- •1.Общие сведения о нефтегазовых операциях.
- •2. Способы бурения скважин.
- •3. Классификация скважин
- •1. Назначение и состав бурильной колонны.
- •2. Цели и способы бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин
- •3. Кустовые размещение скважин.
- •4.Многозабойные и многоярусные скважины.
- •1. Горные породы, слагающие разрез нефтяных и газовых месторождений.
- •2.Механические свойства горных пород.
- •3.Классификация породоразрушающих инструментов.
- •1. Долото для бурения сплошным забоем и с отбором керна
- •Породоразрушающий инструмент для отбора керна
- •2. Снаряды для колонкового бурения.
- •3. Буровые долота специального назначения.
- •1. Буровые установки для глубокого бурения на нефть и газ, основные характеристики и классификация.
- •2. Приводы буровых установок.
- •1. Оборудование для вращательного бурения и спускоподъемных операций.
- •Параметры и комплектность циркуляционных систем
- •3. Противовыбросовое оборудование.
- •1. Особенности разработки морских месторождений нефти и газа.
- •2. Инженерно-геологические изыскания.
- •3. Искусственные острова.
- •1. Функций бурового раствора.
- •2. Требования к буровым растворам.
- •3. Типы и рецептуры буровых растворов.
- •1. Функция и режимы промывки скважин.
- •2. Требования к режиму промывки скважин.
- •3. Расчет режимов промывки скважин.
- •1. Система подготовки бурового раствора.
- •2. Регулирование содержания и состава твердой фазы в буровом растворе.
- •3. Средства контроля и управления процессом промывки скважин.
- •1. Понятие о режимах бурения его параметрах и показателях работ долот.
- •2. Влияния параметров режима бурения на механическую скорость проходка нового долота.
- •1. Влияния параметров режима бурения на износ долота и показатели его работы. Х
- •2. Специфические особенности режимов вращательного бурения. Х
- •3. Рациональная отработка долот.
- •1. Воздействие промывочной жидкости на продуктивный пласт.
- •2. Способы первичного вскрытия продуктивных пластов. Х
- •3. Технология опробования перспективных горизонтов.
- •2. Цели и способы крепления скважин.
- •3.Принципы проектирования конструкции скважины.
- •1. Обсадные трубы и их соединения. Условия работы обсадной колонны в скважине.
- •2. Принципы расчета обсадных колонн.
- •3 Задача и способы цементирования скважин.
- •1. Подготовка скважин к освоению.
- •2. Вторичное вскрытие продуктивного пласта перфорацией.
- •3. Виды перфорации и их эффективность.
- •1. Классификация осложнений.
- •2. Поглощение промывочной жидкости и тампонажного раствора.
- •1. Причины, виды аварий и меры по их предупреждению.
- •2 Ловильный инструмент и работа с ним.
- •1. Информационное обеспечение процесса бурения с применением компьютерной техники и спутниковой связи.
- •1.Приборы и аппаратура для контроля параметров режима бурения.
- •1. Телеметрические системы контроля забойных параметров.
- •1. Физические и тепловые свойства горных пород.
- •Тепловые свойства горных пород
- •Коэффициент линейного расширения пород уменьшается с ростом плотности минералов.
- •2. Состав и физические свойства природных газов и нефти.
- •1. Фазовое состояние углеводородных систем. Х
- •Фазовые переходы в нефти, воде и газе
- •2. Пластовые воды и их физические свойства.
- •3. Молекулярно-поверхностные свойства системы «нефть-газ вода порода».
- •Источники пластовой энергии
- •Силы, действующие в залежи
- •Поверхностные явления при фильтрации пластовых жидкостей и причины нарушения закона дарси
- •Общая схема вытеснения из пласта нефти водой и газом
- •Нефтеотдача пластов при различных условиях дренирования залежи
- •Роль капиллярных процессов при вытеснении нефти водой из пористых сред
- •Зависимость нефтеотдачи от скорости вытеснения нефти водой
- •1. Породы коллекторы, их фильтрационные свойства
- •Линейная фильтрация нефти и газа в пористой среде
- •1.. Нефте-, газо-, водонасыщенность коллекторов.
- •2. Пластовые нефти и газы.
- •1. Газоконденсаты и газогидраты.
- •1. Цели искусственного воздействия на пласт.
- •2. Методы воздействия на пласт с целью интенсификации добычи нефти.
- •1. Классификация способов воздействия на призабойную зону скважин.
- •С карбонатом:
- •Физико-химические методы воздействия на призабойную зону пласта
- •Тепловые методы воздействия на пласт
- •Механические методы воздействия на пласт
- •1. Стадии разработки месторождения.
