Нефть и природный газ

План изучения темы

• 1. Нефть, ее элементный состав.
• 2. Краткая характеристика физических свойств нефти.
• 3. Углеводородный газ.
• 4. Компонентный состав и краткая характеристика физических свойств газа.
• 5. Понятие о газоконденсате.
• 6. Происхождение нефти и газа.
• 7. Нефть как источник загрязнения природной среды.

Нефть и природный газ - ценные полезные ископаемые. И.М.Губкин отмечал, что разгадка происхождения нефти имеет не только научно-технический интерес, но и первостепенное практическое значение, т.к. она позволяет получить надежные указания, в каких местах искать нефть, и как наиболее целесообразно организовать ее разведку.

Происхождение нефти - одна из наиболее сложных и до сих пор до конца не решенных проблем естествознания. В основу существующих гипотез положены представления об органическом и неорганическом происхождении нефти и газа.

Нефть представляет собой смесь углеводородов, содержащую кислородные, сернистые и азотные соединения. В зависимости от преобладания ряда углеводородов нефти могут быть: метановые, нафтеновые, ароматические.

Товарные качества нефти зависят от содержания парафина. Различают нефти: малопарафинистые не более 1 %, слабо парафинистые - от 1% до2; высокопарафинистые свыше 2%.

Основные физические свойства нефти характеризует плотность, объемный коэффициент, вязкость, сжимаемость, поверхностное натяжение и давления насыщения.

Углеводородный газ находится в недрах Земли в виде самостоятельных скоплений, образуя чисто газовые залежи или газовые шапки, а также в растворенной воде. Горючий газ представляет собой смесь предельных углеводородов метана, этана, пропана и бутана, нередко в составе газа присутствуют более тяжелые углеводороды пентан, гексан, гептан. Углеводородные газы обычно могут содержать углекислый газ, азот, сероводород и небольшие количества редких газов (гелия аргона, неона).

Природные углеводородные газы имеют следующие физические свойства, плотность, вязкость, коэффициент сжимаемости газа, растворимость газа в жидкости.

Что такое нефть, природный газ?

Какими основными свойствами обладают нефти, газы?

Какие существуют теории происхождения нефти?

Какие нефти называются парафинистыми?

Какими свойствами обладают нефти?

Основные:

Дополнительные: стр.93-99

Условия залегания нефти, природного газа и пластовой воды в земной коре

План изучения темы

• 1. Понятие о породах - коллекторах. Группы пород - коллекторов.
• 2. Поровые пространства в горных породах, их виды, форма и размеры.
• 3. Коллекторские свойства горных пород.
• 4. Гранулометрический состав.
• 5. Пористость, трещиноватость.
• 6. Проницаемость.
• 7. Карбонатность.
• 8. Методы изучения коллекторских свойств.
• 9. Нефтегазонасыщенность пород - коллекторов.
• 10. Породы - покрышки. Понятие о природных резервуарах и ловушках. Водонефтяные газонефтяные контакты. Контуры нефтегазоносности.
• 11. Понятие о залежах и месторождениях нефти и газа.
• 12. Разрушение залежей.
• 13. Пластовые воды, их промысловая классификация. Подвижная и связанная вода.
• 14. Общие сведения о давлении и температуре в нефтяных и газовых пластах. Карты изобар, их назначение.

Краткое изложение теоретических вопросов.

Природный резервуар - естественное вместилище для нефти, газа и воды, внутри которого они могут циркулировать и форма, которого обусловлена соотношением коллектора с вмещающими его (коллектор) плохо проницаемыми породами. Выделяют три основных типа природных резервуаров: пластовые, массивные, литологически ограниченные со всех сторон.

Горные породы, обладающие способностью вмещать нефть, газ и воду и отдавать их в промышленных количествах при разработке, называются коллекторами. Коллекторы характеризуются емкостными и фильтрационными свойствами.

Покрышками называют плохо проницаемые горные породы, перекрывающие и экранирующие скопление нефти и газа. Наличие покрышек - важнейшее условие сохранности скоплений нефти и газа.

Ловушка - часть природного резервуара, в котором благодаря структурному порогу, стратиграфическому экранированию, литологическому ограничению возможно образование скоплений нефти и газа. Любая ловушка представляет собой объемную трехмерную форму, в которой в силу емкостных, фильтрационных и экранирующих свойств накапливаются и сохраняются углеводороды.

Миграцией нефти и газа называются различные перемещения этих флюидов в толще горных пород. Различают миграцию первичную и вторичную.

Под залежью нефти и газа понимаются локальные промышленные скопления этих полезных ископаемых в проницаемых коллекторах - ловушек различного типа. Пространственно ограниченный участок недр, содержащий залежь или несколько залежей нефти и газа, расположенных на одной площади, называется месторождением.

Вопросы для самоконтроля по теме:

Какие существуют виды природных резервуаров?

Основные свойства пород - коллекторов?

Что такое ловушка?

Виды ловушек нефти и газа?

Виды миграции нефти и газа?

Виды месторождений нефти и газа?

Нефтегазоносные провинции

План изучения темы

• 1. Районирование нефтегазоносных территорий России, перспективность их развития;
• 2. Понятие о нефтегазоносных провинциях, областях и районах, зонах нефтегазонакопления.
• 3. Основные нефтегазоносные провинции и области России.
• 4. Крупнейшие и уникальные нефтяные и нефтегазовые месторождения России.
• 5. Характеристика нефтегазоносных провинций, имеющих развитую нефтяную промышленность (Западно-Сибирской, Волго-Уральской, Тимано-Печорской, Северо-Кавказской, Восточно-Сибирской).
• 6. Основные черты геологического строения и нефтегазоносность.

Краткое изложение теоретических вопросов.

На востоке европейской части РФ располагаются обширные по территории Волго - Уральская, Прикаспийская нефтегазоносные провинции.

Волго - Уральская нефтегазоносная провинция прочно вошла в историю нефтегазодобывающей промышленности страны под названием Второго Баку.

Западно - Сибирская нефтегазоносная провинция соответствует эпипалеозойской платформе, занимает значительную часть территории громадной Западно - Сибирской низменности.

Прикаспийская нефтегазоносная провинция, расположена на юго - востоке европейской части РФ

Необходимо рассмотреть их основные черты геологического строения, нефтегазоность, месторождения нефти и газа.

Вопросы для самоконтроля по теме:

• 1. Общая характеристика Волго - Уральской нефтегазоносной провинции?
• 2. Общая характеристика Западно - Сибирской нефтегазоносной провинции?
• 3. Общая характеристика Прикаспийской нефтегазоносной провинции?
• 4. Основные черты геологического строения провинций?

Основные и дополнительные источники по теме

Основные: стр.92 -110; 119 - 132; 215 - 225

Дополнительные: стр.105- 122

Режимы залежей нефти и газа

План изучения темы

• 1. Источники энергии в пластах, краткую характеристику режимов работы нефтяных и газовых залежей
• 2. Природные режимы нефтяных и газовых залежей, геологические факторы их формирования и проявления.
• 3. Давление насыщения и его влияние на режим работы залежей.
• 4. Краткая характеристика водонапорного, упруговодонапорного, газонапорного (режима газовой шапки), растворенного газа и гравитационного режимов.
• 5. Характеристика природных режимов газовых и газоконденсатных залежей.
• 6. Определение режимов работы залежей в процессе опытно-промышленной эксплуатации.

Краткое изложение теоретических вопросов.

Пластовая энергия в залежах нефти и газа может быть следующая: напор краевых вод; упругие силы нефти, газа и воды; расширение газа растворенного в нефти; давление сжатого газа; сила тяжести. Проявление пластовой энергии обуславливается характером подземного резервуара, типом залежи и формой залежи; коллекторскими свойствами пласта внутри залежи и вне ее, составом и соотношением флюидов в залежи, удаленностью от области питания пластовых вод и условиями разработки.

Режимом залежи называется характер проявления пластовой энергии, двигающей нефть и газ по пласту к забоям скважин и зависящий от природных условий и мероприятий по воздействию на пласт.

В зависимости от источника пластовой энергии, обеспечивающей передвижение нефти из пласта в скважину, существуют следующие режимы нефтяных залежей: водонапорный, упруговодонапорный режимы; режим растворенного газа; газонапорный и гравитационный режимы. При одновременном проявлении энергии нескольких видов, принято говорить о смешанном или комбинированном режиме

В разработке газовых месторождений используют также водонапорный, газовой, смешанный режимы. Водонапорный режим встречается крайне редко.

Технология вскрытия продуктивных горизонтов обуславливает повышение производительности скважин улучшает приток нефти и газа из слабопроницаемых пропластков, что в конечном счете способствует увеличению нефтеотдачи пластов.

Методы вскрытия пластов в зависимости от пластового давления и степени насыщенности пласта нефтью, степени дренирования, положения газо - водонефтяного контакта и глубины залегания пласта и других факторов.

Конструкцию забоев скважин выбирают с учетом литологических и физических свойств и местоположения скважин на залежи, поэтому забои скважин могут быть открытыми или с обсаженными стволами.

Вопросы для самоконтроля

ОСНОВЫ ПРОМЫСЛОВОЙ ГЕОЛОГИИ И РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА 1 страница

Нефтегазопромысловая геология (НГПГ) - отрасль геологии, занимающаяся детальным изучением месторождений и залежей нефти и газа в начальном (естественном) состоянии и в процессе разработки для определения их народнохозяйственного значения и рационального использования недр .

Основные цели НГПГ состоят в следующем:

Промыслово-геологическое моделирование залежей;

Структурирование запасов нефти, газа и конденсата;

Геологическое обоснование системы разработки нефтяных и газовых месторождений;

Геологическое обоснование мероприятий по повышению эффективности разработки и нефте-, газо- или конденсатоотдачи.

