Горные породы и нефть

где

k_{относительная} — относительная проницаемость, д.е.;

k_{фазовая} — фазовая проницаемость пористой среды, м²;

k_{абсолютная} — абсолютная проницаемость пористой среды, м².  

 

пористость – это  объем порового пространства, который  оценивается отношением объема пор  к объему горной породы. Выраженная в процентах эта величина называется коэффициентом пористости. Пористость чистого стекла – 0%,  пористость гранита от 1 до 3 % , пористость песчаников 10–20 и не более 33 % , пористость хлеба 50–70%, пористость пуховой подушки до 85%, то же для пустой бутылки, считая за пору ее полезный объем. В нефтегазовой геологии обычно различают три вида пористости. Общая пористость характеризует все виды пор, в том числе и самые мелкие, поэтому общая пористость сухих глин, как правило, выше пористости песчаников.

Открытая пористость характеризует  сообщающиеся поры, которые могут  поглощать жидкость или газ; открытая пористость соответствует общей  у пористых песков, меньше у песчаников на 10 – 30%, у глин на 50% и более, у  каменной соли она отсутствует.

Эффективная пористость характеризует  совокупность пор, через которые  происходит миграция флюида т.е. это  те поры , в которые он может не только проникать, но и быть извлеченным. Таким образом это объем пор  с учетом остаточной воды. Поэтому  эффективная пористость для воды, нефти и газа различна, более того она различна для их смеси в разных соотношениях. Пористость сухих образцов колеблется в широких пределах, но достаточно определенна для каждого типа пород.

Пористость, в которой  каналы пор велики настолько (> 0,.2 мм) что флюиды могут относительно свободно проходить сквозь них и сравнительно легко (экономически рентабельно) извлекаться, называется эффективной. Общая пористость больше, чем открытая, а открытая больше, чем эффективная. Строение порового пространства определяется размерами, формой и пространственными взаимоотношениями пор. По размерам поры классифицируются по разным признакам (табл. 21).

Размеры и свойства пор. 

 

Диаметр пор		Раскрытость трещин	Свойства флюидов
Мегапоры (полости), от сантиметров до кубометров		Сверхкапиллярные > 0,25 мм	Нефть и вода движутся в соответствии с законами гравитации
Макропоры >0,1 мм
Микро–поры <0,1 мм	Капиллярные– 0,1 мм	Капиллярные 0,25–0,001 мм	Действуют преимущественно  капиллярные силы
	Субкапиллярные <0,002 мм	Субкапиллярные <0,001 мм	Движение флюида практически невозможно

 

 

Пористость может быть в горной породе изначально, тогда  она называется первичной, а может появиться в процессе существования горной породы – тогда она называется вторичной, например, при растворении горной породы или ее  перекристаллизации. Кроме того, пористость бывает гранулярная (или межзерновая) – в терригенных породах, каверновая встречается в карбонатных породах и трещинная – в любых по генезису породах. Гранулярная пористость зависит от окатанности, сортированности, формы и способа укладки зерен, а также от типа и состава цемента. Коэффициент пористости может достигать 40%, но обычно он превышает 20. Очень большую, но неравномерную пористость имеют органогенные известняки. Равномерно пористы хорошо окатанные и слабо сцементированные терригенные породы. Характерные значения пористости для различных горных пород приведены в табл. 22. 

 

Общая пористость осадочных горных пород, % 

 

Порода	Пределы колебаний	Наиболее вероятная
Песок	4–55	20–35
Песчаник	0–30	5–25
Алевролиты	1–40	3–25
Ил	2–90	50–0
Глина	0–75	20–50
Известняки	0–35	2–15
Мел	40–55	40–50
Доломиты	2–35	3–20

 

 

По структуре пористость разделяют  на межгранулярную (между обломками), трещинную и кавернозную. Трещинная  пористость не превышает 3–5 %, но в формировании проницаемости роль трещин весьма велика. Кавернозная пористость характерна для растворимых пород карбонатов, сульфатов и хлоридов. Размеры каверн от долей миллиметров до десятков метров – например, карстовые пещеры. Кавернозная пористость достигает десятков процентов. По происхождению выделяют поры первичные, возникшие на стадии формирования породы (седиментез, диагенез), и вторичные, образующиеся в недрах, на стадии существования породы (катагенез, эпигенез) или на поверхности, при выветривании (гипергенез).

Ёмкость порового коллектора называется пористостью. Для характеристики величины пористости употребляется коэффициент, который показывает, какую часть от общего объема породы составляют поры.

Различают общую, открытую и эффективную пористость. Общая (полная, абсолютная) пористость—это объем всех пор в породе. Соответственно коэффициент общей пористости представляет собой отношение объема всех пор к объему породы.

При промышленной оценке залежей нефти  и газа принимается во вниманиеоткрытая пористость. Открытая пористость—объем только тех пор, которые связаны, сообщаются между собой.

В нефтяной геологии, наряду с понятиями  общая и открытая пористость, существует понятие эффективная пористость. Она определяется наличием таких пор, из которых нефть может быть извлечена при разработке. Неэффективными считают субкапиллярные и изолированные поры.

9. терригенные  и карбонатные коллектора

Терригенные коллекторы занимают главное  место среди других: с ними связано 58 % мировых разведанных запасов нефти и 77 % газа. Достаточно сказать, что в таком уникальном бассейне, каким является Западно-Сибирский, практически все запасы газа и нефти находятся в терригенных, обломочных коллекторах. Литологически терригенные коллекторы (пески, песчаники, алевролиты) характеризуются гранулометрией – размером зерен. 
Размер частиц     
крупнозернистых песков     
-                     1-0,25 мм;

 
мелкозернистых песков     
-                     0,25-0,1 мм;

 
алевролитов     
-                     0,1-0,05 мм

 
Емкостно-фильтрационные свойства терригенных  отложений очень разные. Пористость нефтеносных песчаных коллекторов  составляет в среднем 15-20%, проницаемость  – обычно десятые и сотые доли, редко единицы квадратных микрометров (мкм2).  
 
Коллекторские свойства терригенных пород определяются структурой порового пространства, межгранулярной пористостью. Глинистые минералы, вообще глинистость ухудшают коллекторские свойства. 
 
Карбонатные коллекторы по значимости занимают II место. С ними связано 42% мировых запасов нефти и 23% запасов газа.  
 
Карбонатные коллекторы принципиально отличаются от терригенных тем, что в них, во-первых, всего два основных породообразующих минерала – кальцит и доломит. Во-вторых, в карбонатных коллекторах фильтрация нефти и газа обуславливается преимущественно трещинами, кавернами. Основные процессы, формирующие пустотное пространство в карбонатах, связаны либо с биогенным накоплением, либо с выщелачиванием и карстообразованием, либо с тектоническими напряжениями, приведшими к образованию развитой сети трещин, микротрещин и т.д. 
 
С карбонатными коллекторами связаны крупнейшие месторождения, расположенные в бассейне Персидского залива, во многих нефтегазоносных бассейнах США и Канады, в Прикаспийском бассейне. 
 
Коллекторы обнаружены в вулканогенных и вулканогенно-осадочных породах. Представлены они эффузивными породами (лавами, пемзами) и вулканогенно-осадочными (туфами, туфобрекчиями, туфопесчаниками). Коллекторы в эффузивных породах связаны в большинстве случаев с ультраосновными породами. Пустоты в них возникли при дегазации излившейся магмы либо в процессе эрозии, тектонического дробления и др. Имеются месторождения на Кубе, связанные с туфопесчаниками, месторождение Келебия в Югославии – в риолитового типа эффузивах. Коллекторские свойства вулканогенных пород связаны часто с вторичным изменением пород, возникновением трещин. В целом эти коллекторы слабо изучены.

10. альтернативные  источники энергии

ез энергии жизнь человечества немыслима. Все мы привыкли использовать в качестве источников энергии органическое топливо – уголь, газ, нефть. Однако их запасы в природе, как известно, ограничены. И рано или поздно наступит день, когда они иссякнут. На вопрос «что делать в преддверии энергетического кризиса?» уже давно найден ответ: надо искать другие источники энергии – альтернативные, нетрадиционные, возобновляемые.

Солнечная энергия

Всевозможные гелиоустановки используют солнечное излучение как альтернативный источник энергии. Излучение Солнца можно использовать как для нужд теплоснабжения, так и для получения электричества (используя фотоэлектрические элементы).

К преимуществам солнечной энергии  можно отнести возобновляемость данного источника энергии, бесшумность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу  при переработке солнечного излучения в другие виды энергии.

Недостатками солнечной энергии  являются зависимость интенсивности  солнечного излучения от суточного  и сезонного ритма, а также, необходимость  больших площадей для строительства  солнечных электростанций. Также  серьёзной экологической проблемой является использование при изготовлении фотоэлектрических элементов для гелиосистем ядовитых и токсичных веществ, что создаёт проблему их утилизации.

Ветряная энергия

Одним их перспективнейших источников энергии является ветер. Принцип  работы ветрогенератора элементарен. Сила ветра, используется для того, чтобы привести в движение ветряное колесо. Это вращение в свою очередь  передаётся ротору электрического генератора.

Преимуществом ветряного генератора является, прежде всего, то, что в  ветряных местах, ветер можно считать  неисчерпаемым источником энергии. Кроме того, ветрогенераторы, производя  энергию, не загрязняют атмосферу вредными выбросами.

К недостаткам устройств по производству ветряной энергии можно отнести непостоянство силы ветра и малую мощность единичного ветрогенератора. Также ветрогенераторы известны тем, что производят много шума, вследствие чего их стараются строить вдали от мест проживания людей.

Геотермальная энергия

Огромное количество тепловой энергии  хранится в глубинах Земли. Это обусловлено  тем, что температура ядра Земли  чрезвычайно высока. В некоторых  местах земного шара происходит прямой выход высокотемпературной магмы  на поверхность Земли: вулканические области, горячие источники воды или пара. Энергию этих геотермальных источников и предлагают использовать в качестве альтернативного источника сторонники геотермальной энергетики.

Используют геотермальные источники  по-разному. Одни источники служат для теплоснабжения, другие – для получения электричества из тепловой энергии.

К преимуществам геотермальных  источников энергии можно отнести  неисчерпаемость и независимость  от времени суток и времени  года.

К негативным сторонам можно отнести  тот факт, что термальные воды сильно минерализованы, а зачастую ещё и насыщены токсичными соединениями. Это делает невозможным сброс отработанных термальных вод в поверхностные водоёмы. Поэтому для отработанную воду необходимо закачивать обратно в подземный водоносный горизонт. Кроме того, некоторые учёные-сейсмологи выступают против любого вмешательства в глубокие слои Земли, утверждая, что это может спровоцировать землетрясения.

11.виды  и источники пластовой  энергии

основными источниками пластовой  энергии служат:

1. Энергия упругого сжатия горной породы и флюида, в том числе газа, выделившегося в свободную фазу из растворенного состояния при снижении давления.
2. Часть гравитационной энергии вышележащих толщ, расходуемая на пластические деформации коллектора, вызванные снижением пластового давления в коллекторе в результате отбора флюида из него.
3. Тепло флюида, выносимое им на поверхность при эксплуатации скважин. Практически значима не вся энергия пласта, а лишь та ее часть, которая может быть использована с достаточной эффективностью при эксплуатации скважин.

Энергия напора пластовой  воды - определяется высотой столба воды в законтурной области. 
 
Энергия сжатого свободного газа – газовая шапка или пузырьки, рассеянные в нефти выделяющиеся при уменьшении пластового давления. 
 
^ Энергия упругости пластовой водонапорной системы – основана на сжимаемости жидкости и пород, поэтому в пластовых условиях они обладают запасом упругой энергии, которая уменьшается при снижении давления. 
 
^ Энергия напора, обусловленная силой тяжести пластовых жидкостей - проявляется в следствии того, что нефтесодержащие пласты залегают не горизонтально. На напор влияет угол падения пласта.

Энергии этих видов могут проявляться  в залежи совместно, а энергия  упругости нефти, воды, породы наблюдается  всегда. В нефтегазовых залежах в присводовой части активную роль играет энергия газовой шапки, а в приконтурных зонах — энергия напора или упругости пластовой воды. В зависимости от темпа отбора нефти добывающие скважины, расположенные вблизи внешнего контура нефтеносности, могут создавать такой экранирующий эффект, при котором в центре залежи действует в основном энергия расширения растворенного газа, а на периферии — энергия напора или упругости пластовой воды и т. д. Эффективность расходования пластовой энергии, т. е. количество получаемой нефти на единицу уменьшения ее величины, зависит от вида и начальных запасов энергии, способов и темпа отбора нефти.