Нефтепромысловая геология

Нефтепромысловая  геология.

Контрольная работа

Вариант №5

 

Выполнил: студент  ФДДО, 2 курс, 18 группа, 1165050

Крышко Юрий Сергеевич

 

Пластовые воды нефтяных и газовых месторождений.

Пластовые воды имеются в большинстве нефтегазовых месторождениях и являются обычным спутником нефти. Помимо пластов, в которых вода залегает вместе с нефтью, встречаются и чисто водоносные пласты.

В нефтегазовых залежах распределение жидкостей  и газов соответствует их плотностям: верхнюю часть пласта занимает свободный  газ, ниже залегает нефть, которая подпирается пластовой водой. Однако пластовая вода в нефтяных и газовых залежах может находиться не только в чисто водяной зоне, но и в нефтяной и газовой, насыщая вместе с нефтью и газом продуктивные породы залежей. Эту воду называют связанной или погребенной.

Осадочные породы, являющиеся нефтяными коллекторами, отлагались в основном в водных бассейнах. Поэтому еще до проникновения  в них нефти поровое пространство между зернами породы было заполнено  водой. В процессе тектонических вертикальных перемещений горных пород (коллекторов нефти и газа) и после них углеводороды мигрировали в повышенные части пластов, где происходило распределение жидкостей и газов в зависимости от их плотности. Содержание связанной воды в породах нефтяных залежей колеблется от долей процента до 70% объема пор и в большинстве коллекторов составляет 20-30% этого объема. Исследованиями установлено, что при содержании в пласте воды до 35-40% и небольшой проницаемости пород пласта из скважин может добываться безводная нефть, т.к. связанная вода в этом случае в пласте не перемещается.

Пластовые воды обычно сильно минерализованы. Степень  их минерализации колеблется от нескольких сот граммов на 1 м3 в пресной  воде и до 80 кг/м3 в концентрированных  рассолах.

Минеральные вещества, содержащиеся в пластовых водах, представлены солями натрия, кальция, магния, калия и других металлов. Основные соли пластовых вод - хлориды, а также карбонаты щелочных металлов. Многие пластовые воды содержат в повышенном количестве йод, бром и их используют для получения этих ценных элементов. Из газообразных веществ пластовые воды содержат углеводородные газы и иногда сероводород. Плотность пластовой воды в зависимости от количества растворенных в ней солей колеблется в пределах 1010-1020 кг/м3 и более. По значению плотности наряду с другими данными судят о происхождении воды. Вязкость пластовой воды в большинстве нефтяных месторождений меньше вязкости нефти. С повышением температуры вязкость воды уменьшается. Пластовые воды обладают электропроводностью, которая зависит от степени минерализации.

 

Изучение  внутреннего строения залежи. Геофизические  методы. Кавернозность. Трещиноватость.

При решении  конкретно-научных задач нефтегазопромысловой геологии одна из исходных задач - изучение внутреннего строения залежи нефти и газа. Суть этой задачи сводится к выделению в объеме залежи геологических тел, сложенных породами-коллекторами и породами-неколлекторами, а затем к выделению в объеме, занятом породами-коллекторами, геологических тел, различающихся значениями основных геолого-промысловых свойств - пористости, проницаемости, продуктивности и т.п. Другими словами, в статическом геологическом пространстве необходимо выделить некоторую систему на основе списка свойств, соответствующего цели исследования, и выявить структуру этой системы.

При отнесении  породы к коллекторам или неколлекторам  необходимо исходить из возможности  движения нефти или газа в ее поровом  пространстве. Коллектором называется горная порода, обладающая такими геолого-физическими  свойствами, которые обеспечивают физическую подвижность нефти или газа в ее пустотном пространстве. Порода-коллектор может быть насыщена как нефтью или газом, так и водой. Выше ВНК (ГВК) коллектор нефтенасыщен (газонасыщен), ниже - водонасыщен. Порода-коллектор водонасыщена за внешним контуром нефтеносности, нефтенасыщена во внутреннем контуре нефтеносности, газонасыщена во внутреннем контуре газоносности.

Как показывает практика, не все породы-коллекторы, содержащие физически подвижную  нефть, отдают ее при существующих в наше время технологии и системах разработки. В связи с этим коллекторы делят на продуктивные и непродуктивные, т.е. отдающие и не отдающие нефть или газ при современных системах разработки.

Самыми распространнеными  способами исследования нефтяных залежей относятся геофизические методы.

К геофизическим  методам относятся сейсморазведка, электроразведка и магниторазведка.