Задачи НГПГ состоят в решении различных вопросов, связанных: с получением информации об объекте исследований; с поисками закономерностей, объединяющих наблюденные разрозненные факты о строении и функционировании залежи в единое целое; в создании методов обработки, обобщения и анализа результатов наблюдений и исследований; в оценке эффективности этих методов в различных геологических условиях и т. д.

В данном методическом руководстве предлагаются 11 лабораторных работ, выполнение которых позволяет усвоить ряд методик сбора и обработки геолого-промысловой информации, разобраться во множестве ключевых понятий промысловой геологии, таких как: залежь нефти и газа, границы залежи, неоднородность продуктивных толщ, кондиционные пределы коллекторов, несовершенство скважин, пластовое давление, фильтрационные характеристики пласта (проницаемость, гидропроводность,

пьезопроводность), индикаторная диаграмма, кривая восстановления давления (КВД), динамика разработки, коэффициент нефтеотдачи.

Лабораторная работа № 1 Определение положения границ нефтяной залежи по данным

бурения скважин

Выявление внутреннего строения залежи по данным измерений, наблюдений и определений представляет собой задачу построения модели структуры залежи. Важный этап в решении этой задачи - проведение геологических границ. Форма и тип залежи зависит от характера ограничивающих ее геологических границ.

К геологическим границам относятся поверхности: структурные,

связанные с контактом пород различного возраста и литологии; стратиграфических несогласий; тектонических нарушений; а также поверхности, разделяющие породы-коллекторы (ПК) по характеру их насыщенности, то есть водонефтяные, газонефтяные и газоводяные контакты (ВНК, ГНК, ГВК). Большинство залежей нефти и газа связано с тектоническими структурами (складками, поднятиями, куполами и т.д.), форма которых определяет форму залежи.

Структурные формы, в том числе форму структурных поверхностей (кровли и подошвы залежей) исследуют по структурным картам.

Начальными данными для построения структурной карты являются план расположения скважин и величины абсолютных отметок картируемой поверхности в каждой скважине. Абсолютная отметка - это расстояние по вертикали от уровня моря до картируемой поверхности:

H=(A+Al)-L, (1.1)

где А - альтитуда устья скважины, L - глубина залегания картируемой поверхности в скважине, Д1 - удлинение скважины за счет искривления.

Способ треугольников - это традиционный способ построения структурных карт.

Границы залежей, связанные с неоднородностью коллекторов, проводят по линиям, вдоль которых проницаемые ПК продуктивного пласта в результате фациальной изменчивости теряют коллекторские свойства и переходят в непроницаемые, либо произошло выклинивание или размыв пласта. При небольшом количестве скважин положение линии замещения коллекторов, линий выклинивания или размыва проводятся условно на половине расстояния между парами скважин, в одной из которых пласт сложен ПК, а в другой - непроницаемыми породами или здесь пласт не отлагался или размыт.

Более верное положение линии фациального перехода коллекторов определяется на картах изменения параметров пластов: пористости,

проницаемости, амплитуды потенциала самопроизвольной поляризации

(СП) и т.д., по которым установлен кондиционный предел, т.е. значение параметра, при котором пласт утрачивает свои коллекторские свойства.

Положение ВНК по залежи обосновывается путем построения специальной схемы. В первую очередь рассматривают скважины, несущие информацию о положении ВНК. Это скважины, находящиеся в водонефтяной зоне, в которых ВНК можно определить по данным ГИС. Используются также скважины из чисто нефтяной и из водяной зон, в которых, соответственно, подошва и кровля пласта находятся в непосредственной близости от ВНК.

На схему наносят колонки выбранных скважин с указанием характера насыщенности пластов (нефть, газ или вода) по данным ГИС, интервалы перфорации и результаты опробования скважин. На основании этой информации выбирают и проводят линию, наиболее полно отвечающую положению ВНК.

На плане (карте) границами залежи являются контуры нефтегазоности. Различают внешний и внутренний контуры нефтегазоносности. Внешний контур - это линия пересечения ВНК (ГВК, ГНК) с кровлей пласта, а внутренний контур - это линия пересечения ВНК (ГВК, ГНК) с подошвой пласта. Внешний контур находят на структурной карте по кровле пласта, а внутренний - на структурной карте по подошве пласта. В пределах внутреннего контура расположена нефтяная или газовая части залежи, а между внутренним и внешним контурами - водонефтяная, или водогазовая.

При горизонтальном ВНК (ГНК, ГВК) положение линий контуров нефтегазоносности находят на структурных картах вблизи

соответствующей изогипсы, соответствующей принятому

гипсометрическому положению контакта. При горизонтальном положении контакта линии контуров не пересекают изогипсы.

Если продуктивный горизонт состоит из множества пластов, характеризующихся прерывистым литологически невыдержанным

строением, то положение контуров нефтеносности в целом для горизонта определяется при совмещении структурных карт по кровле каждого пласта (на эти карты наносят также границы замещения коллекторов и контур нефтеносности для данного пласта).

На совмещенной карте получают границу залежи сложной формы, проходящую на отдельных участках по линиям замещения коллекторов, а на других - по линии внешнего контура в пределах различных пластов.

