книги / Нефтегазопромысловая геология
..pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пермский государственный технический университет
С.В. Галкин, Г.В. Плюснин
НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВАЯ
ГЕОЛОГИЯ
Рекомендовано Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Издательство Пермского государственного технического университета
2010
УДК 553.982 Г16
Рецензенты:
заслуженный деятель науки РФ, доктор геол.-мин. наук, профессор В.И. Галкин;
канд. техн. наук, доцент И.Р. Юшков
Галкин, С.В.
Г16 Нефтегазопромысловая геология / С.В. Галкин, Г.В. Плюснин. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010. – 82 с.
ISBN 978-5-398-00532-5
Даны характеристики нефтяных и газовых месторождений, их геологическое строение, сведения о запасах, содержащихся в них,
иих оценка, а также геологическое моделирование залежей углеводородов.
Предназначено для студентов специальности 130503.65 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» (очная
изаочная формы обучения) и студентов заочной формы обучения по направлению 130500 «Нефтегазовое дело» (бакалавриат).
УДК 553.982
ISBN 978-5-398-00532-5 |
ГОУ ВПО |
|
«Пермский государственный |
|
технический университет», 2010 |
|
2 |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ............................................................................................... |
5 |
1. Общая характеристика нефтяных и газовых месторождений......... |
6 |
1.1. Залежи, месторождения нефти и газа...................................... |
6 |
1.2. Породы коллекторы и неколлекторы...................................... |
9 |
1.3. Изучение формы залежей нефти и газа................................... |
10 |
2. Методы получения геолого-промысловой информации.................. |
10 |
2.1. Геологические наблюдения при бурении скважин................ |
10 |
2.2. Методы исследования скважин геофизическими методами... |
12 |
2.3. Гидродинамические методы исследования скважин............ |
13 |
3. Выделение коллекторов в разрезе продуктивного пласта.............. |
17 |
3.1. Определение литологического состава пород........................ |
17 |
3.2. Расчленение продуктивной части разреза.............................. |
21 |
3.3. Емкостные свойства пород-коллекторов................................ |
22 |
3.4. Фильтрационные свойства пород-коллекторов...................... |
28 |
3.5. Детальная корреляция разрезов скважин................................ |
31 |
4. Запасы месторождений нефти и газа.................................................. |
33 |
4.1. Степень изученности месторождений нефти и газа. |
|
Категории запасов............................................................................ |
33 |
4.2. Промышленная ценность месторождений.............................. |
37 |
4.3. Геолого-промысловые характеристики залежей нефти |
|
и газа................................................................................................. |
38 |
5. Геологическое моделирование залежей углеводородов.................. |
41 |
5.1. Виды геологических моделей залежей углеводородов ......... |
41 |
5.2. Создание структурной модели сейсмических отражающих |
|
горизонтов........................................................................................ |
42 |
5.3. Построение литологической модели пластов......................... |
44 |
5.4. Моделирование фильтрационно-емкостных свойств........... |
45 |
6. Подсчет геологических запасов месторождений нефти и газа....... |
47 |
6.1. Методы подсчета запасов месторождений нефти и газа...... |
47 |
6.2. Объемный метод подсчета запасов месторождений нефти |
|
и газа................................................................................................. |
48 |
3 |
|
6.3. Этапы подсчета запасов нефти и газа объемным методом... |
50 |
6.4. Обоснование положения ВНК, ГВК ....................................... |
51 |
6.5. Построение карт эффективных толщин.................................. |
54 |
6.6. Обоснование подсчетных параметров.................................... |
59 |
7. Оценка начальных извлекаемых запасов нефти и газа..................... |
59 |
7.1. Коэффициент извлечения нефти............................................. |
59 |
7.2. Методы определения проектных коэффициентов |
|
извлечения нефти............................................................................. |
62 |
7.3. Подсчет запасов растворенного в нефти газа......................... |
64 |
7.4. Коэффициент извлечения свободного газа............................. |
65 |
8. Методические указания по выполнению контрольной работы |
|
«Подсчет запасов нефтяной залежи объемным методом» ................... |
66 |
9. Методические указания по выполнению курсовой работы |
|
«Подсчет запасов нефтяной залежи объемным методом» .................. |
73 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................ |
75 |
Приложение 1. Контрольные вопросы для подготовки к экзамену.... |
77 |
Приложение 2. Исходные данные для построения двумерной |
|
модели нефтяной залежи.......................................................................... |
79 |
Приложение 3. Образец титульного листа курсовой работы............... |
80 |
Приложение 4. Образец задания на выполнение курсовой работы.... |
81 |
4
ВВЕДЕНИЕ
Нефтегазопромысловая геология – прикладная отрасль геологии, занимающаяся детальным изучением нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений в их начальном (естественном) состоянии и в процессе разработки. Нефтегазопромысловая геология обеспечивает геологическое обоснование эффективной деятельности по добыче нефти и газа и рациональному использованию недр.
Целью изучения дисциплины является подготовка специалистов
вобласти геологического обеспечения разработки нефтяных и газовых месторождений.
Основные задачи, которые решает данная дисциплина, состоят
восвоении теоретических основ и методов изучения геологического строения продуктивных пластов, состава и свойств пластовых флюидов, определения фильтрационно-емкостных свойств горных пород и запасов углеводородов в недрах, а также в приобретении навыков выполнения расчетов и графических построений для подсчета запасов нефти, попутного газа, природного газа и газового конденсата.
Впроцессе изучения данной дисциплины студенты должны изучить природные естественные условия нефтяных и газовых месторождений, геологическое строение залежей, состав и физикохимические свойства флюидов, геолого-физические характеристики пластов-коллекторов, а также методы определения кондиционных пределов коллекторских свойств с выделением высокопродуктивных и низкопродуктивных коллекторов, научиться выделять категории и производить расчеты по определению запасов углеводородов нефтяных и газовых месторождений, осуществлять прогнозирование уровней добычи нефти, газа и знать принципы оценки коэффициентов извлечения углеводородов с учетом геологических особенностей объектов и методы геолого-промыслового контроля при решении задач анализа и регулирования разработки нефтяных и газовых залежей.
Для самостоятельного изучения студентам рекомендуется периодическая и учебная литература о современных достижениях нау-
5
ки и техники, передового отечественного и зарубежного опыта в области нефтегазопромысловой геологии, а также следует ознакомиться с профессиональной терминологией, связанной с деятельностью геологической службы в нефтегазовой отрасли.
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
1.1. Залежи, месторождения нефти и газа
Залежь углеводородов – это скопление нефти, газа, конденсата и других полезных сопутствующих компонентов в едином геологическом пространстве. Залежи углеводородов часто в структурном плане приурочены к антиклинальным формам – продуктивным локальным структурам. Залежь может относиться к одному пластуколлектору или к нескольким сообщающимся между собой продуктивным пластам месторождения.
Под месторождением нефти понимается отдельная залежь или группа залежей различной стратиграфической приуроченности, залегающих в недрах одной площади и полностью или частично совпадающих в плане. В единое месторождение углеводородов в пределах границ лицензионного участка могут быть объединены несколько продуктивных структур.
Месторождение, имеющее залежи в пластах (горизонтах) разной стратиграфической принадлежности, принято называть многопластовым. Для промысловой геологии важное значение имеет расположение залежей относительно друг друга в плане. Залежь с большими размерами может сочетаться с наличием в других пластах (горизонтах) небольших залежей. Ко всем пластам разного возраста могут быть приурочены небольшие залежи, не совпадающие друг с другом в плане. Размер площади месторождения, объединяющего такие залежи, принимается по линии, оконтуривающей на поверхности расположение всех залежей.
На рис. 1 приведены геологические профили многопластового Трушниковского месторождения нефти, промышленно продуктивно-
6
го в нижнекаменноугольных и верхнедевонских отложениях. Нижнекаменноугольные залежи (пласты Тл, Т) связаны со структурами облекания верхнедевонских рифов. Залежь девонских отложений залегает ниже рифовой постройки и связана со структурой тектонического генезиса.
а
б
Рис. 1. Геологические профили по нижнекаменноугольным (а) и девонским (б) отложениям Трушниковского месторождения (Пермский край)
7
По нижнекаменноугольному структурному плану месторождение состоит из двух локальных поднятий – Трушниковского и Юлианского, которые разделяет прогиб (скважина 345). Залежь Тл приурочена к терригенным коллекторам тульского возраста, залежь Т1 – к карбонатным коллекторам турнейского возраста. Между залежами Тл и Т1 залегают промежуточные водоносные пласты малиновских отложений (Мл), выше по разрезу бобриковский пласт (Бб) замещен плотными породами (см. рис. 1, а).
На Трушниковском поднятии (скважины 261 и 287) промышленные залежи относятся к пластам Тл1 и Т1. Залежь пласта Тл1 – пластовая, залежь пласта Т1 – массивная. На Юлианском поднятии (скважина 355) в нижнекаменноугольных отложениях промышленно нефтеносны пластовые водоплавающие тульские залежи (Тл1
иТл2). Различное положение их водо-нефтяных контактов (–1192 м
и–1199 м) свидетельствует об отсутствии между ними гидродинамической связи.
Из геологического профиля (см. рис. 1, а) видна высокая изменчивость коллекторских свойств пород Трушниковского месторождения. Например, отсутствие промышленного скопления нефти в турнейских отложениях (Т1) Юлианского поднятия связано со значительным уменьшением толщин коллекторов верхнего продуктивного пласта.
Нефтеносность девонских терригенных отложений Трушников-
ского поднятия связана с пластом Д1 (см. рис. 1, б). Выше- и нижезалегающие пласты (Д0 и Д2) на Трушниковском месторождении водонасыщены. Отсутствие залежей нефти в пластах Д0 и Д2 связано, очевидно, с недостаточно надежными изолирующими качествами покрышек над этими пластами.
Залежь Д1 в районе скважин 287 и 345 пластовая, продуктивный пласт выклинивается в направлении скважины 343. В районе скважины 343 залежь пластовая водоплавающая, продуктивный пласт ниже ВНК замещается плотными породами (см. рис. 1, б).
8
1.2. Породы коллекторы и неколлекторы
Коллектором называется горная порода, способная вмещать флюиды (нефть, газ и воду) и обеспечивать при создании перепада давлений их фильтрацию. Коллекторы обладают геолого-физиче- скими свойствами, обеспечивающими в условиях разработки месторождений физическую подвижность флюидов в их пустотном пространстве. Абсолютно непроницаемых пород не существует, однако
вусловиях возможных при разработке месторождений перепадов давлений многие породы практически непроницаемы для флюидов. Такие плотные породы относят к неколлекторам.
Основными задачами нефтегазопромысловой геологии являются изучение внутреннего строения залежи нефти или газа, выделение
вобъеме залежи геологических тел, сложенных породами-коллекто- рами, выделение проницаемых пропластков, различающихся по гео- лого-физическим характеристикам (пористости, проницаемости, продуктивности и др.). Таким образом, строение залежи определяется пространственным размещением пластов коллекторов и неколлекторов как в разрезе, так и по площади их распространения. Выявление внутреннего строения представляет собой задачу построения модели залежи.
Естественные границы залежей наблюдаются в скважинах по резкой смене физических свойств пород. К таким границам относятся поверхности напластования, разделяющие в разрезе коллекторы и неколлекторы, зоны замещения коллекторов плотными породами, границы коллекторов с разными емкостно-фильтрационными свойствами, с разным характером насыщения пород, а также дизъюнктивные разрывные нарушения.
Условные границы принимаются по каким-либо косвенным признакам: кондиционным свойствам коллекторов; категорийности запасов; комплексу свойств, определяющих технологические показатели разработки; зонам залежей, выделенным в соответствии с системой разработки; частям залежей, принадлежащим разным недропользователям, и т.д.
9
1.3.Изучение формы залежей нефти и газа
Визучении залежей большую роль играет моделирование их внешней формы, которая определяется положением в пространстве геологических поверхностей, ограничивающих породы различной проницаемости и насыщенности продуктивного горизонта, включенные в общий объем залежи.
К числу таких поверхностей относятся:
– кровля и подошва залежи – верхняя и нижняя структурные поверхности, отделяющие продуктивный горизонт от непроницаемых покрывающих и подстилающих пластов;
– дизъюнктивные поверхности, обусловливающие смещение одновозрастных пород относительно друг друга;
– поверхности, разделяющие коллекторы и неколлекторы по границам, связанным со сменой литологического состава пород (зоны замещения), со стратиграфическими несогласиями, и др.;
– поверхности, разделяющие части продуктивного горизонта с разным характером насыщения их флюидами, т.е. поверхности ВНК, ГВК и ГНК.
Пересекающиеся граничные поверхности образуют линии, проекции которых на карте являются границами залежи. Это могут быть линии дизъюнктивных нарушений, границы распространения коллекторов, контуры нефтегазоносности.
Определение положения поверхностей и их пересечений, обусловливающих общий объем залежи, входит в общий объем процедуры геометризации залежи (выполнение наблюдений, измерений, вычислений и графических построений).
2. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕОЛОГО-ПРОМЫСЛОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
2.1. Геологические наблюдения при бурении скважин
Источниками первичной информации в нефтегазопромысловой геологии служат исследования нефтегазо- и водонасыщенных пла-
10