Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа.

Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа.

Коллектор – это горная порода, пронизанная пустотами различного происхождения, способная вмещать нефть и газ и отдавать их при разработке

Средний минералогический состав, %

НАСЫЩЕННОСТЬ КОЛЛЕКТОРОВ НЕФТЬЮ, ГАЗОМ, ВОДОЙ, МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ

Водонасыщенность - степень заполнения порового пространства водой. Различают воду свободную и связанную. Свободная вода способна перемещаться в поровом и трещинном пространстве под действием силы тяжести или вследствие перепада давления. В процессе формирования скоплений нефти и газа свободная вода вытесняется из коллекторов, слагающих природные резервуары. Связанная вода остается в породе. По своей природе она может быть физически и химически связанной. Физически связанная вода фиксируется молекулярными силами (пленочная, уголков пор, субкапиллярная и др.). Химически связанная вода входит в состав породообразующих минералов – каолинита, монтмориллонита, опала, гипса и др. На коллекторские свойства пород влияют свободная и физически связанная вода. В процессе формирования залежей углеводородов они частично остаются в породе и называются остаточной водой, а само явление – остаточной водонасыщенностью. Содержание остаточной воды обычно колеблется от 20 до 80%. Оно тем выше, чем меньше размер пустот и зерен, слагающих породу.

Нефтенасыщенностью и Газонасыщенностью пород понимают степень заполнения их порового пространства нефтью и газом. В газонефтяном флюиде нефть не начинает перемещаться, пока нефтенасыщенность не превысит 30 %. До этого момента через породу может проходить только газ.

При нефтенасыщенности 55 % и газонасыщенности 45 % относительная проницаемость одинакова для газа и нефти. Возрастание нефтенасыщенности влечет за собой рост относительной проницаемости пород для нефти. При 90 %-ной насыщенности газ полностью прекращает движение.

В породах-коллекторах часто совместно присутствуют все три флюида – газ, нефть и вода. Их суммарная насыщенность 100 %, а доля каждого из них может меняться в процессе разработки залежи углеводородов. При этом изменяется и относительная проницаемость пород для каждого флюида. В результате по окончании разработки любой нефтяной залежи, при самых лучших коллекторских свойствах пород значительная часть нефти и газа (до 50 %) остается в недрах.

Методы изучения:

Прямые:

· метод экстрагирования породы с применением аппаратов Дина и Старка, Закса;

· метод отгонки паров жидкости путем увеличения температуры до 500-600°С с последующим улавливанием и конденсацией паров воды и фракций нефти.

Косвенные:

· метод центрифугирования или центробежный метод,

· метод капиллярного движения давления полупроницаемых мембран,

· хлоридный метод,

· метод электропроводности,

· геофизический метод.

КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ И КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТЕЙ И ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА НЕФТИ И ГАЗА

Компонентный состав нефти –выделение групп компонентов, отличающихся друг от друга по агрегатному состоянию, в процессе хроматографического разделения. Хроматография – один из способов разделения смесей.

Существует четыре компонента нефти:

1. Газ + бензин.

2. Углеводородные масла (в т.ч. твердые парафины в среднем от 0% до 20%.) в среднем 25-75% .

3. Смолы. от 1% до 30%,

4. Асфальтены. Асфальтены в отличие от смол могут отсутствовать в легких нефтях. Нефть, не содержащая асфальтенов, называется мальтеновой. от 0% до 20%.

Классификация нефти:

Содержание серы:

· Малосернистые до 0,5%

· Среднесернистые 0,5-1%

· Сернистые 1-3%

· Высокосернистые более 3%

По количеству парафинов

· Малопарафинистые менее 1,5%

· Парафинистые 1,51-6%

· Высокопарафинистые более 6%

По содержанию смол и асфальтенов

· Малосмолистые менее 5%

· Смолистые 5-15%

· Высокосмолистые более 15%

По плотности при 20o и 0,1 МПа

· Особо легкая до 0,83 г/см3

· Легкая 0,831 -0,85 г/см3

· Средняя 0,851-0,87 г/см3

· Тяжелая 0,871 – 0,895 г/см3

· Битуминозная более 0,895 г/см3

По вязкости

· Незначительная до 5МПа*с

· Маловязкая от 5,1 до 10 МПа*с

· Повышенной вязкости 10,1-30 МПа*с

· Высоковязкая от 30,1 до 200 МПа*с

· Сверхвязкая более 200 МПа*с

Классификация газоконденсатных залежей

· Низкоконденсатные менее 25 г/м3

· Среднеконденсатные от 25-100 г/м3

· Высококонденсатные от 100-150 г/м3

· Уникальноконденсатные более 500 г/м3

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ФИЛЬТРАЦИИ

Первые исследования, связанные с фильтрацией воды через песчаные фильтры, были опубликованы в 1856 г. французским инженером А. Дарси. Большой вклад в теорию фильтрации внесли русские ученые Н.Е. Жуковский и Н. П. Павловский, изучавшие фильтрацию воды в водоочистных и гидротехнических сооружениях. На базе их исследований Л. С. Лейбензоном была создана теория фильтрации нефти, газа и воды в пластах, которую затем успешно развивают его ученики – И. А. Чарный, В. Н. Щелкачев, Б. Б. Лапук и созданные ими школы ученых.

Жидкости и газы движутся в продуктивных пластах в различных по размерам и форме каналах, образованных системой сообщающихся пор или трещин. Такое движение в поровой или трещинной среде называется фильтрацией

Законы фильтрации

Основное соотношение теории фильтрации называют законом фильтрации. Он устанавливает связь между вектором скорости фильтрации и полем давления, которое вызывает фильтрацию.

1. Исследования Дарси и Дюпюи которых положили начало теории фильтрации. При изучении движения воды через песчаные фильтры установлена экспериментальная зависимость

Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа. - student2.ru

где Q–объемный расход жидкости через фильтр длиной L и площадью поперечного сечения F,

DН -разность напоров; Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа. - student2.ru -гидравлический уклон; kф–коэффициент фильтрации (коэффициент пропорциональности), представляющий собой скорость фильтрации при гидравлическом уклоне,

равном единице.

Коэффициент фильтрации имеет размерность скорости.Коэффициент фильтрации используется обычно в гидротехнических расчетах, где приходится иметь дело с одной жидкостью –водой. При

исследовании фильтрации нефти, газа и их смесей необходимо разделить влияние на фильтрацию свойств пористой среды и жидкости:

Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа. - student2.ru

Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа. - student2.ru

ТЕОРИЯ БАКЛИ-ЛЕВЕРЕТТА

Модель Бакли – Леверетта описывает процессы разработки нефтяных месторождений при непоршневом вытеснении нефти водой. Так как вытеснение не поршневое, то при фильтрации флюидов образуется зона двухфазной фильтрации – нефть + вода, которая через определённое время (время безводного периода) достигнет забоя добывающих скважин и, при дальнейшей эксплуатации скважин получаем совместный приток нефть + вода, при чём доля воды будет всё время увеличиваться. Эксплуатация ведётся до тех пор, пока продукция полностью не обводниться, либо до тех пор, пока дебит добываемой нефти остаётся рентабельным

Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа. - student2.ru

Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа. - student2.ru

Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа. - student2.ru

ВИДЫ ФОНТАНИРОВАНИЯ

– артезианское фонтанирование: Рзаб > Рнас, Руст > Рнас, фонтанирование происходит за счёт гидростатического напора, где Рнас – давление насыщения нефти газом. Руст- давление на устье (выкиде) скважины (устьевое давление)

II – газлифтное фонтанирование:Рзаб > Рнас> Руст, фонтанирование осуществляется по принципу работы газожидкостного подъёма.

III - газлифтное фонтанирование с началом выделения газа в пласте:Рзаб < Рнас,

ЭФФЕКТИВНЫЙ ГАЗОВЫЙ ФАКТОР

Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа. - student2.ru

ГЖС – ГАЗОЖИДКОСТНЫЕ СМЕСИ

УСЛОВИЯ ФОНТАНИРОВАНИЯ

Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа. - student2.ru

Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа. - student2.ru

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ НАСОСА

Теоретическая производительность насоса, м3

Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа. - student2.ru

Фактическая подача, м3/сут

Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа. - student2.ru ,1440 – число минут в сутках,S – длина хода полированного штока, F- площадь поперечного сечения цилиндра, м2, n – число двойных ходов плунжера в минуту

ВИДЫ ОБЪЕКТОВ РАЗРАБОТКИ

· самостоятельный, т. е. разрабатываемый в данное время

· возвратный, тот, который будет разрабатываться скважинами, эксплуатирующими в этот период другой объект.

УСЛОВИЯ ИХ ВЫДЕЛЕНИЯ

Объединение в один объект как можно большего числа пластов на первый взгляд всегда представляется выгодным, поскольку при таком объединении потребуется меньше скважин для разработки месторождения в целом. Однако чрезмерное объединение пластов в один объект может привести к существенным потерям в нефтеотдаче и, в конечном счете, к ухудшению технико-экономических показателей. На выделение объектов разработки влияют следующие факторы:

1. Геолого-физические свойства пород-коллекторов нефти и газа Резко отличающиеся по проницаемости, общей и эффективной толщине, а также неоднородности пласты во многих случаях нецелесообразно разрабатывать как один объект, Поскольку они могут существенно отличаться по продуктивности, пластовому давлению в процессе их разработки и, следовательно, по способам эксплуатации скважин, скорости выработки запасов нефти и изменению обводненности продукции.

2. Физико-химические свойства нефти и газа. Большое значение при выделении объектов разработки имеют свойства нефтей. Пласты ссущественно различной вязкостью нефти бывает нецелесообразно объединять в один объект, так как их необходимо разрабатывать с применением различной технологии извлечения нефти из недр с различными схемами расположения и плотностью сетки скважин

3. Фазовое состояние углеводородов и режим пластов Так, если в одном пласте имеется значительная газовая шапка, а другой разрабатывается при естественном упруговодонапорном режиме, то объединение их в один объект может оказаться нецелесообразным, так как для их разработки потребуются различные схемы расположения и числа скважин, а также различная технология извлечения нефти и газа.

4. Условия управления процессом разработки нефтяных месторождений. Чем больше пластов и пропластков включено в один объект, тем технически и ехнологически труднее осуществлять контроль за перемещением разделов нефти и вытесняющего ее агента (водо-нефтяных и газонефтяных разделов) в отдельных пластах и пропластках, труднее осуществлять раздельное воздействие на пропластки и извлечение из них нефти и газа, труднее изменять скорости выработки пластов и пропластков. Ухудшение условий управления разработкой месторождения ведет к уменьшению нефтеотдачи.

5. Техника и технология эксплуатации скважин

6. Эксплуатационный фонд скважин

ФУНКЦИЯ БАКЛИ-ЛЕВЕРЕТТА

Функция Бакли – Леверетта f(σ) зависит от водонасыщенности σ, определяется следующим образом:

Минералогический состав пород – коллекторов нефти и газа.

Коллектор – это горная порода, пронизанная пустотами различного происхождения, способная вмещать нефть и газ и отдавать их при разработке

Средний минералогический состав, %

Наши рекомендации