Исходными данными для выполнения предлагаемой работы являются: таблица со сведениями об альтитудах устьев скважин, удлинениях, глубинах залегания кровли пласта, толщинах пласта, глубине ВНК; схема расположения скважин.

1.Определите абсолютные отметки залегания кровли и подошвы пласта.

2. Рассчитайте абсолютные отметки ВНК в скважинах и обоснуйте положение ВНК по залежи в целом.

Э.Определите на плане расположения скважин границы распространения коллекторов.

4. Постройте структурные карты по кровле и подошве пласта и дайте их анализ.

5. Покажите на указанных структурных картах положение внешнего и внутреннего контуров нефтеносности.

6.Охарактеризуйте тип залежи нефти и обоснуйте его положение в современных классификациях залежей нефти и газа.

ПРИМЕР. Определить границы залежи на данной схеме расположения скважин по данным бурения и геофизических исследований (таблица 1.1), глубинам отбивки ВНК.

Таблица 1.1

Глубина отбивки ВНК по ГИС определена в трех скважинах: скв.2 (2120.3м), скв.7 (2124.4м) и скв.6 (2121.5м).

Ход выполнения задания:

По формуле (1.1) определяются абсолютные отметки кровли пласта (результаты расчета приведены в таблице 1.1). Эта же формула применима для определения абсолютной отметки ВНК, которая составляет во всех трех скважинах минус 1998м.

Если предположить, что поверхность ВНК плоская и горизонтальная, то данных по трем скважинам достаточно, чтобы произвести оконтуривание залежи, так как плоскость определяется тремя точками.

Абсолютные отметки подошвы пласта в данном случае проще определить, используя данные по толщине пласта (результаты расчета приведены в таблице 1.1). Структурные карты по кровле и подошве пласта строятся по абсолютным отметкам указанных поверхностей (Рис. 1.1 и 1.2).

На картах выявляется вытянутая в субширотном направлении антиклинальная структура, осложненная двумя куполами. Структура является ловушкой углеводородов при наличии других благоприятных условий.

Внешний контур нефтеносности проводится на структурной карте по кровле пласта, а внутренний контур нефтеносности - на структурной карте по подошве пласта по изолинии -1998м.

Контуры залежи незамкнутые. По изучаемой части залежи ее можно охарактеризовать как пластовую сводовую, так как она приурочена к сводовой части структуры, ПК имеют однородное строение и небольшую толщину.

Нефтяная зона ограничена внутренним контуром нефтеносности, а водонефтяная зона ограничена внутренним и внешним контурами нефтеносности.

Лабораторная работа № 2 Определение макронеоднородности продуктивного горизонта

Цель данной работы - знакомство с понятием геологической неоднородности на примере макронеоднородности, которая учитывается при выделении эксплуатационных объектов и выборе системы разработки. Развитие методов изучения геологической неоднородности и учета ее при подсчете запасов и разработке залежей - важнейшая задача промысловой геологии.

Под геологической неоднородностью понимают изменчивость природных характеристик нефтегазонасыщенных пород в пределах залежи. Г еологическая неоднородность оказывает огромное влияние на выбор систем разработки и на эффективность извлечения нефти из недр, на степень вовлечения объема залежи в процессе дренирования.

Различают два основных вида геологической неоднородности: макронеоднородность и микронеоднородность.

Макронеоднородность отражает морфологию залегания пород-коллекторов в объеме залежи, т.е. характеризует распределение в ней коллекторов и неколлекторов.

Для изучения макронеоднородности используются материалы ГИС по всем пробуренным скважинам. Надежную оценку макронеоднородности можно получить только при наличии квалифицированно выполненной детальной корреляции продуктивной части разрезов скважин.

Макронеоднородность изучают по вертикали (по толщине горизонта) и по простиранию пластов (по площади).

По толщине макронеоднородность проявляется в расчлененности продуктивного горизонта на отдельные пласты и прослои.

По простиранию макронеоднородность проявляется в изменчивости толщин пород-коллекторов вплоть до нуля, т.е. наличии зон отсутствия коллекторов (литологического замещения или выклинивания). При этом важное значение имеет характер зон распространения коллекторов.

Макронеоднородность отображается графическими построениями и количественными показателями.

Графически макронеоднородность по вертикали (по толщине объекта) отображается с помощью геологических профилей (Рис. 2.1.) и схем детальной корреляции. По площади она отображается с помощью карт распространения коллекторов каждого пласта (Рис.2.2.), на которых показываются границы площадей распространения коллектора и неколлектора, а также участки слияния соседних пластов.

Рис.2.2. Фрагмент карты распространения пород-коллекторов одного из пластов горизонта: 1 - ряды скважин (Н - нагнетательных; Д - добывающих), 2 - границы распространения пород-коллекторов, 3 - границы зон слияния, участки 4 - распространения пород-коллекторов, 5 - отсутствия пород-коллекторов, 6 - слияния пласта с вышележащим пластом, 7 - слияния пласта с нижележащим пластом.

