геология и геохимия нефти и газа
.pdfФ Е Д Е РАЛ Ь Н О Е АГ Е Н Т С Т В О П О О БРАЗО В АН И Ю В О РО Н Е Ж С КИ Й Г О С У Д АРС Т В Е Н Н Ы Й У Н И В Е РС И Т Е Т
Г ЕО ЛО Г И Я И Г ЕО Х И М И Я Н ЕФ Т И И Г А ЗА
У чебно-метод и ческоепособи е
специ альность 020301 (011100) – геологи я
ВО РО Н Е Ж
2005
2
У твержд ено нау чно-метод и чески м советом геологи ческого ф акультета (29 д екабря 2005 г., протокол№ 2)
С остави тели : Д ми три евД .А., П лаксенко А.Н .
У чебно-метод и ческое пособи е под готовлено |
на каф ед ре |
и стори ческой |
геологи и и палеонтологи и геологи ческого |
ф аку льтета |
В оронежского |
госу д арственного у ни верси тета. |
|
|
Рекоменд у ется д ля сту д ентов IV ку рса специ альности 020301 (011100) “Г еологи я” по ку рсу Г еологи яи геохи ми янеф ти и газа.
3
Введ ение
Неф ть и газ являю тсяценнейш и ми полезны ми и скопаемы ми Росси и . В
пред елах наш ей страны располагаю тся разли чны е ти пы неф тегазоносны х терри тори й и несмотря на то, что и зу чени е проявлени й у глевод ород ов
вед ется д остаточное коли чество |
времени , ни |
од и н и з неф тегазоносны х |
|
реги оновнельзясчи тать полностью |
развед анны м. |
|
|
И зу чени е перспекти в неф тегазоносности |
провод и тся |
на основе |
|
построени я карт, разрезов, проф и лей и д ру ги х |
граф и чески х |
матери алов, |
комплексны й анали з которы х д олжен д ать пред ставлени е о геологи ческом строени и и зу чаемой терри тори и и еенеф тегазоносности .
М етод и чески й матери ал и зложен спри влечени ем базовы х терми нови поняти й, что у прощ аетвы полнени елабораторны х работи д аетвозможность и спользовани ятеорети чески х основд ляпри обретени япракти чески х навы ков и у мени й, необход и мы х д ля оценки перспекти ви зу чаемы х терри тори й на у глевод ород ноесы рье. В сезад ани ясопровожд аю тсякратки ми объ яснени ями
и под робны ми метод и чески ми |
рекоменд аци ями ки х вы |
полнени ю , а также |
при вед ены основны е схемы |
построени я стру кту рны х |
карт. Д ля более |
глу бокого пони мани яматери ала и облегчени яф орму ли ровки обоснованны х
вы вод ов по |
объ екту |
и сслед овани я |
сту д енту |
пред ложен |
перечень |
|||||
контрольны х вопросовпо кажд ой теме. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Л абораторны е заняти я |
д анного |
ку рса посвящ ены и зу чени ю , на |
|||||||
конкретны х при мерах, |
геологи ческого |
строени я неф тяны х |
и |
газовы х |
||||||
месторожд ени й разли чны х стру кту рно-генети чески х |
ти пови |
вклю чаю т в |
||||||||
себяслед у ю щ и еосновны езад ачи : |
|
|
|
|
|
|
||||
- |
раскры ть |
практи ческое |
сод ержани е |
поняти й: |
|
пород ы -коллектора, |
||||
при род ны ерезерву ары , ф лю и д оу поры , лову ш ки , залежи ; |
|
|
|
|||||||
- |
освои ть при нци пы построени я стру кту рны х карт, |
разрезови |
проф и лей |
|||||||
разли чны х ти повзалежей и месторожд ени й неф ти и газа; |
|
|
|
|||||||
- |
полу чи ть навы ки граф и ческого отображени я залежей с помощ ью карт и |
|||||||||
проф и льны х разрезовпо скважи нам; |
|
|
|
|
|
|
||||
- ознакомлени еснеф тегазоносны ми прови нци ями Росси и ; |
|
|
||||||||
- |
нау чи ться |
размещ ать |
пои сковы е |
скважи ны |
неф тегазоносны х |
месторожд ени й разли чного ти па; П ри вы полнени и лабораторны х работпоми мо лекци онного матери ала
рекоменд у етсяпользоватьсяу чебны ми пособи ями , спи соккоторы х при вед ен вконце.
