является модифицированным методом анализа частоты изменения яркостных градаций изображения в различных по ориентации направлениях, ранее предложенным Кузьминым В.А. (1978 г.) [17]. Алгоритмы цифровой обработки изображения в этом методе основываются на том, что в процессе анализа производится оценка локального градиента интенсивности сигнала V в каждой точке изображения по двум направлениям й1/йх и й1/йу. Величина градиента рассчитывается из выражения:
По результатам анализа строят розу ориентации, длина лучей которой представляет относительную величину градиента интенсивности сигнала в процентах. Направление преимущественной ориентации определяют к нормали по направлению максимального градиента интенсивности сигнала.
По полученной розе ориентации рассчитывается параметр степени ориентации — коэффициент анизотропии А, который определялся из выражения
В.А. (1987, 2009 г.) [14, 15].
где I - яркость сигнала в данной точке изображения.
Градиент интенсивности сигнала вычисляется из выражения: tgв
й1 / йу
й / йх
А={1-( й+У1)/(&+Я2)}*100%, где (5'1+5"1) и ^2+$2) - суммарные площади радиальных сегментов вдоль минимальной и максимальной осей розы ориентации. Подробно метод изложен в работе [10].
Полученные результаты и обсуждение Для оценки особенностей микростроения пород образцы были изучены в стандартном режиме в РЭМ (во вторичных электронах). Этот режим позволяет визуализировать микростроение в виде обычного восприятия, идентичного оптическим средствам. При изучении все образцы были строго ориентированы по главному направлению (направление максимальной фильтрации). Поровое пространство исследовалось в РЭМ в режиме катодолюминесценции.
По данным РЭМ, все изученные образцы представляют собой крупнопоровые и крупнопорово-кавернозные разности пород. Значительная доля емкости в них сформирована вторичными порами и кавернами в основном в результате процессов выщелачивания. То есть в образцах помимо первичных, более мелких, пор имеется система вторичных поровых каналов с различной генетической принадлежностью -межзерновые поры, образованные в результате процессов перекристаллизации, и крупные поровые каналы и каверны, образованные в результате растворения карбонатной матрицы.
С точки зрения ориентации структурных элементов во всех изученных образцах наблюдается разнонаправленное расположение слагающих породы агрегатов, кристаллов и зерен. Визуальная оценка тренда ориентации кристаллов и пор по РЭМ-изображениям в большинстве случаев невозможна, и, следовательно, невозможна визуальная оценка анизотропии микростроения. Таким образом, анализ «вторично-электронных» изображений микростроения показал, что в породах имеются разнообразные микроструктурные морфологические, размерные, микротекстурные и ориентационные различия породообразующих кристаллов и поровых каналов.
Для сравнительной оценки межзернового порового пространства в изученных образцах нами приведены гистограммы распределения пор по размерам (рис. 2), полученные методом анализа катодолюминесцентных РЭМ-изображений. Для подсчета применялась программа «Коллектор», разработанная в ИПНГ РАН [16]. Приведенные распределения захватывают только диапазон межзерновых (межкристаллических) капиллярных поровых каналов. Сверхкапиллярные поровые каналы (каверновые каналы) в этих распределениях не учитывались.
По характеру распределения гистограммы имеют полимодальный вид с преобладанием крупных фильтрующих пор. Во всех образцах наблюдается возрастание объемной доли пор с ростом их размеров. Такое распределение характерно для вторичной пористости в карбонатных кавернозных породах с высокой пористостью. Наиболее крупные межзерновые поры - в образце 461-6-09, их максимальный размер составляет 536,6 мкм. Следует отметить, что размеры вторичных пор растворения и межзерновых пор, образованных гранями кристаллов в крупнозернистых разностях, могут частично перекрываться, поэтому обозначать полученные гистограммы как долевой объем межзерновых пор можно с достаточной степенью условности.
В изученных образцах фильтрующие поровые каналы можно разделить на две группы по их влиянию на симметрию физических свойств (согласно принципу Нэймана). Как видно по результатам электронно-микроскопических исследований, ориентация межзерновых капиллярных пор с размерностью от 0,2 до 500 мкм связана с ориентацией кристаллов кальцита и доломита в породах. Более крупные сверхкапиллярные поры,
образованные за счет выщелачивания, имеют ориентацию, связанную с другими многочисленными факторами, влияющими на степень и скорость растворения.
В настоящей работе изучение азимутальной ориентации (анизотропии) элементов микростроения и порового пространства карбонатных пород проводилось по следующей схеме:
1. Крупнопоровое пространство и каверны на поверхности пришлифованных пластин, выпиленных из полноразмерных кернов, фотографировались при контрастном освещении. Далее программными средствами полутоновые изображения пор и каверн преобразовывались в двуградационные изображения. По цифровым изображениям определялся коэффициент анизотропии.