- •2. Способы эксплуатации скважин.
- •1. Фонтанный способ эксплуатации
- •2. Условия фонтанирования и возможные методы его продления.
- •3. Погружные электроцентробежные насосные установки и их классификация
- •1. Фонтанная арматура.
- •2. Запорные устройства фонтанной арматуры.
- •1. Манифольд фонтанных скважин.
- •2. Состав оборудования при газлифтной эксплуатации скважин.
- •2. Станки качалки.
- •2. Учет продукции скважины
- •1. Промысловые трубопроводы.
- •2. Сепарация нефти.
- •1. Подготовка нефти на месторождениях.
- •2. Нефтяные резервуары.
- •1.Исследование скважин и обоснование технологического режима эксплуатации.
- •1. Сбор и подготовка газа на промысле
- •1. Сезонная и суточная неравномерность потребления газа.
- •2. Цели и преимущества подземного хранения газа.
- •2. Хранение газа в истощенных или частично выработанных газовых и газоконденсатных месторождениях.
- •1. Подземное хранение газа в водоносных структурах.
1. Породы коллекторы, их фильтрационные свойства
Подавляющая часть нефтяных и газовых месторождений приурочена к коллекторам трех типов – гранулярным , трещинным и смешенного строения . К первому типу относятся коллектора, сложенные песчано – алевритовыми породами, поровое пространство которых состоит из межзерновых полостей . Подобным строение порового пространства характеризуются также некоторые пласты известняков и доломитов . В чисто трещиноватых коллекторах (сложенных преимущественно карбонатами) поровое пространство образуется системой трещин . При этом участки коллектора между трещинами представляют собой плотные малопроницаемые нетрещиноватые блоки пород, поровое пространство которых практически не участвует в процессах фильтрации . На практике, однако, чаще всего встречаются трещиноватые коллекторы смешанного типа , поровое пространство которых включают как системы трещин ,так и поровое пространство блоков , а также каверн и карст.
Анализ показывает , что около 60% запасов нефти в мире приурочено к песчаным пластам и песчаникам, 39% - к карбонатным отложениям , 1% - к выветренным метаморфическим и изверженным породам . Следовательно , породы осадочного происхождения – основные коллекторы нефти и газа .
В связи с разнообразием условий формирование осадков коллекторские свойства пластов различных месторождений могут изменяться в широких пределах . Характерные особенности большинства коллекторов – слоистость и их строения и изменение во всех направлениях свойств пород, толщины пластов и других параметров .
Нефтяной пластпредставляет собой горную породу , пропитанную нефтью , газом и водой .
Свойства горной породы вмещать (обусловлено пористостью горной породы) и пропускать (обусловлено проницаемость ) через себя жидкость называются фильтрационно –емкостным свойством (ФЕС) .
Фильтрационные и коллекторские свойства пород нефтяных пластов характеризуются следующими основными показателями :
пористость;
проницаемость;
капиллярными свойствами;
удельной поверхностью;
механическими свойствами.
Под пористостью горных пород понимается наличие в ней пор (пустот). Пористость характеризует способность горной породы вмещать жидкости и газа .
В зависимости от происхождения различают следующие виды пор:
1. Поры между зернами обломочного материала (межкристаллические) . Это первичные поры , образовавшиеся одновременно с формированием породы .
2. Поры растворения – образовались в результате циркуляции подземных вод.
3. Пустоты и трещины, образованные за счёт процессов растворения минеральной составляющей породы активными флюидами и образование карста.
4. Поры и трещины, возникшие под влиянием химических процессов, например , превращение известняка (CaCO3) в доломит (MgCO3) – при доломитизации идет сокращение объемов породы на 12%
5. Пустоты и трещины, образованные за счет выветривания , эрозионных процессов, закарстовывания.
Линейная фильтрация нефти и газа в пористой среде
Для оценки проницаемости горных пород обычно используются линейным законом фильтрации Дарси . Дарси в 1856 году, изучая течение воды через песчаный фильтр (рис. 1.6.), установил зависимость скорости фильтрации жидкости от градиента давления..
Рис. 1.6. Схема экспериментальной установки Дарси для изучения течения воды через песок
Согласно уравнению Дарси, скорость фильтрации воды в пористой среде пропорционально градиенту давления:
, (1.7)
где Q– объемная скорость воды ;
V– линейная скорость воды ;
F– площадь сечения,F=;
L– длина фильтра;
k– коэффициент пропорциональности .