4
О бщ ие требования, пред ъ являемые квыполнению и оформлению лабораторных работ:
В се граф и чески е построени я вы полняю тся в каранд аш е на ли сте
ми лли метровой |
бу маги и сопровожд аю тся соответству ю щ и ми у словны ми |
||
обозначени ями |
(рекоменд у емы е у словны е |
обозначени я при вед ены |
в |
при ложени и 1). |
В ы полненны езад ани я(карты |
и разрезы ) под пи сы ваю тся: |
в |
правом ни жнем у глу ли ста ми лли метровки , у казы ваю тсяф ами ли ясту д ента, ку рси номер гру ппы . Ф орма контролясд ачи лабораторны х работ- у стны й ответвви д ебесед ы спрепод авателем.
|
|
|
|
|
|
О бщ ие теоретические свед ения |
|
|
|
|
|
|||||||||
Н еф ть, |
при род ны й |
|
газ |
и |
и х |
прои звод ны е – горю чи е |
полезны е |
|||||||||||||
и скопаемы е – при у рочены |
кбассейнам, сложенны м толщ ами |
осад очны х и |
||||||||||||||||||
ву лканогенно-осад очны х |
пород с разнообразны ми |
составом и |
стру кту рой. |
|||||||||||||||||
Н еф тегазоносны е комплексы , |
являю щ и еся составны ми частями |
бассейнов, |
||||||||||||||||||
пред ставляю т |
собой |
при род ны е |
(матери альны е) |
си стемы , |
в которы х |
|||||||||||||||
возможна акку му ляци я у глевод ород ов, а и ногд а и |
и х генераци я. |
О сновны е |
||||||||||||||||||
элементы |
комплексов |
– |
пород ы -коллекторы , |
|
слагаю щ и е |
при род ны е |
||||||||||||||
резерву ары , пород ы -ф лю и д оу поры , неф тегазоматери нски епород ы . |
|
|
||||||||||||||||||
Коллекторы |
нефти |
и |
газа |
– |
это |
горны е пород ы , |
облад аю щ и е |
|||||||||||||
способностью |
вмещ ать под ви жны евещ ества (вод у , неф ть, газ) и отд авать и х |
|||||||||||||||||||
впроцессеэксплу атаци и . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Н а схеме1 пред ложена общ аяхарактери сти ка ти пови зу чаемы х пород - |
||||||||||||||||||||
коллекторов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Д ля образовани я залежей |
необход и мы м у слови ем |
слу жи т нали чи е |
||||||||||||||||||
слабо |
прони цаемы х |
пород |
– |
флюид оупоров, |
|
которы е |
препятству ю т |
|||||||||||||
ми граци и |
неф ти |
и |
газа, |
что |
способствует накоплени ю |
и |
|
сохранени ю |
||||||||||||
у глевод ород ов, |
посту паю щ и х |
в |
коллектор. |
Ф |
лю и д оу поры , |
которы е |
||||||||||||||
перекры ваю тзалежь, назы ваю тпокрыш ками. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
В ажнейш и м |
свойством |
ф лю и д оу поров является и х экрани ру ю щ ая |
||||||||||||||||||
способность, |
которая |
зави си т от |
ряд а |
ф акторов |
– |
мощ ности |
и |
|||||||||||||
вы д ержанности , |
|
ми нерального |
состава, |
стру кту рно-тексту рны х |
и |
|||||||||||||||
тектони чески х особенностей и д р. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Л у чш и ми покры ш ками , |
вслед стви е и х повы ш енной пласти чности |
(д о |
||||||||||||||||||
опред еленны х пред еловтемперату ры |
и д авлени я), |
счи таю т соленосны е и |
||||||||||||||||||
гли ни сты е |
толщ и , |
послед ни е |
наи более распространены . |
П оми мо |
ни х |
|||||||||||||||
экрани ру ю щ ей |
способностью |
|
могу т облад ать |
|
д ру ги е разнови д ности |
|||||||||||||||
осад очны х |
и |
д аже магмати чески х |
пород , |
и мею щ и е больш у ю |
|
плотность |
||||||||||||||
(прочность пород ) |
– сцементи рованны е песчани ки , пласты |
карбонатны х |
||||||||||||||||||
пород , гли ни сты есланцы , арги лли ты . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
В |
зави си мости |
отми нерального состава гли н, и х мощ ности , возраста |
||||||||||||||||||
и золи ру ю щ ая способность буд ет разли чна. |
Больш ое вли яни е на характер |
экрани ру ю щ и х свойствгли ни сты х пород оказы ваетнали чи евни х при месей,
5
С хема 1
О бщ аяхарактери сти ка ти повколлекторов
6 |
|
а также вод ы и органи чески х вещ еств. Э ф ф екти вность |
гли ни сты х |
ф лю и д оу поровсохраняется вопред еленном и нтервале глу би н, |
д авлени й и |
температу р, механи чески х свойств. |
|
В табли це1 показана зави си мость экрани ру ю щ ей способности гли н от |
|
параметров, характери зу ю щ и х ф и льтру ю щ и е свойства пород |
- и зменени я |
стру кту ры порового пространства, прони цаемости и д авлени япроры ва газа.
|
|
|
|
|
|
Т абли ца 1 |
Г руппы глинистых пород поэкранирующ ей способности |
||||||
|
|
|
(поА .А . Х анину) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М |
акси мальны й |
П рони цаемость |
|
Д авлени е |
Э крани ру ю щ ая |
Г ру ппа |
|
д и аметрпор, |
абсолю тнаяпо |
|
проры ва |
способность |
|
|
мкм |
газу , м2 |
|
газа, М П а |
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
0,01 |
10-21 |
|
12 |
В есьма вы сокая |
B |
|
0,05 |
10-20 |
|
8 |
В ы сокая |
C |
|
0,30 |
10-19 |
|
5,5 |
С ред няя |
D |
|
2 |
10-18 |
|
3,3 |
П они женная |
E |
|
10 |
10-17 |
|
0,5 |
Н и зкая |
С у щ еству ю т попы тки |
созд ани я общ ей класси ф и каци и покры ш ек, |
|||
которая свод и тся кразд елени ю |
и х по вещ ественному |
составу (гли ни сты е, |
||
хемогенны е и |
д р.) и по |
ш и роте распространени я (реги ональны е, |
||
общ ебассейновы е, зональны е, |
локальны е). Н аи болеекру пны езалежи неф ти |
|||
и газа обы чно |
располагаю тся ни же реги ональны х |
покры ш ек, которы е |
над ежно прегражд аю тпу ть ф лю и д ам. И менно покры ш ки часто опред еляю т масш табность скоплени й и у стойчи вость су щ ествовани язалежей.
П од природ ным резервуаром пони маю т естественное вмести ли щ е
неф ти , газа и вод ы опред еленной ф ормы , во |
всем объ еме которого |
прои сход и т ци рку ляци я ф лю и д ов. И сход я и з того, |
что ф орма при род ного |
резерву ара опред еляется соотнош ени ем пород -коллекторовс вмещ аю щ и ми
и х ф лю и д оу порами , |
то бы ли |
вы д елены три |
кру пны х гру ппы : пластовы е, |
||
масси вны еи ли тологи чески ограни ченны епри род ны ерезерву ары . |
|||||
В |
табли це 2 |
при вед ена краткая характери сти ка |
основны х ти пов |
||
при род ны х резерву аров. |
|
|
|
||
О сновноеу слови е, необход и моед ляобразовани язалежи неф ти и газа – |
|||||
нали чи е |
лову ш ки , |
гд е |
прои сход и т |
у лавли вани е |
у глевод ород ов, |
ми гри ру ю щ и х (перемещ аю щ и хсявземной коре) впри род ны х резерву арах. Ловуш ка – это часть при род ного резерву ара, вкоторой врезультате
7
8 |
|
|
экрани ровани я ф лю и д овначи нается ф орми ровани е и х |
скоплени я, а также |
|
при отсу тстви и д ви жени я неф ти , газа |
и вод ы |
у станавли вается и х |
относи тельноеравновеси есогласно закону грави таци и . |
|
|
П од возд ействи ем грави таци онного |
ф актора под ви жны е вещ ества |
распред еляю тсявлову ш кепо и х плотностям, т.е. неф ть и газ всплы ваю тв вод е. Распред елени еф лю и д оввлову ш кевы гляд и тслед у ю щ и м образом - газ
сосред отачи вается |
в |
кровельной |
части |
при род ного |
резерву ара, |
||||
непосред ственно |
под |
ф лю и д оу пором, |
ни же |
поровое |
пространство |
||||
заполняетсянеф тью , вод а зани маетсамоени жнееположени е. |
|
||||||||
Л ову ш ка чащ е всего |
пред ставляет |
собой |
у часток резерву ара с |
||||||
застойны ми |
у слови ями , |
д аже если |
в остальной |
части резерву ара вод а |
|||||
наход и тся |
в д ви жени и . |
П ри |
д ви жени и |
вод ы |
|
наблю д ается наклонны й |
вод онеф тяной разд ел, и ногд а всянеф ть можетбы ть вы теснена и з лову ш ки
вод ой. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
зави си мости отпри чи н, обу славли ваю щ и х возни кновени елову ш ек, |
||||||||||
вы д еляю т |
след у ю щ и е |
наи более |
ш и роко |
распространенны е |
ти пы : |
||||||
стру кту рны й, страти граф и чески й и ли тологи чески й. |
П ослед ни е д ва ти па |
||||||||||
назы ваю тнестру кту рны ми лову ш ками . |
|
|
|
|
|
|
|||||
Больш и нство пород -коллекторов и мею т |
ви д |
пластов и ли |
слоев, |
||||||||
которы е на |
сколько–ни бу д ь значи тельны х |
расстояни ях отклоняю тся от |
|||||||||
гори зонтального положени я. |
О бразовани е лову ш ки |
вслед стви е и зменени я |
|||||||||
направлени я наклона пластов пород |
обы чно |
обу словлено |
д ви жени ями |
||||||||
земной |
пород ы ; |
таки е |
лову ш ки |
относятся |
к |
стру кту рному |
ти пу . |
||||
У глевод ород ы , ми гри ру я |
в коллекторах |
по восстани ю |
слоев и ли |
||||||||
перпенд и ку лярно |
к и х |
напластовани ю по |
тектони чески м |
нару ш ени ям, |
попад аю твлову ш ки – свод ы анти кли нальны х стру кту р, гд еи ф орми ру ю тся
промы ш ленны е скоплени я неф ти |
и газа. |
С коплени я неф ти |
и |
газа в |
анти кли налях прои сход и т за счет улавли вани я д ви жу щ и хся вверх |
капелек |
|||
жи д кости и пу зы рьковгаза аркой |
смяты х |
всклад ку пластов. |
О д ни м и з |
специ ф и чески х ви д ованти кли налей являю тсясоляны еку пола. О ни части чно
проры ваю т слои осад очны х пород , |
а залегаю щ и е |
над |
ни ми |
пласты |
и зги баю тся в ви д е анти кли налей и ли |
ку пола. П оми мо |
анти кли налей и |
||
соляны х ку полов разнови д ностью |
стру кту рны х |
лову ш ек |
являю тся |
тектони чески ограни ченны е(экрани рованны е) лову ш ки . Л ову ш ка этого ти па образу ется за счет того, что при сд ви ге (взаи мном перемещ ени и пластов)
прони цаемы е пласты вверх |
по восстани ю в зоне разлома экрани ру ю тся |
||
непрони цаемы м гли ни сты м |
барьером, |
которы й эф ф екти вно |
прегражд ает |
д ви жени е неф ти вверх |
наклонно |
залегаю щ его пласта. |
И зменени я |
прони цаемости вед у ткобразовани ю страти граф и чески х лову ш ек.
П ри замещ ени и пластов–коллекторов непрони цаемы ми пород ами возни кает страти граф и ческая лову ш ка. П ри чи нами , по которы м может и змени тьсяпрони цаемость и пори стость пласта, слу жати зменени я у слови й осад конакоплени я по площ ад и , а также растворяю щ ее д ействи е пластовы х
вод . И звестно, |
что страти граф и чески е лову ш ки |
образу ю тся при срезани и , |
эрози и сери и |
наклонно залегаю щ и х пластов, |
в том чи сле пори сты х и |
9
прони цаемы х, и послед у ю щ ем и х перекры ти и плохопрони цаемы ми пород ами –покры ш ками .
Л и тологи чески е лову ш ки ф орми ру ю тся в связи с ли тологи ческой и зменчи востью пород –коллекторов, вы кли ни вани ем пескови песчани ковпо восстани ю слоев, и зменени ем пори стости и прони цаемости коллекторов, трещ и новатостью пород и д р.
Залеж ь – скоплени е неф ти и газа влову ш ке, все части которого ги д род и нами чески связаны .
Залежи образу ю тсяобы чно втаки х местах, гд евы сокопори сты епески
отлагали сь вслед за осажд ени ем обогащ енны х органи чески м |
вещ еством |
и лов. Ф лю и д ы в залежи обы чно наход ятся под д авлени ем, |
при мерно |
соответству ю щ и м ги д ростати ческому , т.е. равны м д авлени ю столба вод ы вы сотой отповерхности земли д о кровли залежи (10 кП а/м). Т аки м образом, первоначальное д авлени е неф ти на глу би не, напри мер, 1500 м может составлять 15 000 кП а. В слу чае появлени я коллекторски х свойствпород од новременно с неф теобразовани ем прои сход и т возни кновени е лову ш ек вместесзалежью .
Ф орма и размерзалежи взначи тельной степени опред еляю тсяф ормой и размером лову ш ки . О сновны м параметром залежи являю тся ее запасы .
Разли чаю |
т геологи чески е и |
и звлекаемы е запасы . |
П од геологи чески ми |
запасами |
неф ти и газа пони маю т коли чество эти х |
полезны х и скопаемы х, |
|
наход ящ и хсявзалежи . |
|
|
|
Н еобход и мы м у слови ем |
возни кновени я залежи является нали чи е |
||
замкну того субгори зонтального конту ра (грани ца |
лову ш ки ). Замкну ты й |
конту р рассматри ваетсякакли ни я, ограни чи ваю щ аявпланемакси мальну ю возможну ю площ ад ь залежи . Замкну ты й контурпред ставляетсобой грани цу , ни жекоторой у глевод ород ы немогу ту д ержаться. Залежь неф ти и (и ли ) газа
может распространяться во всем объ еме резерву ара |
вну три |
замкну того |
|||
конту ра и ли зани мать часть его. |
|
|
|
||
Залежи |
восновном под сти лаю тся под ош венной |
вод ой. |
Е сли вни х |
||
при су тству ю т неф ть и |
газ, то залежи разд еляю тся на газовы е и неф тяны е. |
||||
В ы д еляю тся след у ю щ и е грани цы разд ела: вод онеф тяной |
контакт (В Н К), |
||||
газонеф тяной |
контакт |
(Г Н К), газовод яной контакт |
(Г В К). |
С коплени е |
|
свобод ного газа над неф тью взалежи назы вается газовой ш |
ап кой . Г азовая |
||||
ш апка впластеможетпри су тствовать только втом слу чае, |
если д авлени ев |
||||
залежи равно д авлени ю |
насы щ ени я неф ти газом при д анной температу ре. |
Е сли пластовоед авлени евы ш ед авлени янасы щ ени я, то весь газ раствори тся внеф ти .
