Основные сведения о нефтяных и газовых месторождениях

Основные сведения о нефтяных и газовых месторождениях

• Магматические породы образовались в результате застывания и кристаллизации магмы на поверхности Земли в глубине земной поверхности или в ее недрах. Эти породы имеют, в основном кристаллическое строение. Животных и растительных остатков в них не содержится. Типичные представители магматических пород - базальты и граниты.

Осадочные породы • • образовались в результате осаждения органических и неорганических веществ на дне водных бассейнов и поверхности материков. Они делятся на: Обломочные породы образовались в результате отложения мелких кусочков разрушенных пород. Типичные представители: валуны, галечники, гравий, пески, песчаники, глины. Породы химического происхождения образовались вследствие выпадения солей из водных растворов или в результате химических реакций в земной коре. Такими породами являются гипс, каменная соль, бурые железняки, кремнистые туфы. Породы органического происхождения являются окаменелыми останками животных и растительных организмов. К ним относятся известняки, мел. Породы смешанного происхождения сложены из материалов обломочного, химического, органического происхождения. Представители данных пород - мергели, глинистые и песчаные известняки.

Метаморфические породы образовались из магматических и осадочных пород под воздействием высоких температур и давлений в толще земной коры. К ним относятся сланцы, мрамор, яшмы. Терригенные породы -породы, состоящие из обломков, которые образуются при разрушении горных пород. Самая распространённая терригенная порода на Земле — песчаник, который образуется из терригенного осадка — песка.

Пласты-коллекторы. Пористость • 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. • способность вмещать жидкость или газ, определяется их пористостью. • Коэффициентом пористости т называют отношение суммарного объема пор Vп к общему объему породы Vобщ, выраженное в процентах • т = (Vп/Vобщ) 100),

Виды пористости • Общая пористость характеризует все виды пор, в том числе и самые мелкие, поэтому общая пористость сухих глин, как правило, выше пористости песчаников. • Открытая пористость характеризует сообщающиеся поры, которые могут поглощать жидкость или газ; открытая пористость соответствует общей у пористых песков, меньше у песчаников на 10 – 30%, у глин на 50% и более. • Эффективная пористость характеризует совокупность пор, через которые происходит миграция флюида т. е. это те поры , в которые он может не только проникать, но и быть извлеченным. Общая пористость больше, чем открытая, а открытая больше, чем эффективная.

Проницаемость • способность горных пород пропускать через себя жидкость или газ под действием перепада давления. • Хорошо проницаемыми породами являются: песок, песчаники, доломиты, доломитизированные известняки, алевролиты, а так же глины, имеющие массивную пакетную упаковку. • К плохо проницаемым относятся: глины, с упорядоченной пакетной упаковкой, глинистые сланцы, мергели, песчаники с обильной глинистой цементацией.

Виды проницаемости • Абсолютной проницаемостью называется проницаемость пористой среды, наблюдающаяся при фильтрации только одной фазы (жидкость или газ). • Эффективной (фазовой) проницаемостью называется проницаемость пористой среды только для жидкости или газа при одновременной фильтрации многофазных систем. Фазовая проницаемость зависит от физико-химических свойств пористой среды и каждой фазы в отдельности, от процентного содержания фаз в системе и существующих градиентов давлений и др. • Относительной проницаемостью пористой среды называется отношение эффективной (фазовой) проницаемости к абсолютной проницаемости.

Закон Дарси - закон фильтрации жидкостей и газов в пористой среде. Получен экспериментально. Выражает зависимость скорости фильтрации флюида от градиента напора Q=kпр. F(P 1 -P 2)/µL • • Q-объемный расход жидкости в м 3/с; kпр – коэффициент проницаемости в м 2; F - площадь поперечного сечения в м 2; - вязкость флюида в Па с; L - длина пути в см; (P 1 -P 2) - перепад давления в Па.

• трещиноватые коллекторы: порода сама по себе имеет мало пор – она достаточно плотна, зато покрыта сетью трещин, которые связаны в единую сеть и могут создавать каналы протяженностью в десятки километров. • Параметры трещин: длина, ширина, раскрытость. • Проницаемость трещины: • κпр=h²/12 • h-раскрытие трещины. • породами-покрышками обычно бывают глины, каменная соль или известняки, если они не пронизаны трещинами.