2. В РЭМ в режиме «вторичных электронов» исследовалось микростроение сколов, приготовленных параллельно напластованию. Далее при информативном увеличении по РЭМ-изображениям проводился анализ анизотропии и интегрального значения степени ориентации зерен и кристаллов карбонатной матрицы.
3. В РЭМ в режиме катодолюминесценции исследовались пропитанные катодолюминофором аншлифы, и полученные изображения анализировались для оценки анизотропных свойств и ориентированности порового пространства.
Такой подход позволил детально исследовать влияние факторов микростроения на анизотропию и выявить разнонаправленность поровых каналов по ориентировке в зависимости от их генетической принадлежности и размерной характеристики (межзерновые и каверновые поры и каналы).
Ниже в качестве примера приведено детальное исследование ориентации и анизотропии элементов микростроения и порового пространства для образца 491-2-09. Оценка анизотропии крупнопорового пространства и преимущественной ориентации поровых каналов был проведена с помощью цифрового анализа оптического контрастного изображения пришлифованной поверхности. На рис. 3 представлена фотография крупнопорового пространства участка пластины, отпиленной от полноразмерного керна, на котором были проведены азимутальные определения по фильтрации и интервальному времени. Стрелкой показано главное направление фильтрации, на фотографии оно расположено под углом 25,50 к горизонтали.
Как видно из розы ориентации, в образце 461-2-09 имеется практически полное совпадение ориентации фильтрационных свойств (главного направления) и ориентации
крупнопорового пространства. Оценка анизотропии и ориентации микростроения проводилась по вторично-электронным РЭМ-изображениям (рис. 4).
Rose orientation diagram Specimen = поры, mag. = 0,00, Ka = 57,78%, angle = 25 00 deg
б
Рис. 3. Образец 461-2-09
а - фотография участка пластины, отпиленной от полноразмерного керна, угол главного направления фильтрации (показано стрелкой) 25,5 град. от горизонтали. Увеличение 5; б - роза ориентации крупнопоровых каналов. Ка = 57,78 %, угол интегральной ориентации 25,0 град. Разница с главным направлением фильтрации 0,5 град.
а
Рис. 4. Образец 461-2-09
а — Рэм-изображение микростроения породы, на котором проведен анализ ориентации. Увеличение 100; б — роза ориентации микроструктурных элементов (20-секторная диаграмма); Ка = 25.87%; угол интегральной ориентации 73,72 град. Разница с главным направлением фильтрации 48,22 град
Как видно из розы ориентации, микроструктура (кристаллы и агрегаты) имеет угол преимущественной ориентации, равный 73,72 град по отношению к горизонтали, то есть он отклоняется на 48,22 град от направления преимущественной фильтрации (главного направления). Коэффициент анизотропии Ка =43,25%.
Анализ ориентации капиллярной межзерновой пористости был проведен по катодолюминесцентным изображениям, которые были частично дефокусированы для получения полутонов и повышения информативности анализа. Программными методами были рассчитаны значения Ка и угол интегральной ориентации (рис. 5).
а б
Рис. 5. Образец 461-2-09
а - изображение порового пространства матрицы карбонатной породы. Увеличение 50; б - роза ориентации (лепестковая 20-секторная диаграмма), полученная методом анализа градиента интенсивности сигналов. Ка=8,59%, угол интегральной ориентации 84,45 град. Разница с главным направлением фильтрации 58,95 град
Аналогичные исследования были проведены для образцов 461-6-09 и 461-3309. Обобщения полученных данных по исследованным образцам показывают, что в случае высокой фильтрационной анизотропии (образцы 461-2-09 и 461-33-09) наблюдается значительная анизотропия каверновых и крупных поровых каналов размером более 500 мкм. Межзерновые каналы имеют сравнительно небольшую
анизотропию в пределах 10%, но со значительными углами отклонения интегральной ориентации от главного направления фильтрации. Другими словами, имеет место разнонаправленность систем поровых каналов различного генезиса. В образце с одинаковыми фильтрационными свойствами в азимутальном направлении (461-6-09) ориентация кавернового и межзернового порового пространства составляет 6,19%, то есть практически отсутствует.
Для обобщения полученных данных в табл. 6 приведены результаты исследования анизотропии микроструктурных элементов и порового пространства образцов, а также рассчитанные углы отклонения направления интегральной ориентации от главного направления фильтрации.
Таблица 6
Сводная таблица результатов исследования анизотропии микроструктурных элементов и порового пространства образцов
№ образца Оптический метод с контрастным освещением Растровый электронный микроскоп (РЭМ) СПП-катодо-люминесценция в РЭМ Анизотропия фильтра ционных свойств Ка(ф), %
Ориентированность крупных пор и каверн Ориентированность кристаллов и агрегатов кальцита и доломита Ориентированность (условно) мелких пор
Ка, % Угол отклонен ия от главного направле ния, град Ка, % Угол отклонения от главного направлени я, град Ка, % Угол отклонения от главного направления, град
461-2-09 57.78 Совпад. 25.8 48.22 8.59 58.95 32.7
461-6-09 6.19 Совпад. 23.0 Не ориент. 3.14 Не ориент. 3.6
461-3309 44.41 11.92 59.9 5.23 9.72 13.6 87.0
Обсуждение результатов
На основании полученных данных можно сделать следующие заключения. Анизотропия фильтрации тесно связана с микроструктурными параметрами породы. В изученных образцах основной причиной анизотропии фильтрационных характеристик является анизотропия порового пространства, причем ведущую роль играет система крупных поровых каналов размером более 350-500 мкм, ориентация которых отличается от ориентации более мелкой системы каналов матричной капиллярной межзерновой пористости. Прямой зависимости между коэффициентом анизотропии крупных поровых каналов, полученным методом анализа изображений, и коэффициентом анизотропии проницаемости не наблюдается, что связано с одновременным влиянием всей поровой системы на фильтрацию. Ориентация каверновых каналов мало связана с ориентацией кристаллов и зерен карбонатной матрицы. Образцы коллектора, в которых нет фильтрационной анизотропии (образец 461-6-09, доломит), имеют практически неориентированное крупнопоровое и межзерновое поровое пространство. В образцах 4612-09 и 461-33-09 интегральное направление ориентации крупнопорового пространства либо совпало с главным направлением фильтрации, либо отклонилось на небольшую величину - 11,92 град для образца 461-33-09. Во всех изученных образцах имеется анизотропия микростроения кристаллической матрицы породы в пределах Ка= 23,059,9%, которая связана с интегральной ориентированностью породообразующих кристаллов и агрегатов (зерен). Угол отклонения от направления максимальной фильтрации составил от 5,23 до 48,22 град.
Проведенные исследования показали высокую информативность применения растровой электронной микроскопии и цифрового анализа изображений для исследования задач, связанных с анизотропными свойствами пород-коллекторов нефти и газа. Установлено, что в карбонатных породах элементами симметрии ориентации являются микроструктурные элементы, такие как поровые каналы, зерна и кристаллы, а также агрегаты различного вещественного состава, входящие в породу. Известно, что согласно принципу Неймана симметрия любого физического свойства должна включать в себя элементы симметрии исследуемого материала. С этих позиций в карбонатных породах-коллекторах необходимо выделять поровое пространство как самостоятельную структуру, то есть принцип Неймана следует применять раздельно к микростроению и поровому пространству. Это связано с тем, что ориентация кристаллов и зерен породы не
приводит к синхронной ориентации всего порового пространства. Как показали электронно-микроскопические исследования, в карбонатных сложнопостроенных породах крупнопоровое и каверновое поровое пространство (размером более 0,5 мм) может иметь иную ориентацию, отличную от капиллярных межзерновых поровых каналов (размером 0,0002-0,5 мм). Это объясняется тем, что кавернозная пористость может образовываться в процессе вторичных изменений, например растворения под действием давления и температуры. Процессы растворения карбонатов очень чувствительны к структурным неоднородностям и другим многочисленным факторам, влияющим на скорость растворения (неравномерное распределение минералов с различной устойчивостью к растворению, наличие примесей, состав растворов и т. д). Это приводит к образованию системы крупнопоровых каналов с преимущественной ориентацией, отличной от ориентации межзерновых поровых каналов, формирование которых также связано со вторичными процессами, но на более ранней стадии, в результате диагенетической и катагенетической перекристаллизации. Ориентация межзерновых поровых капиллярных каналов зависит от характера упаковки кристаллов и зерен карбонатной матрицы. Следует иметь в виду, что сложнопостроенные высокопористые карбонатные породы, как правило, имеют многоуровневую систему поровых каналов с различным диапазоном размеров. В кавернозных породах система межзерновых поровых каналов может иметь меньший долевой вклад в проницаемость, чем система крупных каверновых каналов. В то же время, как уже отмечалось, интегральная ориентация каверновых каналов, образованных за счет растворения, может иметь другое направление, отличное от направления системы межзерновых пор. В этом случае анизотропия фильтрационных свойств и интервального времени будет разнонаправленной. По данным исследований в РЭМ, связанность поровых каналов также является важной составляющей анизотропии флюидопроводимости в различных азимутальных направлениях. Это объясняется тем, что фильтрация зависит от связанности пор. Ранее проведенными исследованиями установлено, что ориентированность поровых каналов влияет на связанность пор в разных направлениях; как правило, она выше в преимущественном направлении ориентации. По-видимому, связанность порового пространства изменяется в результате уплотнения и разуплотнения пород под воздействием тектонических напряжений. Однако вопрос связанности поровых каналов в различных направлениях требует дальнейшего детального исследования микростроения на ориентированных образцах.
