- •Оглавление
- •Предисловие
- •Предисловие автора к первому изданию
- •Предисловие редактора английского издания
- •Часть первая. Введение
- •Глава 1 Введение
- •Глава 2 Распространение нефти, газа и других нафтидов
- •Условия залегания
- •Поверхностные нафтидопроявления
- •Геологический возраст пород-коллекторов
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Часть вторая. Природный резервуар
- •Глава 3 Порода-коллектор
- •Классификация
- •Номенклатура пород-коллекторов
- •Обломочные породы-коллекторы
- •Глины
- •Цементация обломочных пород-коллекторов
- •Хемогенные породы-коллекторы
- •Химически осажденные карбонатные породы
- •Кремнистые породы-коллекторы
- •Породы-коллекторы смешанного происхождения
- •Разрезы буровых скважин
- •Породы-коллекторы морского и неморского происхождения
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 4 Поровое пространство породы-коллектора
- •Пористость
- •Измерения пористости
- •Проницаемость
- •Измерения проницаемости
- •Эффективная и относительная проницаемость
- •Классификация и происхождение порового пространства
- •Первичная, или межзерновая, пористость
- •Вторичная, или промежуточная, пористость
- •Связь между пористостью и проницаемостью
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 5 Пластовые флюиды-вода, нефть, газ
- •Флюиды, содержащиеся в природных резервуарах
- •Источники информации о пластовых флюидов
- •Распределение газа, нефти и воды в резервуаре
- •Вода
- •Классификация вод нефтяных месторождений
- •Характеристика вод нефтяных месторождений
- •Происхождение соленых вод нефтяных месторождений
- •Нефть
- •Измерение количества нефти
- •Химические свойства нефти
- •Ряды углеводородов
- •Другие компоненты нефтей
- •Физические свойства нефтей
- •Природный газ
- •Измерение объема природного газа
- •Состав природного газа
- •Примеси в природном газе
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Антиклинальная теория
- •Классификация ловушек
- •Структурные ловушки
- •Ловушки, связанные с разрывными нарушениями
- •Ловушки, связанные с трещиноватостью
- •Цитированная литература
- •Первичные стратиграфические ловушки
- •Линзы и фациальные замещения обломочных пород
- •Линзы и фации хемогенных пород
- •Вторичные стратиграфические ловушки
- •Гидродинамические ловушки
- •Заключение
- •Комбинированные ловушки
- •Соляные купола
- •Распространение соляных куполов
- •Соляные штоки провинции Галф-Кост
- •Кепрок
- •Происхождение соляных куполов
- •Глава 9 Пластовые условия - давление и температура
- •Пластовое давление
- •Измерение давления
- •Градиенты давления
- •Источники пластового давления
- •Аномальные пластового давления
- •Температура
- •Измерение температуры
- •Геотермическии градиент
- •Использование результатов температурных замеров
- •Источники тепловой энергии
- •Результаты воздействия тепла
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 10 Механика природного резервуара
- •Фазовые состояния
- •Поверхностные явления
- •Поверхностная энергия; поверхностное натяжение; межфазное натяжение
- •Капиллярное давление
- •Пластовая энергия
- •Газ, растворенный в нефти
- •Режим газовой шапки (газонапорный режим)
- •Водонапорный режим
- •Гравитационные силы
- •Комбинированные источники пластовой энергии
- •Движение нефти и газа в залежи
- •Явления, связанные с разработкой залежи
- •Максимально эффективный темп добычи
- •Коэффициент продуктивности
- •Уравнение материального баланса
- •Сверхвысокопродуктивные скважины
- •Малорентабельные скважины и залежи
- •Эксплуатационный период скважин и залежей
- •Вторичные методы разработки залежей
- •Добыча газа
- •Попутный газ
- •Свободный газ
- •Экономические и правовые вопросы
- •Заключение
- •Часть четвертая Геологическая история нефти и газа
- •Глава 11 Происхождение нефти и газа
- •Граничные условия
- •Неорганическое происхождение нефти и газа
- •Органическое происхождение нефти и газа
- •Современные теории органического происхождения нефти и газа
- •Природа органического материнского вещества
- •Современное органическое вещество
- •Органическое вещество неморского происхождения
- •Превращение органического вещества в нефть и газ
- •Деятельность бактерий
- •Теплота и давление
- •Изменение нефти под влиянием теплоты и давления
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 12 Миграция и аккумуляция нефти и газа
- •Геологические условия миграции и аккумуляции
- •Дальность миграции
- •Первичная миграция
- •Вода, выжимаемая из глин и сланцев
- •Циркуляция воды
- •Седиментационная и переотложенная нефть
- •Вторичная миграция
- •Перенос частиц нефти и газа водой
- •Явления, связанные с капиллярным давлением и давлением вытеснения
- •Плавучесть
- •Влияние растворенного газа на миграцию нефти
- •Аккумуляция
- •Наклонные водонефтяные контакты
- •Литологические и стратиграфические барьеры¹
- •Вертикальная миграция
- •Время аккумуляции
- •Приток нефти и газа
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 13 Глубинная геология
- •Типы глубинных карт
- •Структурные карты и разрезы
- •Карты изопахит ( карты равных мощностей)
- •Карты фаций
- •Палеогеологические карты
- •Геофизические карты
- •Геохимические карты
- •Другие типы глубинных карт
- •Счетно-решающие машины
- •Сухие скважины
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 14 Нефтегазоносные провинции
- •Характер отложений
- •Теория углеродного коэффициента
- •Седиментационные бассейны
- •Нефте- и газопроявления
- •Несогласия
- •Зоны выклинивания проницаемых отложении
- •Региональные своды
- •Локальные ловушки
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 15 Перспективы нефтегазоносности¹
- •Открытие
- •Геологические факторы
- •Экономические факторы
- •Субъективные факторы
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Общие работы
- •Сокращения, принятые в английской литературе по нефти и газу
- •Литература
- •Дополнительный список литературы
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
поверхностью отсутствует, может означать, что скважиной была пересечена поверхность несогласия. Увеличение солености пластовых вод в одной стороне седиментационного бассейна и уменьшение ее в другой указывает на положение области питания и является косвенным показателем направления потока флюидов.
