Физика нефтяного и газового пласта. Лекция

1.

ФИЗИКА
НЕФТЯНОГО И
ГАЗОВОГО ПЛАСТА
Лекция
1
Моисеева Елена Флоридовна
1

2.

СТРУКТУРА КУРСА ФНГП
13 Лекций
13 Практических занятий
11 Лабораторных работ
1
Курсовая работа
1 Экзамен
2

3.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. М., Недра, 1982.
2. Гиматудинов Ш.К. Физика нефтяного и газового пласта. М., Недра,1971.
3. Котяхов Ф.И. Физика нефтяных и газовых коллекторов. -М., Недра, 1977.
4. Ханин А.А. Породы-коллекторы нефти и газа и их изучение. - М., Недра,
1969.
5. Ханин А.А. Петрофизика нефтяных и газовых пластов. - М., Недра, 1976.
6. Николаевский В.Н. Механика пористых и трещиноватых сред.- М., Недра,
1984.
7. Мирзажданзаде А.Х., Аметов И.М., Ковалев А.Г. Физика нефтяного и
газового пласта. - М., Недра, 1992.
8. Кобранова В.Н. Петрофизика. - М., Высшая школа, 1986.
9. Вахромеев Г.С. и др. Петрофизика. -М., Высшее Образование, 1997.
10. Дж.Амикс Физика нефтяного пласта. - М., Недра, 1962.
11. Пирсон С.Д. Учение о нефтяном пласте. -И.Л.,1961.
12. Желтов Ю.П. Механика нефтегазового пласта. -М, Недра, 1975.
3

4.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Гудок Н.С. Изучение физических свойств пористых сред.-М.,1970.
2. Ермилов О.М. и др. Физика пласта, добыча и подземное хранение газа. - М.,
Недра, 1996.
3. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации
нефтяных месторождений. - М., Недра, 1985.
4. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. -М., Наука, 1976.
5. Сафиева Р.З. Физикохимия нефти. – М.: Химия, 1998. – 448с.
6. Герасимов и др. Курс физической химии, т.1. – М., Химия, 1969. –502с.
4

5.

БАЗОВЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ФНГП
Цель ФНГП:
Изучение
физико-химических
свойств
пластовых жидкостей и природных газов и их
взаимодействие с коллекторами различного
происхождения
Основные научные и практические задачи
ФНГП:
Установление физических, физикотехнологических параметров, необходимых для
расчета извлечения нефти и газа;
Оценка эффективности методов воздействия на
пласт;
Изучение методов контроля за состоянием и
динамикой нефтегазового пласта в процессе
извлечения углеводородов.
5

6.

БАЗОВЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ФНГП
Извлечение
углеводородов
Бурение скважин
Механическое воздействие
долота на породу
Вскрытие и освоение
пласта
Импульсные механические и
гидродинамические
воздействия
Скважинная добыча
нефти и газа
Серия гидродинамических,
физико-химических,
волновых, тепловых
воздействий
Интенсификация
добычи
Технологии повышения
углеводородоотдачи
пласта
Сбор и подготовка
извлеченных
углеводородов и их
дальнейший транспорт
к потребителю
Гидродинамическое,
химическое, волновое,
магнитное, тепловое,
микробиологическое
воздействие
Физическое и физикохимическое воздействие для
обеспечения
транспортировки флюидов и
достижения необходимых
товарных свойств
6

7.

• максимальные
коэффициенты
БАЗОВЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
ФНГП
нефтеотдачи и газоотдачи
Примеры использования
ФНГПс учетом
при решении
коллектора
задач
разработки различной
нефтяных
и
газовых
интенсивности
месторождений
отбора нефти и газа из
Для рациональной разработки
залежи?нефтегазовой залежи
необходимо:
o знать абсолютные и промышленные запасы нефти и
газа залежи;
o
o
установить темп извлечения запасов;
• Размеры залежи?
• Пористость?
выбрать систему
разработки.
• Водонасыщенность коллектора?
• Давление?
• Объемные коэффициенты нефти и газа в
• Температура?
пластовых
условиях?
• Давление
насыщения
нефти газом?
• Изменение свойств флюидов при
изменении термобарических параметров?
7

8.

