Нижневартовск, 2013 г

Горные породы и их классификация.

Минераламиназываются природные вещества, приблизительно однородные по химическому составу и физическим свойствам – продукты физико-химических процессов, совершаемых в земной коре.

Горные породы – агрегаты минералов более или менее постоянного состава, которые образуют самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору.

Горные породы по происхождению подразделяют на три группы:

Магматические (изверженные) горные породы образовались в результате застывания магмы и имеют в основном кристаллическое строение. По своим физическим свойствам они представляют плотные, большей частью очень крепкие однородные массивы. Животных и растительных остатков не содержится. Типичные представители магматических пород: базальты и граниты.

Осадочные горные породы образовались в результате осаждения органических и неорганических веществ на дне водных бассейнов и на поверхности материков. Мельчайшие кусочки раздробленных водой или ветром магматических пород, а также остатки животных и растительных организмов, осаждаясь, постепенно образовывали слои и пласты.

По способу образования осадочные горные породы делятся на четыре группы:

Обломочные образовались в результате отложения мелких кусочков разрушенных пород

Грубообломочные – рыхлые с окатанными обломками (валунник, галечник, гравий); сцементированные с окатанными обломками (конгломерат, гравелит); рыхлые с угловатыми обломками (глыбы, щебень, дресва); сцементированные с угловатыми обломками (брекчия).

Среднеобломочные – рыхлые (пески); сцементированные (песчаники).

Мелкообломочные – рыхлые (алевриты, супеси, суглинки, лёсс); сцементированные (алевролиты, каменный лёсс), тонкообломочные (глины, аргиллины).

Породы химического происхождения (хемогенные) образовались вследствие выпадения солей и водных растворов или в результате химических реакций в земной коре – карбонатные (известняки химического происхождения, известковые туфы – травертины, доломиты, сидериты).

Породы органического происхождения (органогенные) являются окаменелыми останками животных и растительных организмов – карбонатные (известняки органического происхожденияч, мел), кремнистые (кремнистые туфы), железистые (бурый железняк), галоидные (каменная соль, сильвинит), сульфатные (ангидрит, гипс), аллитные (литерит, боксит), фосфатные (фосфориты), каустобиолиты (торф, ископаемый уголь, нефть, асфальт, горячие сланцы, газ).

Породы смешанного происхождения сложены из материалов обломочного, химического и органического происхождения (мергели, опоки, глинистые и песчаные известняки).

Метаморфические (видоизмененные) горные породы образовались из магматических и осадочных пород под действием высоких температур и давлений в толще земной коры. Типичные представители метаморфических пород: сланцы, мрамор, яшма, кварцит, гнейс и др.

Земная кора сложена главным образом магматическими и метаморфическими горными породами, на которых прерывистым покровом лежат осадочные породы. В строении нефтяных и газовых месторождений принимают участие только осадочные горные породы.

Основные условия залегания нефти и газа. Типы ловушек. Понятие о залежи и месторождении. Пластовая энергия и силы, действующие в залежи.

Для формирования крупных скоплений нефти и газа необходимо выполнение ряда условий:

· наличие проницаемых горных пород (коллекторов);

· непроницаемых горных пород, ограничивающих перемещение нефти и газа по вертикали (покрышек);

· а также пласта особой формы, попав в который нефть и газ оказываются как бы в тупике (ловушке).

Миграция нефти и газа – основное условие формирования их скоплений (ловушек). Миграция происходит в коллекторах вместе с пластовой водой, которая обычно насыщает поровое пространство. При этом нефть и газ либо растворены в воде, либо находятся в свободном состоянии. Миграция происходит из области высокого давления в область относительно низких вдоль непроницаемых пород – покрышек. Попав в ловушку нефть, газ и вода под действием сил гравитации расслаиваются: газ, как самый легкий уходит вверх, вода как самая тяжелая – вниз, нефть занимает промежуточное положение.

 

Типы ловушек:

Наиболее распространены антиклинальные (сводовые, структурные) ловушки (рис. а)(образованные в результате изгиба слоёв). Если в антиклинальной складке пласт-коллектор перекрыт водогазонефтенепроницаемой толщей (покрышкой), то в нем возможно формирование нефтегазовой залежи.

Тектонические движения часто приводят к разрыву сплошности слоев и вертикальному перемещению мест обрыва относительно друг друга. В результате пласт-коллектор в месте тектонического нарушения может соприкасаться с непроницаемой горной породой, что приводит к образованию тектонически экранированной ловушки (рис. б).

