В.Г.Каналин С.Б.Вагин М.А.Токарев ГАЛанчаков В.А.Тимофеев 1 страница

_НЕФТЕГАЗОПРОМысловая -

Рекомендовано

Министерством общего и профессионального образования

Российской Федерации

в качестве учебника для студентов высших учебных заведений

негеологических специальностей

Москва ОАО "Издательство "Недра" 1997

Раздел 1

Методы получения геологопромысловой информаци о продуктивных пластах...

Глава 1

Геологопромысловое изучение нефтяных и

газовых месторождений в процессе

геологоразведочных работ

1.1. Основные понятия о залежах нефти и газа...................... 13

1.2. Основные этапы и стадии геологоразведочных

работ на нефтяных и газовых месторождениях......................

1.3. Основные категории и группы скважин при

бурении на нефть и газ............................................................ 19

1.4. Методы геологического изучения месторождений

нефти и газа в процессе поисково-разведочных

1.5. Геологическая 'служба'буровых и 'нефтегазо-

. добывающих предприятий...................................................... 23

ГеОЛОГИЧёСКаЯ Документация............................. 25

Для студентов нефтегазовых вузов, обучающихся по негеологи-

2.1. Методы изучения нефтяных и газовых залежей

ческим специальностям,и обобщения геологопромысловой

информации............................................................................. 25

2.2. Геологическое обоснование проекта бурения

и их цементированию............................................................... 40

2.3. Геологическое обоснование мероприятий по вскрытию продуктивных пластов, перфорации, освоению и опробованию скважин.........................

2.4. Геологическая документация в процессе

бурения и освоения скважин..................................

Глава 3 Методы геологической обработки

материалов бурения скважин........................

3.1. Методы корреляции разрезов скважин.".............

3.2. Общая корреляция.............................................

3.3. Детальная (зональная) корреляция...................

3.4. Составление корреляционных схем...................

3.5. Составление нормального, типового, сводного и среднего нормального разрезов............................

3.6. Региональная корреляция..................................

3.7. Составление геологических разрезов................

3.8. Построение структурных карт.............................

3.9. Построение карт мощностей (толщин)..........,....

Раздел II

Геологопромысловая характеристика залежей углеводородов.......................

Глава 4

Геологопромысловое изучения

пород-коллекторов...........................................

4.1. Гранулометрический состав..................................

4.2. Пористость.............................................................

4.3. Проницаемость......................................................

4.4. Геологическая неоднородность объектов разработки....................................................................

4.5. Оценка промышленных (кондиционных) свойств коллекторов..................................................................

Глава 5

Условия залегания нефти, газа и воды и их свойства...............................................

5.1. Нефте-, газо-и водонасыщенность...............

5.2. Свойства природных углеводородных газов.

-4-

5.3. Свойства нефти.........................................

5.4. Свойства пластовых вод............................

5.5. Изучение водонефтяного, газоводяного и газонефтяного контактов................................

Глава 6

Энергетическая характеристика

залежей нефти и газа..........................

6.1. Пластовое давление.............................

6.2. Пластовая температура........................

6.3. Режимы нефтяных и газовых залежей.

Глава 7

Подсчет запасов нефти и газа......................

7.1. Классификация запасов месторождений,

перспективных и прогнозных ресурсов нефти

и горючих газов.........................................................

7.2. Оформление материалов подсчета

запасов.....................................................................

7.3. Методы подсчета запасов нефти......................

7.4. Методы подсчета запасов газа..........................

7.5. Требования, предъявляемые к разведочному

бурению для получения качественных

материалов для подсчета запасов и

подготовки залежей нефти и газа

к разработке.............................................................

Раздел III Нефтегазовая' гидрогеология.

Глава 8

Воды нефтяных и газовых месторождений в системе природных вод.............................

8.1. Виды вод и условия их залегания....................

8.2. Основы гидрогеохимии.....................................

8.3. Основы гидрогеомеханики................................

8.4. Основы гидрогеотермии...................................

8.5. Движение вод в нефтегазоносных

бассейнах................................................................

8.6. Формирование вод в нефтегазоносных

бассейнах................................................................

Глава 9

Нефтегазопоисковая гидрогеология..........

9.1. Гидрогеологические условия формирования,

сохранения и разрушения залежей

нефти и газа..........................................................

9.2. Нефтегазопоисковые гидрогеологические показатели.............................................................

Глава 10 Нефтегазопромысловая гидрогеология...............

10.1. Промысловая классификация вод.............................

10.2. Гидрогеологические наблюдения при

бурении и опробовании водоносных

горизонтов.........................................................................

10.3. Гидрогеологические основы прогнозирования

условий проводки скважин................................................

10.4. Гидрогеологические условия проявления

различных режимов нефтегазоносных пластов...............

10.5. Использование гидрогеологических данных

для проектирования разработки нефтяных

и газовых месторождений.................................................

10.6. Гидрогеологические данные и методы

контроля разработки нефтяных и газовых

месторождений................................................................

10.7. Гидрогеологические основы подземного хранения газа и захоронения промышленных стоков.....................

Раздел IV

Геологические основы проектирования, контроля и регулирования разработки нефтяных и газовых месторождений......

Глава 11

Геологопромысловое обоснование систем разработки нефтяных и газовых залежей...........

11.1. Понятие о разработке и системе разработки............

11.2. Пробная (опытная) эксплуатация нефтяных

залежей.............................................................................

11.3. Составление геологической основы документов по проектированию разработки.............................................

-6-

11.4. Основные стадии разработки и их характеристика......... 271

11.5. Системы разработки многопластовых

месторождений........................................................................ 273

11.6. Оценка возможности объединения нескольких

пластов для совместной эксплуатации................................... 276

11.7. Геологопромысловое обоснование систем

разработки нефтяных и газовых залежей.............................. 281

Глава 12 Геологопромысловые особенности разработки

.301 .301 .306.307

газовых и газоконденсатных залежей.................

12.1. Особенности разработки газовых залежей..............

12.2. Особенности разработки газоконденсатных

залежей.............................................................................

12.3. Учет геологопромысловых данных при разработке газовых и газоконденсатных залежей..............................

.311 .312.327.334.337.339

Глава 13

Геологопромысловые методы контроля и

регулирования разработки залежей

нефти и газа.........................................................

13.1. Методы контроля за разработкой

эксплуатационных объектов............................................

13.2. Геологопромысловый анализ состояния

разработки эксплуатационного объекта..........................

13.3. Контроль за заводнением и охватом

эксплуатационного объекта процессом вытеснения.......

13.4. Методы регулирования разработки

эксплуатационных объектов............................................

13.5. Влияние геологической характеристики объектов разработки на выбор метода повышения нефтеотдачи.

Раздел V

Экологические аспекты разведки и разработки месторождений нефти и газа...351

Глава 14 Охрана недр................................................................ з51

14.1. Охрана недр при разбуривании нефтяных и газовых месторождений........................................................................ 353

14.2. Охрана недр при разработке нефтяных и газовых

месторождений....................................................................... 354

14.3. Временная консервация и ликвидация скважин............. 357

Глава15 Охрана окружающей среды Список литературы.......................

ВВЕДЕНИЕ

Нефтегазопромысловая геология - это наука о способах и методах изучения нефтяных и газовых залежей по данным бурения и эксплуатации скважин с целью максимального извлечения этих флюидов из недр.

Нефтегазовая промышленность - одна из основных отраслей народного хозяйства. Её ведущая роль определяется широким использованием нефти и газа в различных отраслях народного хозяйства.

1. В топливном балансе страны нефть и газ составляют в среднем 65-70 %. Главные потребители бензина и керосина -авиация, автотранспорт, морские и речные суда. Лишь небольшая часть мазута применяется для сжигания в топках котельных. Газ по газопроводам подаётся в топки ТЭЦ, мартеновские и доменные печи, широко используется населением в быту.