Условия залегания нефти и газа • Природный резервуар часть коллектора, в которой нефть и газ способны образовать скопления. Типы природных резервуаров: I – пластовые резервуары; • II – массивные резервуары; • III – резервуары неправильной формы, литологически ограниченные со всех сторон. .

Виды резервуаров Пластовый резервуар представляет собой пластколлектор, ограниченный на значительной площади в кровле и подошве плохо проницаемыми породами Массивный природный резервуар представляет собой мощную толщу проницаемых пород, перекрытую сверху и ограниченную с боков плохо проницаемыми породами

Виды резервуаров • Резервуары неправильной формы, литологически ограниченные со всех сторон, – это такие резервуары, в которых коллектор со всех сторон окружен практически непроницаемыми породами 1. Резервуары неправильной формы, ограниченные со всех сторон непроницаемыми породами. Например, «шнурковый» песчаник тульского горизонта на Покровском месторождении в Самарской области. 2. Резервуары, ограниченные со всех сторон породами, насыщенными водой. Такой резервуар встречен в Аппалачском бассейне США, где грубозернистый песчаник заполнен нефтью, в окружении тонкозернистого песчаника, заполненного водой. 3. Встречаются резервуары, ограниченные и водой, и литологически, т. е. комбинация вышеописанных типов.

Ловушки -часть природного резервуара, в которой может образоваться и сохраниться залежь нефти и газа Типы ловушек: • структурные ловушки (антиклинальные, вулканические); • ловушки литологически ограниченные; • ловушки стратиграфически экранированные.

Условия залегания нефти, газа и воды в горных породах Для формирования крупных скоплений нефти и газа необходимо: • наличие проницаемых горных пород (коллекторов), • непроницаемых горных пород, ограничивающих перемещение нефти и газа по вертикали (покрышек), • а также пласта особой формы, попав в который нефть и газ оказываются как бы в тупике (ловушки).

• Скопление нефти и газа, сосредоточенное в ловушке в количестве, достаточном для промышленной разработки, называется залежью. • Поверхность, разделяющая нефть и воду или нефть и газ, называется соответственно водонефтяным или газонефтяным контактом. • Линия пересечения поверхности контактов с кровлей пласта называется соответственно внешним контуром нефтеносности или газоносности, а с подошвой пласта – внутренним контуром нефтеносности или газоносности.

Схема газонефтяной пластовой залежи

• Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой нефтегазоносного пласта называют его толщиной. • Месторождение нефти и газа – совокупность залежей, приуроченные к общему участку земной поверхности. • Понятие месторождение и залежь равнозначны, если на одной площади имеется всего одна залежь. Такое месторождение называется однопластовым. В остальных случаях месторождения называются многопластовыми.

Структурная карта представляет собой изображение в горизонталях (изогипсах) рельефа кровли или подошвы продуктивного пласта.

Геологическим разрезом называют изображение геологического строения данного участка земной коры в вертикальной плоскости. • Геологическим разрезом скважины называют геологические описание и графическое изображение последовательности напластования пород, пройденных скважиной. • Геологическим профилем называют графическое изображение строения месторождения в вертикальной плоскости. Это совокупность геологических разрезов скважин.

Геологический разрез скважины

Геологический профиль

В химическом отношении нефть – сложнейшая смесь углеводородов • Алканы (предельные углеводороды, насыщенные углеводороды, парафины) химически наиболее устойчивы. Их общая формула Сn. H(2 n+2). • Если С<4, то при атмосферном давлении алканы будут газообразными. • При 5<С<16 -это жидкости, • При С >16 это твердые вещества, парафины

• Нафтены-циклические насыщенные углеводороды. Их формула Cn. H 2 n, Cn. H(2 n-2) и Cn. H(2 n-4). • В нефтях содержится преимущественно циклопентан С 5 Н 10, циклогексан С 6 Н 10 и их гомологи

• арены (ароматические углеводороды). Они значительно беднее водородом, соотношение углерод/водород в аренах самое высокое, намного выше, чем в нефти в целом. Сn. Н 2 n – 6. Они составляют основу смол и асфальтенов

