21.Условия залегания н и г в недрах. Коллекторы и флюидоупоры.

З.к. сложена г.п., состоящими из минералов. По происхождению г.п. подразделяются на магмат-ие, осадочные, метаморфич-е. Нефтяников интересуют осад.г.п.

Непременным условием залегания нефти и газа в недрах является наличие пород-коллекторов и пород-флюидоупоров.

1)коллектор – г.п., способная вмещать в себя нефть, газ и воду и отдавать их при разработке. По литологическому составу их можно подразделить на: терригенные, карбонатные, вулканогенно-осадочные, глинистые, сульфатные, ископаемые КВ. Основное св-во коллекторов – наличие пустотного пространства, заполненного флюидами.

Способность породы быть коллектором обусловлена её ФЕС. Характеристика коллекторов дается по их основным св-вам: пористости, проницаемости, емкости, стр-ре порового пространства, остаточной водонасыщенности, физ-хим св-вам поверхности пустот.

2)флюидоупором или покрышкой называется пачка пород, расположенная над коллектором и препятствующая выходу из него УВ в верхние горизонты. Наличие покрышки – необходимое условие существования залежи. По площади распространения покрышки делят на: региональные, зональные, локальные. В литологическом отношении покрышки представлены: глинистыми, эвапоритовыми, плотными карбонатными и криогенными г.п. Экранирующие способности покрышек обусловлены протяженностью, толщиной, составом пород, однородностью, тектонической нарушенностью и т.д. Скорость фильтрации через надзалежные покрышки должна быть значительно меньше скорости накопления УВ на протяжении многих миллионов лет. Иначе залежи разрушаются.

Породы-коллектора и породы-флюидоупоры являются элементами НГ комплекса.

22. Основные виды и типы коллекторов. Коллекторами нефти и газа называются породы, способные вмещать подвижные вещества (воду, нефть, газ) и отдавать их в естественном источнике или в горной выработке. Основным свойством пород коллекторов является наличие пустотного пространства, которое и заполняют флюиды.

В общем виде породы-коллекторы подразделяются на промышленные нефтеносные, из которых возможно получение достаточных по величине притоков, и непромышленные, из которых получение таких притоков на данном этапе невозможно.

В соответствии с видами пустот коллекторы бывают поровые (в обломочных и некоторых породах они называются межгранулярными), кавернозные, трещинные, биопустотные. Есть смешанные типы – порово-трещинные, каверново-трещинные и др. Порами принято называть пустоты в обломочных породах между зернами (гранулами). Кавернами называются пустоты, возникшие в результате растворения цемента, выщелачивания каких-либо минералов. Биопустоты бывают внутриформенные и межформенные. К первым относятся внутренние пустоты в раковинах (камеры аммонитов, фораминифер и др.), а также пустоты, разделенные перегородками. К межформенным относятся пустоты между раковинами в изветсняках-ракушняках. Трещины – это пустоты, образовавшиес вследствие разрыва сплошности пород. Выделяют литогенетические (среди них – диагенетические, катагенетические и др.) и тектонические (среди них – эпейроклазы, диаклазы) трещины. По литологическим признакам выделяют терригенные коллекторы, карбонатные коллекторы, нетрадиционные коллекторы.

Терригенные коллекторы. Основная масса характеризуется межзерновым (поровым) пространством – гранулярные коллекторы. Однако среди терригенных пород встречаются и коллекторы со смешанным характером пустотного пространства. Выделяются трещинно-поровые и кавернозно-поровые разности. Карбонатные коллекторы. От 50 до 60% современных мировых запасов УВ приурочено к карбонатным образованиям. Карб. коллекторы хар-ся специф. особенностями: крайней невыдержанностью, значительной изменчивостью свойств. В них относительно легко происходят разнообр. диагенетические и катагенетические изменения. Пустотные пространства разнообразны по происхождению, размерам, форме и зависят от процессов уплотнения, типа цемента, процессов перекристаллизации, доломитизации, кальцитизации, сульфатизации, а также выщелачивания, трещинообразования и др. У органогенно-обломочных – межагрегатные биопустоты. В хемогенных породах: пористое межоолитовое пространство, трещины и отрицательно-оолитовые пустоты. В кристаллических – межзерновые и кавернозные пустоты. Пелитоморфные известняки обладают повышенной трещиноватостью по сравнению с другими разностями.

Нетрадиционные коллекторы. Относятся толщи, сложенные глинистыми, кремнистыми, вулканогенными, интрузивными, метаморфическими породами и др. Глинистые: возникновение пустот связано с генерацией нефтяных и газовых УВ и перестройкой структурно-текстурных характеристик минеральной матрицы. Кремнистые: органогенная структура пустот, межглобулярный тип коллектора – при преобразовании аморфных форм в кристаллические, трещинные коллектора. Магматические и метаморфические: связаны с пустотами, которые образовались при выходе газа из лавового материала, а также со вторичным выщелачиванием.

23. Ловушки УВ, основные условия их формирования. Ловушка - часть природного резервуара, в котором благодаря наличию проницаемого коллектора и непроницаемой покрышки создаются благоприятные условия для улавливания,скопления и сохранения УВ. Миграция УВ в ловушке отсутствует, поэтому газ, нефть и вода распределяются в ней по плотности, согласно закону гравитации. Главным при формировании ловушек является структурно-тектонический фактор.

В настоящее время выделяют структурные, литологические, стратиграфические и гидродинамические ловушки.

Ловушки структурного типа образуются в результате пликативных и дизъюнктивных тектонических деформаций горных пород, и разделяются на сводовые (антиклинальные) и тектонически экранированные ловушки. (рис а, б). С ловушками структурного типа связано около 80 % залежей УВ, выявленных на Земле.

Ловушки литологического типа образуются в результате выклинивания пород-коллекторов по восстанию слоев или их замещения одновозрастными слабопроницаемыми породами, а также при появлении повышенной локальной трещиноватости горных пород, или при наличии песчаных линз внутри глинистых толщ (в этих случаях понятия природный резервуар и ловушка совпадают).

Ловушки стратиграфического типа образуются в результате денудационного срезания пород-коллекторов и их несогласного перекрытия флюидоупорами. К этому типу ловушек относится и рифовые тела, перекрытые гипсами, ангидритами или другими слабопроницаемыми породами. Некоторые исследователи выделяют рифогенные ловушки в самостоятельный генетический тип.

Гидравлические (гидродинамические) ловушки образуются в результате гидродинамического напора встречного потока вод, оказывающего противодавление на мигрирующие УВ. Таким образом, они образуются в результате появления экрана, созданного нисходящими высоконапорными водами, циркулирующими по пластам-коллекторам, поверхностям стратиграфических несогласий и тектоническим нарушениям.

Ловушки литологического, стратиграфического и гидродинамического типа обычно называют неструктурными или неантиклинальными ловушками. Их выявление вызывает наибольшие трудности при проведении ГРР.

24. Классификация залежей УВ по типу ловушек. Классификация И.О. Брода. В качестве главного признака используется тип прир.резервуара.

Выделил 3 основные группы залежей: - пластовые, - массивные, - литологически – ограниченные со всех сторон

Группа пластовых залежей подразделяется на 2 подгруппы: - сводовые (пластово - сводовые), - экранированные (пластово - экранированные)

Сводовые залежи формируются в локальных структурах простого ненарушенного строения или осложненных разрывными нарушениями, диапиризмом, грязевыми вулканами, солянокупольной тектоникой и т. п. (рис. 1).

Рис. 1. Сводовые залежи антиклинальных структур:а — ненарушенного строения; б — с тектоническим нарушением; в — осложненных криптодиапиром или вулканогенными образованиями; г — с соляным штоком. Залежи нефти: / — на профиле, 2 — в плане; 3 — изогипсы продуктивного пласта, м; 4 — нарушение; 5 — песчаники; 6 — глины; 7 — известняки; 18 — вулканогенные образования; 9 — соль

Пластово – сводовые приурочены к антиклинальным изгибам пласта резервуара. Формирование таких залежей происходит в результате движения флюидов на пласт. Он ограничен непроницаемыми породами в кровле и подошве.

Пластово – экранированные залежи образ-ся в следствии срезания прир.резервуара плотным экраном на пути движения флюидов вверх по восстанию пласта. Это м/б повер-ти тектонических нарушений, стратиграфических нарушений, литологических замещений. В связи с этим выделяют: - тектонически, - стратиграфически,- литологически- экранированные залежи.

Тектонически-экранированные залежи (рис 2)образ-ся если в следствии дизъюктивных дислокаций прир.резервуар начинает контактировать с непроницаемыми породами. Наиболее распространены в складчатых обл-ях. Разрывные нарушения могут разбивать пластово-сводовые залежи, тогда их наз. комбинированными.

Рис 2

Стратиграфически-экранированная залежь приурочена к ловушкам, формирование которых связано с несогласным перекрытием пластов более молодыми плохо проницаемыми породами. Ухудшение коллек-их свойств при развитии процессов минералообразования в полостном пространстве в результате циркуляции воды.

Литологически-экранированные залежи(рис3) приурочены к ловушкам, экранами которых служит литологич.замещение и выклинивание коллекторов. Особенностью таких ловушек явл-ся ухудшение пористости и проницаемости коллекторов по мере приближения к пов-ти выклинивания. Они возникают в прибрежно-морских толщах в условиях частого изменения уровня моря.

Рис. 3. Литологически экранированные залежи, приуроченные к участкам выклинивания пласта-коллектора (а) и замещения проницаемых пород непроницаемыми (б), и залежь, запечатанная асфальтом (в)

Группа массивных залежей связаны с прир.резервуарами, ограниченной непроницаемой покрышкой только сверху. Движение флюидов происходит приемущественно в верхнем направлении. Отличительная черта массивной залежи- гидродинамическая связь всех частей залежи.

По генезису массивные залежи делятся: залежи в – структурных, - эрозионных, - биогенных выступах.

Залежи в структурных выступах связаны с ловушками тектон-ого происхождения. Они предст-ют собой антиклин.складки или выступы горстового хар-ра. Они широко распространены на платформе.

Залежи в эрозионных выступах приурочены к выступам палеорельефа, перекрытым непроницаемыми породами. ФЕС опред-ся интенсивностью и длительностью эрозионных прцессов и ухудшение с глубиной.

Залежь в биогенных выступах или рифовых массивах (рис 5) широко распространены и сложены органогенными и органогенно-обломочными известняками, в меньшей степени доломитами. Структура извест-ов определяется рифообразованиями органогенными и вторичными преобразованиями пород: выщелачиванием, цементацией, перекристаллизацией.

Рис. 5 Залежи рифогенных образований в одиночном рифовом массиве (а), в группе рифовых массивов (б).

Группа литологически-ограниченных со всех сторон залежей. Они приурочены к ловушкам неправильной формы, наибольшими распределениями явл-ся залежи в линзовидных песчаных телах различной протяженностью в глин.материн.породах. Залежи мелкие, толщина продуктивных гор-ов не превышает первые 10ки м.

