Условия залегания нефти, воды и газа

1. Условия залегания нефти, воды и газа Большая часть месторождений нефти и газа приурочена к осадочным породам. Осадочные горные породы (исключая карбонатные) состоят из зёрен отдельных минералов, сцементированных глинистыми, известняковыми и другими веществами. Карбонаты – соли угольной кислоты, например, поташ (К2СО3 – карбонат калия); в природе встречаются в виде минералов (кальцит, малахит и др.), образующих иногда огромные массивы карбонатных горных пород (известняки, доломиты и т.д.). http://russkiytravel.ru/specials_post.php?id=79

2. Осадочные породы Осадочные породы, образующиеся при участии процессов физического выветривания: пыль, лёсс, песок, песчаник, глина, ил, глинистый сланец, щебень, глыба, галька… Не меняется химический состав исходных минералов.

3. Условия залегания флюида Нефть и газ в нефтяных и газовых залежах располагаются в промежутках между зёрнами, в трещинах и кавернах пород, слагающих пласт. Каверна – пустота, полое пространство, образовавшееся в массиве горных пород. Нефть в промышленных объёмах обычно находят только в тех коллекторах (коллектор – собиратель), которые совместно с окружающими их породами образуют ловушки различных форм, удобные для накопления нефти.

4. Условия залегания-1 Нефть и газ располагаются в залежи обычно соответственно плотностям – в верхней части ловушки залегает газ, ниже располагается нефть и ещё ниже – вода. В газовой залежи, не содержащей нефти, газ залегает непосредственно над водой. Полного гравитационного разделения газа, нефти и воды не происходит, и часть воды остаётся в нефтяной и газовой зонах пласта. Эту воду принято называть связанной, или остаточной.

5. Полная складка Складки, образующиеся в ходе колебательных тектонических и горообразовательных процессов

6. Сводовая ловушка Сводовые ловушки создаются в антиклинальных складках, если кровля и подошва коллектора экранированы практически непроницаемыми породами. Попавшие в свод антиклинали путем миграции флюиды запираются в ней и естественно расслаиваются по плотности в поле тяготения Земли. Если коллектор расположен негоризонтально, сверху и по бокам гидроизолирован непроницаемыми породами, то он образует литологически экранированную ловушку для флюида.

7. Литологически экранированная ловушка Литология (от лито... и ...логия), наука о современных осадках и осадочных породах, их составе, строении, происхождении и закономерностях пространственного размещения.

8. Литологически экранированная ловушка-2

9. Тектонически экранированная ловушка Тектоника – раздел геологии, изучающий движение земной коры, формы залегания горных пород (тектонические структуры), создаваемые этим движением и историю их развития

10. Стратиграфически экранированная ловушка Стратиграфия – раздел геологии, занимающийся изучением последовательности залегания и взаимоотношения слоёв и толщ пород различного происхождения и установлением их относительного и абсолютного возраста

11. Залежь и месторождение В ловушке любой формы при благоприятных условиях может произойти значительное скопление нефти и газа, называемое залежью. Совокупность залежей одной и той же группы (например, сводовых), находящихся в недрах земной коры единой площади, называется месторождением нефти и газа. Месторождения могут быть нефтяными, газоконденсатными, газонефтяными.

12. Условия залегания-2 Вследствие капиллярного подъёма воды в порах пласта "зеркала воды" не существует. Содержание воды по вертикали постепенно изменяется от 100 % в водоносной части до значения содержания "связанной" воды в повышенных частях залежи (обычно 15 – 25 %). Толщина переходной зоны может достигать 3 – 5 м и более.

13. Условия залегания-3 Жидкость и газы в пласте находятся под давлением, которое растёт с глубиной залежи. Градиент давления, т.е. прирост давления на 1 м глубины, в среднем равен 10 кН/м2. Давление, под которым находятся нефть и газ в месторождении, называют пластовым давлением. Глубина в метрах, необходимая для повышения температуры на 1 градус, называется геотермической ступенью. Среднее для всех слоёв значение геотермической ступени составляет примерно 33 м/град.

14. Условия залегания-4 В залежах, расположенных на большой глубине, с большим пластовым давлением и высокими температурами при наличии достаточного количества газа значительная часть нефти находится в виде газового раствора. Такие месторождения называются газоконденсатными.

15. Физические свойства пород и жидкостей Основные физические свойства пород и жидкостей, характеризующие нефтяную или газовую залежь, которые необходимо знать для решения задач рациональной разработки и эксплуатации месторождений, следующие: - гранулометрический состав пород; - пористость пласта; - проницаемость пород коллектора; - удельная поверхность пород пласта;

16. Физические свойства пород и жидкостей-2 - карбонатность и глинистость пород; - механические свойства пород и сжимаемость пластовых жидкостей; - насыщенность пород газом, нефтью и водой; - физические и физико-химические свойства нефти, воды и газа (вязкость, плотность, растворимость газа в нефти и воде, поверхностные свойства нефти и воды и др.).

