В основу большинства разработанных к настоящему времени классификаций залежей нефти и газа положены генезис и строение заключающих залежи ловушек и природных резервуаров. Однако эти признаки характеризуют в первую очередь не собственно залежи нефти и газа, а природные резервуары или содержащие их элементы земной коры.
Залежью называют естественное локальное скопление нефти или газа, занимающее часть (ловушку) природного резервуара. Если разработка залежи рентабельна, она называется промышленной залежью.
В большинстве случаев формирование залежей нефти и газа происходит по антиклинально-гравитационной модели, описанной в 1859 г. М. Дрейком в США. Согласно этой модели нефть и газ, как менее плотные, вытесняются из газонефтеводяного флюида в верхние части резервуаров и локализуются в ловушках, которые обычно находятся в выступах верхних частей резервуаров. В залежи, сформировавшейся по этой модели, все части гидродинамически связаны, что создает возможность для гравитационной дифференциации флюидов. Находясь в резервуаре, залежь нефти или газа сосредоточена в породе-коллекторе и сверху перекрыта породой-флюидоупором. Снизу, под залежью располагается тот же коллектор, но насыщенный водой.
В качестве попытки разностороннего рассмотрения залежей следует рассматривать классификацию залежей УВ по следующим признакам: запасы, строение коллектора в ловушке, тип коллектора, тип экрана вловушке, величина рабочих дебитов. Как показывает практика, наиболее важной, с точки зрения экономики и методики ведения поисково-разведочных работ, является классификация залежей по их фазовому состоянию . Ниже (табл.1) приведен пример подобной классификации.
Таблица 1.
Классификация и номенклатура залежей УВ по фазовому состоянию
и количественному соотношению газа, нефти и конденсата
|
Предлагаемое наимено вание залежей (обозна чение) |
Основные особенности залежей |
|
|
Однофазовые залежи |
||
|
Газовые (Г) |
Состоят в основном из СН 4 с содержанием пентана и более тяжелых УВ не более 0,2 % объема залежи |
|
|
Газоконденсатногазовые (ГКГ) |
Газовые залежи с содержанием С5 + высш. в пределах 0,2-0,6 % объема залежи, что примерно соответствует содержанию конденсата до 30 см 3 /м 3 |
|
|
Газоконденсатные (ГК) |
Газовые залежи с содержанием С, + высш. в пределах 0,6-4 % объема залежи, что примерно соответствует содержанию конденсата 30-250 см 3 /м 3 |
|
|
Конденсатные (К) |
Газовые залежи с содержанием Cs + высш. более 4 % объема залежи, что примерно соответствует содержанию конденсата более 250 cm 3 /m 3 |
|
|
Залежи переходного состояния (ЗПС) |
Залежи УВ, которые по своим физическим свойствам (вязкости, плотности) в пластовых условиях близки к критическому состоянию, занимая промежуточное положение между жидкостью и газом |
|
|
Нефтяные (Н) |
Залежи нефти с различным содержанием растворенного газа (обычно менее 200-250 м 3 /т) |
|
|
Двухфазовые залежи |
||
|
Нефтегазовые (НГ) |
Газовые залежи с нефтяной оторочкой; запасы газа больше геологических запасов нефти |
|
|
Газонефтяные (ГН) |
Залежи нефти с газовой шапкой; геологические запасы нефти превышают запасы газа |
|
|
Нефтегазоконденсатные (НГК) |
Газоконденсатные или конденсатные залежи с нефтяной оторочкой; запасы газа и конденсата превышают запасы нефти |
|
|
Газоконденсатнонефтяные (ГКН) |
Нефтяные залежи с газоконденсатными шапками; геологические запасы нефти превышают запасы газа и конденсата |
|
Рис. 1. Схема пластово-сводовой газо-нефтяной залежи.
1– подошва нефтяной залежи; 2 – внешний контур нефтеносности; 3 – внутренний контур нефтеносности; 4 – поверхность газонефтяного раздела; 5 – внешний контур газоносности; 6 – внутренний контур газоносности; 7 – длина залежи; 8 – ширина залежи; 9 – высота нефтяной залежи; 10 – высота газовой шапки; 11 – общая высота газонефтяной залежи; 12 – газовая часть залежи; 13 – газонефтяная часть залежи; 14 – нефтяная часть залежи; 15 – водонефтяная часть залежи
Рис. 2. Схема массивной нефтегазовой залежи.
1 – подошва нефтяной залежи; 2 – внешний контур нефтеносности; 3 – поверхность газонефтяного раздела; 4 – внешний контур газоносности; 6 – длина залежи; 5 – ширина залежи; 7 – высота нефтяной залежи; 8 – высота газовой шапки; 9 – общая высота газонефтяной залежи; 10 – газонефтяная часть залежи; 11 – водонефтяная часть залежи
Целесообразно принять генетическую классификацию А.А. Бакирова (1960), который развивая представления И.М. Губкина, выделил четыре основных класса локальных скоплений нефти и газа: структурный, литологический, рифогенный и стратиграфический (рис. 3).
При изучении этого раздела необходимо получить знания, достаточные для установления генетического типа залежи, определения по геологической документации и схематическому изображению таких элементов залeжи, как высота, длина, ширина, и площадь залежи, амплитуда ловушки, водонефтяной контакт (ВНК), газонефтяной (ГНК), газоводяной (ГВК), внешние и внутренние контуры нефтеносности (газоносности) и т.п.
|
Класс |
Группа |
Подгруппа |
|
Структурные |
Залежи антиклинальных структур |
Сводовые (рис.4). Тектонически экранированные (рис.5). Приконтактные (рис.6). Висячие (рис.7). |
|
Залежи моноклиналей |
Экранированные разрывными нарушениями (рис.8а). Связанные с флексурными образованиями (рис. 8б). Связанные со структурными носами (рис. 8в). |
|
|
Залежи синклинальных структур | ||
|
Рифогенные |
Связанные с рифовыми массивами |
Залежи в одиночном рифе (рис.9а). Залежи в группе рифовых массивов (рис.9б). |
|
Литологические |
Литологически экранированные |
Приуроченные к участкам выклинивания коллекторов (рис. 10а). Приуроченные к участкам замещения проницаемых пород непроницаемыми (рис. 10б). Экранированные асфальтом или битумом (рис.10в). |
|
Литологически ограниченные |
Приуроченные к песчаным образованиям русел палеорек (шнурковые или рукавообразные) (рис.11а). Приуроченные к прибрежно-песчаным валоподобным образованиям ископаемых баров (рис.11б). Линзовидные (Гнездовидные) (рис.11в). |
|
|
Стратиграфические |
Залежи в коллекторах срезанных эрозией и перекрытых непроницаемыми породами |
Связанные со стратигра-фическими несогласиями на локальных структурах (рис.12а). Связанные с моноклиналями (рис.12б). Связанные со стратигра-фическими несогласиями, приуроченными к эродированной поверхности погребенных останцев палеорельефа (рис.12в). Связанные с выступами кристаллических пород (рис.12г). |
Рис.3 Генетическая классификация залежей нефти и газа по А.А.Бакирову.
Рис. 4. Сводовые залежи: а - ненарушенные; б - нарушенные; в - структур, осложненных криптодиапиром или вулканогенными образованиями; г - солянокупольных структур. Условные обозначения: 1 - нефть в профиле; 2 - нефть в плане; 3 - стратоизогипсы по кровле продуктивного пласта; 4 - нарушения; 5 - известняки; 6 -вулканогенные образования, 7 - соляной шток; 8 - пески; 9 - глины; 10 - грязевой вулкан и диапиры; 11 - мергели
Рис. 5. Тектонически экранированные залежи.
а – присбросовая, б – привзбросовая, в – структуры, осложненной диапиризмом или грязевым вулканизмом; г – солянокупольной структурой, д – поднадвиговая.
Рис. 6. Приконтакные залежи на структурах:
а – с соляным штоком, б – с диапировым ядром или с образование грязевого вулканизма, в – с вулканогенными образованиями.
Рис. 7. Висячие залежи антиклинальных структур:
а – ненарушенного строения, б – осложненных разрывом нарушений, в – осложненных криптодиапиром или вулканогенными образованиями.
Рис. 8. Залежи моноклиналей:
а – экранированные разрывными нарушениями, б – приуроченные к флексурным осложнениям, в – связанные со структурными носами.
Рис. 9. Залежи рифогенных образований в одиночном рифовом массиве (а), в группе рифовых массивов (б).
Рис.10.Литологически экранированные залежи приуроченные к участкам выклинивания пласта-коллектора (а) и замещения проницаемых пород непроницаемыми (б), и залежь, запечатанная асфальтом (в).
Рис. 11. Литологически ограниченные залежи приуроченные:
а – к песчаным образованиям русел палеорек, б – к прибрежным песчаным образованиям ископаемых баров, в – к линзам песчаных пород в слабопроницаемых глинистых отложениях.
Рис. 12. Стратиграфические залежи:
а – в пределах локальной структуры, б – на моноклиналях, в – на поверхности погребенных останцев палеорельефа, г – на поверхности выступов кристаллических пород.
Приложение 1.
Федеральное агентство по образованию
Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
(для студентов заочного отделения)
Для того чтобы формировалась залежь нефти или газа, нужны, по крайней мере, три условия.
1. Нужен коллектор. Это пористая, проницаемая порода, способная принимать, отдавать нефть, газ, воду. Например песчаники, известняки.
2. Нужен природный резервуар – естественная емкость для нефти, газа и воды, форма которой обуславливается соотношением коллектора с вмещающими его плохо проницаемыми породами.
Природный резервуар – это коллектор, ограниченный непроницаемыми породами.
3. Нужна ловушка – часть природного резервуара, в которой может формироваться или уже формировалась залежь нефти и газа.
Под залежью нефти и газа подразумевают единичное скопление нефти и газа. Иногда такое скопление называют элементарным, локальным, изолированным и т.д. Это одно и то же. Если запасы нефти или газа большие и их разработка экономически оправдана, то они имеют промышленное значение, если невелики – их относят к забалансовым.
Игнатий Осипович Брод – один из учеников академика Губкина – в 1951 г. по характеру природного резервуара выделил три типа залежей, которые прочно вошли в теорию и практику поисковых работ на нефть и газ:
1) пластовые залежи;
2) массивные залежи;
3) литологически ограниченные со всех сторон залежи.
И.О.Брод удачно выделил эти три типа залежей, и его классификация залежей нефти и газа выдержала испытание временем.
Пластовая залежь – это скопление нефти и газа в пласте-коллекторе, ограниченном в кровле и подошве непроницаемыми породами.
Ловушка для нефти и газа создается сводовыми изгибами пласта. По характеру ловушки выделяют пластовые сводовые и пластовые экранированные залежи.
Пластовые сводовые залежи – это залежи в антиклинальных структурах, они чаще всего встречаются на практике. Ловушка в пластовой сводовой залежи образована изгибом перекрывающей покрышки.
На рис. 5.1 приводится схема пластовой сводовой залежи. Линия пересечения поверхности водонефтяного контакта (ВНК) с кровлей пласта называется внешним контуром нефтеносности. Линия пересечения поверхности водонефтяного контакта с подошвой пласта называется внутренним контуром нефтеносности.
Р и с. 5.1. Принципиальная схема сводовой пластовой залежи
Пластовые залежи могут быть экранированными тектонически, стратиграфически, литологически.
Тектоническое экранирование связано с разрывным нарушением, по которому пласт-коллектор как бы срезается. Нарушение – непроницаемое.
Стратиграфическое экранирование связано с несогласным залеганием одного комплекса отложений на другом. Оно возникает при перекрытии коллекторов, срезанных эрозией, непроницаемыми породами другого возраста. Имеются случаи, когда пласт-коллектор и снизу, и сверху ограничен поверхностями размыва.
Литологически экранированные залежи формируются в основном при сокращении вверх по восстанию на склонах региональных поднятий мощности коллектора до практически полного его исчезновения или в результате ухудшения коллекторских свойств пласта: пористости, проницаемости и т.д. (рис. 5.3).
Рис.5.3.Принципиальная схема пластовых литологически экранированных залежей
Массивные залежи. Массивные резервуары представлены мощной толщей, состоящей из многих проницаемых пластов, не отделенных один от другого плохо проницаемыми породами.
Массивные залежи связаны с массивными резервуарами. Для формирования массивных залежей имеет значение форма кроющей поверхности резервуара. Нефть и газ насыщают массив в возвышающей части. Форма ловушки определяется формой изгиба кровли. Массивные залежи чаще всего образуются в выступах карбонатных пород. Водонефтяной контакт сечет все тело массива независимо от состава и стратиграфической принадлежности неоднородного коллектора.
Литологически ограниченные со всех сторон залежи. К этой группе относятся залежи нефти и газа в резервуарах неправильной формы, ограниченных со всех сторон слабо проницаемыми породами. Вода в этих залежах играет пассивную роль, не является причиной передвижения нефти и газа к скважинам в случае эксплуатации.
Это многочисленные песчаные бары, береговые валы, линзы песчаников. Запасы
Высота литологически ограниченных ловушек обычно невелика, толщина песчаных пластов составляет несколько метров.
Пластовые сводовые и массивные залежи в структурных выступах связаны с антиклинальными формами ловушек. Для остальных ловушек экранирование определено другими факторами. Все ловушки можно разделить на антиклинальные и неантиклинальные.
Залежь нефти, связанная со структурами соляной тектоники, показана на рис. 5.7. В соляно-купольной структуре соляной массив находится на глубине, сверху он прикрыт слоем ангидрита или гипса, а они, в свою очередь, перекрыты пористым известняком. Верхнюю покрышку американцы, по свидетельству Губкина, называют «шапкой» (кепрок). Над каменной солью имеется антиклиналь. Нефть имеется в «шапке», в вышележащих слоях и по бокам на месторождениях США. Они широко развиты в Мексиканском заливе. Каменная соль под давлением вышележащих пород мощностью 700 м (170 кг/см 3) вытекает в своды куполов.
Р и с. 5.7. Идеализированный разрез соляно-купольного нефтяного месторождения в бассейне Галф-Кост (по А.Леворсену)
Соляной шток – это массив цилиндрической формы, когда высота в несколько раз превышает ширину массива. Ниже приводится классификация залежей нефти и газа по А.А.Бакирову (рис. 5.8-5.15).
Р и с. 5.8. Сводовые залежи: а – ненарушенные; б – нарушенные; в – структур, осложненных криптодиапиром или вулканогенными образованиями; г – соляно-купольных структур; 1 – нефть в профиле; 2 – нефть в плане; 3 – стратоизогипсы по кровле продуктивного пласта; 4 – нарушения; 5 – известняки; 6 – вулканогенные образования; 7 – соляной шток; 8 – пески; 9 – глины; 10 – грязевой вулкан и диапиры; 11 – мергели
Р и с. 5. 9. Висячие залежи структур: а – простого ненарушенного строения; б – осложненных разрывным нарушением; в – осложненных диапиризмом или вулканическими образованиями
Р и с. 5.10 . Тектонически экранированые залежи: а – присбросовые; б – привзбросовые; в – структур, осложненных диапиризмом или грязевым вулканизмом; г – соляно-купольных структур; д – поднадвиговые
Р и с. 5.11. Приконтактные залежи: а – с соляными штоками; б – с диапировыми ядрами или с образованиями грязевого вулканизма; в – с вулканогенными образованиями
Р и с. 5. 1 2. Залежи моноклинальных структур: а – экранированные разрывными нарушениями на моноклиналях; б – связанные с флексурными осложнениями моноклиналей; в – связанные со структурными носами на моноклиналях
Р и с. 5. 1 3. Литологически экранированные залежи: а – приуроченные к участкам выклинивания пласта – коллектора по восстанию слоев; б – к участкам замещения проницаемых пород непроницаемыми; в – запечатанные асфальтом
Р и с. 5.14. Литологически ограниченные залежи: а – приуроченные к песчаным образованиям ископаемых русел палеорек (шнурковые или рукавообразные); б – к прибрежным песчаным валоподобным образованиям ископаемых баров (баровые); в – к гнездообразно залегающим песчаным коллекторам, окруженным со всех сторон слабопроницаемыми глинистыми образованиями
5.15. Залежи стратиграфического типа, связанные со стратиграфическими несогласиями: а – в пределах локальных структур; б – на моноклиналях; в – на поверхности погребенных останцев палеорельефа; г-на поверхности погребенных выступов кристаллических массивов
Научно обоснованные поиски, разведка и разработка месторождений нефти и газа невозможны без четких знаний об их свойствах, условиях залегания в земной коре и закономерностях их пространственного размещения.
Для того чтобы формировалась залежь нефти или газа, нужны, по крайней мере, три условия.
1. Нужен коллектор . Это пористая, проницаемая порода, способная принимать, отдавать нефть, газ, воду. Например песчаники, известняки.
2. Нужен природный резервуар – естественная емкость для нефти, газа и воды, форма которой обуславливается соотношением коллектора с вмещающими его плохо проницаемыми породами.
Природный резервуар – это коллектор, ограниченный непроницаемыми породами.
3. Н ужна ловушка – часть природного резервуара, в которой может формироваться или уже формировалась залежь нефти и газа.
Под залежью нефти и газа подразумевают единичное скопление нефти и газа. Иногда такое скопление называют элементарным, локальным, изолированным и т.д. Это одно и то же. Если запасы нефти или газа большие и их разработка экономически оправдана, то они имеют промышленное значение, если невелики – их относят к забалансовым.
Игнатий Осипович Брод – один из учеников академика Губкина – в 1951 г. по характеру природного резервуара выделил три типа залежей, которые прочно вошли в теорию и практику поисковых работ на нефть и газ:
1) пластовые залежи;
2) массивные залежи;
3) литологически ограниченные со всех сторон залежи.
И.О.Брод удачно выделил эти три типа залежей, и его классификация залежей нефти и газа выдержала испытание временем.
Пластовая залежь – это скопление нефти и газа в пласте-коллекторе, ограниченном в кровле и подошве непроницаемыми породами.
Ловушка для нефти и газа создается сводовыми изгибами пласта. По характеру ловушки выделяют пластовые сводовые и пластовые экранированные залежи.
Пластовые сводовые залежи – это залежи в антиклинальных структурах, они чаще всего встречаются на практике. Ловушка в пластовой сводовой залежи образована изгибом перекрывающей покрышки.
Принципиальная схема сводовой пластовой залежи (по Н.А.Еременко):
1 – подошва нефтяной залежи (поверхность водонефтяного раздела); контуры нефтеносносности: 2– внешний, 3– внутренний; 4 – повертность газонефтяного раздела; контуры газоносности: 5 – внешний (контур газовой шапки), 6– внутренний; 7, 8, 9 – соответственно длина, ширина и высота нефтяной залежи; 10 – высота газовой шапки; 11 – общая высота газонефтяной залежи; части залежи: 12– газовая, 13– газонефтяная, 14– нефтяная,15 – водонефтяная
В случае горизонтального положения ВНК контур нефтеносности параллелен изогипсам кровли пласта и имеет форму кольца. Сводовые залежи связаны с антиклинальными поднятиями различного генезиса. Они могут быть нарушенными или ненарушенными, или осложненными криптодиапирами.
Пластовые залежи могут быть экранированными тектонически, стратиграфически, литологически.
Тектоническое экранирование связано с разрывным нарушением, по которому пласт-коллектор как бы срезается. Нарушение – непроницаемое.
Стратиграфическое экранирование связано с несогласным залеганием одного комплекса отложений на другом. Оно возникает при перекрытии коллекторов, срезанных эрозией, непроницаемыми породами другого возраста. Имеются случаи, когда пласт-коллектор и снизу, и сверху ограничен поверхностями размыва.
Одно из крупнейших месторождений мира – Ист-Тексас в США – с извлекаемыми запасами 810 млн т нефти приурочено к структурному носу на западном крыле поднятия Сабин.
Как пишет А.Леворсен, пересечение двух поверхностей несогласия обусловило выклинивание проницаемых песчаников вудбайн (верхний мел). Последовавшее затем формирование крупного поднятия Сабин вызвало деформацию зоны выклинивания проницаемых пород и способствовало образованию ловушки с крупнейшей залежью нефти.
Песчаники вудбайн несогласно перекрыты непроницаемыми отложениями более молодого возраста.
Литологически экранированные залежи формируются в основном при сокращении вверх по восстанию на склонах региональных поднятий мощности коллектора до практически полного его исчезновения или в результате ухудшения коллекторских свойств пласта: пористости, проницаемости и т.д..
Массивные залежи . Массивные резервуары представлены мощной толщей, состоящей из многих проницаемых пластов, не отделенных один от другого плохо проницаемыми породами.
Массивные залежи связаны с массивными резервуарами. Для формирования массивных залежей имеет значение форма кроющей поверхности резервуара. Нефть и газ насыщают массив в возвышающей части. Форма ловушки определяется формой изгиба кровли. Массивные залежи чаще всего образуются в выступах карбонатных пород. Водонефтяной контакт сечет все тело массива независимо от состава и стратиграфической принадлежности неоднородного коллектора.
Группа массивных залежей связана со структурными, эрозионными и биогермными выступами.
Структурные выступы – антиклинали, своды, купола.
Газовые залежи в сеноманских отложениях Уренгойского месторождения и других (Медвежьего, Ямбургского, Заполярного) приурочены к толще из множества чередующихся песчаных и глинистых пластов, перекрытых мощной покрышкой глин турона и вышележащих отложений верхнего мела и палеогена. Песчаники заполнены газом и имеют единый газоводяной контакт. Высота сеноманской газовой залежи на Уренгое составляет 200 м, а количество газоносных пластов исчисляется десятками.
Эрозионные выступы часто встречаются. Они связаны с останцами древнего рельефа. Например, толща известняков и доломитов размылась и была покрыта глинами. В процессе эрозии возник «выступ», который позже захоронился. В нем образовалась залежь нефти.
Биогермные выступы – это рифы, которые широко распространены в Самарской, Оренбургской, Ульяновской областях и связаны с Камско-Кинельской системой прогибов. Для массивных залежей характерно неравномерное распределение пористых и проницаемых зон в массиве.
Литологически ограниченные со всех сторон
залежи
.
К этой группе относятся залежи нефти и газа в резервуарах неправильной формы, ограниченных со всех сторон слабо проницаемыми породами. Вода в этих залежах играет пассивную роль, не является причиной передвижения нефти и газа к скважинам в случае эксплуатации.
Это многочисленные песчаные бары, береговые валы, линзы песчаников. Запасы нефти в них обычно невелики.
Значительное число литологически ограниченных залежей связано с погребенными руслами палеорек. В Самарском Поволжье, имеется «шнурковая» залежь на Покровском месторождении нефти.
Песчаные бары возникают в условиях пологого прибрежья, когда незначительные колебания уровня воды приводят к осушению больших площадей.
По типу природного резервуара различают залежи (ловушки): пластовые, массивные и литологически ограниченные со всех сторон (И.О. Брод).
В залежах пластового типа УВ-флюиды контролируются кровлей и подошвой конкретного пласта-коллектора (чаще всего это песчаная пачка), который ограничен сверху и снизу породами-флюидоупорами, движение флюида осуществляется вдоль пласта (латерально).
Залежи пластового типа подразделяются на полнопластовые и неполнопластовые (водоплавающие). Первые имеют внешний и внутренний контуры газо- (нефте-) носности, вторые – только внешний. В плане чаще всего имеют изометричную и удлиненную форму.
В залежах массивного типа УВ-флюиды удерживаются лишь породами покрышки, движение пластового флюида осуществляется во всех направлениях. Для массивной залежи характерны только внешние контуры газо- и нефтеносности. Массивные залежи чаще приурочены к карбонатным коллекторам, в плане чаще всего имеют форму круга.
Литологически ограниченные со всех сторон залежи окружены непроницаемыми породами, движение пластового флюида не происходит, а внешний и внутренний контуры газо- (нефте-) носности в плане имеют неправильные очертания. Залежи чаще приурочены к обломочным и нетрадиционным коллекторам, к линзовидным и неантиклинальным ловушкам.
В зависимости от продуктивности эксплуатационных скважин А.Э. Конторовичем разработана классификация по рабочим дебитам (таблица 4). Необходимо отметить, что например в США среднестатистический дебит нефтяной скважины составляет 2-5 т/сут. В РФ отмечается пренебрежительное отношение к мелким залежам и погоня только за крупным экономическим эффектом.
Таблица 4 – Классификация залежей по значениям рабочих дебитов (по А.Э. Конторовичу)
По сложности геологического строения выделяются залежи:
простого строения - однофазные залежи, связанные с ненарушенными или слабонарушенными структурами, продуктивные пласты характеризуются выдержанностью толщин и коллекторских свойств по площади и разрезу;
сложного строения - одно- и двухфазные залежи, характеризующиеся невыдержанностью толщин и коллекторских свойств продуктивных пластов по площади и разрезу или наличием литологических замещений коллекторов непроницаемыми породами, либо тектонических нарушений;
очень сложного строения - одно- и двухфазные залежи, характеризующиеся как наличием литологических замещений или тектонических нарушений, так и невыдержанностью толщин и коллекторских свойств продуктивных пластов.
По начальному фазовому состоянию и составу основных углеводородных соединений в недрах залежи подразделяются на однофазные и двухфазные.
К однофазным залежам относятся:
а) нефтяные залежи, приуроченные к пластам-коллекторам, содержащим нефть, насыщенную в различной степени газом;
б) газовые или газоконденсатные залежи, приуроченные к пластам-коллекторам, содержащим газ или газ с углеводородным конденсатом.
К двухфазным залежам относятся залежи, приуроченные к пластам-коллекторам, содержащим нефть с растворенным газом и свободный газ над нефтью (нефтяная залежь с газовой шапкой или газовая залежь с нефтяной оторочкой). В отдельных случаях свободный газ таких залежей может содержать углеводородный конденсат. По отношению объема нефтенасыщенной части залежи к объему всей залежи двухфазные залежи подразделяются на:
а) нефтяные с газовой или газоконденсатной шапкой (нефти более 0,75);
б) газо- или газоконденсатнонефтяные (нефти от 0,50 до 0,75);
в) нефтегазовые или нефтегазоконденсатные (нефти от 0,25 до 0,50);
г) газовые или газоконденсатные с нефтяной оторочкой (нефти менее 0,25).
Семинарское занятие, практическая и контрольная работа
Тема 2. ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ, ЛОВУШКИ И ЗАЛЕЖИ НЕФТИ И ГАЗА
Цель работы:
Закрепление знаний по темам «Природные резервуары, ловушки и залежи нефти и газа»;
Приобретение навыков графического построения различных типов ловушки и залежи нефти и газа;
Сформировать умение определять на структурных картах и геологических разрезах различные типы ловушек и залежей.
Исходные данные: Описание залежи по типу ловушки и фазовому состоянию.
Порядок выполнения работы:
Изучить теоретическую часть следующих тем: «Природные резервуары», «Ловушки», «Залежи нефти и газа»;
Ответить на контрольные вопросы;
Используя описание залежи по типу ловушки и фазовому состоянию, а) изобразить геологический разрез ловушки и б) построить структурную карту.
Геологический разрез изобразить в произвольно выбранном интервале глубин и произвольном вертикальном масштабе. Общепринятыми условными знаками показать коллектор, покрышку, подстилающий флюидоупор и положение залежи углеводородов (УВ), которое определяется положением контактов: водонефтяным (ВНК) и газоводяным (ГВК) у однофазных залежей; газонефтяным (ГНК) и ВНК у двухфазных залежей.
Структурную карту построить под разрезом. Карта должна соответствовать линии геологического разреза и описанию. На карте показать положение внешнего контура нефтеносности или газоносности.
Работу оформить заголовком, условными обозначениями и сдать её на проверку.
При построении геологического разреза ловушек и залежей можно использовать рисунки и таблицы, приведенные в методическом пособии, а также ниже приведенную литературу.
Природные резервуары
Природный резервуар (ПР) – это комплекс пород коллекторов и флюидоупоров, внутри которого возможно движение флюидов и аккумуляция нефти и газа. Выделяется три основных типа природных резервуаров (И.О. Брод; 1951): пластовый, массивный и литологически ограниченный (рис. 1 ).
Пластовый резервуар – это проницаемый пласт, ограниченный флюидоупорами в кровле и подошве (рис. 1, а ).
Рис. 1. Природные резервуары:
а – пластовый; б – однородно-массивный; в – неоднородно-массивный; г – литологически ограниченный; д – пластово-массивный
Массивные резервуары представляют собой большую толщу проницаемых пород, от нескольких десятков до тысячи метров и более, перекрытых флюидоупором. Это может быть высокоамплитудная складчатая структура, рифовый массив, тектонический или эрозионно-тектонический выступ фундамента или осадочного чехла (рис. 1 в ). Залежи нефти или газа в таких резервуарах контролируются породами-покрышками только сверху и с боков, а внизу, по всей площади, они подпираются водой.
Литологически ограниченные резервуары морфологически представлены проницаемыми телами, заключенными в толщу непроницаемых пород (рис 1, г ). Генетически и морфологически они представлены разнообразными типами и видами (линзами, палеобарами, погребёнными участками речных русел и дельт небольших рек у подножий гор).
Ловушки нефти и газа
Ловушка представляет собой часть ПР, в которой благодаря уравновешенности гидравлических сил, может происходить аккумуляция нефти и газа и образоваться залежь УВ. Ловушка представляет собой некоторый замкнутый или полузамкнутый объём. Замкнутые ловушки связаны с литологически закрытыми ПР. Благоприятные условия для аккумуляция УВ и формирования залежей нефти и газа существуют:
В сводах антиклинальных структур;
На участках антиклиналей и моноклиналей, экранированных разрывами;
В зонах выклинивания коллекторов или в зонах их замещения непроницаемыми породами;
В зонах экранирования коллекторов поверхностью стратиграфического несогласия и рифовых массивах;
В зонах гидродинамического экранирования.
Важнейшими показателями, по которым ловушки классифицируются, являются их генезис и форма. В зависимости от причин обуславливающих образование ловушек различают пять генетических типов ловушек: структурный, литологический, стратиграфический, рифовый и гидродинамический . Наиболее простой ловушкой является антиклинальный изгиб пластового резервуара. В контуре самой нижней замкнутой изогипсы полузамкнутой ловушки находится её гидравлический замок , который определяет предельное заполнение ловушки нефтью или газом. Основными параметрами ловушки являются: толщина коллектора , площадь (в контуре самой нижней замкнутой изогипсы) и высота , измеряемая от наивысшей точки кровли коллектора до гидравлического замка ловушки.
Поскольку залежь в ловушке может находиться в трёх состояниях: в равновесном, в состоянии формирования и в состоянии разрушения, она может занимать разный объём ловушки. Степень (коэффициент) заполнения ловушки УВ определяется отношением высоты залежи к высоте ловушки. Коэффициент изменяется от 0 до 1 или выражается в процентах.
Генетические типы ловушек.
Ловушки структурного типа (рис .2 ) образуются в результате пликативных и дизъюнктивных тектонических деформаций горных пород, и разделяются на сводовые или антиклинальные (рис . 2, а ) и тектонически экранированные ловушки (рис. 2, б ).
Рис. 2. Разрез и план ловушек структурного типа в пластовом резервуаре:
(а ) сводовая ловушка; (б ) дизъюнктивно (тектонически) экранированная ловушка
Тектонически экранированные ловушки образуются как на антиклинальных структурах, так и на моноклиналях при наличии тектонических разрывов. Более правильно их следует называть дизъюнктивно экранированными , так как антиклинали тоже представляют собой тектонические пликативные экраны на пути движения УВ.
Ловушки литологического типа образуются в следующих четырёх случаях:
1) при выклинивании пород-коллекторов по восстанию слоев (рис. 3 );
Рис. 3. Литологически экранированная ловушка:
1 – линия выклинивания пласта-коллектора
2) замещении пород-коллекторов одновозрастными слабопроницаемыми породами;
3) появлении повышенной локальной трещиноватости горных пород;
4) наличии песчаных или алевролитовых линз внутри глинистых толщ (рис. 4 ).
В последних двух случаях понятия природный резервуар и ловушка совпадают.
Рис. 4. Литологически ограниченные ловушки
Ловушки стратиграфического типа образуются в результате денудационного срезания пород-коллекторов и их несогласного перекрытия флюидоупорами (рис. 5 ).
Рис. 5. Стратиграфически экранированные ловушки:
а – в присводовой части антиклинальной структуры;
б – на моноклинали (непроницаемые породы представлены известняками)
Ловушки рифовового типа . К этому типу ловушек относятся рифовые массивы, перекрытые флюидоупорами (рис. 6 ).
Рис. 6. Ловушка, приуроченная к рифовому массиву:
1 – кавернозные и трещиноватые карбонатные породы; 2 – непроницаемые осадочные породы, перекрывающие рифовое тело
Гидравлические (гидродинамические) ловушки образуются в результате гидродинамического напора встречного потока вод, оказывающего противодавление на мигрирующие УВ. Большое значение в этом типе имеют капиллярное давление, гидрофобность и гидрофильность пород.
Фактически гидравлические ловушки и соответственно залежи нефти образуются в том случае, когда гидравлический напор, обычно совместно с капиллярным давлением, превышает гравитационную силу.
Сила всплывания нефти p г зависит от разницы плотности воды и нефти ρ в -ρ н , а также от высоты залежи Н и синуса угла наклона пласта-коллектора sin α, по которому идёт миграция нефти:
p г = gН(ρ в -ρ н) sin α
Ловушки рифового, литологического, стратиграфического и гидродинамического типа обычно называют неструктурными , а совместно с дизъюнктивно экранированными ловушками на моноклиналях – неантиклинальными ловушками (НАЛ ) или ловушками сложного экранирования.
Залежи нефти и газа
Залежи являются локальными скоплениями нефти и газа. К локальным скоплениям относятся также месторождения. Залежи и месторождения являются основными объектами геологоразведочных работ (ГРР) и разработки.
Залежь – это единичное скопление нефти и (или) газа в ловушке природного резервуара, которая контролируется единым водонефтяным или газоводяным контактом и может находиться в трёх состояниях: в равновесном, в состоянии формирования и в состоянии разрушения.
Месторождение – это совокупность залежей, которые контролируются одной тектонической структурой и расположены на одной локальной площади. В проекции на земную поверхность контуры нефте- и (или) газоносности залежей полностью или частично перекрываются (рис. 7, 8 ).
Рис. 7 Геологический разрез продуктивной части Правдинского нефтяного месторождения
Рис. 8. Геологический разрез Харьягинского месторождения (по В.Е. Яковлеву):
1 – песчаники и алевролиты; 2 – глины и аргиллиты; 3 – известняки; 4 – рифогенные известняки; 5 – доломиты; 6 – известняки глинистые; 7 – нефть
По масштабам распространения и нефтегазоносности кроме локальных скоплений выделяются ещё две категории – региональная и глобальная. Региональные скопления являются основными объектами и систематическими единицами нефтегазогеологического районирования. Ими являются: 1) нефтегазоносная зона; 2) нефтегазоносный район; 3) нефтегазоносная область; 4) нефтегазоносная провинция или нефтегазоносный бассейн.
Глобальные скопления отражают общепланетарные закономерности распределения нефти и газа и обращают внимание на геологические условия формирования скоплений с максимальной концентрацией нефти и газа. Среди них выделяются пояса нефтегазоносные пояса, ассоциации нефтегазоносных провинций изометричной формы, а также узлы, или полюсы, нефтегазонакопления – это территории и акватории с уникальными масштабами нефтегазоносности.
Принципы классификаций залежей нефти и газа.
Залежи нефти и газа классифицируются по разным показателям, наиболее важными из них являются: 1) типы ловушек; 2) фазовое состояние залежи; 3) величина запасов; 4) сложность геологического строения залежи; 5) тип коллектора и др.
Классификации залежей по типу ловушек основаны на генетических и морфологических особенностях ловушек нефти и газа.
Классификация залежей по генетическому типу ловушек. В практической геологии широко используется генетическая классификация залежей нефти и газа А.А. Бакирова, в которой по генезису ловушек выделено пять классов залежей: структурный, рифогенный, литологический, стратиграфический и литолого-стратиграфический (табл., прил. ). Довольно часто в природных резервуарах присутствуют комбинированные ловушки, созданные при участии двух или более факторов.
Широко используется также понятие «массивные залежи» . Этот тип залежей выделен в морфологической классификации залежей И.О. Брода (1951). Массивные залежи – это залежи нефти и газа большой высоты, в которых положение УВ в ловушке контролируется флюидоупорами только сверху и с боков (покрышкой). УВ снизу подпираются по всей площади залежи подошвенной водой, поэтому в них водонефтяной контакт (ВНК) или газоводяной контакт (ГВК) располагается выше подошвы продуктивных пород (пород-коллекторов).
Аналогичное строение имеют и сводовые неполнопластовые , или водоплавающие , залежи . Принципиальное различие между ними и массивными залежами заключается только в толщине продуктивных пород и соответственно в объёме залежи.
Поверхность ВНК (ГВК) в большинстве случаев имеет горизонтальное положение, но может быть и наклонной. Наклон поверхности может быть связан с проявлением гидродинамических или капиллярных сил, а также с процессами новейшей тектонической деформации ловушки. При горизонтальном положении поверхности ВНК (ГВК) контур нефтеносности (газоносности) лежит на структурной карте параллельно изогипсам кровли продуктивного пласта, а при наклонном положении пересекает изогипсы кровли пласта, смещаясь в сторону наклона поверхности контакта (рис. 9 ).
Рис. 9. Принципиальная схема нефтяной неполнопластовой (водоплавающей) залежи с наклонным водонефтяным контактом (висячая залежь): а – геологический разрез; б – структурная карта:
1, 2 – нефть, соответственно на разрезе и на карте; 3 – изогипсы, м; 4 – внешний контур нефтегазоносности
Таблица. Классификация залежей нефти и газа (по А.А. Бакирову)
| Класс | Группа | Тип |
| Структурный | Залежи антиклинальных структур | 1. Сводовые 2. Тектонические экранированные 3. Приконтактные 4. Висячие |
| Залежи моноклинальных структур | 1. Экранированные разрывными нарушениями 2. Связанные с флексурными образованиями (структурными террасами) 3. Связанные со структурными носами (гемиантиклиналями) | |
| Залежи синклинальных структур | ||
| Рифогенный | Связанные с рифовыми массивами | 1. Связанные с одиночными массивами 2. Связанные с группой (ассоциацией) рифовых массивов |
| Литологический | Литологически экранированные | 1. Приуроченные к участкам выклинивания коллекторов 2. Приуроченные к участкам замещения проницаемых пород непроницаемыми породами 3. Экранированные асфальтом или битумом |
| Литологически ограниченные | 1. Приуроченные к песчаным образованиям русел палеорек (шнурковые, рукавообразные) 2. Приуроченные к прибрежно-песчаным валоподобным образованиям ископаемых баров 3. Линзовидные и гнездовидные | |
| Стратиграфический | Залежи в коллекторах, срезанных эрозией и перекрытых непроницаемыми породами | 1. Связанные со стратиграфическими несогласиями на тектонических структурах 2. Связанные со стратиграфическими несогласиями, приуроченными к эродированной поверхности погребённых останцов палеорельефа или выступов кристаллического фундамента |
| Литолого-стратиграфический | Залежи литолого-стратиграфических экранов | 1. Участки выклинивания продуктивных пластов под стратиграфическими несогласиями |
Похожая информация.
