Основные условия залегания нефти и газа. Типы ловушек. Понятие о залежи и месторождении. Пластовая энергия и силы, действующие в залежи.

Для формирования крупных скоплений нефти и газа необходимо выполнение ряда условий:

· наличие проницаемых горных пород (коллекторов);

· непроницаемых горных пород, ограничивающих перемещение нефти и газа по вертикали (покрышек);

· а также пласта особой формы, попав в который нефть и газ оказываются как бы в тупике (ловушке).

Миграция нефти и газа – основное условие формирования их скоплений (ловушек). Миграция происходит в коллекторах вместе с пластовой водой, которая обычно насыщает поровое пространство. При этом нефть и газ либо растворены в воде, либо находятся в свободном состоянии. Миграция происходит из области высокого давления в область относительно низких вдоль непроницаемых пород – покрышек. Попав в ловушку нефть, газ и вода под действием сил гравитации расслаиваются: газ, как самый легкий уходит вверх, вода как самая тяжелая – вниз, нефть занимает промежуточное положение.

Типы ловушек:

Наиболее распространены антиклинальные (сводовые, структурные) ловушки (рис. а)(образованные в результате изгиба слоёв). Если в антиклинальной складке пласт-коллектор перекрыт водогазонефтенепроницаемой толщей (покрышкой), то в нем возможно формирование нефтегазовой залежи.

Тектонические движения часто приводят к разрыву сплошности слоев и вертикальному перемещению мест обрыва относительно друг друга. В результате пласт-коллектор в месте тектонического нарушения может соприкасаться с непроницаемой горной породой, что приводит к образованию тектонически экранированной ловушки (рис. б).

Если по какой-то поверхности коллекторы перекроются более молодыми непроницаемыми отложениями, то образуется стратиграфически экранированная ловушка (рис. в).

В природе встречаются случаи, когда линзы проницаемых пород, например, песчаников, окружены непроницаемыми – глинами. В этом случае образуется литологически экранированная ловушка (рис. г).

Скопление нефти и газа, сосредоточенное в ловушке в количестве, достаточном для промышленной разработки, называется залежью. Наиболее часто залежи углеводородов встречаются в ловушках антиклинального типа.

Под месторождением нефти и газа понимается совокупность залежей, приуроченных к общему участку земной поверхности.

Понятия месторождение и залежь равнозначны, если на одной площади имеется всего одна залежь. Такое месторождение называется однопластовым. В остальных случаях месторождения являются многопластовыми.

Залегающие в пластах нефть и газ находятся под действием сил, совокупность которых обусловливает движение нефти, газа и воды в пластах при их разработке, а также характер и интенсивность этого движения.

Силы, действующие в пласте, можно разделить на две группы: силы движения и силы сопротивления, противодействующие движению жидкостей и газа и удерживающие нефть в пластах.

К силам, обусловливающим движение нефти, газа и воды в пластах, относятся следующие:

· силы, вызываемые напором пластовых контурных вод;

· силы, вызываемые напором свободного газа, заключенного в газовой шапке;

· силы, вызываемые расширением сжатого газа, растворенного в нефти;

· силы, проявляющиеся в результате упругости пластовых водонапорных систем, т.е. упругости жидкости и собственно пород пластов;

· сила тяжести нефти.

В процессе движения нефти и газа в пласте чаще всего действуют различные виды энергии одновременно. Так, всегда проявляются упругость пород и жидкостей и сила тяжести. Однако в зависимости от геологических условий и условий эксплуатации месторождения превалирует энергия того или иного вида.

К силам сопротивления движения нефти в пласте относятся:

· внутреннее трение жидкости и газа, связанное с преодолением их вязкости;

· трение нефти, воды или газа о стенки поровых каналов нефтегазосодержащей породы;

· межфазное трение при относительном движении жидкости и газа по пласту;

· капиллярные и молекулярно-поверхностные силы, удерживающие нефть в пласте благодаря смачиванию ею стенок поровых каналов.

Гидравлическое сопротивление движению жидкости и газа по пласту зависит прежде всего от вязкости движущихся жидкостей и газа и от скорости потока. Чем выше скорость потока и выше вязкость, тем больше силы сопротивления.

Бурение скважин -сложный технологический процесс, направленный на получение глубокой горной выработки в земных недрах (скважины).

Буровой скважиной на нефть и газ называется подземная горная выработка, имеющая выход на дневную поверхность, пройденная без доступа в нее человека и отличающаяся от других горных выработок несоизмеримо малыми размерами поперечного сечения (диаметр) по сравнению с ее длиной.

Горная подсистема -массив пород вокруг ствола скважины, свойства которого в результате бурения изменились по сравнению с исходными.

Техническая подсистема - подземное и наземное оснащение скважины.

Элементы горной подсистемы скважины:

устье – верхняя часть скважины;

стенка – боковая цилиндрическая поверхность;

забой– дно или окончание скважины;

ствол– пространство в массиве горных пород, ограниченное контурами скважины, т.е. ее устьем, стенками и забоем.

Элементы технической подсистемы скважины:

обсадная колонна (ОК) – колонна труб, спущенных в скважину, имеющая постоянную или временную связь (сцепление) с ее стенками;

цементное кольцо - цементный камень, заполняющий пространство между стенкой ствола скважины и ОК (кольцевое пространство);

башмак - элемент низа ОК;

крепь скважины - система последовательно спущенных в скважину и зацементированных ОК.

Параметры скважины:

Обсаженный интервал(обсаженная часть ствола скважины) – интервал вдоль оси скважины, в котором ее стенки закреплены (перекрыты) ОК;

Необсаженный интервал (открытый ствол) – интервал по оси скважины, где нет ОК;

Диаметр скважины, как правило, уменьшается от устья к забою ступенчато на определенных интервалах. Начальный диаметр нефтяных и газовых скважин обычно не превышает 900 мм, а конечный 146,120,114,102 мм.

Глубина –это расстояние между устьем и забоем по вертикали. Определяется положением продуктивного горизонта.

Длина –это расстояние между устьем и забоем по ее оси. Характерна для наклонно-направленной скважины.

Виды бурения: