Программа по прир.резервуары-умк - Учебно

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Голубова Н.В.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
учебной дисциплины
«Природные резервуары»
по специальности 0130304
«Геология нефти и газа»
Ростов-на-Дону
2007
Учебно-методический
комплекс
разработан
кандидатом
геолого-
минералогических наук, доцентом кафедры минералогии и петрографии Голубовой Н.В.
Ответственный редактор
доктор геол-мин.наук, проф. Н.И.Бойко
Компьютерный набор и верстка
зав.кабитеном Т.П.Федулова
Печатается в соответствии с решением кафедры минералоги и петрографии
геолого-географического факультета ЮФУ, протокол № 6 от 7 февраля 2007 г.
2
Содержание
1. Пояснительная записка
4
2. Рабочая программа
4
2.1. Учебно-тематический план курса
4
3. Контрольные вопросы
7
4. Глоссарий
9
5. Дополнительная литература
15
3
1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Целью преподавания дисциплины является получение студентами необходимых знаний о составе, строении, условиях формирования природных резервуаров. Особое внимание в данном курсе будет уделено рассмотрению коллекторских свойств осадочных пород, факторов, влияющих на эти свойства, классификации и характеристике пород-коллекторов, литолого-фациальным обстановкам
формирования природных резервуаров.
2 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
2. 1
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН КУРСА
Лекции (6 часов)
Тема 1. Общая характеристика природного резервуара. Общая классификация и характеристика пород-коллекторов нефти и газа (2 часа)
Понятие природного резервуара. Основные коллекторские свойства осадочных горных пород: а) пористость, б) плотность, в) проницаемость, г) водонасыщенность, д) нефте- и газонасыщенность, е) смачиваемость.
Обломочные, карбонатные и глинистые породы – коллекторы, типы коллектора. Характеристика пород – коллекторов: а) обломочные (размер обломочных частиц, форма зерен и их окатанность, степень однородности зерен, цемент,
механическое уплотнение, вторичное минералообразование, растворение неустойчивых минералов), б) карбонатные (уплотнение, перекристаллизация, доломитизация, выщелачивание, кальцитизация и сульфатизация), в) глинистые, вулканогенно–осадочные, магматические, метаморфические, коллекторы нефти и газа на больших глубинах.
4
Литература
1. Багринцева К.И. Карбонатные породы – коллекторы нефти и газа. – М.:
Недра, 1977. – 220 с.
2. Безбородов Р.С. Коллекторы и природные резервуары нефти и газа.– М.:
Изд-во Ун-та Дружбы нар.им.Лумумбы, 1973.-125 с.
3.
Логвиненко Н.В. Петрография осадочных пород. – М.: Высшая шко-
ла, 1984. – С. 129–164, 183–195.
4.
Петтиджон Ф.Дж. Осадочные породы. – М., 1981. – 751 с.
5. Прошляков Б.К., Гальянова Т.И., Пименов Ю.Г. Коллекторские свойства
осадочных пород на больших глубинах. – М.: Недра, 1987. – 375 с.
6. Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология. – М.: Недра, 1991. – С. 345–
404.
7. Рухин Л.Б. Основы литологии. – Л.: Гостоптехиздат, 1973. – С. 65–112,
156–169.
8. Ханин А.А, Породы-коллекторы нефти и газа нефтегазоносных провинций СССР. – М.: Недра, 1973. – 303 с.
Тема 2. Породы – флюидоупоры (2 часа)
Флюидоупор – главный составляющий природного резервуара. Плотностные, динамические и криогенные флюидоупоры. Факторы, влияющие на экранирующие свойства пород: а) минеральный состав, б) уплотненность, в) смачиваемость, г) текстура, д) структура, е) мощность, Ж) распространенность, з) однородность, и) тектонические нарушения, к) отсутствие экранирующего пласта.
5
Литература
1. Бурлин Ю.К. Природные резервуары нефти и газа. – М.: Изд-во МГУ,
1975. – 135 с.
2. Бурлин Ю.К. и др. Литология нефтегазоносных толщ. – М.: Недра, 1991.
– 282 с.
3.
Логвиненко Н.В. Петрография осадочных пород. – М.: Высшая шко-
ла, 1984. – С. 129–164, 183–195.
4.
Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология. – М.:Недра, 1991. – С.
405-413.
5.
Рухин Л.Б. Основы литологии. – Л.: Гостоптехиздат, 1973, - С. 65–
112, 156–169.
Тема 3. Пластовые, массивные и литологически ограниченые со всех
сторон природные резервуары (2 часа)
Пластовые: а) литологически-выклинивающийся пластовый коллектор, б)
коллектор со стратиграфическим экранированием, в) сложный пластовый резервуар.
Массивные: а) однородные, б) неоднородные.
Резервуары: а) русел рек, б) дельт, в) баровых тел.
Литература
1. Бакиров А.А., Мальцева А.К. Литолого-фациальный и формационный
анализ при поисках и разведке скоплений нефти и газа. – М.: Недра, 1985. – 159 с.
2. Безбородов Р.С. Коллекторы и природные резервуары нефти и газа. – М.:
Изд-во Ун-та Дружбы нар.им. Лумумбы, 1973.-125 с.
3. Бурлин Ю.К. Природные резервуары нефти и газа. – М.: Изд-во МГУ, 1975.
– 135 с.
6
4. Крашенинников Г.Ф. Учение о фациях. – М.: Высшая школа, 1976. – С. 3–
248.
5. Кузнецов В.Г. Природные резервуары нефти и газа карбонатных отложений.
– М.: Недра, 1992. – 320 с.
6. Логвиненко Н.В. Петрография осадочных пород. – М.: Высшая школа, 1984.
– С. 216–230.
7. Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология. – М.: Недра, 1991. – С. 414–
436.
3 КОНТРОЛЬНЫЕ. ВОПРОСЫ
1. Природный резервуар
2. Коллекторские свойства горных пород
3. Пористость
4. Плотность
5. Проницаемость
6. Водо-, нефте- и газопроницаемость
7. Смачиваемость
8. Классификация пород-коллекторов
9. Типы коллекторов
10.Виды порового пространства
11.Обломочные породы-коллекторы
12.
Литологические факторы, влияющие на коллекторские свойства обломоч-
ных пород
13.Карбонатные породы- коллекторы
14.
Изменения пустотного пространства карбонатных пород на стадиях диа-,
ката- и гипергенеза
7
15.
Влияние доломитизации на коллекторские свойства карбонатных пород
16.
Влияние кальцитизации на коллекторские свойства карбонатных пород
17. Влияние перекристаллизации на коллекторские свойства карбонатных пород
18.
Влияние сульфатизации на коллекторские свойства карбонатных пород.
19.Глинистые породы-коллекторы
20.Кремнистые породы-коллекторы
21.
Магматические, метаморфические породы-коллекторы, а также кора вы-
ветривания
22.Коллекторы нефти и газа на больших глубинах
23.Породы-флюидоупоры
24. Литологические признаки, влияющие на экранирующие свойства пород
25. Влияние структурно-тектонических признаков на экранирующие
свой-
ства
26. Геологические факторы, влияющие на качество экранирующих пластов
27. Литологические и стратиграфические окна
Пластовые природные резервуары с литологически выклинивающимся
пластом-коллектором
28. Массивные природные резервуары
29. Однородные природные резервуары
30. Неоднородные природные резервуары
31. Резервуары, литологически ограниченные со всех сторон
32. Определение пространственного положения природного резервуара
33.Качественный прогноз коллекторских и экранирующих тел
8
4 ГЛОССАРИЙ
1. Литология - это фундаментальная наука геологического цикла, изучающая состав, строение, условия образования, распространение и практическое
использование осадочных горных пород.
2. Осадочная горная порода – геологическое тело, возникшее из продуктов
физического и химического разрушения литосферы в результате химического
осаждения и жизнедеятельности организмов, или того и другого одновременно.
3. Структура осадочной породы – это особенности ее строения, которые
определяются размером, формой, степенью однородности составных частей, а
также количеством, размером и степенью сохранности органических остатков.
4. Текстура – это черты строения осадочной горной породы, определяемые
способом выполнения пространства, расположением составных частей и ориентировкой их относительно друг друга.
5. Стадия гипергенеза – возникновение исходных продуктов для образования пород. Подавляющая масса этих продуктов возникает благодаря процессам
выветривания.
6. Стадия диагенеза – преобразование осадков, возникновение осадочных
пород.
7. Литогенез – наука об осадочных породах, изучающая происхождение
осадочного материала, особенности его переноса и накопления, диагенез осадков.
8. Стадия катагенеза – изменение осадочных пород в стратисфере при
повышенных температуре и давлении, в присутствии подземных и грунтовых
вод. На этой стадии происходит уплотнение пород, изменение их минералогического состава и отчасти структуры. Различают начальный или ранний и глубинный или поздний катагенез. Глубины зоны катагенеза изменяются от 1000 до
7000 м, температура 100-200 С, давление от 1000 до 2000 атмосфер. На этой ста9
дии глины переходят в аргиллиты, пески и рыхлые песчаники – в плотные, крепкие песчаники, известняки –ракушечники – в плотные известняки.
9. Стадия метагенеза характеризуется глубокими изменениями осадочных пород, происходящими в нижних частях стратисферы. Выделяется два этапа
- начальный или ранний и глубинный или поздний.. Глубины зоны метагенеза
свыше 7000 до 10000 м, температура 200-300 С, давление 200-300 атмосфер и
наличие минеральных растворов. Здесь развиты процессы растворения, регенерации, перекристаллизации, реакции взаимодействия растворов и минералов породы с привносом и выносом вещества. Характерны кварцитовидные песчаники,
кварциты; глинистые сланцы, аспидные и филлитоподобные; перекристаллизованные известняки, мраморизованные известняки. Текстуры – сланцеватые, полосчатые, стиллолитовые, наблюдается кливаж течения и кливаж разрыва.
10. Обломочные породы – это породы, в которых обломочная часть составляет более 50% от суммы всех составных компонентов. В основу классификации
обломочных пород положены структура обломков, наличие цемента, минеральный состав.
11. Грубообломочные породы – обломочные породы, в которых 50% и более присутствуют обломки размером > 1 мм по длинной стороне. Представителями данной группы пород являются глыбовые, валунные, галечные, щебеночные, дресвяные, гравийные породы.
12. Песчаные породы состоят на 50% и более из частиц величиной (0,1-1,0
мм). Рыхлые песчаные образования называют песками, а сцементированные песчаниками. По минеральному составу выделяют мономинеральные, олигомиктовые и полимиктовые. Среди полимиктовых различают аркозовые и граувакковые. Структура - псаммитовая. Текстура – массивная, слоистая (горизонтально-,
косослоистая), знаки ряби и др.
10
13. Алевритовые породы состоят на 50% и более из обломочных частиц
величиной 0,01-0,1 мм. Сыпучие или слабосцементированные породы называют
алевритами, а крепкие, сцементированные - алевролитами. Минеральный состав
обломочной части примерно такой же, как и в песчаных породах, но здесь выше
доля устойчивых минералов. Структура - алевритовая. Текстура – массивная,
слоистая.
14. Глинистые породы – это пелитовые породы, состоящие на 50% и более
из глинистых минералов. К глинистым породам относятся глины, аргиллиты,
глинистые сланцы. Главными в породах являются минералы группы каолинита,
гидрослюд, монтмориллонита и смешанно-слойные образования. По генезису
породы – обломочные и хемогенные. Основная структура – пелитовая, текстура –
массивная, слоистая и др.
15. Карбонатные породы – породы на 50% и более сложены карбонатными
минералами. Основными представителями являются известняки и доломиты. Известняки – карбонатные породы, состоящие на 50 % и более из минерала кальцита. Доломиты – карбонатные породы на 50% и более сложены минералом доломитом.