 

 

 

Если по какой-то поверхности коллекторы перекроются более молодыми непроницаемыми отложениями, то образуется стратиграфически экранированная ловушка (рис. в).

В природе встречаются случаи, когда линзы проницаемых пород, например, песчаников, окружены непроницаемыми – глинами. В этом случае образуется литологически экранированная ловушка (рис. г).

 

Скопление нефти и газа, сосредоточенное в ловушке в количестве, достаточном для промышленной разработки, называется залежью. Наиболее часто залежи углеводородов встречаются в ловушках антиклинального типа.

Под месторождением нефти и газа понимается совокупность залежей, приуроченных к общему участку земной поверхности.

Понятия месторождение и залежь равнозначны, если на одной площади имеется всего одна залежь. Такое месторождение называется однопластовым. В остальных случаях месторождения являются многопластовыми.

 

Залегающие в пластах нефть и газ находятся под действием сил, совокупность которых обусловливает движение нефти, газа и воды в пластах при их разработке, а также характер и интенсивность этого движения.

Силы, действующие в пласте, можно разделить на две группы: силы движения и силы сопротивления, противодействующие движению жидкостей и газа и удерживающие нефть в пластах.

К силам, обусловливающим движение нефти, газа и воды в пластах, относятся следующие:

· силы, вызываемые напором пластовых контурных вод;

· силы, вызываемые напором свободного газа, заключенного в газовой шапке;

· силы, вызываемые расширением сжатого газа, растворенного в нефти;

· силы, проявляющиеся в результате упругости пластовых водонапорных систем, т.е. упругости жидкости и собственно пород пластов;

· сила тяжести нефти.

 

В процессе движения нефти и газа в пласте чаще всего действуют различные виды энергии одновременно. Так, всегда проявляются упругость пород и жидкостей и сила тяжести. Однако в зависимости от геологических условий и условий эксплуатации месторождения превалирует энергия того или иного вида.

К силам сопротивления движения нефти в пласте относятся:

· внутреннее трение жидкости и газа, связанное с преодолением их вязкости;

· трение нефти, воды или газа о стенки поровых каналов нефтегазосодержащей породы;

· межфазное трение при относительном движении жидкости и газа по пласту;

· капиллярные и молекулярно-поверхностные силы, удерживающие нефть в пласте благодаря смачиванию ею стенок поровых каналов.

Гидравлическое сопротивление движению жидкости и газа по пласту зависит прежде всего от вязкости движущихся жидкостей и газа и от скорости потока. Чем выше скорость потока и выше вязкость, тем больше силы сопротивления.

Понятие о бурении и скважине. Элементы скважины. Параметры скважины. Виды бурения.

Бурение скважин -сложный технологический процесс, направленный на получение глубокой горной выработки в земных недрах (скважины).

 

Буровой скважиной на нефть и газ называется подземная горная выработка, имеющая выход на дневную поверхность, пройденная без доступа в нее человека и отличающаяся от других горных выработок несоизмеримо малыми размерами поперечного сечения (диаметр) по сравнению с ее длиной.

 

Горная подсистема -массив пород вокруг ствола скважины, свойства которого в результате бурения изменились по сравнению с исходными.

Техническая подсистема - подземное и наземное оснащение скважины.

 

Элементы горной подсистемы скважины:

устье – верхняя часть скважины;

стенка – боковая цилиндрическая поверхность;

забой– дно или окончание скважины;

ствол – пространство в массиве горных пород, ограниченное контурами скважины, т.е. ее устьем, стенками и забоем.

 

Элементы технической подсистемы скважины:

обсадная колонна (ОК) – колонна труб, спущенных в скважину, имеющая постоянную или временную связь (сцепление) с ее стенками;

цементное кольцо - цементный камень, заполняющий пространство между стенкой ствола скважины и ОК (кольцевое пространство);

башмак - элемент низа ОК;

крепь скважины - система последовательно спущенных в скважину и зацементированных ОК.

 

Параметры скважины:

Обсаженный интервал(обсаженная часть ствола скважины) – интервал вдоль оси скважины, в котором ее стенки закреплены (перекрыты) ОК;

Необсаженный интервал (открытый ствол) – интервал по оси скважины, где нет ОК;

Диаметр скважины, как правило, уменьшается от устья к забою ступенчато на определенных интервалах. Начальный диаметр нефтяных и газовых скважин обычно не превышает 900 мм, а конечный 146,120,114,102 мм.

Глубина –это расстояние между устьем и забоем по вертикали. Определяется положением продуктивного горизонта.

Длина –это расстояние между устьем и забоем по ее оси. Характерна для наклонно-направленной скважины.

 

Виды бурения: