Природные резервуары углеводородов

1. Природные резервуары углеводородов

2. 1. Понятие о вместилище – резервуаре, в котором происходит циркуляция нефти и газа, с рассмотрением коллекторских свойств пород

Основные понятия нефтегазовой
геологии
1. Понятие о вместилище – резервуаре, в
котором происходит циркуляция нефти и
газа, с рассмотрением коллекторских свойств
пород образующих резервуар.
2. Понятие о непроницаемой покрышке,
сохраняющей залежь в резервуаре.
3. Понятие об источнике, питающем
резервуар нефтью и газом.
(Брод, 1951)

3. Природный резервуар – геологическое тело, в котором происходит циркуляция и дифференциация флюидов, сопровождающаяся

образованием
скоплений углеводородов в
ловушках.

4. Ловушка – часть природного резервуара, в которой имеются условия для образования залежи углеводородов.

Залежь – скопление углеводородов в
ловушке.

5. Природный резервуар

6. Природный резервуар – геологическое тело, представляющее собой ассоциацию горных пород, в котором могут содержаться и

циркулировать флюиды и
которое ограничено практически
непроницаемыми породами.
Особенности размещения и миграции
флюидов внутри резервуара определяются
набором пород (коллекторов,
полуколлекторов, антиколлекторов) и их
пространственными взаимоотношениями.

7. Коллектор – порода, способная содержать, пропускать сквозь себя флюиды и отдавать их при разработке. Полуколлектор – порода,

содержащая
флюиды, но не способная отдавать их при
разработке, т.к. фильтрация в них
происходит в геологическом масштабе
времени.
Антиколлектор (флюидоупор) – порода, не
способная пропускать сквозь себя флюиды.

8. Иерархия элементов стратисферы в нефтегазовой литологии

9.

Уровни организации
Подразделения стратисферы
Системы природных
резервуаров и
экранирующих толщ
Нефтегазоносный комплекс
Системы пластов с
различными
коллекторскими и
экранирующими
свойствами
Системы пород с
однотипными
коллекторскими или
экранирующими
свойствами
Горные породы
Природный
резервуар
Пластколлектор
(продуктивный
пласт)
Коллектор
Экранирующая
толща
Пластполуколлектор
Полуколлектор
Пластантиколлектор
Антиколлектор

10. Принципиальная схема соотношения понятий: коллектор, полуколлектор, антиколлектор, продуктивный пласт, полупокрышка, природный

резервуар,
экранирующая толща,
(флюидоупор),
нефтегазоносный
комплекс

11. Уровни организации геологических тел стратисферы

12. Уровни организации стратисферы

Геолого-структурный
Геогенерационный
(геолинзовый)
Формационный
(надпородный)
Геоформационный
Парагенерационный
Слоевой
Породный
Минеральный
В сферу интересов литологии попадают 2 уровня: породный
и формационный.

13.

Закон иерархогенеза:
каждое геологическое тело –
закономерно структурированная
система объектов предыдущего
иерархического уровня.
В. И. Драгунов, 1974

14.

Следствия закона иерархогенеза:
• эффективное изучение объектов
высших уровней организации
возможно только после тщательного
исследования объектов предыдущих
уровней;
• описания гигантских региональных
осадочных тел языком петрографии –
мало информативны.

15.

Пример
• Описание горных пород в понятиях
химии приведет к невозможности
отличить гранит от аркозового
слюдистого песчаника.
• С точки зрения минералогии, эти породы,
состоящие из кварца, полевого шпата и
слюды, принципиально не отличаются.
• Только петрография по структуре
позволяет отделить гранит (гранитовая
структура) от аркозового слюдистого
песчаника (псаммитовая структура).

16. Иерархический ряд надпородных геологических тел стратисферы

Геогенерация
Геоформация
Парагенерация
Слой
система геоформаций, высшая
единица формационного уровня
организации.
региональная система
парагенераций.
система слоев.
система пород, элементарное
геологическое тело

17.