Таким образом, можно сделать вывод, что направление максимальной скорости фильтрации в изученных карбонатных породах определяется долевой проницаемостью межзерновых капиллярных пор и крупных пор растворения, имеющих различную интегральную ориентацию. Проведенными исследованиями установлено, что в карбонатных породах имеется ориентированность породообразующих кристаллов кальцита и доломита и ориентированность порового пространства, которое определяет изменчивость фильтрационных характеристик в различных азимутальных направлениях.
Полученные в настоящей работе результаты имеют практическое значение при разработке месторождений, так как неучет азимутальной ориентированности порового пространства пород приводит к тому, что при закачке воды в скважину направление потоков жидкости отклоняется от проектных значений. Это ухудшает охват нефтенасыщенного пласта и увеличивает количество остаточной нефти из-за невыработки неохваченных участков.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ботвинкина Л.Н. Слоистость осадочных пород. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 542 с.
2. Багринцева К.И. Трещиноватость осадочных пород. М.: Недра, 1982. 256 с.
3. Меркулов В.П., Третьяков К.Г. Методика пространственного палеомагнитного ориентирования керна скважин // Геофизические методы при разведке недр и экологических исследованиях: сб. материалов Всерос. науч.-техн. совещ. Томск, 1996. С. 21.
4. Меркулов В.П., Краснощекова Л.А., Александров Д.В., Мартынова Т.Е. Исследование анизотропии коллекторов нефтяных месторождений // Сборник тезисов докладов 9-й Международной научно-практической конференции, Геомодель-2007, Геленджик, 16-21 сент. 2007. М., 2007. С. 55.
5. Альвард А.А., Зайнутдинов Р.С. Анизотропия проницаемости горных пород коллекторов и ее роль в регулировании процессов разработки // Интервал. 2003. № 9(56). С. 26-31.
6. Chen H.Y., Teufel L.W. Timing and distance of well interference in anisotropic reservoirs // SPE annual technical conference and exhibition. San Antonio, TX. 29 Sept. 2 - Oct. 2002. SPE Paper 77455.
7. Гурбатова И. П., Михайлов Н.Н. Изучение анизотропии сложнопостроенных карбонатных коллекторов лабораторными методами // Вестн. ЦКР «Роснедра». 2010. № 3.С. 28-35.
8. Гурбатова И.П., Михайлов Н.Н. Масштабные и анизотропные эффекты при экспериментальном определении физических свойств сложнопостроенных коллекторов // Материалы международной конферении «Петрофизика: современное состояние, проблемы, перспективы». М., 2010. С. 65.
9. Соколов В.Н., Юрковец Д.И. и др. Использование Фурье-анализа РЭМ-изображений для получения морфологических характеристик микроструктры // Изв. АН. Сер. физ., 1998. Т. 62, №3. С. 450-454.
10. Осипов В.И., Соколов В.Н., Румянцева Н.А. Микроструктура глинистых пород. М.: Недра, 1989. 210 с.
11. Кузьмин В.А., Скибицкая Н.А. Изучение анизотропии микростроения пород-коллекторов нефти и газа методами электронной микроскопии // Материалы XXIII Российской конференции по электронной микроскопии. Черноголовка, 2010. С. 298.
12. Smart P., Tovey K. Electron microscopy of soils and sediments-techniques. Oxford.: Clarendon Press, 1982.
13. Unitt В.М. A digital computer method for revealing directional information in images // J. Phys. E Ser. Z. 1975. Vol. 8. P. 423-425.
14. Кузьмин В.А. Методика изучения пустотного пространства пород в РЭМ // Тез. докл. 6 Всесоюзная конференция «Коллекторы газа на больших глубинах» 1987, С. 196.
15. Kuzmin V.A. X-ray, synchrotron and neutron techniques // J. Surf. Invest. 2007. Vol. 1, N 6. P. 687-690.
16. Большаков М.Н., Скибицкая Н.А., Кузьмин В.А. Изучение структуры порового пространства в растровом электронном микроскопе (РЭМ) с помощью компьютерной программы "Коллектор" // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2007. №8. С. 108-111.
17. Кузьмин В.А. А.с. 716087. Способ определения ориентации элементов растрового изображения. - Приор. от 9.06.1978; Опубл. в 1980.
18. Дмитриев Н.М., Максимов В.М. О структуре тензоров коэффициентов фазовых и относительных проницаемостей для анизотропных пористых сред // Докл. РАН. 1998. Т. 358, № 3.