16. Кремнистые породы. К ним относятся различные осадочные образования, которые на 50 % и более сложены кремнеземом хемогенного, биогенного,
биохемогенного происхождения. Породы слагаются опалом, халцедоном, кварцем. Кроме того, в них присутствует кристобалит, являющийся особой фазой
кремнезема, выделенной только в осадочных образованиях. Это–тридимит - кристобалитовый опал (опал-кристобалитовый), который по международной номенклатуре называется опал-КТ. Основными представителями этой группы являются
биогенные силициты - диатомиты, спонголиты, радиоляриты; биохемогенные –
яшмы, опоки, трепела; хемогенные – кремнистые туфы, кремневые конкреции,
фтаниты.
11
17. К соляным породам относятся различные осадочные образования,
главным образом, хемогенного происхождения, состоящие из минералов класса
хлоридов, сульфатов и некоторых других. Главными минералами соляных пород
являются галит, сильвин, карналлит, каинит, полигалит, кизерит, ангидрит, гипс,
астраханит, эпсомит, глауберит, лангбейнит и др). Текстуры – массивные, слоистые, сетчатые, сферолитовые, брекчиевидные, узловатые, сталактитовые, пятнистые. Структуры – кристаллически-зернистые, волокнистые, кристаллобластические. Основные представители пород - каменная соль, гипсовая, ангидритовая,
карналлитовая, сильвиновая, каинитовая, глауберитовая, лангбейнитовая и др.
породы.
18. Фация – комплекс отложений, отличающихся составом и физикогеографическими условиями образования от соседних отложений такого же стратиграфического отрезка.
19. Учение о фациях – это учение о генетических изменениях осадков и
осадочных пород, о причинах и закономерностях таких изменений. Суть фациального анализа заключается в выявлении в пределах стратиграфической единицы генетических комплексов отложений (фаций), в прослеживании их на площади, в выявлении перехода в другие одновозрастные образования.
20. Фации принято подразделять по физико-географическим условиям на
континетальные, морские и переходные от континентальных к морским. В группе
континентальных фаций различают: элювиальные, коллювиальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, озерные, болотные, источников и карстовых
полостей, ледниковые, эоловые. Среди морских фаций выделяются литоральные,
неритовые, рифовые массивы, батиальные, абиссальные. К группе переходных
фаций относятся отложения дельт, лагун и лиманов.
21. Природный резервуар нефти и газа представляет собой естественное
вместилище жидких и газообразных веществ (флюидов), в котором может проис12
ходить их миграция. Природные резервуары состоят из двух элементов – коллекторского тела и ограничивающего его флюидоупора (экрана, покрышки).
22. Пористость – это совокупность всех пор в породе независимо от их
формы, размера, связи друг с другом и генезиса. Различают три вида пористости:
полную, открытую и эффективную. По генезису различают поры первичные, возникшие на стадии формирования горной породы (седиментогенез, диагенез), и
вторичные, образовавшиеся в стадию катагенеза, гипергенеза.
23. Плотность – отношение массы породы в естественном состоянии
(вместе с жидкостями и газами, находящимися в поровом пространстве) к ее объему.
24. Проницаемость – способность горной породы пропускать через себя
жидкость или газ при перепаде давления. Различают абсолютную, эффективную и
относительную проницаемость. Под абсолютной проницаемостью понимают
проницаемость горной породы применительно к однородному флюиду, не вступающему с ней во взаимодействие. Эффективная проницаемость горной породы
для какой-либо жидкости или газа при одновременном наличии в ней других
флюидов (газ-вода, вода –нефть, газ-нефть-вода). Относительная проницаемость
– отношение эффективной проницаемости к абсолютной.
25. Водонасыщенность – понимают степень заполнения порового (пустотного) пространства водой. По взаимоотношению с породой различают воду свободную и связанную.
26. Нефте- и газонасыщенность – степень заполнения порового пространства породы этими компонентами.
27. Смачиваемость- способность тела смачиваться какой-либо жидкостью.
Минералы, хорошо смачиваемые водой, называют гидрофильными. К ним относится большинство осадочных породообразующих минералов: силикаты, карбонаты, сульфаты, окислы. Минералы, которые не смачиваются водой, называются
13
гидрофобными. К гидрофобным относятся сульфиды тяжелых металлов, сера,
графит и др.
28. Классификация коллекторов нефти и газа основана на литологическом составе пород, структуре и морфологии (виде) порового пространства. Выделены группы обломочных, карбонатных, глинистых пород, в самостоятельную
группу - магматические, метаморфические породы, кора их выветривания, а также кремнистые и сульфатные. Породы-коллекторы отнесены к поровому, трещинному и смешанному (сложному) типу коллектора. Характерны следующие
виды порового пространства: межзерновой, трещинный, межформенный и внутриформенный.
29. Группа обломочных пород-коллекторов представлена преимущественно песчаниками, алевролитами и промежуточными разностями. В обломочных
породах присутствуют поровый, трещинный и смешанный (сложный) типы коллекторов. На коллекторские свойства обломочных пород оказывают влияние размер обломочных частиц; форма зерен; их окатанность; степень однородности зерен; состав и количество цемента; механическое уплотнение; вторичное минералообразование; растворение неустойчивых минералов.
30. Качество пород – флюидоупоров зависит от минерального состава,
уплотненности пород, смачиваемости, текстуры, структуры, мощности пласта,
распространенности толщи, однородности литологического состава, наличия литологических и стратиграфических окон, тектонических нарушений.
31. Формирование природных резервуаров нефти и газа происходит в
определенных литолого-фациальных обстановках. Для формирования песчаных и
алевритовых пород-коллекторов благоприятны фации прибрежно-морские, мелкого шельфа, дельтовые, русловые, пустынь; известняковых – фации шельфа и
древних, относительно мелководных эпиконтинентальных морей в областях с
теплым климатом; доломитов – фации засолоненных лагун в областях с жарким
14
засушли вым климатом. Для формирования глинистых флюидоупоров благоприятны фации шельфа. Соляные и сульфатные флюидоупоры образуются в крупных озерах или мелководных внутриконтинентальных морях, в обстановках
аридного климата.
32. Природные резервуары нефти и газа подразделяются на три типа: пластовые, массивные и литологически ограниченные.
33. К пластовым природным резервуарам относятся резервуары с литологическим выклиниванием пласта-коллектора; со стратиграфическим экранированием и сложные природные резервуары.
34. Массивные природные резервуары. Коллекторами здесь служат мощные толщи карбонатных пород – органогенных и хемогенных известняков и доломитов, реже обломочные – песчаные и алевритовые породы. Кроме того, известны случаи, когда коллекторы слагаются корой выветривания, магматическими и метаморфическими породами.
35. Различают однородные и неоднородные массивные резервуары. В однородном резервуаре коллектор представлен породами более или менее однородными по литологическому составу и коллекторским свойствам. Неоднородные
резервуары слагаются коллекторскими породами различного состава и свойств.
36. Резервуары, литологически ограниченные со всех сторон. К этой
группе относятся резервуары, приуроченные к породам, выполняющим русла палеорек; в дельтовых отложениях; связанные с барами; возникшие только вследствие катагенетических процессов на локальных участках.
5 ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Алексин А.Г., Юдин Г.Т., Корнеев В.И. и др. Литологические и стратиграфические залежи нефти и газа Предкавказья. - М.: Наука, 1970. - 112 с.
15
2. Клубова Т.Т. Роль глинистых минералов в преобразовании органического
вещества и формировании порового пространства коллекторов. – М. : Наука,
1965. – 107 с.
3. Петтиджон Ф. Дж. Осадочные породы. - М., 1981. - 751 с.
4. Прошляков Б.К. Вторичные изменения терригенных пород-коллекторов
нефти и газа. – М. : Недра, 1974. – 232 с.
5. Страхов Н.М. Типы литогенеза и их эволюция в истории Земли. - М.:
Госгеолтехиздат, 1963. - 535 с.
6. Ханин А.А. Основы учения о породах-коллекторах нефти и газа. – М. :
Недра, 1965. – 360 с.
7. Ханин В.А. Терригенные породы-коллекторы нефти и газа на больших
глубинах. – М. : Недра, 1979. – 140 с.
16