3. Практическое занятие № 2 Определение пористости и проницаемости нефтесодержащих пород

Цель занятия

Основной целью занятия является изучение и решение задач для определения коэффициентов общей пористости образца породы и абсолютной проницаемости породы, удельную поверхность слабоцементированного песчаника.

Краткие сведения из теории

Способность пород вмещать воду, а также жидкие и газообразные углеводороды определяются их пористостью, т.е. наличием в них пустот (пор).Отношение суммарного объема пор к общему объему образца породы называется коэффициентом полной пористости.

Под проницаемостью горных пород понимают их способность пропускать через себя жидкости или газы. Проницаемость горных пород характеризуется коэффициентом проницаемости, входящим в формулу линейного закона фильтрации Дарси и имеющем размерность «метр в квадрате».

Характерный признак осадочных горных пород - их слоистость. Данные породы сложены, в основном, из почти параллельных слоев (пластов), отличающихся друг от друга составом, структурой, твердостью и окраской. Поверхность, ограничивающая пласт снизу, называется подошвой, а сверху - кровлей.

Пласты осадочных пород могут залегать не только горизонтально, но и в виде складок, образовавшихся в ходе колебательных, тектонических и горообразовательных процессов. Изгиб пласта, направленный выпуклостью вверх, называется антиклиналью, а выпуклостью вниз - синклиналью. Соседние антиклиналь и синклиналь в совокупности образуют полную складку.

В России почти 90 % найденных нефти и газа находятся в антиклиналях, за рубежом - около 70 %.

По проницаемости горные породы делятся на проницаемые (коллекторы) и непроницаемые (покрышки). Коллекторы - это любые горные породы, которые могут вмещать в себя и отдавать жидкости и газы, а также пропускать их через себя при наличии перепада давления. Встречаются следующие типы коллекторов:

1) поровые, состоящие из зернистых материалов (пески, песчаники и др.), пустотами в которых являются межзерновые поры;

2) кавернозные, пустоты в которых образованы полостями-кавернами различного происхождения (например, образованными в результате растворения солей проникающими в породу поверхностными водами);

3) трещиноватые, образованные из непроницаемых опор, но вмещающие в себя жидкости или газ за счет многочисленных микро-и макротрещин (трещиноватые известняки и др.);

4) смешанные (кавернозно-трещиноватые, трещиновато-паровые, кавернозно-норовые или кавернозно-трещиновато-поровые).

Наилучшими коллекторским и свойствами обладают поровые коллекторы. Неплохими способностями вмещать в себя и отдавать жидкости и газы, а также пропускать их через себя могут обладать и другие типы коллекторов. Так, на некоторых месторождениях Саудовской Аравии взаимосвязанные системы трещин создают каналы длиной до 30 км. К трещиноватым коллекторам за рубежом приурочено более 50 % открытых запасов нефти, а в России - 12 %.

Покрышки - это практически непроницаемые горные породы. Обычно ими бывают породы химического или смешанного происхождения, не нарушенные трещинами. Чаще всего роль покрышек выполняют глины: смачиваясь водой, они разбухают и закрывают все поры и трещины в породе. Кроме того, покрышками могут быть каменная соль и известняки.

Расчетная часть (решение задач)

Задача 3. Определить коэффициент общей пористости образца породыm, если объем образцаVo= 2,42 см³, а объем зерен в образцеVз = 2,02 см³.

Коэффициент пористости определяется по формуле

m= (Vo-Vз) /Vo

Задача 4.Определить коэффициент абсолютной проницаемости породы путем пропускания воздуха через образец. Длина образцаl=2,8 см, площадь его поперечного сеченияF=5,1см². Давление перед и за образцом соответственноp₁=1,3·10⁵Па иp₂=10⁵Па. Вязкость воздуха (в условиях опыта)μ=0,018 мПас; объем воздуха (при атмосферном давлении), прошедшего через образец за времяt =180 с,Vв=3600 см³.

Коэффициент абсолютной проницаемости kопределяют по формуле

Задача 5.Определить удельную поверхность слабосцементи­рованного песчаника с проницаемостью k= 2,510^-12 м² и пори­стостью т = 0,25.

Приближенно удельная поверхность S_удопределяется расчет­ным путем в зависимости отkит по формуле

где с — коэффициент, зависящий от разнородности частиц песка,с = 0,353.

S_уд = …… м²/м³.

Содержание отчета

1. Цель практического занятия.

2. Краткое описание теоретической части.

3. Решение задач.

4. Результаты вычислений задач.

5. Выводы.

Вопросы для самопроверки

1. Что является характерным признаком осадочных горных пород?

2. На какие виды делятся по проницаемости горные породы?

3. Как определить коэффициент абсолютной проницаемости породы?

4. Как определить коэффициент общей пористости образца породы?

4 Нахождение на карте основных нефтегазоносных провинций

Знать:районирование нефтегазоносных территорий России, перспективность их развития;

Уметь: находить по карте основные нефтегазоносные провинции.

Понятие о нефтегазоносных провинциях, областях и районах, зонах нефтегазонакопления. Основные нефтегазоносные провинции и области России. Крупнейшие и уникальные нефтяные и нефтегазовые месторождения России. Характеристика нефтегазоносных провинций, имеющих развитую нефтяную промышленность (Западно-Сибирский, Волго-Уральский, Тимано-Печорской, Северо-Кавказской, Восточно-Сибирской). Основные черты геологического строения и нефтегазоносность.

Данная тема знакомит с принципами районирования нефтегазоносных территорий, геологическим строением и условиями нефтегазоностности, крупнейшими месторождениями России.

1. Что такое нефтегазоносная провинция?

2. Что такое нефтегазоносная область?

3. Что такое нефтегазоносный район?

4. Перечислите основные нефтегазоносные провинции России

5. Основные нефтегазоносные районы зарубежных стран.

Построение геологического профиля и структурной карты по данным бурения

Геологический профиль(разрез) –это вертикальное сечение земной коры от поверхности на глубину по определенной линии.

Абсолютная отметка(АО) или высота – расстояние по вертикали от какой-либо точки поверхности до среднего уровня поверхности океана (моря).

Отсчет АО ведется от уровня океана вверх и вниз. АО точек, лежащих выше этого уровня, считаются положительными, ниже – отрицательными (рис.8.1.). Знак «+» перед числовым значением высоты обычно опускается, знак «-» обязательно проставляется. Например, АО точки С на рис. 8.7 равна 55 м, а АО точки Д –-220 м

Скв.

м 200

-100 Alt C

-200 ГЗ

-300 АО Д

-400

-500

-600

-700

920 м

Масштаб горизонтальный1:10000

Масштаб вертикальный 1:10000

Рис. 8.7. Разрез скважины

Альтитуда(Alt)– высота над уровнем моря какой-либо точкиземной поверхности: устья скважины, шахты, шурфа и т.д. Альтитуда скважины на рисунке 8.7 равна 200 м.

Глубина залегания(ГЗ) подошвы или кровли слоя в скважине измеряется по стволу скважины от поверхности земли вниз. На поверхности земли глубина равна нулю. Например, глубина залегания кровли песчаного слоя в скважине на рис. 8.7 равна 500 м.

Абсолютная отметка какой-либо точки поверхности, вскрытой скважиной, может быть вычислена как разность альтитуды скважины и глубины, на которой эта поверхность вскрыта скважиной

АО = Аlt– ГЗ.

Если поверхность располагается ниже уровня моря, т.е. глубина больше альтитуды, то АО точки будет отрицательной.

Забой скважины– поверхность горных пород в стволе скважины, до которой она пробурена. Скважины на разрезах показываются вертикальной или наклонной линией (если скважина наклонная). Забой отмечается на разрезах горизонтальной подсечкой, ограничивающей линию скважины снизу, рядом с которой указывается его глубина. На рисунке 8.7 забой скважины 920 м.

Геологическая графика строится всегда в определенном масштабе.

Масштаб– отношение длины линии на чертеже, карте или плане к длине этой линии в натуре. Масштаб записывается в виде дроби, в числителе которой стоит единица, а в знаменателе – число, показывающее степень уменьшения длины линии. На картах линии обычно измеряются в сантиметрах, поэтому например масштаб 1:100 000 показывает, что в 1 см карты 100 000 см (или 1000 м) натуры.

Порядок построения геологического разреза

1. Построение шкал вертикального масштаба профиля.

1.1. Прочертить вертикальную линию, отступив от верхнего края листа формата А-4 3см для названия профиля, а слева от края листа – 1,5-2 см для оцифровки шкалы вертикального масштаба.

1.2. Оцифровать эту левую линию-шкалу сверху вниз через 1см в соответствии с выбранным или указанным масштабом, начиная со значения, ближайшего к максимальной отметке рельефа по линии разреза (в данном задании выбирается максимальное значение альтитуды скважин). Цена деления шкалы должна быть кратна вертикальному масштабу профиля. Например, при вертикальном масштабе построения профиля 1:25000 в одном сантиметре шкалы должно быть 250 метров (шкала оцифровывается через 250 метров). У самой верхней цифры шкалы вертикального масштаба проставляется единица измерения (м или км).

геологический разрез по линии скважин 1-5

м 300

200

100

А Т 2

-100

-200 2

-300

-400

-500 Р 1 С

Б

-600

-700

-800

-900 С 2 В

-1000

-1000 -1100

-1100 -1200

-1200 -1300

-1300 1600м -1400

-1400 1500м 1530м 1500м 1650м -1500

Составил Иванов И.Н.