2. В нефтехимической' промышленности из нефти и газа в настоящее время изготовляют более 4000 различных видов синтетических товаров, например, из нефти - искусственный каучук, лаки, пластмассы, из которых вырабатываются тысячи различных товаров, необходимых как в народном хозяйстве, так и в быту.

3. Нефть широко используется в медицине. Например, нафталанской нефтью с незапамятных времён лечили кожные заболевания, ревматизм и т.д. В медицине широко применяются различные вазелины, мази, парафин. Для лечения различных заболеваний используются бальнеологические минеральные воды, имеющие непосредственный контакт с нефтью.

4. В наше время из нефти производят белковые массы путём депарафинизации нефтепродуктов микробиологическими методами.

5. Из нефтепродуктов вырабатываются различные виды масел, необходимых для смазки трущихся поверхностей всех машин (авиация, автотранспорт, станочный парк, космическая техника).

6. Нефть и нефтепродукты, полученные из неё, широко применяются в строительстве (битум, асфальт, лаки, краски). Из нефтяного кокса изготовляются электроды, а из бензола и толуола различные взрывчатые вещества.

-10-

Широкое использование нефти и газа в народном хозяйстве страны определяет необходимость дальнейшего развития нефтяной и газовой промышленности, которое в настоящее время характеризуется ускоренным вовлечением в разработку новых месторождений Западной Сибири, Урало-Поволжья и других регионов, а также повышением эффективности разработки нефтяных и газовых залежей, находящихся на различных стадиях эксплуатации. Эффективность же разработки достигается детальным изучением геологопромысловых особенностей залежей нефти или газа. Лишь на этой основе возможны обоснованное внедрение систем разработки для каждой конкретной залежи и повышение коэффициента нефтегазоотдачи, т.е. достижение максимального извлечения нефти и газа из недр.

Следовательно, Нефтегазопромысловая геология должна обеспечить более полное извлечение нефти и газа из недр на основе совершенствования геологопромысловых исследований, учёта получаемой информации как на стадии подсчёта запасов и проектирования разработки, так и на стадии анализа осуществляемой системы разработки с учётом новейших достижений науки и техники. Естественно, что при этом должен быть учтён весь опыт, накопленный с начала существования нефтяной и газовой промышленности.

Начало развития нефтяной и газовой промышленности датируется 1848 г., когда в Азербайджане была построена первая скважина, которая бурилась ударным способом. Нефтяные залежи изучали с целью оценки литологического состава, коллекторских свойств, их геометризации. Уже к 70-80-м годам прошлого века относятся работы, посвящённые подсчету запасов нефти объёмным методом и по кривым падения дебита. В 1925 г. на вооружении геологов и буровиков появляются вращательное бурение, метод электрического каротажа скважин. С 1932 г. курс нефтепромысловой геологии стал включаться в учебные планы.

В разработку курса нефтегазопромысловой геологии большой вклад внесли отечественные и зарубежные учёные, среди которых следует отметить М.А. Абрамовича, А.А. Бакирова, В.Н. Дахнова, Л.Ф. Дементьева, В.А. Долицкого, М.А. Жданова, М.М. Иванову, М.И. Максимова, М.Ф. Мирчинка, А.Н. Снарского, Ф.А. Требина, И.А. Чарского, В.Н. Щелкачёва и др. Среди зарубежных исследователей можно назвать имена Амикса, Крафта, Маскета, Пирсона, Смита, Хабберта, Хокинса и др.

Современные научные основы разработки нефтяных и газовых месторождений базируются на комплексном изучении целого ряда дисциплин, в ряду которых важное место занимают Нефтегазопромысловая геология и гидрогеология. Учитывая, что

-11-

объективные тенденции развития нефтяной и газовой промышленности (рост глубин залегания залежей, сложность коллекторов, повышение доли трудноизвлекаемых запасов нефти на уже разрабатываемых месторождениях и т.д.) требует все более детального промыслового изучения и применения новейших методов, это предполагает высокий уровень профессиональных знаний, необходимых не только геологам, но и специалистам, работающим в бурении и освоении нефтяных и газовых месторождений. Поэтому в учебнике рассмотрены вопросы нефтегазопромысловой геологии и гидрогеологии в объеме, необходимом для студентов, обучающихся по специальностям:

бурение нефтяных и газовых скважин, а также разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, т.е. студентам негеологического профиля.

Раздел i

Методы получения геологопромысловой информации о продуктивных пластах

Глава -1

Геологопромысловое изучение нефтяных и газовых месторождений в процессе геологоразведочных работ

1.1. Основные понятия о залежах нефти и газа

Нефть и газ в недрах приурочены к породам - коллекторам, которые могут служить вместилищем этих флюидов и в то же время, обладая достаточной проницаемостью, отдавать их при перепаде давления в процессе эксплуатации. В основе этого определения лежат емкостные и фильтрационные свойства пород-коллекторов. Чтобы коллекторы могли удержать нефть и газ, они должны быть ограничены покрышками. Покрышками следует называть плохо проницаемые горные породы, перекрывающие и экранирующие скопления нефти и газа. Это глины, аргиллиты, глинистые алевролиты, известняки, соли, гипсы, ангидриты и т.д. Ловушками нефти и газа называют природные резервуары, в которых создаются условия для скопления этих флюидов. Залежью называют естественное скопление нефти, газа, газоконденсата в ловушке, образованной породой-коллектором под покрышкой из непроницаемых пород. Совокупность залежей нефти, газа, газоконденсата в пределах одной площади называют месторождением. Месторождения, состоящие из одной залежи, называют однозалежными, а из нескольких - многозалежными.

- 13-

Газ, нефть, вода в пределах ловушки распределяются под действием гравитационных сил в зависимости от их плотности. Газ как наиболее легкий флюид располагается в верхней части ловушки или залежи над нефтью, внизу под нефтью скапливается вода. В нефтяных залежах наличие газа в сводовой части называется газовой шапкой. Если газовая шапка большая, а скопление нефти - небольшое, его называют нефтяной оторочкой.

Различают следующие типы залежей: 1) пластовые;

2) массивные; 3) литологически ограниченные.

1. Среди пластовых выделяют: а) пластовые сводовые;

б) стратиграфически экранированные; в) тектонически экранированные; г) литологически экранированные.

Пластовая сводовая залежь - это залежь, приуроченная к резервуару пластового типа, т.е. ограниченному в кровле и подошве практически непроницаемыми породами и изогнутому в форме свода, которая подпирается водой (рис.1).

Пластовая стратиграфически экранированная залежь ограничена непроницаемыми породами по поверхности стратиграфического несогласия (рис.2).

Пластовой тектонически экранированной залежью называют залежь в пласте, ограниченном вверху по его наклону разрывом, приводящим пласт в соприкосновение со слабопроницаемыми породами (рис.3).

Пластовая литологически экранированная залежь приурочена к ловушке, обусловленной выклиниванием пласта-коллектора или ухудшением его коллекторских свойств вверх по восстанию (рис.4).

2. Массивные залежи - это скопления углеводородов в ловушке, образованной мощным выступом однородных или различных по составу, но проницаемых для нефти (газа) пород, чаще карбонат­ных; в кровле такие залежи ограничиваются непроницаемыми по­родами, а в подошве - водой, заполняющей большую часть при­родного резервуара; при этом водонефтяной или газоводяной контакт сечет массив по всей площади залежи независимо от характера напластования пород. Среди массивных различают залежи: а) в структурном выступе; б) в эрозионном выступе; в) в биогермном выступе.

Массивные залежи в структурном выступе - это залежи в выступе пород тектонического происхождения, образованном или антиклинальным изгибом пластов, или крупными дизъюнктивными нарушениями (рис.5).

Массивные залежи в эрозионном выступе - это залежи, приуроченные к возвышающемуся выступу дислоцированных пород, образовавшемуся в результате эрозии - размыва и под толщей более молодых малопроницаемых отложений (рис.6).

- 14-

Рис. 1. Пластовая сводовая залежь:

I - нефть; 2 - вода; 3 - глина

Рис.2. Пластовая стратиграфически экранированная залежь:

1 - нефть; 2 - вода; 3 - глина; 4 - линия размыва

Рис.3. Пластовая тектонически экра­нированная залежь:

1 - нефть; 2 - вода; 3 - глина; 4 - тек­тоническое нарушение

Рис.4. Пластовая литологически экра­нированная залежь:

1 - нефть; 2 - вода; 3 - глина

Рис.5. Массивная залежь в антикли­нальной складке:

1 - нефть; 2 - вода; 3 - глина

Рис.6. Массивная залежь в эрозион­ном выступе:

1 - нефть; 2 - вода; 3 - глина; 4 - линия размыва

Рис. 7. Массивная залежь в рифовом массиве:

1 - нефтеносный известняк; 2 - водо­носный известняк; 3 - глина

Массивные залежи в биогермном выступе - это залежи, связанные с вершиной рифового массива, перекрытого малопроницаемыми породами (рис.7).

3. Литологически ограниченные залежи - это скопления нефти (газа) в резервуаре неправильной формы, ограниченном со всех сторон слабопроницаемыми породами; вода, подстилающая такую залежь, не имеет гидростатического напора. Среди этого типа различают залежи, сформировавшиеся: а) в устьевых барах крупных рек, в основном в песчаных отложениях, которые со всех сторон окружены слабопроницаемыми осадками - глинами, плотными алевролитами; б) в пределах устьевых потоков в песчаных телах, которые окружены спабопроницаемыми осадками; в) в пределах крупных дельтовых потоков крупных рек в основном в песчаных отложениях, окруженных слабо­проницаемыми глинистыми и алевролитовыми осадками.

Формирование нефтяных и газовых залежей происходит путем миграции и аккумуляции нефти и газа. Миграция - это перемещение флюидов в толще горных пород. Доказательством миграции служат нефтепроявления, выходы нефти и газа на поверхности земли. Различают первичную и вторичную миграцию. Первичная миграция - перемещение флюидов из нефтепроизводя-щих толщ в породу-коллектор, вторичная - перемещение нефти и газа из одного пласта в другой по латеральным (боковым) и верти­кальным каналам.

Разрушение нефтяных и газовых залежей происходит в результате следующих факторов: а) физических; б) химических;

в) биохимических. Физические факторы - тектоническая деятельность земли, образование сбросов, взбросов, надвигов, деятельность вулканов и т.д; химические- различные химические реакции, за счет которых теряются легкие компоненты и нефть превращается в твердые битумы; биохимические - деятельность бактерий, которые разлагают углеводороды.

-16-

Происхождение нефти и газа - одна из наиболее сложных и пока не решенных проблем. Существуют две основные гипотезы происхождения нефти - органическая и неорганическая. Впервые идея органического происхождения нефти была высказана в середине XVLU века М.В.Ломоносовым, которую затем поддержали Потонье, И.М.Губкин, П.Траск и другие отечественные и зарубежные ученые.

Первые соображения о неорганическом происхождении нефти были выдвинуты А-Гумбольтом, затем поддержаны Д. И. Менделеевым, В.Д.Соколовым, а позже Н.А.Кудрявцевым, В.Б.Порфирьевым и другими отечественными и зарубежными учеными.

I. Цели и задачи рабсй- на первой стадии,.т.грЫЯЬЯр^ие < Опйэрь"^ ^^^^^^ ^1; -^-йбпйотека-Абоиемент

1.2. Основные этапы и стадии геологоразведочных работ на нефтяных и газовых месторождениях

В процессе поисковых и разведочных работ на нефтяных месторождениях должен быть проведен комплекс геолого­разведочных работ, позволяющий прежде всего оценить промышленные запасы как отдельных залежей, так и всего месторождения, затем на этой основе дать геологопромысловую и экономическую оценку месторождения и приступить к проектированию его разработки. Проводимый на месторождении комплекс геологоразведочных работ отражается в их определенной последовательности, т.е. стадийности. На каждой стадии решаются определенные геологические задачи, которые ставятся в процессе изучения того или иного месторождения.

В соответствии с "Положением об этапах и стадиях геологоразведочных работ на нефть и газ" в практике геологоразведочных работ установилась определённая их последовательность. В процессе этих работ на нефть и газ выделяется три этапа: региональный, поисковый и разведочный. Региональный этап включает две стадии: прогноз нефтегазоносности; оценка зон нефтегазонакопления. Основным объектом исследования на стадии прогноза нефтегазоносности являются осадочные бассейны и их части. На этой стадии обосновываются наиболее перспективные направления и выбор первоочередных объектов дальнейших исследований. Комплекс региональных работ включает: дешифрирование материалов аэрофотосъемок и космических съемок; региональные геофи­зические исследования; бурение """рныу -и—паргпяётрйческих скважин. Цели и задачи рабой" Tia первой craz -•-

2 Каналин

литолого-стратиграфических комплексов, зон возможного нефтегазонакопления, оценка перспектив нефтегазоносности, здесь оцениваются запасы категории Дз и частично Д-|.

На стадии оценки зон нефтегазонакопления основными объектами исследований являются нефтегазоперспективные зоны и зоны нефтегазонакопления. На этой стадии проводится примерно такой же комплекс работ, что и на предыдущей, но в более укрупненном масштабе, причем ведущее место занимает сейсморазведка. Основные задачи этой стадии - определение соотношений между различными нефтегазоперспективными и литолого-стратиграфическими комплексами, выделение наиболее крупных ловушек, количественная оценка перспектив нефтегазоносности, выбор районов и установление их очерёдности к поисковому бурению, запасы подготовляются категории Д-| и частично Дз.

Поисковый этап разделяется на две стадии: выявление и подготовка объектов к поисковому бурению; поиск месторождений (залежей). Цель поисков - обнаружение месторождений нефти и газа или залежей на ранее открытых месторождениях с оценкой их запасов по категориям CyV\ частично С^ и С-| и выбор

первоочередных объектов для разведки.

Стадия выявления и подготовки объектов к поисковому бурению подразделяется на две подстадии: выявление объектов;

и подготовка их к поисковому бурению. На обеих подстадиях основными задачами являются изучение условий залегания нефтегазоперспективных комплексов и перспективных ловушек, выбор мест заложения поисковых скважин, определение очередности ввода объектов в поисковое бурение.

Стадия поиска месторождений (залежей) включает:

бурение, геолого-геофизические исследования, опробо­вание и испытание поисковых скважин; определение положения контуров залежей. Стадия поиска месторождений (залежей) завершается получением первого промышленного притока нефти (газа) или обоснованием бесперспективности изучаемого объекта.

Разведочный этап разделяется на две стадии: оценка месторождений (залежей); подготовка месторождений (залежей) к разработке. Цель разведочных работ - подготовка объекта (место­рождения, залежи) к разработке, подсчет и дифференциация его запасов применительно к методам их извлечения.

На стадии оценки месторождений (залежей) устанавливают их основные геологопромысловые характеристики, подсчитывают запасы, дифференциируют залежи на промышленные

18-

(кондиционные) и непромышленные (некондиционные), выделяют объекты и этажи разведки, а также определяют очерёдность их ввода в разведку и опытно-промышленную эксплуатацию. На этой стадии подготавливаются запасы категорий С-| и Сз.

На стадии подготовки месторождений (залежей) к разработке осуществляют их геометризацию и оценку достоверности подсчетных и фильтрационных параметров, подсчитывают запасы и определяют коэффициент извлечения, устанавливают мероприятия по доизучению залежей и месторождений в процессе разработки. Основная цель этой стадии - изучение характеристик месторождений (залежей), обеспечивающих составление технологической схемы разработки месторождения нефти или проекта опытно-промышленной разработки месторождения газа. В процессе этой стадии геологоразведочных работ подготовляют запасы категорий С-| и частично С;?. Количество разведочных скважин и расстояния между ними определяются особенностями геологического строения месторождений (залежей).

Дата добавления: 2014-12-27