Н а ри су нке1 показаны при меры и зображени ягазонеф тяной залежи на
картеи геологи ческом разрезе. |
|
|
Залежи |
неф ти и газа ти пи зи ру ю тся и |
класси ф и ци ру ю тся по разны м |
при знакам. |
|
|
П о соста ву ф л ю идов: чи сто неф тяны е, неф тяны е с газовой ш апкой, |
||
неф тегазовы е, |
газовы е с неф тяной |
оторочкой, газоконд енсатны е, |
газоконд енсатно – неф тяны е, чи сто газовы еи д р.
10
X
X
X
X
|
X |
X |
X |
X |
X |
|
|
|
|
X |
|
X |
|
x x |
x x |
x x |
|
|
|
||||
|
x |
x |
|||
|
|
|
|
||
|
x |
|
|
|
|
|
x |
|
-2500 |
|
x |
|
|
|
x |
||
|
|
|
|
|
x |
x |
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
x |
|
x |
|
|
|
-2550 |
x |
|
x |
|
|
|
x |
|
|
|
||
|
|
|
x |
x x |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
X |
|
|
|
-2600 |
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||
|
X |
|
X |
X |
|
|
||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
-2650 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X
X X
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
-2500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-2500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hг |
|
||||
-2550 |
|
hзал |
|
|
|
Г Н К |
|
|
|
|
|
-2550 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-2600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В Н К |
|
|
hн |
-2600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
-2650 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-2650 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
-2700 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-2700 |
1
X
2
X X
3 |
4 |
5 |
6 |
Ри с. |
1. И зображени е газонеф тяной залежи |
на стру кту рной карте |
и |
геологи ческом разрезе: |
|
|
|
1 - |
неф тяная часть залежи ; 2 – внеш ни й |
конту р неф теносности ; 3 |
– |
вну тренни й конту р неф теносности ; 4 – газовая часть залежи ; 5 – внеш ни й конту ргазоносности ; 6 – вну тренни й конту ргазоносности .
С оотнош ени янеф ти , газа и вод ы взалежах при вед ены втабли це
3. |
|
|
|
В зави си мости |
отобъ ема неф ти и |
газа, |
характера насы щ ени я пласта- |
коллектора, географ и ческого положени я, |
глу би ны необход и мого д ляд обы чи |
||
ф лю и д ов бу рени я |
и д ру ги х показателей, |
по которы м оцени вается |
рентабельность разработки , залежи под разд еляю тся на промы ш ленны е и непромы ш ленны е.
К л а ссиф ика ция типов за л еж ейпо И. О . Броду
П о ти пу |
лову ш ек - наи более часто и спользу емая класси ф и каци я |
|
залежей неф ти |
и газа, |
вкоторой за основу при ни маю тся ф ормы и у слови я |
образовани я лову ш ек, |
разнообразны х генети чески и по морф ологи и . Т акже |
ш и роко и звестна класси ф и каци я, вкоторой главны м при знаком слу жи тти п при род ного резерву ара (класси ф и каци яти повзалежей по И . О . Брод у ), гд е вы д елены три основны е гру ппы залежей: пластовы е, масси вны е, залежи ,