- •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
- •Подземные нафтидопроявления
- •Географическое положение
- •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
- •Глава 6 Пластовые ловушки: общие сведения и структурные ловушки
- •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
1000 до 7500 баррелей в сутки при глубине залегания продуктивного горизонта 108237 футов [48].
Скважина № 30 на месторождении Йэйтс в западном Техасе фонтанировала нефтью плотностью 0,876 (30°API) с глубины 1070 футов. Дебит ее составлял 8528
баррелей в час или около 204 681 баррель в сутки [49]. Эта скважина была пробурена в июле 1929 г. и в настоящее время все еще эксплуатируется. Продуктивны кавернозные известняки пермского возраста.
¹Фонтанирующая скважина - это такая скважина, из которой нефть через насоснокомпрессорные трубы или через эксплуатационную колонну свободно изливается на поверхность. Поток жидкости, выходящий из скважины, может представлять собой чистую нефть или смесь нефти с газом, изливающихся через определенные промежутки времени (периодическое фонтанирование); вместе с нефтью из скважины может поступать вода, образуя частично или полностью водо-нефтяную эмульсию.
Малорентабельные скважины и залежи
К этой категории¹ относятся скважины или залежи, для которых затраты на добычу нефти почти равны прибыли, получаемой от продажи этой нефти. Глубина скважины в данном случае значения не имеет. Малорентабельная скважина может давать полбарреля нефти в сутки с глубины 500 футов или 50 баррелей в сутки с глубины 10 000 футов, но вместе с сотнями баррелей воды. Примерно ²/3 всех эксплуатационных скважин США (392 535) относятся к этой категории, но все вместе они дают лишь ¹/5 часть общей добычи нефти в стране [50]. Когда стоимость добычи нефти и газа из скважины или залежи становится равной стоимости добытой нефти,
это значит, что скважина (залежь) достигла своего экономического предела. Все оценки извлекаемых запасов по скважинам или залежам делаются с учетом этого экономического предела в предположении, что при его достижении эксплуатация скважин и разработка (залежей) будут прекращены.
Эксплуатационный период скважин и залежей
Эксплуатационный период скважины или залежи начинается с того момента,
когда получен первый баррель нефти или первый кубический фут газа, и
заканчивается, когда достигнут экономический предел эксплуатации, т.е. когда скважина или залежь закрыты как непродуктивные, так как стоимость добычи нефти становится выше, чем ее продажная цена. Продолжительность этого периода может быть самой различной - от нескольких лет для залежей небольших или характеризующихся затрудненной и дорогостоящей эксплуатацией до многих десятилетий. Некоторые месторождения в Пенсильвании и Западной Виргинии
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
разрабатываются непрерывно в течение 75 лет или более. Однако большая часть месторождений, разрабатывавшихся в прошлом, достигали максимального уровня добычи как в результате фонтанирования, так и насосно-компрессорной эксплуатации в течение первых нескольких лет, когда начальные дебиты были наиболее высокими и месторождения интенсивно разбуривались. После этого добыча, как правило,
снижалась и месторождения забрасывались через 15-25 лет. Период разработки залежи, когда эксплуатация скважин остается рентабельной при использовании только пластовой энергии (вместе с механическими способами эксплуатации -
компрессорным, насосным и т.п.). называется периодом первичной разработки. При современных методах эксплуатации скважин предусматривается относительно низкий и равномерный темп отбора нефти в течение первых лет разработки, чтобы сохранить максимальное количество пластовой энергии для добычи нефти в течение последующих лет. Это способствует также сохранению пластовой энергии,
продлению фонтанного периода эксплуатации скважин и повышению эффективности разработки месторождения. Экономически рентабельный срок разработки многих залежей, вошедших в эксплуатацию относительно недавно, по-видимому, должен быть 50 лет или более.
Вторичные методы разработки залежей
Истощение пластовой энергии приводит к тому, что часть нефти остается в пласте. Природная энергия пласта уже не может обеспечить передвижение нефти к забоям скважин. В связи с этим, когда разработка залежи на естественном режиме
¹В советской нефтепромысловой геологии нет термина, аналогичного американскому термину stripper wells, stripper pools. По смыслу - это скважины или залежи, эксплуатация которых близка к пределу рентабельности. - Прим. перев.
приближается к своему экономическому пределу, дальнейшее извлечение нефти возможно только с применением методов искусственного поддержания пластовой энергии, таких, как закачка в пласт воды, воздуха, газа, несмешивающихся жидкостей,
подземное сжигание нефти или нагнетание пара и т. д. Запасы нефти в США, которые могут быть получены с помощью вторичных методов разработки, оцениваются более чем в 7 млрд. баррелей [51]. Оставшиеся запасы нефти в месторождениях штата Арканзас после применения первичных методов равны количеству нефти,
извлеченной с помощью этих методов. На месторождении Брадфорд в Пенсильвании добыча нефти первичными методами составила 250 млн. баррелей. С помощью вторичных методов (законтурного заводнения) предполагается добыть еще 320 млн.
