Удельная поверхность горных пород и методы её определения

курсовая работа

1. Типы пород-коллекторов нефти, газа и воды. Типы залежей

Коллектором называют горную породу, способную содержать в себе и отдавать как полезное ископаемое нефть, газ и воду при современных технологиях их извлечения на поверхность. Данное определение предполагает, что при определенных геолого-физических условиях порода может быть коллектором как вместилище флюидов, но не коллектором с точки зрения фильтрационных свойств в рамках современных технологий добычи их.

Породы-коллекторы разнообразны как по минералогическому составу, так и по геометрии пустотного пространства, а также по происхождению - генезису. Наиболее часто они представлены гранулярными (обломочными) типами: песчаниками, песками, алевролитами, реже представлены карбонатными разностями (известняками, доломитами, мергелями). Если для первой группы коллекторов пустотное пространство представлено в основном порами (реже трещинами и кавернами), то вторая группа характеризуется порово-кавернозно-трещиноватой структурой емкости коллектора.

Трещиноватость может быть развита как в гранулярных коллекторах, так и з хемогенных и даже в породах магматического происхождения. В этих случаях собственно порода-матрица может быть низкопроницаемой, как бы вложенной в блоки, ограниченные трещинами. Нередко зоны развития трещиноватости характеризуются промышленными притоками нефти или газа (например, кора выветривания фундамента на Трехозерном нефтяном месторождении или трещиноватые граниты Игримского газового месторождения Западной Сибири).

Наличие коллектора в разрезе осадочной толщи не является достаточным условием формирования и сохранения залежи углеводородов в пределах нефтегазоносного региона. Для этого необходимо наличие надежной покрышки непроницаемых пород (глин, солей, плотных карбонатных пород и т.д.). Сочетание этих двух определяющих факторов обусловлено условиями формирования толщ (фаций) в пределах нефтегазовых регионов или его частей. Непрерывные колебательные процессы приводили к трансгрессиям (наступлениям моря на сушу) или регрессиям (отступлениям береговой линии), поэтому возникали различные палеогеографические условия, обусловившие неоднородное строение осадочных пород (их слоистость, линзовидность, прерывистость и т.д.). Отсюда в разрезах продуктивных толщ выделяют шельфовые, авандельтовые, дельтовые и др. отложения. В сочетании с тектоническими факторами эти особенности обусловили различный характер ловушек-резервуаров углеводородов. Различают типы ловушек (рис.1-4):

1) структурные - антиклинали, купола, брахиантиклинали и др. (рис.1);

2) литологические (литологически ограниченные, литологически экранированные) (рис.2-4.);

3) залежи в рифогенных образованиях (рис.5.).

Рис. 1. Антиклинальный тип нефтяной залежи в разрезе и плане

1 - нефтенасыщенные породы;

2 - водонасыщенные коллектора;

3 - непроницаемые породы (покрышки)

Рис.2. Литологически ограниченная залежь нефти, связанная с антиклинальной структурой линия замещения коллекторов; (остальные обозначения прежние)

Рис.3. Литологически ограниченная заливообразная нефтяная залежь в плане (а) и разрезе (б), + - породы фундамента; - кора выветривания

Рис.4. Литологически экранированная залежь нефти, приуроченная к зоне угловых несогласий (обозначения прежние)

Рис.5. Массивная залежь нефти, приуроченная к рифогенным отложениям карбонатов (а) или к антиклинали (а)

В пределах контуров нефтеносности характер контактирования нефти и пластовых вод может быть различным: выделяют водонефтяные зоны с двумя - контурами или одним контуром (водоплавающие залежи - массивные независимо от структурных особенностей, как на рис.5).

В Западной Сибири большая часть нефтяных месторождений приурочена к антиклинальным структурам. Литологически ограниченные залежи имеют подчиненное значение (в основном развиты в Приуральской нефтегазоносной области).

Классификация коллекторов

Так как емкость пустот пород может изменяться в широком диапазоне для единицы объема породы и в то же время она предопределяет масштаб запасов нефти, большое значение приобретает классификация коллекторов. По мнению автора наиболее удачна классификация Ф.И. Котяхова [5], особенность которой состоит в том, что она применима к коллекторам различного происхождения - к осадочным, изверженным и метаморфическим (табл.1).

Трещиноватый тип коллекторов известен на месторождениях США, З. Венесуэлы, Северного Кавказа, З. Приуралья; к кавернозному типу относятся миссисипские известняки в Канаде.

Классификация коллекторов нефти и газа по Ф.И. Котяхову

Тип коллектора

Критерий классификации

Трещиноватый

Sв =1; mк = 0

Кавернозный

Sв =l; mт = 0

Кавернозно-трещиноватый

Sв =l; Nик>Nит

Трещинно-кавернозный

Sв =l; Nит>Nик

Поровый

mк = 0; mт = 0; Sв =1 или mп>> mк+ mт; Nип >> Nик + Nит

Трещинно-поровый

Sв < l; Nит > Nип; mк = 0

Порово-трещинный

Sв < l; Nип > Nит; mк = 0

Порово-кавернозный

Sв < l; Nип > Nик; mт = 0

Кавернозно-поровый

Sв < l; Nик > Nип; mт = 0

Кавернозно-трещиновато-поровый

Sв < l; Nик > Nип + Nит

Порово-трещиновато-кавернозный

Sв < l; Nип > Nит + Nик

Трещиновато-пористо-кавернозный

Sв < l; Nит > Nип + Nик

SB - содержание капиллярно-связанной воды; mк, mт, mп - коэффициенты кавернозности, трещиноватости и пористости; Nип, Nик, Nит - извлекаемые запасы нефти в порах, кавернах и трещинах.

Каверно-трещиноватые коллектора встречены в верхнем девоне на Речицком месторождении Белоруссии, в меловых отложениях Северного Кавказа, в нижнем кембрии Осинской, Атовской и Марковской площадей Иркутского амфитеатра.

Порово-трещиноватый и трещиновато-поровый тип коллекторов отмечен на отдельных участках ряда месторождений Западной Сибири (например на Талинском месторождении).

Опыт разработки месторождений показал, что около 60% запасов нефти в мире приурочено к песчаным пластам и песчаникам, 39% - к карбонатам, около 1% - к метаморфическим и изверженным породам.

Фильтрационные и емкостные свойства пород-коллекторов нефтяного и газового пласта (ФЕС) независимо от типа коллектора характеризуются рядом основных показателей:

1) пористостью;

2) проницаемостью;

3) удельной поверхностью;

4) гранулометрическим составом;

5) механическими свойствами;

6) насыщенностью пород нефтью, водой и газом. Перечисленные свойства находятся в тесной связи с размерами и формой зерен гранулярных коллекторов, определяющих основные запасы нефти в месторождениях Западной Сибири. По размерам различают структуры обломочных пород: псефитовую (обломки размером более 2 мм), псаммитовую (0,1 ч 2 мм), алевритовую (0,01 ч 0,1 мм) и пелитовую (менее 0,01 мм). Сцементированные разности этих пород (песчаники, алевролиты) характеризуются различными ФЕС в зависимости от состава и количества цемента. В качестве цементирующего материала известны глинистые вещества, карбонаты и другие компоненты.

Делись добром ;)