Надпородное осадочное геологическое тело
любого иерархического уровня –
неоднородная по латерали линза, которая
состоит из объектов предыдущего уровня
организации.
Геологическое тело каждого иерархического
уровня можно представить в виде
латерального ряда фаций – относительно
однородных по структурно-вещественным
признакам частей.

18. Принципиальная схема строения надпородных осадочных геологических тел

Фации – относительно однородные части
Фация 3
Фация 2
Фация 1
Полная (идеальная) вертикальная
последовательность элементов
Элементы – тела предыдущего
уровня организации

19. Фация (от лат. facies – лицо, облик) – однородная часть одновозрастного интервала, отличающаяся от смежных (фация =

А. Гресли, Н.А. Головкинский, Н.С. Шатский, Г.П. Леонов
Фация (от лат. facies – лицо, облик) –
однородная часть одновозрастного
интервала, отличающаяся от смежных
(фация = модификация).
В отечественную геологию термин «фация» ввел
Н.А. Головкинский

20. Фациальные изменения пород в пределах одновозрастного интервала

21. Принципиальная схема деления надпородного осадочного тела на фации

Фации – относительно однородные части
Фация 3
Фация 2
Фация 1
Вертикальная последовательность
элементов

22.

Фации надпородных
геологических тел
Геологическое тело
Фация
Слой
Парагенерация
Катена
Литома
Геоформация
Градация

23.

Уровни организации
Подразделения стратисферы
Системы природных
резервуаров и
экранирующих толщ
Нефтегазоносный комплекс
Системы пластов с
различными
коллекторскими и
экранирующими
свойствами
Системы пород с
однотипными
коллекторскими или
экранирующими
свойствами
Горные породы
Природный
резервуар
Пластколлектор
(продуктивный
пласт)
Коллектор
Экранирующая
толща
Пластполуколлектор
Полуколлектор
Пластантиколлектор
Антиколлектор

24. Классификация природных резервуаров

25. Природные резервуары

Классификация по особенностям ограничения и
морфологии коллектора, которые определяют
специфику внутрирезервуарной миграции флюидов
Природные резервуары
Пластовые
Массивные
Литологически
обособленные

26. Пластовые резервуары

Проницаемые слои, в кровле и подошве
ограниченные плохо проницаемыми
породами. Их протяженность намного
больше мощности (протяженность –
километры, мощность – метры).
Основная циркуляция флюидов происходит
вдоль пласта.

27. Массивные резервуары

Проницаемые тела размеры которых
(десятки метров – десятки километров) по
разным направлениям примерно
сопоставимы, перекрытые сверху плохо
проницаемыми породами.
Циркуляция флюидов происходит по
горизонтали и вертикали.

28. Литологически обособленные резервуары

Проницаемые линзы со всех сторон
ограниченные плохо проницаемыми
породами.

29. Природные резервуары

Классификация по генезису
Природные резервуары
Баровые
Дельтовые
Аллювиальные
Пляжевые
Рифовые

30. Баровый резервуар

Месторождение Бисти (Нью-Мексико)

31. Дельтовый резервуар

Дельта Буч
(пенсильваний,
Оклахома)

32. Рифовый резервуар

Столяровское месторождение (нижняя пермь Башкирского Приуралья)

33. Природный резервуар – естественная система пород-коллекторов и пород-флюидоупоров (антиколлекторов).

Природный резервуар – естественная
система пород-коллекторов и породфлюидоупоров (антиколлекторов).

34. Породы-коллекторы

35.

Породы-коллекторы – способны
вмещать подвижные вещества (воду,
нефть, газ) и отдавать их в
естественном источнике или горной
выработке (колодец, шахта, скважина).
Породы коллекторы имеют пустотное
пространство, по которому флюиды
могут перемещаться.

36. Пустоты

Первичные
Вторичные

37. Стадии образования и преобразования осадочных пород

Седиментогенез – образование
осадочного материала, его
транспортировка и осаждение
Литогенез – преобразование
осадка в горную породу и ее
изменения
Метаморфизм – преобразование
осадочной горной породы в
метаморфическую
Осадок
Осадочная
порода
Метаморфическая
порода

38. Первичные пустоты

Поры
Биопустоты

39.

