Физика нефтегазового пласта - Курс лекций

ФИЗИКА НЕФТЕГАЗОВОГО ПЛАСТАНефть стала известна людям более четырех тысяч лет тому назад. На заре цивилизации нефть не играла большой роли в быту и технике. До нас дошли скупые сведения о том, что она применялась греками, египтянами и ассирийцами преимущественно для медицинских целей, в строительном деле (асфальт), при изготовлении туши, в военном деле ("греческий огонь"), а также для освещения комнат и смазки колес. Признание как дешевого топлива и источника ценных продуктов нефть получила только за последние сто лет. Из нефти вырабатываются горючее для двигателей внутреннего сгорания, топлива для газовых турбин и котельных установок, смазочные масла, битумы для дорожных покрытий, сажа для резиновой промышленности, кокс для электродов и множество других промышленных и потребительских товаров.Подавляющая часть нефтяных и газовых месторождений приурочена к коллекторам трех типов - гранулярным, трещинным и смешанного строения. К первому типу относятся коллекторы, сложенные песчано-алевритовыми породами, поровое пространство которых состоит из межзерновых полостей. 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 включает как системы трещин, так и поровое пространство блоков, а также каверны и карст.Под пористостью горной породы понимается наличие в ней пор (пустот). Пористость характеризует способность горной породы вмещать жидкости и газы. Пустоты и трещины, образованные за счет процессов растворения минеральной составляющей породы активными флюидами и образование карста. Поры и трещины, возникшие под влиянием химических процессов, например, превращение известняка (САСО3) в доломит (MGCO3) - при доломитизации идет сокращение объемов породы на 12 %. укладки зерен - при кубической укладке пористость составляет » 47,6 %, при ромбической укладке - 25,96 % (см. рис.Общая (полная, абсолютная) пористость - суммарный объем всех пор (Vпор), открытых и закрытых. Пористость открытая эквивалентна объему сообщающихся (Vсообщ) между собой пор. Коэффициент общей (полной, абсолютной) пористости (мп) в процентах зависит от объема всех пор: . Коэффициент открытой пористости (мо) зависит от объема сообщающихся между собой пор: . Породы, поры которых представлены в основном субкапиллярными каналами, независимо от пористости практически непроницаемы для жидкостей и газов (глины, глинистые сланцы).Проницаемость - это фильтрующий параметр горной породы, характеризующий ее способность пропускать через себя жидкости и газы при перепаде давления. Однако при сравнительно небольших перепадах давления в нефтяных пластах многие породы в результате незначительных размеров пор оказываются практически непроницаемыми для жидкостей и газов (глины, сланцы и т.д.). Хорошо проницаемыми породами являются: песок, песчаники, доломиты, доломитизированные известняки, алевролиты, а так же глины, имеющие массивную пакетную упаковку (рис.Для оценки проницаемости горных пород обычно пользуются линейным законом фильтрации Дарси. Дарси в 1856 году, изучая течение воды через песчаный фильтр (рис. Нефть - неидеальная система (компоненты нефти взаимодействуют между собой), поэтому линейный закон фильтрации для нефти, содержит вязкость, учитывающую взаимодействие компонентов внутри нефтяной системы: , (1.8) где m - вязкость нефти. В этом уравнении способность породы пропускать жидкости и газы характеризуется коэффициентом пропорциональности k (1.7), который называется коэффициентом проницаемости (кпр). Пористая среда имеет проницаемость 1 Дарси, если при однофазной фильтрации жидкости вязкостью 1 спз (спуаз) при ламинарном режиме фильтрации через сечение образца площадью 1 см 2 и перепаде давления 1 атм., расход жидкости на 1 см длины породы составляет 1 см3 /сек.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.Пласт состоит, как правило, из отдельных пропластков, поэтому общая проницаемость пласта (кпр) оценивается с учетом проницаемости пропластков и направления фильтрации. Линейная фильтрация в пласте, состоящем из нескольких изолированных пропластков различной мощности и проницаемости При линейной фильтрации жидкости в пласте, состоящем из нескольких изолированных пропластков различной мощности и проницаемости (рис. Линейная фильтрация через пласт, имеющий несколько последовательно расположенных зон различной проницаемости При линейной фильтрации жидкости через пласт, имеющий несколько последовательно расположенных зон различной проницаемости (рис.По характеру проницаемости (классификация Теодоровича Г.И.

Содержание

Введение

1. Коллекторские свойства горных пород

1.1 Типы пород-коллекторов

1.2 Пористость

1.2.1 Виды пористости

1.3 Проницаемость

1.3.1 Линейная фильтрация нефти и газа в пористой среде

1.3.2 Радиальная фильтрация нефти и газа в пористой среде

1.3.3 Оценка проницаемости пласта, состоящего из нескольких пропластков различной проницаемости

1.3.4 Классификация проницаемых пород

1.3.5 Зависимость проницаемости от пористости

1.3.6 Виды проницаемости

2. Механические и тепловые свойства пород

2.1 Механические свойства горных пород

2.2 Тепловые свойства горных пород

3. Состав и физические свойства газа, нефти и пластовых вод

3.1 Состав и физико-химические свойства природных газов

3.1.1 Состав природных газов

3.1.2 Физико-химические свойства углеводородных газов

3.1.3 Растворимость газов в нефти и воде

3.2 Состав и физико-химические свойства пластовой воды

3.2.1 Физико-химические свойства пластовых вод

3.3 Состав и физико-химические свойства нефтей

3.3.1 Физико-химические свойства нефти

4. Фазовые состояния углеводородных систем

4.1 Схема фазовых превращений однокомпонентных систем

4.2 Фазовые переходы в нефти, воде и газе

5. Поверхностно-молекулярные свойства системы пласт-вода

6. Физические основы вытеснения нефти, конденсата и газа из пористой среды

6.1 Источники пластовой энергии

6.2 Силы, действующие в залежи

6.3 Поверхностные явления при фильтрации пластовых жидкостей и причины нарушения закона Дарси

6.4 Общая схема вытеснения из пласта нефти водой и газом

6.5 Нефтеотдача пластов при различных условиях дренирования залежи

6.6 Роль капиллярных процессов при вытеснении нефти водой из пористых сред

6.7 Зависимость нефтеотдачи от скорости вытеснения нефти водой

Литература