25. Основные емкостные и фильтрационные свойства пород-коллекторов, пористость, проницаемость, нефтенасыщенность. Характеристика коллекторов дается по их основным свойствам: пористости, проницаемости, структуре порового пространства, остаточной водонасыщенности, физико-химическим свойствам поверхности пустот и др. Пористость- это совокупность пустот между частицами твердой фазы породы в абсолютно сухом состоянии. В породах различают несколько видов: общую, открытую, эффективную и закрытую. Эффективная пористость – объем тех пор и соединяющих их каналов, по которым возможно реальное перемещение флюидов. Закрытая пористость – объем изолированных пор, не имеющих связи с другими пустотами. Емскостные свойства породы-коллектора определяются параметром эффективной емкости = произведению коэффициента пористости на эффективную толщину пласта. Проницаемость- это свойство горных пород пропускать жидкости, газы и их смеси при перепаде давления. Проницаемость является мерой фильтрационной проводимости породы. Ее делят на: физическую, фазовую, относительную. Абсолютная соответствует проницаемости породы при фильтрации через нее однородной жидкости или газа, химически инертных к твердой фазе, в условиях полного насыщения пор породы этим флюидом. Количественно оценивается коэффициентом пористости. Фазовая – способность г.п., насыщенных каким-либо флюидом, проводить нефть, газ или воду. Относительная – отношение фазовой проницаемости, измеренной по какому-либо флюиду, к абсолютной, измеренной в условиях полного насыщения породы этим флюидом. На величину проницаемости влияют: 1) нагрузка вышележащих отложении; 2) степень разуплотненности пород; 3) процессы трещинообразования; 4) степень цементации. Нефтенасыщенность пласта - содержание нефти в породе-коллекторе. Выражается в долях или процентах от объема порового пространства (неполное насыщение нефтью всего порового пространства обусловлено наличием в нем т. н. остаточной, или связанной, воды и газа в свободном состоянии). Для подавляющего числа пород-коллекторов начальная нефтенасыщенность пласта зависит от проницаемости г. п. (чем меньше проницаемость, тем меньше нефтенасыщенность). Нефтенасыщенность пласта определяется по данным геофизических и гидродинамических исследований скважин, а также на основе анализа керна. Коэффициент нефтегазонасыщенности (коэффициент нефтенасыщенности) - отношение объема пор, занятых нефтью и газом, к общему объему пор породы. Коэф-ент нефтегазонасыщенности всегда меньше единицы: он большей частью варьирует в пределах 0.65-0.85. Определяется обычно по данным электрического каротажа. Остаточная нефтенасыщенность - количество нефти в пласте, остающееся после ее вытеснения водой или газом и вообще по окончании эксплуатации данного пласта. Величина остаточной нефтенасыщенности зависит от капиллярного давления. Остаточная нефтенасыщенность равна единице минус коэффициент нефтеотдачи.

26. Основные типы прир.резервуаров. ПР – это вместилище для Н, Г и воды, внутри которого они могут циркулировать, и форма к-х обусловлена отношением коллектора с вмещающими его плохопроницаемыми породами. Выделяются следующие типы резервуаров:

Пластовые(рис.а) представлены породами коллекторами значительно распространенными по площади (n*100-1000 км²), характеризуются небольшой мощностью (от n*1-10м) в кровле и подошве они ограничены флюидоупорами. Они м.б. сложены, как карбонатными, так и терригенными образованиями. Часто содержат отдельные линзовидные прослойки непроницаемых пород в толще основного горизонта (коллектора), что делает их неоднородными по строению, как в вертикальном направлении, так и горизонтальном.

Массивные (рис. б)представляют собой мощную, несколько сотен метров (первых километров), толщу коллекторов различного или одинакового литологического состава, сверху и по бокам они ограничены непроницаемыми породами. Границей снизу являются подземные воды, подстилающие залежь. Вода в этом случае называется подошвенной. Размеры по вертикали и горизонтали часто сопоставимы. В толще пластов – коллекторов могут быть непроницаемые прослойки, однако все пласты проницаемых пород сообщаются, представляя единый природный резервуар. Частным случаем массивного природного резервуара являются ископаемые рифы, представляющие собой захороненные под мощной толщей молодых отложений рифовые постройки.

Пластово-массивные природные резервуары (рис. д) образуются при чередовании флюидоупоров и пластов-коллекторов, представляющих собой единую гидродинамическую систему, в которой ВНК и ГВК находятся на одной гипсометрической отметке. Гидродинамическая связь пластов-коллекторов обеспечивается за счет выклинивания непроницаемых пород, возникновения в них участков деструкции (повышенной трещиноватости) или разрывных нарушений.

Литологически ограниченные (рис г)- со всех сторон окружены непроницаемыми породами. Например: линза песков в толще глинистых пород, русло палеореки, палеобары.