Поры
Пустоты между гранулами (зернами)
обломочных пород.
Межгранулярная (межзерновая)
пористость.

40.

Биопустоты
Бывают внутриформенные и
межформенные.
Внутриформенные – пустоты в раковинах
(камеры аммонитов, фораминифер) или
скелетах (кораллы).
Межформенные – пустоты между
раковинами, стеблевидными и
массивными скелетами организмов.

41. Вторичные пустоты

Каверны
Трещины

42.

Каверны
Пустоты возникающие в результате
растворения цемента или форменных
элементов.

43.

Трещины
Пустоты возникающие в результате
разрыва породы.
Литогенетические трещины –
результат преобразования пород.
Тектонические трещины – результат
деформации пород

44.

Размер пустот
Субкапиллярный – менее 0,005 мм.
Жидкость неподвижна (пленки, связанные с
породой).
Капиллярный – 0,005 - 0,01 мм.
Жидкость перемещается под действием
капиллярного давления.
Сверхкапиллярный – более 0,01 мм.
Жидкость двигается под действием силы
тяжести и разности давлений.

45.

Пористость (пустотность)
Общая (абсолютная) – объем всех видов
пустот
Открытая (насыщения) – объем
сообщающихся между собой пустот
Эффективная (динамическая) – объем
сообщающихся пустот по которым
возможно перемещение флюидов
Закрытая – объем изолированных
пустот

46.

Твердая фаза
Общая пористость
Открытая пористость

47.

Общая (абсолютная) пористость
Разница между плотностью породы
(общая плотность) и средней минеральной
плотностью ее компонентов.
Коэффициент общей пористости –
отношение объема всех пустот к объему
породы или отношение общей плотности к
минеральной плотности.

48.

Открытая пористость (насыщения)
Определяют при помощи
керосинонасыщения
Коэффициент открытой пористости –
отношение объема керосина, вошедшего в
образец к объему образца.

49.

Эффективная (динамическая)
пористость
Определяют, либо путем заполнения
образца смолой (модель нефти)
которая застывает в порах, либо
рассчитывают по соотношению
пористости и проницаемости

50.

Общая пористость не зависит от размера
частиц образующих породу
Общая пористость зависит от укладки,
формы, сортировки зерен и количества
цемента.

51.

Кубическая
укладка
равновеликих
шаров
Тетраэдрическая
укладка
равновеликих
шаров
Общая
пористость –
47,6 %
Общая
пористость –
25,9 %

52.

Точечные
контакты
Конформные
контакты
Инкорпорационные
и
микростилолитовые
контакты

53. Сортировка обломков

Очень
хорошая
Хорошая
Средняя
Плохая
Очень
плохая

54.

Песчаник
карбонатный, Сахалин
Пористость ~ 2 %,
Карбонатность ~35%

55. Уплотнение и разуплотнение пород в литогенезе (по Махусу, Бурлину, Соколову)

56.

Проницаемость – способность горной
породы пропускать сквозь себя
жидкости и газы.
Ее мерой является коэффициент
проницаемости.

57.

Проницаемость – величина векторная.
и различна в разных направлениях, что
определяет анизотропию породыколлектора и резервуара в целом.
В направлении параллельном слоистости проницаемость
а 3-4 раза выше, чем по перпендикуляру к ней.
На уровне породы это связано с ориентировкой
удлиненных зерен.
На уровне пласта – ориентировкой прослоев полу- и
антиколлекторов

58.

Закон Дарси
Количество жидкости проходящее через
пористую среду прямо пропорционально
площади поперечного сечения, перепаду
давления и обратно пропорционально
длине пути и ее вязкости.
Это коэффициент проницаемости.
В системе СГС (См-Г-Сек) это «дарси» (Д) (миллидарси)
В системе СИ – это проницаемость среды, в которой при
перепаде давления в 1 ньютон на м2, площади сечения в 1 м2
и длине пути 1м, расход жидкости вязкостью 1ньютон·сек
/м2 составляет 1 м3/с. 1Д = 1,01972 микрометр2.