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
баррелей, а к 1980 г. будет добыто 170 млн. баррелей. Однако и после этого в пласте останется не менее 800 млн. баррелей нефти, которая должна будет извлекаться уже какими-то «третичными» методами [52]. Непрерывный прогресс вторичных методов разработки месторождений позволяет рассчитывать на то, что и на месторождении Брадфорд, и на многих других месторождениях, попавших в разряд малорентабельных, большая часть остаточных запасов нефти в конце концов будет извлечена.
Эффективность заводнения определяется главным образом способностью воды вытеснять из пласта оставшуюся в нем нефть. Процесс в общем аналогичен тому, что происходит при естественном вытеснении нефти водой в случае водонапорного режима. Вода нагнетается в пласт через специальные скважины, расположенные в определенном порядке. Расстояние между этими скважинами зависит от ряда причин,
в том числе от стоимости скважин и продажной цены на нефть, а также от величины конечной нефтеотдачи, которую предполагается достигнуть. Поступающая в пласт вода движется в направлении снижения гидравлического потенциала, увлекая за собой нефть, оставшуюся в порах при первичной добыче. Нефтенасыщенность перед фронтом движущейся воды возрастает, образуется «нефтяной вал», в конце концов достигающий эксплуатационных скважин. Однако количество воды, добываемой вместе с нефтью, постепенно увеличивается, и в конечном счете скважины дают чистую воду. Типичная эксплуатационная характеристика залежи в случае нагнетания воды в пласт приведена на фиг. 10-23.
Нагнетание газа или воздуха приводит к несколько иному эффекту. В этом случае «нефтяной вал» не образуется. Извлечению оставшейся в пласте нефти способствует повышение ее газонасыщенности: пузырьки газа или воздуха увлекают за собой нефть по более проницаемым зонам пласта. Кроме того, нагнетаемый под давлением газ в какой-то степени поддерживает пластовое давление, замедляет темп его снижения, т.е. увеличивает количество пластовой энергии, требующейся для максимального извлечения нефти. Этот газ, растворяясь в нефти, снижает также ее вязкость и способствует более свободному продвижению нефти по природному резервуару. Воздух-менее благоприятный агент для закачки в пласт, чем газ,
вследствие высокого корродирующего воздействия на оборудование и способности взрываться при смешивании с газом. По мере увеличения количества закачиваемого в пласт газа величина газового фактора возрастает, а количество извлекаемой нефти уменьшается, пока в конечном счете скважины не перейдут полностью на газ.
Нагнетание газа наиболее эффективно в случае высокой водонасыщенности пластов, в
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
то время как заводнение более эффективно в пластах с низкой остаточной водонасыщенностью и высокой нефтенасыщенностью. Повышение нефтеотдачи может быть достигнуто и совместным или последовательным нагнетанием в
истощенный пласт воды и газа. В лабораторных условиях испытывалось добавление к
воде углекислого газа, не только как физического, но и как химического агента. При
этом нефтеотдача значительно увеличивалась [53].
В последние годы интенсивно развивается новый метод извлечения остаточной
нефти из истощенных пластов - подземное горение [54]. Он заключается в нагнетании
в пласт воздуха и последующем сжигании пластовой нефти в нагнетательных скважинах. Зажигание нефти производится с помощью забойных электроили
газовоспламенителей, а также химических реакций, дающих высокую температуру.
На первых этапах горения в пласт может добавляться кислород. Когда пласт зажжен,
аэрированный участок нагревается. Область нагрева движется по мере медленного
перемещения фронта горения. Горящая нефть карбонизируется (обугливается)
Фиг. 10-23. Типичная характеристика разработки нефтяной залежи на месторождении Хейнсвилл в северной Луизиане (Akins, Trans. Am. Inst. Min. Met.
Engrs., 192, p. 242, Fig. 4, 1951).
Продуктивны известняки Петтит (мел). Закачка газа началась в январе 1945 г., а воды - в январе 1946 г. Эффект от применения вторичных методов разработки хорошо виден на кривых изменения газового фактора, пластового давления и добычи нефтп. 1 - начиная с этой даты, учет добычи попутного газа более точен; 2 - газовый фактор; 3 - забойное давление; 4 - начало закачки газа в пласт; 5 - ежемесячная добыча нефти (данные на 1 мая 1944 г.); 6 - начало централизованной (объединенной) эксплуатации всех участков месторождения; 7 - повышение мощности установки по закачке газа; 8 - начало закачкп в пласт воды; 9 - суммарная добыча нефти.
и становится основным топливом для этого фронта. Тепло и повышенное давление
приводят к образованию «нефтяного вала», двигающегося в сторону
эксплуатационных скважин.