Существуют следующие количественные показатели, характеризующие макронеоднородность:

1. Коэффициент расчлененности, показывающий среднее число пластов

(прослоев) коллекторов в пределах залежи, Кр = (X Щ)/ N (2.1), где n -

число прослоев коллекторов в i-й скважине; N - число скважин.

2. Коэффициент песчанистости, показывающий долю объема коллектора (или толщины пласта) в общем объеме (толщине) продуктивного горизонта:

Кпесч = [ X (Кф^ бщ)]i/ N (2.2), где h^ - эффективная толщина пласта в

скважине; N - число скважин. Коэффициент песчанистости является хорошим носителем информации еще по следующим соображениям: он связан корреляционными зависимостями со многими другими геолого­физическими параметрами и характеристиками эксплуатационных объектов: расчлененностью, прерывистостью пластов по площади, литологической их связанностью по разрезу и др.

В качестве показателя макронеоднородности, учитывающей и расчлененность, и песчанистость, применяют комплексный показатель -

Коэффициент макронеоднородности: К м = (X n i )/(X h i ) (2.3), где n -

i =1 i =1

количество проницаемых прослоев; h - толщина вскрытых скважиной проницаемых прослоев. Коэффициент макронеоднородности характеризует расчлененность объекта разработки на единицу толщины.

3. Коэффициент литологической связанности - коэффициент слияния, оценивающий степень слияния коллекторов двух пластов, К сл = S^/S^ где S CT - суммарная площадь участков слияния; Sj. - площадь распространения коллекторов в пределах залежи. Чем больше коэффициент литологической связанности, тем выше степень гидродинамической сообщаемости смежных пластов.

4. Коэффициент распространения коллекторов на площади залежи, характеризующий степень прерывистости их залегания по площади (замещения коллекторов непроницаемыми породами),

К расп = SA где S - суммарная площадь зон распространения коллекторов пласта;

5. Коэффициент сложности границ распространения коллекторов пласта, необходимый для изучения и оценки сложности строения прерывистых, фациально изменчивых пластов, К сл = L^/n, где - суммарная длина границ участков с распространением коллекторов; П - периметр залежи (длина внешнего контура нефтеносности). Установлено, что по неоднородным, прерывистым пластам по мере уплотнения сетки скважин коэффициент сложности постоянно снижается. Это указывает на то, что даже при плотной сетке добывающих скважин все детали изменчивости пластов еще остаются неизвестными.

6. Три коэффициента, характеризующие зоны распространения коллекторов с точки зрения условий вытеснения из них нефти:

Кспл = Ясил/Як; Кпл = S^S* Кл= S^S*

где К спл, Кпл, К л - соответственно коэффициенты сплошного распространения коллекторов, полулинз и линз; Я спл - площадь зон сплошного распространения, т.е. зон, получающих воздействие вытесняющего агента не менее чем с двух сторон; S ra - площадь полулинз, т.е. зон, получающих одностороннее воздействие; - площадь линз, не испытывающих воздействия; К спл + К пл + К п =1.

Изучение макронеоднородности позволяет решать следующие задачи при подсчете запасов и проектировании разработки: моделировать форму сложного геологического тела, служащего вместилищем нефти или газа; выявлять участки повышенной толщины коллекторов, возникающей в результате слияния прослоев (пластов), и соответственно возможные места перетока нефти и газа между пластами при разработке залежи; определять целесообразность объединения пластов в единый эксплуатационный объект; обосновывать эффективное расположение добывающих и нагнетательных скважин; прогнозировать и оценивать степень охвата залежи разработкой; подбирать аналогичные по показателям макронеоднородности залежи с целью переноса опыта разработки ранее освоенных объектов.

Исходными данными при выполнении задания являются таблица с данными о толщинах горизонта и пород-коллекторов, из которых он сложен, схема расположения скважин, сведения о залежи (глубина залегания залежи, литологический тип коллектора, проницаемость коллекторов, вязкость нефти, режим залежи, размеры залежи).

1. Построить карты изопахит для каждого пласта и горизонта в целом, указать на них границы распространения коллекторов и дать их анализ.

З.Определить коэффициенты, характеризующие макронеоднородность горизонта.

ПРИМЕР. Определите коэффициенты песчанистости, расчлененности, макронеоднородности по многопластовому горизонту.

Данные в таблице 2.1.

Расчетные данные представлены в таблице 2.2

По формулам 2.1, 2.2, 2.3 определяем, что коэффициент расчлененности Кр=32/14=2,29; коэффициент песчанистости Кпесч=280/362=0,773;

коэффициент макронеоднородности Км= 32/280=0,114.