Кроме углеродной части в нефти имеются • Асфальто-смолистая часть – темное плотное вещество, которое частично растворяется в бензине. Нерастворяющуюся часть называют асфальтеном, а растворяющуюся смолой. (малосмолистые –до 5%, смолистые -5 -15%, высокосмолистые – более 15% • Порфирины – особые органические соединения, имеющие в своем составе азот. Многие ученые полагают, что когда-то они образовались из хлорофилла растений и гемоглобина животных. Их содержание 0, 1 -0, 3%. • Серы в нефти бывает довольно много – до 5%, и она приносит немало хлопот нефтяникам, вызывая коррозию металлов. • И, наконец, зольная часть. Это то, что остается после сжигания нефти. В золе, обычно содержатся соединения железа, никеля, ванадия и некоторых других веществ.

• Природный газ –непростое по своему составу вещество. Больше всего – до 95% по объему – в этой смеси метана. • метан СН 4, этан С 2 Н 6, пропан С 3 Н 8, бутан С 4 Н 10, пентан С 5 Н 12 , гептан С 7 Н 16 • Кроме углеводородов встречаются азот N 2, углекислый газ СО 2, иногда сероводород Н 2 S. Довольно часто, но в очень небольших количествах в природном газе имеются сопутствующие инертные газы: гелий Не, аргон Ar, ксенон Хе и др. • Газ, состоящий преимущественно из метана и этана и содержащий мало пропана и бутана, называют сухим или бедным. • Газ, в котором кроме метана и этана имеются пропан, бутан, пентан, гексан, гептан и др. , называют жирным или богатым.

Свойства нефти • Плотность: легкая 0, 65 -0, 70 г/см 3, тяжелая 0, 98 -1, 05 г/см 3 • Начало кипения нефти обычно выше 280 С • Температура застывания колеблется от +300 до – 600 С и зависит в основном от содержания парафина • Теплоемкость нефти 1, 7 -2, 1 к. Дж/кг; • Теплота сгорания 43, 7 -46, 2 м. Дж/кг; • Диэлектрическая проницаемость 2 -2, 5; • Электрическая проводимость 2. 10 -10 -0, 3. 10 -18 ом-1. см-1 • Вязкость изменяется в широких пределах и зависит от химического и фракционного состава нефти и смолистости (содержания в ней асфальтосмолистых веществ) • Газосодержание нефти - характеризует кол-во природного газа, растворённого в пластовой нефти. Измеряется отношением объёма газа, выделенного из нефти при её дегазации (при давлении 101 к. Па и t 20°C), к объёму или массе дегазированной нефти.

Классификации нефти Сочетание обозначений класса, типа, группы, подгруппы и вида составляет шифр технологической классификации нефти 1. По содержанию серы: a) Малосернистые (до 0, 5 % S) b) Сернистые (0, 5 -2 % S) c) Высокосернистые (св. 2 % S). 2. По потенциальному содержанию фракций, выкипающих до 3500 С: a) Т 1 – тип нефти, в которой указанных фракций не меньше 45 % b) Т 2 – 30 -44, 9 % c) Т 3 – меньше 30 %. 3. По потенциальному содержанию масел: a) М 1 – не меньше 25 % b) М 2 – меньше 25 % 4. По качеству масел: a) Подгруппа И 1 – с индексом вязкости масел больше 85 b) Подгруппа И 2 – с индексом 40 -85.

Газоконденсаты • • Газовый конденсат – природная смесь легкокипящих нефтяных углеводородов, находящихся в недрах в газообразном состоянии, а при охлаждении и снижении давления до атмосферного (в условиях дневной поверхности) распадающаяся на жидкую (конденсат) и газовую составляющие. Под конденсатностью понимают содержание жидких углеводородов в газе в пластовых условиях (г/см 3, см 3/см 3). Газоконденсатный фактор – величина, обратная конденсатности. Различают сырой и стабильный конденсаты. 1. Сырой конденсат – углеводороды, при стандартных условиях находящиеся в жидком состоянии с растворенными в них газообразными компонентами (метаном, этаном, пропаном, бутаном). 2. Конденсат, состоящий только из жидких углеводородов (от пентанов и выше) при стандартных условиях, называют стабильным. Газоконденсатные залежи характеризуются тем, что газ и конденсат в пластовых условиях находятся в однофазовом газообразном состоянии.