59.

Проницаемость осадочных пород, 10-17 м2
Породы
Min
Max
Пески нефтяных
месторождений
0,1
17500
Песчаники
нефтяных
месторождений
Менее 0,1
7500
Известняки
0,001
7000

60.

Абсолютная (физическая) проницаемость –
количество прошедшего через породу флюида при
полном насыщении пор этим флюидом и
отсутствии его физико-химических взаимодействий
с минеральным веществом.
Эффективная (фазовая) проницаемость –
количество прошедшего через породу флюида при
наличии в порах другого флюида.
Относительная проницаемость – отношение
эффективной проницаемости к абсолютной.

61.

Остаточная водонасыщенность –
количество воды оставшейся в пустотах
после заполнения их углеводородами.
Удерживется молекулярными и
капилярными силами, сохраняется в
тупиковых участках пустот.
Коэффициент остаточной
водонасыщенности – отношение объема
воды к объему пустотного пространства.

62.

Классификация коллекторов нефти и газа
(по О.К. Баженовой и др.)
Тип
Открытая
Проницапористость,
емость, мД
%
Класс
Кавернозные в карбонатных,
магматических и
До 40
метаморфических породах
До 1000
1
Гранулярные – хорошо
сортированные песчаники с
малым количеством цемента,
Более 20
оолитовые известняки
Биопустотные – рифовые
известняки
100 - 1000
2

63.

Классификация коллекторов нефти и газа
(по О.К. Баженовой и др.)
Тип
Открытая
Проницапористость,
емость, мД
%
Класс
Гранулярные – средне
сортированные песчаники
Биопустотные – детритовые
известняки
15 - 20
10 - 100
3
Гранулярные – плохо
сортированные песчаники с
высоким содержанием
цемента, известняки с
высоким содержанием
форменных элементов
10 - 15
1 - 10
4

64.

Классификация коллекторов нефти и газа
(по О.К. Баженовой и др.)
Тип
Трещинная
Проницапустотность,
емость, мД
%
Класс
Трещинные –
тектонические (складки,
разрывы)
2-3
До 1000
5
Трещинные –
литогенетические
(диагенетические,
катагенетические,
гипергенетические)
5 - 10
10 - 1000
6

65. Породы-флюидоупоры

66.

Породы-флюидоупоры – способны
играть роль изолирующих,
экранирующих разделов, т.к. плохо
проницаемы для воды, нефти и газа.
Покрышки – флюидоупоры, которые
непосредственно перекрывают залежи
углеводородов.

67.

Лучший флюидоупор – каменная соль.
Наиболее распространенные
флюидоупоры – глины.
Способны экранировать залежи
микритовые известняки, доломиты,
мергели, аргиллиты.

68. Флюидоупоры

Галогенные
Сульфатные
Глинистые
Плотностные
Криогенные

69.

Галогенные флюидоупоры
Каменная соль пластична и лишена
открытых пустот. Ее деформации
происходят без нарушения сплошности.
На больших глубинах может находиться
в состоянии текучести.

70.

Сульфатные флюидоупоры
В гипсах и ангидритах часто
образуются системы трещин. В целом
экранирующие свойства гипсов выше,
чем у ангидритов.

71.

Глинистые флюидоупоры
Глины пластичны. Их экранирующие
свойства зависят от степени
сортировки (дисперсности) и
минерального состава.

72.

Плотностные флюидоупоры
Состоят из монолитных, лишенных
трещин аргиллитов, мергелей,
микритовых известняков и доломитов.
При деформациях в этих породах
образуются системы трещин и они
становятся проницаемыми.

73.

Криогенные флюидоупоры
Состоят из промерзших осадков и пород
мощностью до 900 м.
Содержат газогидраты.