17. Пористость пласта Под пористостью горной породы понимается наличие в ней пустот (пор, каверн, трещин), не заполненных твердым веществом. Абсолютная пористость mn-отношение суммарного объема пор в образце породы к видимому его объему

18. Проницаемость горных пород Проницаемость горных пород - важнейший параметр, характеризующий проводимость коллектора, т.е. способность пород пласта пропускать сквозь себя жидкость и газы при наличии перепада давления. За единицу проницаемости принимается проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью в 1 м2 и длиной 1 м, при перепаде давления 1 Па расход жидкости вязкостью 1Па·с составляет 1м3 /с. В промысловых исследованиях для оценки проницаемости обычно пользуются практической единицей – мкм2·10-3 (микрометр квадратный).

19. Карбонатность пород Карбонатность нефтегазосодержащих пород- это суммарное содержание (%) солей угольной кислоты в коллекторах (СаСО3, CaMg(CO3)2 определяется путем растворения навески породы в НСl. Чем выше карбонатность, тем ниже проницаемость пород и в целом хуже коллекторные свойства. При карбонатности 2530% песчаники практически перестают быть поровыми коллекторами.

20. Распределение залежей по типам углеводородов Размеры месторождений в среднем составляют: длина 5  10 км, ширина 2  3 км, высота (этаж нефтегазоностности) 50  70 м.

21. Два класса месторождений Существование в земной коре двух основных геологических структур – геосинклиналей (т.е. в виде складок) и платформ (горизонтальное залегание пластов) предопределило разделение месторождений нефти и газа на два основных класса: 1 класс - месторождения, сформировавшиеся в геосинклинальных (складчатых) областях; 2 класс – месторождения, сформировавшиеся в платформенных областях.

22. Классификация нефтяных залежей

23. Бурение нефтяных и газовых скважин Скважина - цилиндрическая горная выработка, сооружаемая без доступа в нее человека и имеющая диаметр во много раз меньше длины (диаметр D > 5075 мм, длину L > 57 м). Начало скважины называется устьем, цилиндрическая поверхность - стенкой или стволом, дно – забоем.

24. Скважина Расстояние от устья до забоя по оси ствола определяет длину скважины, а по проекции оси на вертикаль ее глубину. Максимальный начальный диаметр нефтяных и газовых скважин обычно не превышает 900 мм, а конечный редко бывает меньше 165 мм

25. Скважина-2

26. Бурение скважин • Бурение скважин - сложный технологический процесс строительства ствола буровых скважин, состоящий из следующих основных операций: • углубление скважин посредством разрушения горных пород буровым инструментом; • удаление выбуренной породы из скважины; • крепление ствола скважины в процессе ее углубления обсадными колоннами; • проведение комплекса геолого-геофизических работ по исследованию горных пород и выявлению продуктивных горизонтов; • спуск на проектную глубину и цементирование последней (эксплуатационной) колонны.

27. Виды и способы бурения

28. Бурение При бурении на нефть и газ порода разрушается буровыми долотами, а забой скважин обычно очищается от выбуренной породы потоками непрерывно циркулирующей промывочной жидкости (бурового раствора), реже производится продувка забоя газообразным рабочим агентом. Скважины бурятся вертикально (отклонение до 23°). При необходимости применяют наклонное бурение: наклонно-направленное, кустовое, много-забойное, двуствольное)

29. Буровое долото Рис. 1. Шарошечные долота: а - трёхшарошечное; б - одношарошечное; 1 - наружная конусная присоединительная резьба (ниппель); 2 - секция (лапа) долота; 3 - шарошки; 4 - опора долота; 5 - зубья шарошек.

30. Виды скважин

31. Скважины Cкважины углубляют, разрушая забой по всей площади (без отбора керна) или периферийной части (с отбором керна). В последнем случае в центре скважины остается колонка породы (керн), которую периодически поднимают на поверхность для изучения пройденного разреза пород.

32. Образцы керна Исследование керна позволяет установить его нефтегазоносность и определить емкостные и фильтрационные свойства пород, слагающих залежь. Еще в процессе бурения отбирают керн — цилиндрические образцы пород, залегающих на различной глубине в перспективных частях геологического разреза на обнаружение залежей углеводородов

33. Конструкция скважины

34. Обсадныетрубы В скважину спускают следующие ряды обсадных труб: 1. Направление - для предотвращения размыва устья. 2. Кондуктор - для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, изоляции горизонтов с грунтовыми водами, установки на устье противовыбросового оборудования. 3. Промежуточная обсадная колонна (одна или несколько) - для предотвращения возможных осложнений при бурении более глубоких интервалов (при бурении однотипного разреза прочных пород обсадная колонна может отсутствовать).

35. Обсадныетрубы-2 4. Эксплуатационная колонна - для изоляции горизонтов и извлечения нефти и газа из пласта на поверхность. Эксплуатационную колонну оборудуют элементами колонной и заколонной оснастки (пакеры, башмак, обратный клапан, центратор, упорное кольцо и т.п.).

36. Некоторые параметры обсадных труб Диаметры труб

37. Буровые установки Скважины бурят на суше и на море при помощи буровых установок, которые реализуют обычную технологию вращательного бурения с применением бурильных труб, соединяемых при помощи резьбовых муфтово-замковых соединений, а также с применением гибких непрерывных труб, наматываемых на барабан (до 5 тыс. метров и более) – так называемая “колтюбинговая технология” (установки М20 и др.)

38. Колтюбинговая буровая установка

39. Буровые установки Различают два типа вышек: башенные и мачтовые. Их изготавливают из труб или прокатной стали.

40. Буровые установки Бурение скважин осуществляется с помощью буровых установок, оборудования и инструмента. Буровая установка - это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины. В состав буровой установки входят : - буровая вышка; - оборудование для механизации спуско-подъемных операций; - наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении; - силовой привод; - циркуляционная система бурового раствора; - привышечные сооружения. (см. файл)

41. Буровая вышка Буровая вышка - это сооружение над скважиной для спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб, размещения бурильных свечей (соединение двух-трех бурильных труб между собой длиной 25...36 м) после подъема их из скважины и защиты буровой бригады от ветра и атмосферных осадков.

42. Параметры вышки Основные параметры вышки - грузоподъемность, высота, емкость «магазинов» (хранилищ для свечей бурильных труб), размеры верхнего и нижнего оснований; длина свечи, масса. Грузоподъемность вышки - это предельно допустимая вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины (125 – 200 т).

43. Высота вышки Высота вышки определяет длину свечи, которую можно из­влечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность спускоподъемных операций. Чем больше длина свечи, тем на меньшее число частей необходимо разбирать колонну бурильных труб при смене бурового инструмента. Сокращается и время последующей сборки колонны. Поэтому с ростом глубины бурения высота и грузоподъемность вышек увеличиваются. Так, для бурения скважин на глубину 300...500 м используется вышка высотой 16...18 м, глубину 2000...3000 м - высотой - 42 м и на глубину 4000...6500 м - 53 м.

44. Ёмкость магазинов Емкость «магазинов» показывает какая суммарная длина бурильных труб диаметром 114... 168 мм может быть размещена в них. Практически вместимость «магазинов» показывает на какую глубину может быть осуществлено бурение с помощью конкретной вышки

45. Размеры оснований Размеры верхнего и нижнего оснований характеризуют условия работы буровой бригады с учетом размещения бурового оборудования, бурильного инструмента и средств механизации спускоподъемных операций. Размер верхнего основания вышек составляет 2x2 м или 2,6x2,6 м, нижнего 8x8 м или 10x10 м. Общая масса буровых вышек составляет несколько десятков тонн.

46. Оборудование для механизации спуско-подъемных операций включает талевую систему и лебедку. Талевая система состоит из неподвижного кронблока, установленного в верхней части буровой вышки, талевого блока, соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно, и бурового крюка. Талевая система является полиспастом (системой блоков), который в буровой установке предназначен в основном, для уменьшения натяжения талевого каната, а также для снижения скорости движения бурильного инструмента, обсадных и бурильных труб. (см. файл)

47. Буровая лебёдка Буровая лебедка предназначена для выполнения следующих операций: 1) спуска и подъема бурильных и обсадных труб; 2) удержания на весу бурильного инструмента; 3) подтаскивания различных грузов, подъема оборудования и вышек в процессе монтажа установок и т.п. Буровая установка комплектуется буровой лебедкой соответ­ствующей грузоподъемности.

48. Автоматические буровые ключи Для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию замковых соединений бурильной колонны внедрены автоматические буровые ключи АКБ-ЗМ и подвесные ключи ПБК-1, пневматический клиновой захват ПКР-560 для механизированного захвата и освобождения бурильных труб (рис.).

49. Ключ АКБ-3М

50. Наземное оборудование Наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении, включает вертлюг, буровые насосы, напорный рукав и ротор. Вертлюг - это механизм, соединяющий не вращающиеся талевую систему и буровой крюк с вращающимися бурильными трубами, а также обеспечивающий ввод в них промывочной жидкости под давлением. Корпус вертлюга подвешивается на буровом крюке (или крюкоблоке) с помощью штропа.