Нефть – неидеальная система (компонента нефти взаимодействуют между собой), поэтому линейный закон фильтрации для нефти, содержит вязкость, учитывающую взаимодействие компонентов внутри нефтяной системы:
, (1.8)
где- вязкость нефти.
В этом уравнении способность породы пропускать жидкости и газа характеризуется коэффициентом пропорциональности k(1.7.), который называетсякоэффициентом проницаемости().
Размерность коэффициента проницаемости (система СИ ), вытекает из соотношении
, ( 1.9)
Размерность параметров уравнения Дарси в разных системах единиц
Таблица 1.2
|
Размерность
| ||
СИ |
СГС |
НПГ | |
Объемный дебит, Q |
м3/с |
см3/с |
См3 /с |
Площадь поперечного сечения фильтра, F |
м2
|
см2
|
см2
|
Длина фильтра, L |
м
|
см |
см
|
Перепад давления, P |
Па |
дн/ см2 |
атм |
Вязкость жидкости, |
Па с |
дн с/см2 |
спз (сантипуаз) |
В системе СИ коэффициент проницаемости измеряется в м2; в системе СГС [kпр] =см2; в системе НПГ (нефтепромысловой геологии ) [kпр]=Д (Дарси).
1 Дарси = -8 см2=1,02.10-12м2 1мкм2.
Проницаемость в 1м2 называется проницаемость пористой среды при фильтрации через образец площадью 1м2длиной 1м и при перепаде давления 1 Па , при которой расход жидкости вязкостью 1 Па, с составляет 1м3.
Пористая среда имеет проницаемость 1 Дарси, если при однофазной фильтрации жидкости вязкостью 1псз (спуаз) при ламинарном режиме фильтрации через сечение образца площадью 1 см2и перепаде давления 1 атм., расход жидкости на 1см длины породы составляет 1см3/ сек.
Физический смысл размерности проницаемости - это площадь сечения каналов пористой среды, через которые идет фильтрация .
Существует несколько типов каналов :
субкапиллярный ;
капиллярные ;
трещины ;
разрывы ;
Приведенные выше уравнения справедливы при условии движения несжимаемой жидкости по линейному закону Дарси.
В случае фильтрации газа это условие не выполняется. При перепаде давления объем газа изменяется, и оценивается по закону Бойля – Мариотта:
При Т=const, P.V=const (1.10)
При линейной фильтрации газа оценивается средняя скорость фильтрации (Vср):
Vср.Pср=V0.P0=V1. P1=V2. P2 (1.11)
PСР= (P1+P2) /2 , (1.12)
Vср=V0.P0 / Pср =2. V0.P0 / (P1 + P1). (1.13)
Тогда, средний объемный расход газа будет равен :
. (1.14)
Отсюда уравнение коэффициента проницаемости для газа :
(1.15)
Радиальная фильтрация нефти и газа в пористой среде
Процесс притока пластовых флюидов из пласта в скважину описывается моделью радиальной фильтрации. В этом случае образец породы представляется в виде цилиндрического кольца с проводящими каналами в осевом направлении (рис.1.7).
скважина
нефтяной пласт
Рис .1.7. схема радиального притока жидкости в скважину
Площадь боковой поверхности цилиндра: таким образом уравнение Дарси для радиальной фильтрации будет иметь следующий вид:
. (1.16)
Отсюда, дебит при радиальной фильтрации жидкости:
. (1.17)
Таким образом, коэффициент проницаемости при радиальной фильтрации:
. (1.18)
Контрольные вопросы:
1. Что такое пористость?
2.На сколько видов делится фильтрация?
3. Что представляет собой нефтяной пласт?
4. Что такое приноцаемость?
Литература
Гиматудинов Ш. К. и др. Физика нефтяного и газового пласта. – М.: Недра,1982. – 312с.
Оркин Г. К., Кучинский П. К. Физика нефтяного пласта. – М.: Гостоптехиздат, 1955. – 299с.
Амикс Дж. и др. Физика нефтяного пласта. – М.: Гостоптехиздат, 1962. – 572с.
Ермилов О. М., Ремизов В. В., Ширковский Л. И., Чугунов Л. С. Физика пласта, добыча и подземное хранение газа. – М.: Наука, 1996. - 541с.
Варфоломеев Д. Ф., Хамаев В. Х. Химия нефти и газа. – Уфа, 1977. – 61с.
Лекция 26
Тема: Коллекторские свойства горных пород.
План:1.. Нефте-, газо-, водонасыщенность коллекторов.
2. Пластовые нефти и газы.