Термодинамическая система называется гетерогенной, если она
КЛАССИФИКАЦИЯ
состоит из отдельныхНЕФТЕГАЗОВЫХ
частей, разграниченныхЗАЛЕЖЕЙ
поверхностями раздела.
Причем, при переходе через поверхность раздела хотя бы одно
термодинамическое свойство вещества изменяется скачкообразно.
(влажный пар и тающий лед).
По исходному фазовому состоянию пластовых
Термодинамическая
система называется
если внутри ее
смесей
залежи делятся
на одно-гомогенной,
и двухфазные
нет поверхностей раздела, отделяющих друг от друга
макроскопические части системы, различающиеся по своим свойствам
однофазных
залежах
содержатся
и составу (смеси газов,
жидкие и твердые
растворы). либо только
В
сухой
газ (газовая залежь), либо газоконденсатная
Фазой называется гомогенная часть гетерогенной термодинамической
смесь
(газоконденсатная
залежь),
системы,
ограниченная поверхностью
раздела. либо пластовая
Нельзя путать и отождествлять агрегатные состояния с фазами. В то
нефть
(нефтяная залежь).
время как агрегатных состояний всего четыре - твердое, жидкое,
газообразное и плазменное, фаз - неограниченное число. В
многофазной системе различные
фазы могут
находиться
как в разных
двухфазных
залежах
могут
одновременно
агрегатных состояниях, так и в одинаковых (например, нефть и вода).
В
находиться газоконденсатная смесь и нефть.
Компонентами
термодинамической
системыобразует
называются различные
Обычно
газоконденсатная
смесь
«газовую
индивидуальные вещества (каждое из которых состоит из одинаковых
шапку»
над нефтяной частью залежи.
молекул).
Фазовые превращения при разработке месторождений нефти и газа. А.И. Брусиловский. - М.:
«Грааль», 2002 г., 575 с.
8

9.

Газовый
конденсат
—
смесь
жидких
КЛАССИФИКАЦИЯ
НЕФТЕГАЗОВЫХ
ЗАЛЕЖЕЙ
углеводородов,
конденсирующихся из природных газов.
Залежи выделяют:
В газонефтепромысловой литературе США залежи углеводородов
o нефтяные,
содержащие
только нефть,
в различной
по величине
газоконденсатного
фактора,
плотности и цвету
жидких
углеводородов иногда условно подразделяют
степениизвлекаемых
насыщенную
газом;
на газовые, газоконденсатные или газонефтяные.
o газонефтяные
и нефтегазовые (двухфазные);
o газовые,
содержащие только
Газоконденсатный
факторгаз;
- отношение количества добытого
газа (в м3 в нормальных условиях) к количеству извлеченного из
o газоконденсатные;
него стабильного конденсата (в м3).
o газоконденсатонефтяные
и
нефтегазоконденсатные:
в первых
– основная
К газоконденсатным относят
залежи,
из которых по
добывают
илиа бесцветные
жидкости с
объему слабоокрашенные
нефтяная часть,
во вторыхуглеводородные
–
плотностью 740-780 кг/м3 с газоконденсатным фактором от 900 до
газоконденсатная;
1100 м3/м3.
Газоконденсатный
фактор жирных
газов (богатых
тяжелыми
газогидратные,
газ в которых
содержится
в твердом
фракциями) составляет 10 000—18 000 м3/м3, а плотность
состоянии;
конденсата меньше 740 кг/м3.
битумные: углеводороды находятся в твердом или 9
малотекучем состоянии.

10.

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТЕГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ
а – нефтяные, б – газонефтяные, в – нефтегазовые,
г – газовые, д – газоконденсатнонефтяные,
е – нефтегазоконденсатные.
1 – нефть, 2 – газ, 3 – вода, 4 – газоконденсат
10

11.

ФИЗИКА
НЕФТЯНОГО И
ГАЗОВОГО ПЛАСТА
Лекция
2
Моисеева Елена Флоридовна
11

12.

ЛЕКЦИЯ 2
Состав и классификация природных газов
Физические свойства природных газов
Плотность, вязкость газов
Упругость насыщенных паров
Диффузия газов
Тепловые свойства газов
Дроссельный эффект. Коэффициент Джоуля-Томсона
12

13.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ
Природный
газ
Углеводороды
Алканы
СnH2n+2
При н.у. метан, этан, пропан,
бутан (СH4-C4H10) находятся в
газообразном состоянии.
Остальные углеводороды, от
пентана и выше (С5H12-C17H36)
– в жидком
Пропан и бутан при
повышении давления
переходят в жидкое состояние
Неуглеводороды
Инертные газы
Азот N2
Гелий
He
Углекислый газ
CO2
Аргон
Ar
Сероводород
H2S
Криптон
Kr
Ртуть
Ксенон
Xe
Меркаптаны
13

14.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ
14

15.

Залежь ГАЗОВ
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРИРОДНЫХ
С2/С3
C1/C2+
Газовая
2-6
≥10
Газоконденсатная с нефтянной
оторочкой
1-2
3-6
Газовая шапка
≤1
3-6
Нефтяная (нефтяной газ)
<1
До 13
15
Мирзажданзаде А.Х., Аметов И.М., Ковалев А.Г. Физика нефтяного и газового пласта. - М., Недра, 1992

16.

СОСТАВ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЗА
Потенциальное содержание конденсата
Конденсат
– это бензиновый концентрат, направляемый на
переработку, с более высоким выходом светлых жидких углеводородов по
сравнению с нефтью.
Экономическая эффективность переработки
конденсата:
1 т конденсата равноценна переработке 3-5 т нефти.
Для характеристики количества растворенных в газоконденсатной смеси
углеводородов группы С5+ применяют понятие «потенциальное
содержание группы C5+». Если 1 моль газоконденсатной смеси при
стандартных условиях занимает объем 0,02404 м3, потенциальное
содержание С5+ рассчитывают по формуле: