Геология нефти и газа
Покупка
Тематика:
Геология полезных ископаемых
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 100
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7882-3169-3
Артикул: 809771.01.99
Доступ онлайн
В корзину
Рассмотрены основные петрофизические параметры горных пород-коллекторов - 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.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
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
Доступ онлайн
В корзину