Сейсмическая  разведка основана на использовании  закономерностей распространения  в земной коре искусственно создаваемых  упругих волн. Волны создаются одним из следующих способов:

1)      взрывом специальных зарядов в скважинах глубиной до 30 м;

2)      вибраторами;

3)      преобразователями взрывной энергии в механическую.

Скорость распространения  сейсмических волн в породах различной плотности неодинакова: чем плотнее порода, тем быстрее проникают сквозь нее волны. На границе раздела двух сред с различной плотностью упругие колебания частично отражаются, возвращаясь к поверхности земли, а частично преломившись, продолжают свое движение вглубь недр до новой поверхности раздела. Отраженные сейсмические волны улавливаются сейсмоприемниками. Расшифровывая затем полученные графики колебаний земной поверхности, специалисты определяют глубину залегания пород, отразивших волны, и угол их наклона.

Электрическая разведка основана на различной электропроводности горных пород. Так, граниты, известняки, песчаники, насыщенные соленой минерализованной водой, хорошо проводят электрический  ток, а глины, песчаники, насыщенные нефтью, обладают очень низкой электропроводностью.

Гравиразведка основана на зависимости силы тяжести на поверхности  Земли от плотности горных пород. Породы, насыщенные нефтью или газом, имеют меньшую плотность, чем  те же породы, содержащие воду. Задачей  гравиразведки является определение месть с аномально низкой силой тяжести.

Магниторазведка основана на различной магнитной проницаемости  горных пород. Наша планета – это  огромный магнит, вокруг которого расположено  магнитное поле. В зависимости  от состава горных пород, наличия  нефти и газа это магнитное поле искажается в различной степени. Часто магнитомеры устанавливают на самолеты, которые на определенной высоте совершают облеты исследуемой территории. Аэромагнитная съемка позволяет выявить антиклинали на глубине до 7 км, даже если их высота составляет не более 200…300 м.

 

Способность пород-коллекторов  содержать нефть, газ и воду обусловливается  наличием в породах пустот, т.е. существованием пустого пространства (или пустотности), которое может быть представлено порами, кавернами и трещинами. В соответствии со сказанным емкостные свойства коллекторов нефти или газа обусловливаются пористостью, кавернозностью и трещиноватостью.

Под пористостью горной породы понимается наличие в ней пор, не заполненных твердым веществом. Различают полную, открытую пористость и пористость скелета породы. Полная пористость включает в себя абсолютно все поры горной породы, как изолированные (замкнутые), так и открытые, сообщающиеся друг с другом и поверхностью образца, пористость которого определяется. Пористость, образуемая сообщающимися порами, называется открытой. Количественно пористость породы характеризуется коэффициентом пористости. Коэффициент пористости измеряется в долях единицы. Его можно выразить также в процентах от объема породы.

Пористость породы в большой степени зависит от размеров поровых каналов, которые в свою очередь, определяются гранулометрическим составом слагающих горную породу частиц и степенью их сцементированности. По величине поровые каналы нефтяных и газовых коллекторов условно разделяются на три группы: 1) сверхкапиллярные - диаметром 2 - 0, 5 мм; 2) капиллярные - 0, 5 - 0, 0002 мм (до 0, 2 мкм); 3) субкапиллярные - менее 0,0002 мм (менее 0,2 мкм).

Кавернозность горных пород  обусловливается существованием в  них пустот, которые по некоторым физическим особенностям относятся к типу каверн. Общепринятых представлений об отличительных особенностях пор и каверн в настоящее время еще нет. Некоторые считают, что к кавернам следует относить пустоты, которые в трех взаимно перпендикулярных направлениях имеют размеры больше 2 мм.

Если порода относится  к чисто каверному типу, то метод  исчисления коэффициента полной и открытой кавернозности аналогичен методу определения  коэффициентов пористости.

Для определения  пустотности кавернозно-пористой породы необходимо определить суммарную и  раздельную емкость пор и каверн. Трещиноватость горных пород (трещинная  емкость) обусловливается наличием в них трещин, не заполненных твердым  веществом. Залежи, связанные с трещиноватыми коллекторами, приурочены большей частью к плотным карбонатным породам, а в некоторых районах и к терригенным отложениям. Такие породы очень плотные, часто не пропускают жидкости и газы, т.е. практически плохо проницаемые. Вместе с тем наличие разветвленной сети трещин, пронизывающих эти коллекторы, обеспечивает значительные притоки нефти к скважинам.