Масштаб горизонтальный1: 10000

Масштаб вертикальный 1:10000

Рис. 8.8. Геологический профиль

3. Учесть ориентировку линии разреза относительно сторон света на карте и развернуть его так, чтобы на рисунке слева был Ю, З, СЗ или ЮЗ конец линии профиля.

1.4. Прочертить горизонтальную линию с нулевой отметкой (если она попадает в изучаемый интервал разреза) и отложить на ней длину линии профиля. Если профиль строится по карте, то длина линии профиля измеряется на карте. При выполнении данной работы на горизонтальной линии отметить положение скважин в соответствии с указанными в задании расстояниями между ними. Ближайшую к левой шкале скважину нанести, отступив от левой шкалы вертикального масштаба 1 - 0.5 см, так как ствол скважины не должен быть совмещен со шкалой. Последующие скважины наносятся в соответствии с указанными в задании расстояниями и масштабом построений. После последней скважины профиля отступить 1-0.5 см и прочертить правую линию-шкалу вертикального масштаба, которую оцифровать аналогично левой шкале.

2. Построение топографического профиляместности(топопрофиля) по линии геологического профиля (верхняя линия на рис. 8.8).

Через каждую скважину, отмеченную на нулевой линии, прочертить вверх вертикальную линию и отметить на ней точку со значением высотной отметки, равным альтитуде данной скважины. Полученные точки соединить плавной линией, доводя ее с каждой стороны до шкал вертикального масштаба. Эта кривая будет топографическим профилем местности по линии разреза.

3. Построение геологических границ.

1. Построить линии пересечения плоскости разреза со стволами скважин, отложив от топопрофиля вниз по вертикали в масштабе построения профиля глубину каждой скважины и показать забой скважины горизонтальной подсечкой. Рядом с забоем подписать глубину скважины.

2. Выполнить стратиграфическую разбивку разреза в каждой скважине в соответствии с указанными в задании глубинами залегания геологических границ.

Для этого в каждой скважине (в масштабе построений) от поверхности земли (от линии топопрофиля) вниз по стволу скважины отложить глубину залегания подошвы самого верхнего слоя (на рис 8.8 это подошва Т₂). Полученные точки подошвы слоя соединить плавной линией и довести ее с обеих сторон до шкал вертикального масштаба. Затем отложить в каждой скважине глубину залегания подошвы следующего слоя и соединить эти точки и т.д. до забоя. Забои скважин не соединять линией, так как они не лежат на геологической границе. Раскраску самого нижнего слоя выполнять в каждой скважине только до забоя.

1. При отсутствии слоя в скважине его показывают выклинивающимся в середине интервала между этой скважиной и ближайшими к ней скважинами с двух сторон (слой Д₃на рис 8.8).

3. Оформление геологического профиля

   1. Разрез закрашивается в соответствии с принятыми для систем цветовыми индексами. Отделы одной системы должны закрашиваться одним цветом, но разной интенсивности оттенка (чем древнее, тем темнее). На рис. 8.8 вместо цвета применена штриховка.

   2. На цветовом фоне проставляется буквенно-цифровой индекс возраста пород (на каждом изолированном выходе слоя должен быть индекс).

4.3. Над разрезом записывается его название, например «Геологический профиль по линии скважин 1 – 5».

4.4. На топопрофиле скважины можно показать треугольниками, рядом с которыми указывается номер скважины.

4.5. Над шкалами вертикального масштаба проставляется ориентировка профиля по сторонам света (слева – СЗ, ЮЗ, Ю, З, а справа – СВ, ЮВ, С, В).

4.6. В центре под профилем указываются горизонтальный и вертикальный масштабы построения профиля.

4.7. Под профилем записывается ФИО авторов.

4.8. Если разрез не сопровождает геологическую карту, то под разрезом приводятся условные обозначения, использованные при построении разреза.

При подготовке к защите лабораторной работы повторить стратиграфическую шкалу и проверить усвоение учебного материала по предлагаемым ниже вопросам.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое геологический разрез (профиль)?

2. Определить абсолютную отметку поверхности в точке А и в

точке С по рис. 8.8.

3. Определить альтитуду скважины №3 на рис. 8.8.

4. Определить глубину залегания поверхности в точке В на рис. 8.8.

5. Определить масштаб построений, если линия длиной 500 м изображена на рисунке отрезком 2,5 см.

6. Определить АО поверхности, вскрытой скважиной на глубине 750 м, если альтитуда скважины равна 150 м.

7. На какой глубине скважина вскрыла кровлю слоя, если альтитуда скважины 120 м, а АО кровли слоя равна – 450 м?