4. Анализы воды, добываемой из скважин вместе с нефтью, могут показать,
поступает ли эта вода к забою скважины из коллекторов или она представляет собой пластовую воду из вышезалегающих формаций и попадает в скважину из-за плохо выполненного цементирования обсадной колонны труб или ее разрыва.
5. Увеличение солености вод в верхних горизонтах осадочного разреза отмечается в районах развития соляных куполов. Этот факт установлен в грунтовых водах над соляным куполом Барберс-Хилл, Техас, где располагаются воды,
характеризующиеся второй соленостью, в то время как окружающим этот участок нормальным водам свойственна первая щелочность [43]. Карта распространения различных по составу вод над куполом Барберс-Хилл приведена на фиг. 5-18.
Появление подобных вод аномального состава оказало помощь при поисках погребенных соляных куполов.
6.Необходимо знать влияние нагнетаемой в пласт воды на минеральный состав пород-коллекторов и на оборудование, используемое для законтурного заводнения и удаления соленой воды из продукции скважины. Эти данные получают на основе анализов воды.
7.Весьма обычна коррозия оборудования, особенно в результате присутствия сероводорода. При смешении разнотипных вод образуется «твердая накипь»,
состоящая из сульфатов бария, стронция и кальция, и «мягкая накипь», сложенная в основном карбонатом кальция. Поэтому образование накипи внутри оборудования,
используемого на нефтяных промыслах, часто объясняется негерметичностью обсадной колонны труб. «Мягкая накипь» возникает главным образом в результате потери водой СО2, что связано в свою очередь со снижением давления.
Происхождение соленых вод нефтяных месторождений
Известно, что воды нефтяных месторождений резко отличаются от современной морской воды как по количеству содержащихся в них солей, так и по химическому составу этих солей. И все же полагают, что породы-коллекторы отлагались в морских условиях. Для объяснения изменений характера этих вод было предложено несколько концепций; некоторые из них рассматриваются ниже.
1. Наиболее логичным объяснением высокой концентрации растворенных
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
веществ во многих водах нефтяных месторождений представляются явления,
связанные с адсорбционным воздействием на воды частиц глинистых минералов как в толщах глинистых отложений, так и в породах-коллекторах [44]. В содержащих кальций глинах, выносимых в океан речными потоками, в результате ионного обмена ионы кальция замещаются ионами натрия. Последние вместе с другими элементами в виде заряженных ионов непрочно присоединяются к углам и краям раздробленных частиц глин. Соленая вода, адсорбированная на этих заряженных ионах, называется водой с распавшимися связями (broken-bond water) (большая часть воды,
адсорбированной на иллите, относится именно к этому типу). Способность глины к адсорбции подобной воды увеличивается с уменьшением размеров глинистых частиц.
Адсорбируемые ионы, нейтрализующие ионы глин, могут быть как положительные, так и отрицательные в зависимости от заряда ионов глин. Поэтому и Na+, и Оˉ, и другие ионы различных солей могут адсорбироваться и концентрироваться на глинистых частицах.
Эти адсорбированные ионы могут быть частично освобождены в результате перекристаллизации глин, цементации и диастрофизма. При возрастании давления способность к адсорбции увеличивается, а при возрастании температуры - снижается,
но и давление, и температура повышают растворимость солей в воде. Можно полагать,
что конечным результатом всех этих различных процессов будет переход адсорбированных ионов в водный раствор по мере отжимания воды из глин во время их погружения и поступления ее в более проницаемые формации.
2.Наблюдаемое в некоторых случаях высокое содержание растворенных солей в водах нефтяных месторождений, вероятно, объясняется испарением воды во время накопления осадков в замкнутых бассейнах и соответствующим увеличением плотности и концентрации рассолов. Кроме того, соли, заносимые ветрами из прилегающих пустынных районов, могли также попадать в замкнутые бассейны или полузамкнутые морские заливы, впоследствии захороняться и обусловливать первичную высокую соленость этих вод. Хотя подобные факторы и могли влиять на первичные значительные изменения солености, их воздействием невозможно объяснить высокую соленость пластовых вод в формациях, в которых отсутствуют признаки отложения соли. Закономерной связи между концентрацией солей в пластовых водах и солевым режимом бассейнов седиментации не наблюдается.
3.Предполагалось также, что при снижении давления объем свободного газа увеличивается, происходит испарение воды в газ и соответствующее увеличение концентрации остающихся рассолов [45]. Существуют многочисленные данные о
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
выпадении из растворов солей и ряда других минералов при снижении пластового давления в процессе отбора газа и в меньшей степени нефти. Однако количество газа,
необходимое для образования таких высоких концентраций, какие часто наблюдаются в коллекторах, столь огромно, что рассматривать этот процесс как сколько-нибудь существенный источник увеличения концентрации солей в водах нефтяных месторождений не представляется возможным [46].
4. Локальные изменения солевого состава вод могут объясняться существованием многочисленных поверхностей несогласия, устанавливаемых в геологических разрезах большинства седиментационных бассейнов. Каждая из этих поверхностей представляет собой границу, где происходит резкое изменение геологических условий и где было возможным смешение разных вод. Некоторые из поверхностей несогласия указывают на такие зоны геологического разреза, где в породы проникали метеорные воды и смешивались с древними пластовыми водами.
Другие поверхности несогласия могут соответствовать периодам геологической истории, когда оставшиеся в результате испарения воды рассолы и сухие соли подвергались перераспределению благодаря деятельности ветров и течений и поступали в воды, позже проникшие в подстилающие породы или когда подстилающие поверхность несогласия породы каким-либо иным образом были подвержены воздействию вод с высокой соленостью.
5.Если сильноминерализованные пластовые воды являются реликтовыми, то их высокая соленость может определяться первоначальной высокой соленостью морской воды, в которой отлагались осадки. В настоящее время имеется только очень ограниченное количество данных о составе вод древних морей. В различные периоды геологической истории, например, в океанические воды могли попадать вулканические пеплы, а также газы и обломки пород, выбрасываемых при подводных вулканических извержениях. В результате в локальном масштабе происходило первичное изменение характера океанических вод и их минерализации, что может объяснить некоторые наблюдаемые особенности. Изменчивость свойств пластовых вод в пределах одной и той же геологической формации не позволяет принять первичное увеличение солености морской воды как общую причину высокой минерализации вод нефтяных месторождений, но может помочь в объяснении их некоторых характерных черт.
6.Большинство минерализованных вод нефтяных месторождений содержит главным образом хлористый натрий; отсюда и их название «соленые воды».
Примечательным исключением являются залежи Саут-Маунтин и Шилс-Каньон в
Калифорнии, где рассолы содержат в основном хлористый кальций [47]. Преобладание
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
этой соли приписывалось вторичному изменению вод в осадках после их захоронения.
Полагают, что причиной вторичного изменения явились реакции с нефтью, с
отложениями вмещающей формации Сесп (эоцен - олигоцен), имеющими континентальный генезис, а также с вулканогенными осадками, которые могли отлагаться вместе с осадками формации Сесп или телами изверженных пород,
интрудировавших породы этой формации. Кроме того, происходили реакции с озерными водами, хлоркальциевые рассолы которых могли сформироваться в результате испарения вод во время отложения осадков.
Нефть
Углеводороды [нафтиды] составляют лишь незначительную часть флюидов,
содержащихся в породах-коллекторах, однако для геологов-нефтяников и нефтяной промышленности открытие месторождений и добыча этой небольшой составляющей пластовых флюидов имеет первостепенное значение. С экономической точки зрения нефть во всем мире является самым важным видом углеводородов, представителем нафтидов (petroleum); за ней следует природный газ, а затем газоконденсатные жидкости. Твердые и полутвердые нафтиды имеют в целом подчиненное значение,
хотя местами представляют определенную практическую ценность. Химический состав поступающих из скважин жидких нафтидов, или нефти (crude oil), особенно их асфальтово-смолистых компонентов, варьирует в широких пределах; столь же большим разнообразием отличаются и такие их физические свойства, как цвет, плотность и вязкость. В большинстве случаев добываемые нефти маслянисты на ощупь. Они могут быть как непрозрачными, так и полупрозрачными в тонком слое, а окраска их в отраженном свете меняется от бурой до красноватой и желтой со слабым зеленоватым оттенком. Типичные нефти характеризуются консистенцией, средней между консистенциями молока и сливок. Однако если рассматривать нефти во всем их многообразии, то их консистенции весьма изменчивы; с одной стороны, мы имеем бесцветные жидкости, близкие по консистенции к бензину, а с другой - густые, вязкие черные асфальты. Нефти не смешиваются с водой и, за исключением очень редких случаев, когда они обладают более высокой, чем вода, плотностью или сильно загрязнены примесями минеральных веществ, всплывают в ней. Когда нефть достигает устья скважины, из нее в большинстве случаев начинают выделяться многочисленные пузырьки растворенного в ней газа, что связано с падением давления. Нефти растворимы в эфире, ацетоне, сероуглероде, бензоле, хлороформе и кипящем спирте.