Энергетическая характеристика залежей

Министерство Образования Российской Федерации

Самарский Государственный Технический  Университет

Кафедра геологии геофизики

Курсовая работа на тему:

 

 

 

 

 

 

 

Энергетическая характеристика залежей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент

Проверил: учитель 

Самара 2012 год

 

Оглавление:

 

1.1Начальное пластовое давление.

1.2Статическое и динамическое  состояние залежей У.В

1.3Природная водонапорная система.

1.3.1 Залежи с нормальным пластовым  давлением.

1.3.2Залежи с аномальным пластовым  давлением.

2.1Температура пласта.

3.Режимы залежей нефти  и газа.

3.1Водонапорный режим.

3.2Упруговодонапорный режим.

3.3Газонапорный режим  (или режим газовой шапки)

3.4 Режим растворённого  газа.

3.5Гравитационный режим.

4Вывод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАЛЕЖЕЙ  НЕФТИ И ГАЗА.

Все залежи углеводородов обладают большим или меньшим запасом  различных видов энергии для  перемещения нефти и газа к  забоям скважин. Потенциальные возможности  залежей в этом плане зависят  от разновидностей природных режимов  залежей. В проявлении режимов большое  место занимают значение начального пластового давления и поведения  давления в процессе разработки.

1.1Начальное пластовое давление.

Пластовое давление-один из важнейших факторов, определяющих энергетические возможности продуктивного пласта, производительность скважин и залежи в целом. Под пластовым понимают давление, при котором в продуктивном пласте нефть, газ, вода находятся в пустотах пластов-коллекторов. Если вскрыть водоносный пласт-коллектор и снизить в стволе скважины уровень промывочной жидкости, то под действием пластового давления в эту скважину начнёт поступать вода. Её приток прекращается после того, как столб воды уравновесит пластовое давление.

В связи со сложностью рельефа земной поверхности устья скважин, пробуренных  в различных точках на водоносный пласт, обладающих давлением могут  быть выше, ниже и на уровне пьезометрической поверхности. Различают три основных типа скважин:

• Скважина с устьями выше пьезометрической поверхности.
• Скважина с устьями совпадающими с пьезометрической поверхностью.
• Скважина с устьями ниже пьезометрической поверхности. (Они будут фонтанировать)

Рис 1.1 - водонасыщенный пласт-коллектор; 2 - залежь нефти; 3 - пьезометрическая поверхность; 4 - земная поверхность; 5 - скважина со столбом пластовой воды, уравновешивающим начальное пластовое давление; 6 - направление движения жидкости; 7- водоупорные породы.

Схема инфильтрационной  водонапорной системы

 

1.2Статическое и динамическое  состояние залежей У.В

Каждая залежь У.В. имеет некоторое природное пластовое давление. В процессе разработки залежи пластовое давление обычно снижается. Залежи углеводородов рассматриваются в статическом состоянии, как природные геологические объекты для проектирования и разработки на основе подсчёта запасов, учитывая экономический фактор. Так же залежи углеводородов рассматриваются в динамическом состоянии. Т.е сразу после ввода эксплуатационной колонны. При этом наблюдается движение нефти, газа и воды к забоям скважины. Залежь введённая в разработку представляет собой геолого-технический комплекс, состоящий из самой залежи и системы разработки(т.е её технической части).

Начальное(статическое) пластовое давление – это давление в пласте коллекторе в природных условиях, т.е до начала извлечения из него жидкостей или газа. Значение начального пластового давления в залежи и за её пределами определяется особенностями природной водонапорной системы, к которой приурочена залежь, и местоположением залежи в этой системе.

1.3Природная водонапорная система.

Это система гидродинамически сообщающихся между собой пластов – коллекторов и трещинных зон с закючёнными в них напорными водами, которая характеризуется едиными условиями возникновения и общим механизмом движения подземных вод, т.е единым генезисом напора.

 Выделяют три основных элемента  в пределах водонапорной системы:

• Область питания – зоны в которых в систему поступают воды, за счёт чего создаётся давление, обуславливающее движение воды;
• Область стока – основная по площади часть резервуара, где происходит движение пластовых вод;
• Область разгрузки – части резервуара, выходящие на земную поверхность или расположенные в недрах, в которых происходит разгрузка подземных вод.

Природные водонапорные системы подразделяются на инфильтрационные и элизионные, различающиеся взаимным расположением указанных зон, условиями создания и значениями напора

 

Схема элизионной водонапорной системы.                                                                                                  Рис 2.

В зависимости от степени соответствия начального пластового давления глубине  залегания пластов-коллекторов выделяют две группы залежей У.В.:

• Залежи с начальным пластовым давлением, соответствующим гидрастатическому давлению. Их принято называть залежами с нормальным пластовым давлением.
• Залежи с начальным пластовым давлением, отличающимся от гидрастатического. Их принято называть залежами с аномальным пластовым давлением.

1.3.1 Залежи с нормальным пластовым  давлением.

Гидростатическим пластовым давлением (Г.П.Д.) называют давление в пласте-коллекторе, возникающее под действием гидростатической нагрузки вод, перемещающихся по этому пласту в сторону его регионального погружения.

В водоносном пласте начальное пластовое  давление принимают равным гидростатическому, когда соответствующая ему пьезометрическая высота в каждой его точке примерно соответствует глубине залегания  пласта. Пластовое давление близкое  к гидростатическому характерно для инфильтрационных водонапорных систем и приуроченных к ним залежей. (см рис 1.)

Особенности инфильтрационной системы.

Сообщается с земной поверхностью в областях как разгрузки, так  и питания. Область питания системы  расположена гипсометрически выше области разгрузки. Природный резервуар  пополняется атмосферными и поверхностными водами. Движение жидкости в пласте-коллекторе происходит в основном в соответствии с влиянием гравитационных сил в  сторону регионального погружения пластов. Пьезометрическая поверхность системы представляется в виде наклонной плоскости, соединяющей области питания так и разгрузки.

За пределами залежей нефти  и газа, т.е в основной по площади  водоносной части инфильтрационных систем, значение вертикального градиента  пластового давления обычно в пределах 0,008-0,013 МПа/м и в среднем составляет 0,01 МПа/м.

В инфильтрационных водонапорных системах начальное пластовое давление возрастает пропорционально увеличению глубины  залегания водоносных пластов-коллекторов. Его значение всегда ниже значений геостатического давления, т.е давления на пласт массы вышележащей толщи  пород. См рис 4

 

 График изменения давления с глубиной в инфильтрационной водонапорной системе терригенных отложений девона Волго-уральской нефтегазоносной провинции.

Давлений: 1-гидростатическое в различных  точках системы; 2-геостатическое

         

                                                       Рис 4.

Инфильтрационные водонапорные системы  характерны для древних платформ. В пределах нефтегазовых залежей значения начального пластового давления и статических уровней превышают значения этих показателей в водоносной части пласта при тех же абсолютных отметках залегания пластов. Величина превышения зависит от степени различий плотности пластовой воды, нефти и газа от расстояния по вертикали от рассматриваемых точек залежи до ВНК.

О соответствии и несоответствии пластового давления гидростатическому(т.е. глубине  залегания пласта) следует смотреть по значению давления в водной части  пласта, непосредственно у границ залежи, или, если замеров давления здесь нет, по значению давления, замеренного  в пределах залежи и приведённого к горизональной плоскости, соответствующей  средней отметке ВНК или ГВК.

1.3.2Залежи с аномальным пластовым  давлением.

Это такое давление в водоносных пластах, а также на ВНК и ГВК залежей при котором вертикальный градиент выходит за пределы значений показателя, характерного для пластового давления.

При gradp > 0,013 пластовое давление обычно считают сверхгидростатическим (СГПД), при gradp < 0,008 — меньшим гидростатического (МГПД).

Наличие в пластах-коллекторах  СГПД можно объяснить тем, что  на определенном этапе геологической  истории резервуар получает повышенное количество жидкости в связи с превышением скорости ее поступления над скоростью оттока.

Сверхгидростатическое пластовое  давление характерно для элизионных водонапорных систем.

 

 

Особенности элизионных систем

 В таких системах напор создается за счет выжимания вод из вмещающих пластов-коллекторов уплотняющихся осадков и пород и частично за счет уплотнения самого коллектора под влиянием геостатического давления, возрастающего в процессе осадконакопления (геостатические элизионные системы), или в результате геодинамического давления при тектонических напряжениях (геодинамические элизионные системы).

В элизионной системе областью питания является наиболее погруженная часть пласта-коллектора. Отсюда вода, поступившая в нее, перемещается в направлении восстания пласта к областям разгрузки, когда имеется связь пласта-коллектора с земной поверхностью, или к границам распространения пласта-коллектора, если такой связи нет. В первом случае принято называть элизионные системы полузакрытыми, во втором - закрытыми. Вместе с водами, выжимаемыми из породы-коллектора, последним передается часть геостатического давления. При этом пластовое давление повышается по сравнению с нормальным гидростатическим р_пл._г на величину р_доп:

 

 

- превышение количества поступающей в пласт-коллектор воды над количеством её удаляющимся в область разгрузки;-коэффициент сжимаемости воды; -общий объём воды в пласте-коллекторе.

С увеличением закрытости водонапорной системы и объемов выжимаемой в нее воды р_доп возрастает и СГПД приближается по величине к геостатическому давлению. СГПД наиболее характерно для пластов, залегающих на больших глубинах между мощными толщами глинистых пород, в межсолевых и подсолевых отложениях.

Образование СГПД связывают  также с уплотнением пород-коллекторов в результате цементации, с освобождением дополнительного объема воды при переходе монтмориллонита в иллит, с тепловым расширением воды и другими процессами, протекающими в недрах земли. СГПД, являющееся следствием тектонических напряжений, может быть свойственно пластам-коллекторам в пределах локальных тектонических СГПД или даже отдельных тектонических блоков.

СГПД характерно для районов  с повышенной неотектонической активностью и соответственно с высокой скоростью осадкообразования — для Северного Кавказа, Азербайджана, Средней Азии, Предкарпатья. В этих районах СГПД встречается и на малых глубинах. Градиент СГПД может достигать 0,017 — 0,025 МПа/м и более.

В пределах элизионных водонапорных систем давление в гипсометрически  высоких частях залежей нефти  и газа, так же как и в пределах инфильтрационных систем, несколько  повышено за счет избыточного давления.

2.1Температура пласта.

Знание пластовой температуры  необходимо для изучения свойств  пластовой нефти, газа и воды (при  проектировании, осуществлении и  анализе разработки пласта), определения  режима пласта и динамики движения подземных вод, установления условий формирования залежей нефти и газа, а также для изучения теплового поля земной коры (при геофизических исследованиях). Оно оказывает большую помощь и при решении различных технических вопросов, связанных с тампонажем скважин, перфорацией и т. д.

Замеры температур в скважинах  производят либо максимальным термометром, либо электротермометром. Данные замеров температур могут быть использованы для определения геотермической ступени и геотермического градиента. Геотермическую ступень, т. е. расстояние в метрах, при углублении на которое температура пород закономерно повышается на 1° С, определяют по формуле

G = 4Et' 

где G — геотермическая ступень, С; Н — глубина места замера температуры, ж; h — глубина слоя с постоянной температурой, м; Т — температура на глубине Я, °С; t — средняя годовая температура воздуха на поверхности, °С.

Для более точной характеристики геотермической ступени необходимо иметь замеры температуры по всему стволу скважины. Такие данные позволяют вычислить величину геотермической ступени в различных интервалах разреза, а также определить геотермический градиент, т. е. прирост температуры в °С при углублении на каждые 100 м.

Величина геотермического  градиента (Г) равна:

 

Следовательно, зависимость  между геотермической ступенью и  геотермическим градиентом выражается соотношением

 

 

Как уже указывалось, данные термических исследований могут "быть широко использованы для изучения разрезов скважин и выявления в них нефтеносных, газоносных и водоносных пластов, а также для изучения геологического строения нефтяного месторождения в целом.

 

С помощью геотермических данных возможно отслеживать динамику подземных вод.

 

    Г. М. Сухарев составил карту геоизотерм по III группе песчаников чокракского горизонта для Терско-Дагестанской нефтегазоносной области с целью использования ее для прогнозов нефтегазоносности недр. Он установил, что в зонах затрудненного водообмена величина геотермической ступени в водоносном комплексе зависит от его гипсометрического положения. Если водоносный комплекс имеет низкую отметку, то величина геотермической ступени будет наименьшей, и наоборот. В зонах слабого движения вод, т. е. практически при отсутствии водообмена, геотермическая ступень является нормальной. В зонах ослабленного движения вод, связанного с литологическими или структурными условиями, величина геотермической ступени является промежуточной между зоной затрудненного водообмена и зоной отсутствия водообмена. По карте геоизотерм можно судить о затухании подземного стока вследствие ухудшения проницаемости песчаников, а также наблюдать за динамикой и направлением движения подземных вод и т. д.