УСЛОВИЯ ЗАЛЕГАНИЯ НЕФТИ, ГАЗА И ВОДЫ В НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖАХ
Нефть и газ в нефтяных и газовых залежах насыщают пустоты между зернами, трещины и каверны пород, слагающих пласты. Большинство нефтегазовых месторождений приурочены к осадочным породам — хорошим коллекторам нефти (пески, песчаники, конгломераты, трещиноватые и кавернозные известняки и доломиты). Иногда нефть обнаруживают в трещинах и порах изверженных пород, но эти скопления обычно не имеют промышленного значения.
Горные породы, слагающие нефтяные и газовые месторождения, в зависимости от их свойств играют разную роль. Одни из них, имеющие большое число крупных пор, — резервуары нефти и газа (нефтяные и газовые залежи). Породы, такие как глины, сланцы и другие, практически непроницаемые для пластовых газожидкостных смесей, — естественные покрышки продуктивных коллекторов нефти и газа, способствующие их накоплению. Промышленная ценность месторождения определяется не только его размерами, но и в значительной степени физическими свойствами коллекторов, пластовых жидкостей и газов, а также видом и запасом пластовой энергии.
Нефтяные и газовые залежи располагаются в верхних частях структур, образуемых пористыми породами, перекрытыми непроницаемыми пластами (так называемыми ловушками). Естественные резервуары нефти и газа по происхождению и геометрической форме могут быть самыми различными. Простейшая структурная ловушка — антиклинальная складка. В зависимости от условий залегания и количественного соотношения нефти и газа залежи подразделяются на следующие: 1) чисто газовые; 2) газоконденсатные; 3) газонефтяные (с газовой шапкой); 4) нефтяные без газовой шапки с растворенным в нефти газом. Нефть, газ и вода распределяются в залежи соответственно своим плотностям.
Как правило, в продуктивной зоне пласта кроме нефти и газа содержится также вода, хотя продукцией скважин при разработке этого пласта может быть безводная нефть. Вода, по всей вероятности, осталась в нефтяной и газовой частях пластов со времени образования залежи. Породы нефтяных и газовых пластов отлагались в водоемах. В процессе накопления нефть и газ не смогли полностью вытеснить воду из пористой среды. В значительной мере это объясняется гидрофильностью большинства пород, слагающих продуктивные пласты. Вода частично остается в порах пласта в виде тончайших пленок, капелек в местах контакта зерен породы, а также в субкапиллярных порах. Эту капиллярно удерживаемую воду называют связанной. Иногда ее именуют также погребенной, остаточной, реликтовой и т. д. По данным С.Л. Закса, исследовавшего породы значительного числа нефтяных и газовых месторождений СССР, количество связанной воды, выраженной в процентах от суммарной емкости пор, может колебаться от долей процента до 70 % и в большинстве коллекторов составляет 20 — 30 %. Установлено, что чем меньше проницаемость пород, тем больше остаточная водонасыщенность. С увеличением количества глинистого материала в породе содержание связанной воды также растет. Изучение свойств и происхождения связанной воды может помочь решению вопроса генезиса нефтяных месторождений; количество связанной воды необходимо знать для оценки абсолютных запасов нефти, а качество — для правильного выбора нагнетаемой воды при искусственном заводнении нефтяного пласта. Состав нагнетаемой воды должен быть подобран так, чтобы при контакте ее со связанной водой в пласте не выпал осадок, способный частично или полностью закрыть поровые каналы.
Раздел между нефтью и водой в нефтяных месторождениях и между газом и водой в чисто газовых представляет собой переходную зону от водной части пласта к нефтяной или газовой. Вследствие капиллярного подъема воды в порах «зеркала вод» в пластах не существует и содержание воды по вертикали постепенно изменяется от 100 % в водоносной части до остаточной водонасыщенности в верхних частях залежи. Мощность этой переходной области может достигать 3 — 5 м и более. Так как пористость и проницаемость коллекторов в пределах одной и той же залежи изменяются в широких пределах, содержание связанной воды, а следовательно, нефте- и газонасыщенность также неодинаковы на различных участках залежи. Водо- и нефтенасыщенность пород определяют по результатам анализа кернов, выбуренных из пласта при его вскрытии, и по геофизическим данным.
Жидкости и газы в пласте находятся под давлением. От пластового давления зависят запас энергии и свойства жидкостей и газов в пластовых условиях. По давлению, наряду с другими параметрами, определяют запасы газа в залежи, дебит нефтяных и газовых залежей и условия эксплуатации залежей.
Опыт показывает, что начальное пластовое давление (измеренное до начала эксплуатации), в Па, зависит от глубины залежи и приближенно может быть определено по формуле [9]
α— переводной коэффициент, Па/м; Н — глубина залегания пласта, м.
Обычно истинное пластовое давление больше или меньше давления, вычисленного по формуле (1.1). На практике переводной коэффициент составляет, как правило, α = (0,8÷1,2) 104 Па/м.
В газовой залежи пластовое давление одинаково по всей площади или изменяется незначительно, а в нефтяной при значительных углах падения пластов рпл в различных частях залежи неодинаково: на крыльях — максимальное, в сводовой части — минимальное (рис. 1.1).
Таким образом, на истинные давления в залежи накладываются соответствующие изменения давления по площади, обусловленные изменением глубины залегания пласта.
Поэтому удобнее относить пластовое давление в залежи к какой-либо одной плоскости. Часто за такую плоскость принимают уровень моря или условную плоскость первоначального положения водонефтяного контакта. Давление в пласте, отнесенное к этой условной плоскости, называют приведенным. Если пластовые давления в скв. 1 и 2 равны соответственно рх и р2, то приведенные давления в них, отнесенные к первоначальному уровню водонефтяного контакта, составят
где х1 и х2 — расстояния от забоев скважины до уровня водонефтяного контакта; ρ — плотность жидкости в пласте; g — ускорение свободного падения.
Изменения пластового давления регистрируются при эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Это дает возможность судить о процессах, происходящих в пласте. На основании данных о динамике изменения пластовых давлений разрабатываются мероприятия для увеличения эффективности эксплуатации месторождения.
Рис. 1.1. Изменение пластового давления в зависимости от глубины залегания месторождения |
С ростом глубины залегания пластов повышается и температура. Расстояние по вертикали, на котором температура горных пород закономерно повышается на 1 °С, называется геотермической ступенью. Среднее значение геотермической ступени 33 м; для различных месторождений ее величина неодинакова.
Свойства нефти, воды и газа на поверхности сильно отличаются от их свойств в пластовых условиях, где они находятся при сравнительно высоких давлениях и температурах. Свойства нефти, воды и газов в пластовых условиях влияют на закономерности их движения в пористой среде.
Дата добавления: 2020-07-18; просмотров: 436;