Лекция 1 Ловушки, св-ва

1.

Основные сведения о нефтяных и
газовых месторождениях

2.

• 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.

3.

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.

4.

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.

5.

Песчаник (терригенная порода)

6.

Известняк (карбонатная порода)

7.

Доломит
(карбонатная
порода)

8.

Важно!
• 99,9% всех месторождений углеводородов
находятся в осадочных породах
(терригенных и карбонатных породах).
Пока известно только одно месторождение
в магматических породах – Белый тигр
(Вьетнам).
• Жидкие и газообразные углеводороды
находятся в порах или трещинах этих пород
(пород-коллекторов).

9.

Породы (пласты)-коллекторы
• Коллектором называется горная порода, способная
вмещать в себя и отдавать флюиды. Порода-коллектор
может быть насыщена как нефтью или газом, так и
водой.
• Важно!
• Существует 3 вида коллекторов:
- Поровый (терригенные коллектора, песчаники)
- Трещинный (карбонатные коллектора)
- Смешанный (порово-трещиноватый, поровокавернозно-трещиноватый и т.д.)
• Основные свойства пластов-коллекторов:
-пористость
-проницаемость

10.

Способность вмещать жидкость или газ, определяется пористостью
пород-коллекторов. Пористость характеризуется коэффициентом пористости.
Коэффициентом пористости m называют отношение суммарного
объема пор Vп к общему объему породы Vобщ, выраженное в процентах:
m = (Vп/Vобщ)*100

11.

Примеры певичной (а, б) и вторичной (в, г, д, е)
пористости в обломочных и карбонатных породах
а - хорошо отсортированный высокопористый
песчаник;
б -плохо отсортированный песчаник с пониженной
пористостью;
в - порово-трещинная карбонатная порода;
г- трещиноватая карбонатная порода;
д - кавернозная карбонатная порода;
е -трещинно-кавернозная карбонатная порода.
По величине поры условно разделяются на:
- сверхкапиллярные – более 0,5 мм;
- капиллярные – от 0,5 до 0,0002 мм ( 0,2 мкм);
- субкапиллярные – менее 0,0002 мм (0,2 мкм).
Каверны - пустоты в породе округлой или
неправильной формы размером более 1мм.
Трещины-пустоты, которые отличаются
несоизмеримостью размера по одной оси с
размерами по двум другим осям координат.
Трещины подразделяются на:
- микротрещины с раскрытием до 0,1 мм,
- макротрещины - до 1см.
Различают полную, открытую, эффективную и
динамическую пористость

12.

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.

13.

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.

14.

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.

15.

16.

• 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.

17.

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.
.

18.

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

19.

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.

20.

21.

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

22.

Покрышки
Породы покрышки
Породы
покрышки
Флюидоупор (покрышка) — относительно
непроницаемое для флюидов породное тело, экран.
Наилучшими экранирующими свойствами обладают
соли, ангидриты и монтмориллонитовые глины, если
они не пронизаны трещинами. Флюидоупоры,
перекрывающие залежь нефти, называют
покрышками. Наличие покрышки, препятствующей
движению нефти к поверхности Земли, является
необходимым условием накопления залежи нефти.

23.

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).

24.

• 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.

25.

Схема газонефтяной пластовой
залежи

26.

• 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.

27.

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

28.

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.

29.

Геологический разрез скважины

30.

Геологический профиль

31.

32.

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

33.

• Нафтены-циклические
насыщенные
углеводороды. Их
формула CnH2n, CnH(2n-2)
и CnH(2n-4).
• В нефтях содержится
преимущественно
циклопентан С5Н10,
циклогексан С6Н10 и их
гомологи

34.

• арены (ароматические углеводороды). Они
значительно беднее водородом, соотношение
углерод/водород в аренах самое высокое, намного
выше, чем в нефти в целом. СnН2n – 6.
Они составляют основу смол и асфальтенов

35.

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.

36.

• Природный газ –непростое по своему составу
вещество. Больше всего – до 95% по объему – в этой
смеси метана.
• метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н10,
пентан С5Н12 ,гептан С7Н16
• Кроме углеводородов встречаются азот N2,
углекислый газ СО2, иногда сероводород Н2S.
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.

37.

Свойства нефти
• Плотность: легкая 0,65-0,70 г/см3, тяжелая 0,98-1,05 г/см3
• Начало кипения нефти обычно выше 280С
• Температура застывания колеблется от +300 до –600С и
зависит в основном от содержания парафина
• Теплоемкость нефти 1,7-2,1 кДж/кг;
• Теплота сгорания 43,7-46,2 мДж/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 кПа и t 20°C), к объёму или
массе дегазированной нефти.

38.

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 3500С:
a) Т1 – тип нефти, в которой
указанных фракций не
меньше 45 %
b) Т2 – 30-44,9 %
c) Т3 – меньше 30 %.
3. По потенциальному
содержанию масел:
a) М1 – не меньше 25 %
b) М2 – меньше 25 %
4. По качеству масел:
a) Подгруппа И1 – с
индексом вязкости
масел больше 85
b) Подгруппа И2 – с
индексом 40-85.

39.

40.

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/см3, см3/см3). 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.