Совместное использование Кр, Кпесч, Км позволяет составить представление о макронеоднородности разреза: чем больше Кр, Км и меньше Кпесч, тем выше макронеоднородность. К сравнительно однородным относятся пласты (горизонты) с Кпесч > 0,75 и Кр < 2,1. К неоднородным соответственно относятся пласты (горизонты) с Кпесч < 0,75 и Кр > 2,1. По этим критериям горизонт, рассмотренный в примере, можно охарактеризовать как слабо неоднородный (Кпесч=0,773, Кр=2,29)

Лабораторная работа № 3 Определение кондиционных пределов параметров продуктивных пластов

Правильный подсчет запасов нефти и газа предполагает раскрытие внутренней структуры подсчетного объекта, знание которой необходимо для организации эффективной разработки залежей, в частности для выбора системы разработки. Для выявления внутренней структуры залежи необходимо еще знать положение в плане границ между коллекторами и неколлекторами, проводимых по значениям фильтрационно-емкостных (или каких-либо других) свойств пород, называемым кондиционными .

Кондиционные пределы параметров продуктивных пластов - это граничные значения параметров, по которым породы продуктивного пласта разделяют на коллекторы и неколлекторы, а также на коллекторы с разными промысловыми характеристиками в целях более надежного выделения в общем объеме залежи ее эффективного объема в целом и объемов разной продуктивности , т.е. определение кондиций коллекторов означает определение критериев выделения в разрезе коллекторов и их классификацию по литологии, продуктивности и т.д.

Кондиции на запасы - это совокупность требований к геолого­физическим, технико-экономическим и горно-техническим параметрам залежи, обеспечивающим достижение модельного нефтеизвлечения при рентабельности процесса разработки с соблюдением законодательств по охране труда, недр и окружающей среды. Определение кондиций по запасам применяется для оценки промысловых возможностей залежи и классификации геологических запасов по их промышленной значимости.

Кондиции коллекторов обусловливаются большой группой факторов, определяющих фильтрационно-емкостные свойства пород (ФЕС). Основными параметрами, влияющими на ФЕС, являются пористость, проницаемость, нефте-, газо-, битумонасыщенность, дополняемые параметрами карбонатности, глинистости, остаточной воды, характера нефте-, газо-, битумонасыщения, гранулометрического состава, вещественно­генетической типизации, параметрами геофизических исследований скважин (ГИС) - параметром насыщения, параметром пористости и др., а также промысловыми показателями - продуктивностью или удельным дебитом. Методом обоснования кондиций является корреляционный анализ между указанными свойствами пород по данным лабораторного исследования керна, по данным ГИС и гидродинамических исследований.

Кондиции на запасы зависят от общественных потребностей в углеводородном сырье и от уровня технико-технологического развития нефте-, газо-, битумодобычи. Кондиции на запасы обосновывают с учетом удельных запасов, начального и конечного дебита скважин, коэффициента вытеснения, коэффициента извлечения нефти (КИН), системы разработки, предельной себестоимости. Методом обоснования кондиций являются технико-экономические расчеты по вариантам разработки объекта.

Выделение коллекторов.

Природный резервуар, вмещающий углеводороды, включает, по крайней мере, породы двух классов: коллекторы и неколлекторы. Эти классы отличаются структурой порового пространства, значениями петрофизических параметров, характером их распределения.

Границы классов - это границы качественного и количественного перехода от одних свойств к другим, не зависящие от применяемых технологий освоения продуктивных пластов. Однако следует учитывать, что при применении методов интенсивного воздействия на пласт, существенно влияющих на структуру порового пространства (расширение каналов фильтрации, растворение карбонатов при физико-химическом воздействии, создание трещин и др.), можно переводить коллекторы в высшие классы, а при применении методов кальмотации - в низшие.

Выше уже было отмечено, что основными параметрами, характеризующими коллекторы, являются пористость Кп, проницаемость Кпр, содержание остаточной воды Ков, для коллектора, вмещающего углеводороды - нефте-, газо-, битумонасыщенность Кн(г, б).

Зависимости между геологическими и промысловыми параметрами являются статистическими, сложными, включающими составляющие, характеризующие определенные классы пород или коллекторов. При обработке подобных зависимостей используется метод наименьших квадратов. Практика показала, что эти зависимости аппроксимируются параболой Y=a*X b .

Изменение характера зависимости контролируется изменением коэффициентов параболы для разных участков поля корреляции, а точки пересечения парабол указывают на положение границ классов.

Для нахождения этих границ часто строят поле корреляции в билогарифмических координатах (способ линеаризации), где парабола преобразуется в прямую: LgY=Lga+b*LgX. Точки пересечения прямых указывают на границы классов.

Аргумент и функцию следует выбирать по физическому смыслу, например в паре Кп-Кб: Кп - аргумент, а Кб - функция, в паре Кп-Кпр: Кп - аргумент, Кпр - функция.

В качестве основы определения границ классов рекомендуется поле корреляции Кпр=f (Кп).

Различают два кондиционных предела. Первый предел - это предел, выше которого порода может содержать у.в. Второй предел - это предел, выше которого порода способна отдавать у.в. Первый предел - это нижняя граница коллектора, второй предел - это граница продуктивного коллектора. Первый предел устанавливается по данным литолого-петрографических исследований керна и петрофизических свойств пород. Второй предел устанавливается по результатам исследований характеристик вытеснения на образцах керна, по кривым фазовой проницаемости, по зависимости остаточной воды от пористости и проницаемости. Второй предел должен подтверждаться результатами опробования скважин - сравнением проницаемости с продуктивностью. Зависимость продуктивности (или удельного дебита) от проницаемости с учетом минимальной величины дебита, ниже которого разработка не рентабельна, позволяет определить третий предел - технологический.

ГИС являются наиболее массовым видом исследований. По данным ГИС производится определение основных параметров пластов и их классификация.

Существует два пути обоснования кондиций по данным промысловой геофизики.

Понятие о разработке месторождений нефти . Схема размещения скважин, ме-тоды воздействия на пласт - внутриконтурное и законтурное заводнение. Понятие о контроле за разработкой месторождения.

Понятие о методах повышения нефтеотдачи пластов. Тепловые методы.

Нефтяные месторождения

Горные породы, составляющие земную толщу, подразделены на два основных вида - изверженные и осадочные.

· Изверженные породы- образуются при застывании жидкой магмы в толще земной коры (гранит) или вулканических лав на поверхности земли (базальт).

· Осадочные породы -образуются путем осаждения (главным образом в водной среде) и последующего уплотнения минеральных и органических веществ различного происхождения. Эти породы обычно залегают пластами. Определенный период времени в течение, которого шло формирование комплексов горных пород в определенных геологических условиях называется геологической эрой (эратемой). Соотношение этих пластов в разрезе земной коры относительно друг друга изучается СТРАТИГРАФИЕЙ и сведены в стратиграфическую таблицу.

Стратиграфическая таблица

Более древние отложения относят к криптозойской эонотеме, которая разделена на АРХЕЙ и ПРОТЕРОЗОЙ.В верхнем протерозое выделен РИФЕЙ с тремя подразделениями и ВЕНД. Таксонометрическая шкала докембрийских отложений не разработана.

Все горные породы имеют поры, свободные пространства между зернами, т.е. обладают пористостью. Промышленные скопления нефти (газа ) содержатся главным образом в осадочных породах - песках, песчаниках, известняках, являющихся хорошими коллекторами для жидкостей и газов . Эти породы обладают проницаемостью, т.е. способностью пропускать жидкости и газы через систему многочисленных каналов, связывающих пустоты в породе.

Нефть и газ встречаются в природе в виде скоплений, залегающих на глубинах от нескольких десятков метров до нескольких километров от земной поверхности.

Пласты пористой породы, поры и трещины которой заполнены нефтью , называются нефтяными пластами (газовыми) или горизонтами.

Пласты, в которых имеются скопления нефти (газа ) называются залежами нефти (газа ).

Совокупность залежей нефти и газа , сконцентрированных в недрах на одной и той же территории и подчиненных в процессе образования одной тектонической структуре называется нефтяным (газовым) месторождением.

Обычно залежь нефти (газа ) бывает приурочена к определенной тектонической структуре, под которой понимают форму залегания пород.

Пласты осадочных горных пород, первоначально залегавшие горизонтально, в результате воздействия давлений, температур, глубинных разрывов поднимались или опускались в целом либо относительно друг друга, а так же изгибались в складки различной формы.

Складки, обращенные выпуклостью вверх, называются антиклиналями, а складки направленные выпуклостью вниз - синклиналями.

Антиклиналь Синклиналь

Самая высокая точка антиклинали называется ее вершиной, а центральная часть сводом. Наклонные боковые части складок (антиклиналей и синклиналей) образуют крылья. Антиклиналь, крылья которой имеют углы наклона, одинаковые со всех сторон, называется куполом.

Большинство нефтяных и газовых залежей мира приурочены к антиклинальным складкам.

Обычно одна складчатая система слоев (пластов) представляет собой чередование выпуклостей (антиклиналей) и вогнутостей (синклиналей), причем в таких системах породы синклиналей заполнены водой, т.к. они занимают нижнюю часть структуры, нефть (газ ) же, если они встречаются, заполняют поры пород антиклиналей. Основными элементами, характеризующими залегание пластов, является

· направление падения;

· простирание;

· угол наклона

Падение пластов- это наклон слоев земной коры к горизонту, Наибольший угол, образуемый поверхностью пласта с горизонтальной плоскостью, называется углом падения пласта.

Линия, лежащая в плоскости пласта и перпендикулярная к направлению его падения, называется простиранием пласта

Структурами, благоприятными для скопления нефти, помимо антиклиналей, являются также моноклинали. Моноклиналь - это этаж залегания пластов горных пород с одинаковым наклоном в одну сторону.

При образовании складок обычно пласты только сминаются, но не разрываются. Однако в процессе горообразования под действием вертикальных сил пласты нередко претерпевают разрыв, образуется трещина, вдоль которой пласты смещаются относительно друг друга. При этом образуются разные структуры: сбросы, взбросы, надвиги, грабелы, гореты.

· Сброс - смещение блоков горных пород относительно друг друга по вертикальной или круто наклонной поверхности тектонического разрыва. Расстояние по вертикали, на которое сместились пласты, называются амплитудой сброса.

· Если по той же плоскости происходит не падение, а подъем пластов, то такое нарушение называют взбросом (обратным сбросом).

· Надвиг - разрывное нарушение, при котором одни массы горных пород надвинуты на другие.

· Грабел - опущенный по разломам участок земной коры.

Горет - приподнятый по разломам участок земной коры.

Геологические нарушения оказывают большое влияние на распределение нефти (газа ) в недрах Земли - в одних случаях они способствуют ее скоплению, в других наоборот, могут быть путями обводнения нефтегазонасыщенных пластов или выхода на поверхность нефти и газа .

Для образования нефтяной залежи необходимы следующие условия

§ Наличие пласта- коллектора

§ Наличие над ним и под ним непроницаемых пластов (подошва и кровля пласта) для ограничения движения жидкости.

Совокупность этих условий называется нефтяной ловушкой. Различают

§ Сводовую ловушку

§ Литологически экранированные

§ Тектонически экранированные

§ Стратиграфически экранированные

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет очного обучения института Нефти, газа и энергетики.

Кафедра Нефтегазового промысла

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

По дисциплине:

« Геология нефти и газа »

для студентов всех форм обучения специальностей:

130501 Проектирование, сооружение и эксплуатация нефтегазопроводов и нефтегазохранилищ;

130503 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений;

130504 Бурение нефтяных и газовых скважин.

бакалавров по направлению 131000 «Нефтегазовое дело»

Составитель: старший преподаватель

Шостак А.В.

КРАСНОДАР 2012

ЛЕКЦИЯ 1- ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………… 3

ЛЕКЦИЯ 2- ПРИРОДНЫЕ ГОРЮЧИЕ ИСКОПАЕМЫЕ………………………………….. 12

ЛЕКЦИЯ 3- ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ЛИТОГЕНЕЗЕ……………… ………………….19

ЛЕКЦИЯ 4 - СОСТАВ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ И ГАЗА…. 25

ЛЕКЦИЯ 5 - ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕФТИ И ГАЗА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ…………………………………………………………………….. 45

ЛЕКЦИЯ 6 - ПРОБЛЕМЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТИ И ГАЗА………………………. 56

ЛЕКЦИЯ 7 - МИГРАЦИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ……………………………………………… 62

ЛЕКЦИЯ 8 - ФОРМИРОВАНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ………………………………………………… 75

ЛЕКЦИЯ 9 - ЗОНАЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССОВ НЕФТЕОБРАЗОВАНИЯ…………………. 81

ЛЕКЦИЯ 10- ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАЗМЕЩЕНИЯ СКОПЛЕНИЯ НЕФТИ И ГАЗА В ЗЕМНОЙ КОРЕ…………………………………………101

ЛЕКЦИЯ 11 - МЕСТОРОЖДЕНИЯ НЕФТИ И ГАЗА И ИХ ОСНОВНЫЕ КЛАССИФИКАЦИОННЫЕ ПРИЗНАКИ…………………………………………………….108

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………………………….112

Лекция 1 введение

Среди важнейших видов промышленной продукции одно из главных мест занимают нефть, газ и продукты их переработки.

До начала XVIII в. нефть, в основном, добывали из копанок, которые обсаживали плетнем. По мере накопления нефть вычерпывали и в кожаных мешках вывозили потребителям.

Колодцы крепились деревянным срубом, окончательный диаметр обсаженного колодца составлял обычно от 0,6 до 0,9 м с некоторым увеличением книзу для улучшения притока нефти к его забойной части.

Подъем нефти из колодца производился при помощи ручного ворота (позднее конного привода) и веревки, к которой привязывался бурдюк (ведро из кожи).

К 70-м годам XIX в. основная часть нефти в России и в мире добывается из нефтяных скважин. Так, в 1878 г. в Баку их насчитывается 301, дебит которых во много раз превосходит дебит из колодцев. Нефть из скважин добывали желонкой - металлическим сосудом (труба) высотой до 6 м, в дно которого вмонтирован обратный клапан, открывающийся при погружении желонки в жидкость и закрывающийся при ее движении вверх. Подъем желонки (тартание) велся вручную, затем на конной тяге (начало 70-х годов XIX в.) и с помощью паровой машины (80-е годы).

Первые глубинные насосы были применены в Баку в 1876 г., а первый глубинный штанговый насос – в Грозном в 1895 г. Однако тартальный способ длительное время оставался главным. Например, в 1913 г. в России 95% нефти добыто желонированием.

Целью изучения дисциплины «Геология нефти и газа является» создание базы понятий и определений, образующих фундаментальную науку - основами знаний о свойствах и составе углеводородов, их классификации, о происхождении углеводородов, о процессах формирования и закономерностях размещения месторождений нефти и газа.

Геология нефти и газа – отрасль геологии, изучающая условия образования, размещения и миграции нефти и газа в литосфере. Становлении Геологии нефти и газа как науки произошло в начале ХХ века. Ее основоположником является Губкин Иван Михайлович.