Качество трещиноватой горной породы как коллектора определяется густотой и раскрытостью трещин. Понятие  раскрытости в некоторой степени  условное. Существование трещин в породах на больших глубинах в условиях горного давления возможно лишь при наличии многочисленных контактов между их стенками. Площадь контактов по сравнению с площадью стенок трещин мала, и поэтому контакты существенно не влияют на емкостные и фильтрационные свойства трещин. На этом основании и введено понятие раскрытости трещин.

Емкость коллектора трещинного типа обусловливается емкостью пустот всех трех видов:

1)емкость пор  пород, коэффициент пористости  которых обычно составляет 2-10% (трещиноватости, как правило, подвержены плотные и, следовательно, низкопористые породы);

2)емкостью каверн  и микрокарстовых пустот. Наибольшая  емкость этих пустот характерна  для отличающихся повышенной  растворимостью карбонатовых пород,  в которых она составляет значительную часть (13 - 15%) емкости пустотного пространства;

3)емкостью самих  трещин (трещинной емкостью). Пустоты  этого вида составляют десятые  доли процента от объема трещиноватой  породы. Чаще всего трещины играют  роль путей фильтрации жидкости или газа, связывающих воедино поровое пространство блоков и каверн.

При образовании  залежей нефть и газ вследствие меньшей плотности мигрировали  в повышенные части пласта, вытесняя оттуда воду. Однако вода из пустотного пространства вытеснялась не полностью, вследствие чего нефтегазонасыщенные пласты наряду с УВ содержат и некоторое количество воды, называемой остаточной. Относительное содержание этой воды в пустотном пространстве тем больше, чем меньше размер пустот и проницаемость коллекторов.

Начальное распределение  нефти, газа и остаточной воды в пустотном  пространстве коллектора влияет на процессы движения нефти через коллектор  и вытесняя ее водой. Количество, состав и состояние остаточной воды связаны  со свойствами поверхности минерального вещества (твердой фазы) нефтяного коллектора. В частности, поверхность минеральных зерен (или пустот, что одно и то же) характеризуется значительной неоднородностью по смачиваемости.

Проницаемость - это фильтрационное свойство коллектора, характеризующее его способность пропускать нефть, газ и воду.

В процессе разработки нефтяных и газовых месторождений  в пустотном пространстве пород  происходит фильтрация жидкостей, газов  или их смесей. В последнем случае проницаемость одной и той  же породы для какой-либо составляющей смеси, называемой фазой (нефти, газа или воды), зависит от количества и качественного состава других фаз. Поэтому для характеристики проницаемости нефтегазосодержащих пород введены понятия абсолютной, фазовой (эффективной) и относительной проницаемостей.

Запасами нефти, газа или конденсата называется их количество содержащееся в породах-коллекторах  в пределах изучаемой части геологического пространства. В соответствии с этим определением можно говорить о запасах  отдельного слоя, пласта, зонального интервала, блока, а также любой части указанных геологических тел в пределах залежи, месторождения, группы месторождений, нефтеносного пласта и т.п.

Классификация запасов обеспечивает единые принципы подсчета и учета запасов нефти  и газа в недрах исходя из степени изученности этих запасов и их подготовленности для промышленного освоения. Отнесение запасов к той или иной категории производится в соответствии с надежностью их определения, которая зависит от геологических условий и степени изученности подсчетного объекта.

Категории - запасов  наиболее общий интегральный показатель степени изученности и подготовленности залежей или ее части к разработке. В связи с этим отнесение запасов  к той или иной категории требует  конкретной объективной оценки условий, в которых находится залежь, с точки зрения количества и качества полученной по ней информации.

При подсчете запасов  УВ их относят к категориям А, В, С1 и С2. Условия отнесения запасов  к той или иной из указанных  категорий определяются "Инструкцией  по применению классификации запасов месторождений, перспективных и прогнозных ресурсов нефти и горючих газов".

Результаты  оценки точности подсчета запасов позволяют: 1) дать объективную оценку состояния  геологической изученности залежи; 2) получить дополнительные данные для количественной характеристики запасов; 3) выявить и устранить систематические погрешности при обосновании подсчетных параметров и проведении расчетов и тем самым повысить достоверность результатов подсчета запасов; 4) обосновать бурение скважин и проведение исследований, необходимых для доразведки залежи с целью точности подсчета запасов; 5) более правильно и полно определить задачи геологических исследований, проводимых в процессе разработки.

Согласно действующей  классификации, запасы месторождений нефти и газа по значению разделяют на две группы, подлежащие отдельному учету: балансовые запасы, вовлечение которых в разработку в настоящее время экономически целесообразно, и забалансовые, вовлечение которых в разработку в настоящее время нецелесообразно или технически и технологически невозможно, но которые в дальнейшем могут быть переведены в балансовые.