Геология нефти и газа

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Казанский национальный исследовательский

технологический университет

И. Н. Плотникова, Е. Н. Черезова

ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА

Практикум

Казань

Издательство КНИТУ

2022

УДК 553.982(076)
ББК 33.36я7

П39

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

канд. геол.-минерал. наук Н. И. Наумкина

канд. техн. наук Н. П. Григорьева

П39

Плотникова И. Н. 
Геология нефти и газа : практикум / И. Н. Плотникова, Е. Н. Черезова; 
Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : 
Изд-во КНИТУ, 2022. – 100 с.

ISBN 978-5-7882-3169-3

Рассмотрены основные петрофизические параметры горных пород-коллек-

торов – пористость, проницаемость, плотность, флюидонасыщенность. Представлена 
информация о способах отбора, транспортировки, хранения керна и методах 
его исследования. Для закрепления материала предлагаются контрольные вопросы 
и задачи. 

Предназначен для студентов бакалавриата направления подготовки 21.03.01 

«Нефтегазовое дело» (профиль подготовки «Эксплуатация и обслуживание технологических 
объектов нефтегазового производства»), изучающих дисциплины 
«Геология нефти и газа», «Основы разработки и эксплуатации нефтяных и газовых 
месторождений», «Бурение и освоение скважин».

Подготовлен на кафедре технологии синтетического каучука.

ISBN 978-5-7882-3169-3
© Плотникова И. Н., Черезова Е. Н., 2022
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2022

УДК 553.982(076)
ББК 33.36я7

2

О Г Л А В Л Е Н И Е

Введение.........................................................................................................................5

Глава 1. ОТБОР КЕРНА И ЕГО ПОДГОТОВКА К ИССЛЕДОВАНИЯМ.............6

1.1. Отбор керна.............................................................................................................8

1.2. Хранение и транспортировка керна ...................................................................16

1.3. Изучение керна.....................................................................................................19

Список рекомендуемой литературы .........................................................................28

Глава 2. ПЛОТНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД ...............................................................29

2.1. Основные понятия и определения......................................................................29

2.2. Методы определения плотности.........................................................................35

2.3. Определение объемной плотности методом гидростатического взвешивания...36

Контрольные вопросы и задания...............................................................................38

Контрольные вопросы ................................................................................................42

Список рекомендуемой литературы .........................................................................43

Глава 3. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ  ГОРНЫХ ПОРОД.....................44

Контрольные вопросы и задания...............................................................................55

Контрольные вопросы ................................................................................................56

Список рекомендуемой литературы .........................................................................56

Глава 4. ПОРИСТОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД .............................................................57

4.1. Общая характеристика методов определения пористости горных пород .....63

4.2. Определение открытой пористости горных пород методом насыщения 
образца жидкостью (метод Преображенского)........................................................68 

Контрольные вопросы и задания...............................................................................69

Контрольные вопросы ................................................................................................71

Список рекомендуемой литературы ......................................................................... 72

3

Глава 5. ПРОНИЦАЕМОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД....................................................73

5.1. Основные понятия и определения......................................................................73

5.2. Методы определения проницаемости горных пород .......................................79

Контрольные вопросы и задания...............................................................................82

Контрольные вопросы ................................................................................................84

Список рекомендуемой литературы .........................................................................85

Глава 6. ФЛЮИДОНАСЫЩЕННОСТЬ ПОРОД ....................................................86

6.1. Основные понятия и определения......................................................................86

6.2. Определение водо- и нефтенасыщенности керна.............................................89

Контрольные вопросы и задания...............................................................................91

Контрольные вопросы ................................................................................................93

Список рекомендуемой литературы .........................................................................94

Глава 7. ИЗМЕНЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННО-ЕМКОСТНЫХ СВОЙСТВ 
ПОРОД В ПРОЦЕССЕ РАЗРАБОТКИ.....................................................................95

Список рекомендуемой литературы .........................................................................98

4

В В Е Д Е Н И Е

Освоение месторождений нефти начинают с изучения физических 
свойств пород пласта, пластовых сред (жидкостей и газов). От 
свойств пластовых жидкостей, газов и пористых сред зависят дебиты 
скважин, продуктивность коллектора, возможности фильтрации нефти, 
газа и воды. 
Современный специалист, занимающийся разработкой нефтяных 
и газовых месторождений, должен знать геологическое строение, физические 
характеристики залежи (пористость, проницаемость, насыщенность 
и др.), уметь обработать и оценить данные, которые получены как 
при вскрытии пласта, так и при его последующей эксплуатации, знать 
физико-химические свойства нефти, газа и воды, которые насыщают 
породы. Эти данные необходимы для объективного представления 
о начальных запасах углеводородов в залежи, для оценки процессов, 
которые происходят в пласте при его разработке и на различных стадиях 
эксплуатации месторождения. 

5 

Г л а в а 1 .  О Т Б О Р  К Е Р Н А  И  Е Г О  П О Д Г О Т О В К А

К И С С Л Е Д О В А Н И Я М

Каждый нефтегазоносный объект, представляющий собой от-

дельный пласт или совокупность пластов, имеет следующие характеристики, 
которые необходимо знать как для подсчета запасов углеводородов, 
так и для выбора наиболее эффективного способа разработки:

− гранулометрический (механический) состав;
− пористость;
− проницаемость;
− капиллярные свойства;
− удельная поверхность;
− механические свойства (упругость, пластичность, сопротивле-

ние разрыву, сжатию и другим видам деформаций);

− тепловые свойства (теплоемкость, теплопроводность, темпера-

туропроводность);

− насыщенность пород водой, нефтью и газом в различных

условиях.

Для определения этих параметров и свойств используются различ-

ные методы исследований, среди которых выделяют три основные
группы:

1) лабораторные методы исследований:
– физические (направлены на определение открытой и абсолют-

ной пористости, абсолютной и относительной фазовой проницаемости, 
плотности, водо- и нефтенасыщенности, остаточной водонасыщенно-
сти, нефтеотдачи); 

– петрографические (используются в случае более сложного

строения порового пространства коллекторов и направлены на определение 
трещинной пористости и проницаемости, плотности, трещиноватости 
породы); 

2) гидродинамические методы исследований:
– стационарная фильтрация (используют для определения про-

ницаемости породы в пластовых условиях); 

– нестационарная фильтрация (используют для определения

пьезопроводности, в том числе пористости, проницаемости, сжимаемости 
в условиях пласта); 

3) промыслово-геофизические методы исследования скважин:

6

– определение глинистости;
– определение пористости;
– определение водонасыщенности;
– определение степени трещиноватости.
Лабораторные методы. Используются на всех этапах изучения 

пород-коллекторов и пород-флюидоупоров, начиная с самых первых 
этапов поисково-разведочных работ. Они основаны на исследованиях
кернового материала, поднятого из скважин, и коренных образцов пород, 
собранных на обнажениях.

Наиболее точными и достоверными являются данные о пористо-

сти, проницаемости, водо- и нефтенасыщенности, остаточной водона-
сыщенности пород продуктивных горизонтов, полученные физическими 
методами. Эти данные используют при подсчете запасов месторождений 
и при составлении проекта их разработки. Также результаты 
исследования керна и петрофизические данные, полученные в лабораторных 
условиях, используются при петрофизической настройке комплекса 
геофизических исследований скважин (ГИС).

В сложно построенных коллекторах, характеризующихся неод-

нородной структурой порового пространства, для ориентировочной 
оценки пористости, параметров микротрещиноватости служат петрографические 
методы (изучение пород в шлифах под микроскопом). 
Чаще всего они используются на первых этапах поиска и разведки, когда 
породы потенциальных объектов разработки изучаются с применением 
широкого комплекса литолого-петрографических исследований. 
Получаемые данные должны носить массовый характер. Проводят статистическую 
обработку результатов для получения усредненных значений 
по всему рассматриваемому участку разреза.

Гидродинамические методы. Проводятся уже непосредственно 

в пробуренных скважинах и автоматически усредняют исследуемые параметры 
в пределах призабойной зоны каждой скважины. И если физические 
методы дают нам информацию по отдельным участкам пласта, 
который представлен керном, то гидродинамические позволяют исследовать 
проницаемость всего пласта в целом. И не в масштабе образца 
керна, характеризующего только пространство в пределах диаметра 
ствола скважина, но в масштабе призабойной зоны скважины.

В этом состоит их отличие от лабораторных методов. Гидроди-

намические методы необходимы на этапах разведки месторождений
(этап опытно-промышленной эксплуатации залежи) и составления проекта 
разработки.

7

При использовании гидродинамических методов необходимы

данные о вязкости, насыщающей пласт жидкости (метод пробных откачек), 
или пористости пород, о мощности пласта, а также о коэффициентах 
сжимаемости пор и насыщающей их жидкости (методы нестационарной 
фильтрации). 

Промыслово-геофизические методы. Данные о коллекторских 

свойствах пород, получаемые промыслово-геофизическими методами,
имеют, как правило, относительный характер. Промыслово-геофизические 
методы служат в основном для определения границ изучаемых горизонтов 
и для сопоставления разрезов скважин.

1 . 1 . О т б о р  к е р н а

Изучение основных характеристик продуктивного пласта-кол-

лектора и пород-флюидоупоров проводится в специальных петрофизи-
ческих лабораториях на образцах керна и грунтов, поднятых из скважины 
при ее бурении. Образцы керна и грунтов являются первичным 
материалом, который позволяет получить уникальную информацию 
о геологическом разрезе вскрытых скважиной отложений. Керн используется 
для определения широкого спектра характеристик и свойств 
горных пород, слагающих геологический разрез, к основным из которых 
относятся следующие: определение относительного и абсолютного 
возраста, изучение вещественного состава, петрографических, физических, 
физико-химических и других характеристик горных пород и полезных 
ископаемых. Также на основании лабораторных исследований 
керна
определяются
фильтрационно-емкостные
свойства
(ФЕС) 

и насыщенность продуктивного пласта-коллектора нефтью, газом, конденсатом 
по мере выработки запасов углеводородов.

Планирование отбора керна зависит от стадии геологоразведоч-

ных работ, а также от степени изученности геологического разреза в целом 
и потенциальных продуктивных горизонтов и пластов в частности. 
Определение объема отбора керна осуществляется в соответствии 
с требованиями инструкции «Государственной комиссии по запасам 
полезных ископаемых» и других действующих нормативных документов 
с учетом состояния изученности литолого-стратиграфических комплексов 
пород и программы доразведки месторождения, содержащейся 

8

в проектном документе на разработку, утвержденном в установленном 
порядке.

Отбор керна, его хранение, транспортировка и исследования осу-

ществляются в соответствии со следующими основными руководящими
документами (РД):

− РД 39–0147716–505–85 «Порядок отбора, привязки, хране-

ния, движения и комплексного исследования керна и грунтов нефтегазовых 
скважин». Документ был разработан для регламентации порядка 
отбора керна и грунтов в бурящихся нефтегазовых скважинах, 
их привязки, хранения, движения, лабораторного изучения, а также 
их ликвидации с последующей передачей полученной петрофизиче-
ской информации заинтересованным геологоразведочным, нефтедобывающим 
предприятиям и научно-исследовательским организациям 
на всех стадиях геологоразведочного и нефтепромыслового процесса. 
В нем наиболее полно был изложен весь алгоритм работ с керном. 
К сожалению, данный документ действовал лишь до конца 1988 года. 
Несмотря на это, РД 39–0147716–505–85 не потерял своей ценности, 
пользуется спросом у специалистов и нуждается в обновлении;

− «Инструкция по отбору, документации, обработке, хранению, 

сокращению и ликвидации керна скважин колонкового бурения», 
утвержденной председателем Комитета Российской Федерации по геологии 
и использованию недр В. П. Орловым 22.08.1994 г. Настоящая 
инструкция составлена на основании Приказа Комитета Российской 
Федерации по геологии и использованию недр (РОСКОМНЕДРА) 
«О приведении первоочередных нормативных и иных актов в соответствие 
с Законом Российской Федерации «О недрах» от 07.12.92 № 203. 
Положения настоящей инструкции распространяются на все субъекты 
недропользования независимо от форм собственности, которые заняты 
геологическим изучением (съемка, поиски, разведка) и добычей полезных 
ископаемых в соответствии с Законом Российской Федерации 
«О недрах».

Отбор керна осуществляется буровой бригадой под руковод-

ством ответственного представителя сервисной компании по отбору 
керна на бурящихся скважинах в соответствии с проектом строительства 
скважины (ПСС). Отбор керна в интервалах, не предусмотренных 
ПСС, в случае необходимости осуществляется по протокольному решению 
геологической службы недропользователя, согласованного с организацией, 
составившей ПСС.

9

Выбор способа бурения, режимов бурения, типоразмеров инстру-

мента для отбора керна, параметров бурового раствора и т. п. производится 
в соответствии с предполагаемыми физико-механическими характеристиками 
вскрываемых пород и технологическими регламентами 
режимов бурения, обеспечивающими качественный вынос керна. 
Руководство процессом отбора осуществляет сервисная компания по 
отбору керна на основе договора с буровым предприятием и недропользователем 
с использованием согласованных инструкций на технические 
средства и технологию отбора.

Геологическая документация, связанная с отбором керна (интер-

валы отбора, процент выноса керна и т. д.), оформляется в процессе бурения 
скважин геологической службой сервисной организации по бурению 
скважин и по отбору керна и включается в геологическую документацию 
скважины.

Нормы отбора керна для каждой категории скважин регламентиру-

ются требованиями следующих документов: «Классификация скважин, 
буримых при геологоразведочных работах и разработка нефтяных и газовых 
месторождений (залежей)», «Инструкция по проводке и научной обработке 
материалов параметрических скважин» (табл. 1.1).

Для определения нефтегазоносности районов и выявления наибо-

лее перспективных участков бурят параметрические скважины. В параметрических 
скважинах керн отбирается равномерно по разрезу 
в наиболее интересных для изучения геологического строения района 
интервалах.

На новых месторождениях, где на текущий момент не установ-

лена промышленная нефтегазоносность, при бурении первой скважины, 
как правило, производят сплошной отбор керна по всему стволу, 
во второй и третьей скважинах отбор керна приурочивается к определенным 
стратиграфическим и литологическим границам или перспективным 
и промышленным интервалам, которые определяются по результатам 
бурения первой скважины. В последующих поисковых и разведочных 
скважинах отбор керна производится лишь в пределах нефтегазоносных 
горизонтов. В случае необходимости изучения экранирующих 
свойств покрышек (литология, давление прорыва и т. д.) отбор 
керна проводится и в интервалах залегания пород-флюидоупоров.

10

Таблица 1.1

Классификация нефтяных и газовых скважин

Скважина
Цель бурения
Ожидаемый результат
Проектный 

горизонт
Работы и исследования

1
2
3
4
5

Опорная
Изучение геологического 
строения крупных 
геоструктурных 
элементов земной 
коры, определение общих 
закономерностей 
распространения комплексов 
oтложений, 
благоприятных для 
нефтегазонакопления, 
выбор наиболее перспективных 
направлений 
геологоразведочных 
работ. Бурение в 
узлах пересечений 
опорных сейсмических 
профилей

Стратиграфическая 
привязка разреза, 
определение его характеристик 
для интерпретации 
данных 
полевой геофизики, 
выявление признаков 
нефтегазоносности 
пород и оценка перспектив 
нефтега-
зопосности района, 
выяснение гидрогеологических 
условий 
района, получение 
сведений о других 
полезных ископаемых


До технически 
возможных глубин 
бурения

Сплошной отбор и исследования 
керна по неизученной 
части разреза, 
ГТИ, детальные ГИС в 
неизученной части разреза, 
ИПТ, испытания в 
колонне нефтегазоносных 
горизонтов

11

Продолжение табл. 1.1

1
2
3
4
5

Параметрическая
Изучение строения и 
перспектив нефтегазоносности 
возможных 
зон (областей, районов) 
нефтегазонакопления, 
выявление наиболее 
перспективных участков 
поисковых работ. 
Бурение в пределах локальных 
структур или 
на сейсморазведочных 
профилях

Уточнение стратиграфического 
строения и 
геолого-геофизических 
характеристик 
пород, выявление 
нефтегазоносных горизонтов, 
оценка перспектив 
и прогнозных 
ресурсов, выявление 
запасов категории 
С2

Фундамент (при 
технической возможности 
достижения)


То же для исследований и 
испытаний, отбор керна в 
объеме 20 % от толщины 
комплекса изучаемых пород, 
а в перспективных на 
нефть и газ интервалах –
сплошной

Структурная
Выявление и подготовка 
перспективных площадей (
структур) для поискового 
бурения, когда 
применение полевых 
методов затруднено или 
экономически нецелесообразно, 
изучение физических 
характеристик 
пород, проверка положений 
опорных горизонтов


Подготовленная площадь (
структура)

Маркирующий 
структурный горизонт


То же для исследований 
и испытаний, отбор керна 
в объемах, обеспечивающих 
построение и определение 
характеристик 
разреза

12