Природные резервуары: Учебно-методический комплекс учебной дисциплины по специальности 0130304 - ''Геология нефти и газа''

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 школа,

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.

Литература 5

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 школа,

1984. – С. 129–164, 183–195. 4.

Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология. – М.:Недра, 1991. – С. 405-

5.

Рухин Л.Б. Основы литологии. – Л.: Гостоптехиздат, 1973, - С. 65–

413. 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. 4. Крашенинников Г.Ф. Учение о фациях. – М.: Высшая школа, 1976. – С. 3– 248. 6

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 15.

Влияние доломитизации на коллекторские свойства карбонатных пород

16.

Влияние кальцитизации на коллекторские свойства карбонатных пород

17. Влияние перекристаллизации на коллекторские свойства карбонатных пород 7

18.

Влияние сульфатизации на коллекторские свойства карбонатных пород.

19.Глинистые породы-коллекторы 20.Кремнистые породы-коллекторы 21.

Магматические, метаморфические породы-коллекторы, а также кора вывет-

ривания 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

4 ГЛОССАРИЙ

8

1. Литология -

это фундаментальная наука геологического цикла, изу-

чающая 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 стадии глины переходят в аргиллиты, пески и рыхлые песчаники – в плотные, крепкие песчаники, известняки –ракушечники – в плотные известняки. 9

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. Представите-

лями 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. 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 10

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. 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, слои11

стые, 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 происходить 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, воз12

никшие 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 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 13

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 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. 14

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. 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. 15

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