- •Физика нефтяного и газового пласта
- •1. Природные коллекторы нефти и газа и их физические свойства
- •1.1. Газонефтяное месторождение
- •1.2. Виды неоднородности строения нефтяных залежей
- •1.3. Геометрические параметры горных пород-коллекторов
- •1.4. Фильтрационно-ёмкостные параметры коллекторов.
- •Параметры трещинной среды.
- •1.5. Насыщенность коллекторов
- •1.6 Проницаемость
- •1.7. Зависимость проницаемости от насыщенности коллекторов
- •1.8. Методы определения относительной проницаемости
- •2. Состав и физико-химические свойства нефти
- •2.1. Состав нефти
- •2.2. Классификация нефтей
- •2.3. Физико–химические свойства нефти
- •2.3.1. Плотность нефти
- •2.3.2. Вязкость нефти
- •2.3.3. Сжимаемость нефти
- •2.4. Различие свойств нефти в пределах нефтеносной залежи
- •Классификация природных газов
- •3.2. Основные параметры
- •2.2.1.Газовые законы
- •3.2.2. Параметры газовых смесей
- •3.2.3. Критические и приведённые термодинамические параметры
- •3.3. Уравнения состояния
- •3.3.1. Уравнения состояния природных газов
- •3.3.2. Обобщённое уравнение состояния
- •3.4. Физико-химические и теплофизические свойства природных газов
- •3.4.1. Вязкость
- •3.4.2. Качественная зависимость вязкости газов и жидкостей от температуры.
- •3.4.3. Теплоёмкость
- •3.4.4. Дросселирование газа. Коэффициент Джоуля-Томсона
- •3.4.5. Влажность природных газов
- •4. Фазовые состояния углеводородных систем
- •4.1. Схема фазовых превращений однокомпонентных систем
- •4.2. Фазовые состояния углеводородных смесей
- •4.3. Фазовые переходы в нефти, воде и газе
- •5 Пластовые воды
- •5.1. Физическое состояние воды в горных породах
- •1) Природы воздействующих на воду сил;
- •5.2 Физические свойства пластовых вод
- •5.3 Минерализация пластовой воды
- •5.4 Состояние остаточной (связанной) воды в нефтяных и газовых коллекторах
- •6. Поверхностно–молекулярные свойства системы пласт–вода–нефть–газ
- •6.1. Роль поверхностных явлений в фильтрации
- •6.2. Поверхностное натяжение
- •6.3. Смачивание и краевой угол
- •6.4. Работа адгезии и когезии, теплота смачивания
- •6.5. Кинетический гистерезис смачивания
- •7. Физические основы вытеснения нефти водой и газом из пористых сред
- •7.1. Силы, противодействующие вытеснению нефти из пласта
- •7.2. Схема вытеснения из пласта нефти водой и газом
- •7.3. Использование теории капиллярных явлений для установления зависимости нефтеотдачи от различных факторов
- •2.3.3. Сжимаемость нефти
А. Т. Карманский
Физика нефтяного и газового пласта
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2008
В пособии изложены современные представления о физических процессах происходящих в продуктивных пластах при фильтрации пластовых жидкостей и газов,
Рассмотрены основные физические свойства и методы иссследования нефтесодержащих пористых сред, физико-химические свойства нефти, воды и газа в платовых условиях, фазовые состояния углеводородных систем, механизм и кинетика вытеснения нефти водой и газом.
Учебное пособие предназначено для студентов по направлению 130500 «Нефтегазовое дело», для специальности 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений».
ВВЕДЕНИЕ
Нефть (neft – турецкое, так же персидское) известна людям более четырёх тысяч лет тому назад. На заре цивилизации нефть не играла большой роли в технике и быту. Она применялась греками, египтянами, ассирийцами для медицинских целей, в строительном деле (асфальт), для изготовления туши, в военном деле ("греческий огонь"), для освещения жилых помещений и смазки колёс. Признание как дешёвого топлива и источника ценных продуктов нефть получила только за последние сто лет.
Развитие научно–технической базы нефтегазового комплекса, освоение и ввод в эксплуатацию в прошлом столетии крупнейших по запасам нефти и газа месторождений, осуществлялось на основе прогрессивных достижений в области физики нефтяного пласта. Максимальная добыча нефти, около 600 млн. тонн в год, на территории бывшего СССР, приходилась на период 1980-1990 годов, в основном, за счет ввода в эксплуатацию высокодебитных месторождений Западной Сибири.
К концу прошлого столетия объём добываемой нефти сократился и стабилизировался на отметке 303-305 млн. тонн в год. В настоящее время эксплуатируемые крупные месторождения, определяющие объём добычи нефти, приближаются к последним стадиям разработки. Состояние их характеризуется значительными исчерпывающими запасами, преждевременным обводнением, изношенностью систем сбора и трубопроводного транспорта до 50-80 %.
Для прироста добычи нефти Правительством Российской Федерации были приняты Постановления о мерах по вводу в эксплуатацию бездействующих, контрольных и находящихся в кон-сервации скважин на нефтяных месторождениях и обеспечивающие гибкое налогообложение (стимулирующее) в части:
- эксплуатации месторождений с истощёнными и трудноизвлекаемыми запасами (дебит 0,1-1 т/сутки), которые составляют более 50 % от общего количества текущих извлекаемых запасов с помощью новых технологий;
- освоения и ввода в эксплуатацию мелких малодебитных месторождений, в среднем на одно мелкое месторождение приходится менее 1 млн. тонн нефти и в России их открыто более 1400 месторождений;
- ввода в разработку месторождений с низкопроницаемыми коллекторами (0,05 мкм2).
Реализовать намеченные перспективы развития нефтедобывающего комплекса и поддерживать уровень добычи нефти в России в 330–370 млн. тонн в год невозможно без получения новых данных относительно нефтяных и газовых пластов – коллекторских и фильтрационных свойств горных пород, физико-химических свойств пластовых жидкостей и газов, фазовых состояний углеводородных систем и других. Процесс развития нефтяной промышленности России требует применения нетрадиционных систем разработки, новых технологий и современных технических средств.
Современный инженер-нефтяник, занимающийся рациональной разработкой нефтяных и газовых месторождений, должен хорошо знать геологическое строение залежи, её физическую характеристику (пористость, проницаемость, насыщенность и др.), физико-химические свойства нефти, газа и воды, насыщающие породы, уметь правильно обработать и оценить данные, которые получены при вскрытии пласта и при его последующей эксплуатации. Эти данные позволяют определить начальные запасы углеводородов в залежи. Они необходимы для объективного представления о процессах, происходящих в пласте на различных стадиях его разработки.
На комплексе знаний, полученных при изучении данного курса, основываются системы грамотного и более совершенного проектирования разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, выбор тех или иных методов искусственного воздействия на залежь, внедрение новейших методов повышения компонентоотдачи пластов.
Настоящее учебное пособие посвящено описанию свойств пористых сред, насыщающих их жидкостей и газов и использованию этих знаний в практических расчётах.