Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Марта 2015 в 22:25, реферат
Изучение этих преобразований является важной составляющей для уточнения геологической модели залежи, при подсчете запасов, при создании проекта разработки.
Целью данного реферата является изучение вторичных изменений коллекторов и их влияния на свойства пласта, режим разработки и КИН.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
КАФЕДРА ГЕОЛОГИИ НЕФТИ И ГАЗА
РЕФЕРАТ
Вторичные изменения пород-коллекторов (геологические и техногенные (в процессе разработки залежей) изменения свойств пород)
Работу выполнил:
Студент 3 курса
______ декабря 2014 г. А.А. Назипова
Работу принял:
Старший преподаватель
______ декабря 2014 г. Р.Ф. Вафин
Казань – 2014
Оглавление
Многие свойства пород-коллекторов, слагающих природные резервуары нефти и газа, закладываются во время седиментации. Но важно помнить, что в процессе разработки залежей породы – коллекторы изменяются. Эти изменения могут быть как природного, так и техногенного (т.е. возникшие в результате разработки залежи) характера. Вторичные изменения пород-коллекторов играют большую роль в формировании их порового пространства, уменьшая или увеличивая его, а значит, оказывают огромное влияние на емкостно-фильтрационные свойства породы.
Изучение этих преобразований является важной составляющей для уточнения геологической модели залежи, при подсчете запасов, при создании проекта разработки.
Целью данного реферата является изучение вторичных изменений коллекторов и их влияния на свойства пласта, режим разработки и КИН.
Осадочные породы, образовавшиеся в результате диагенетических процессов, достигают физико-химического равновесия, но не представляют собой устойчивую систему. Под действием термобарических и геохимических факторов они преобразуются, приобретая новые признаки и свойства. Все изменения, происходящие в уже сформировавшейся породе, называются вторичными. [9]
Среди вторичных изменений пород-коллекторов природного характера выявлено несколько типов, каждый из которых приводит к изменению, в основном, к уменьшению порового пространства породы, а значит ее емкостно-фильтрационных свойств.[3]
К вторичным изменениям пород-коллекторов относят:
Уплотнение пород-коллекторов. На начальном этапе уплотнение пород–коллекторов (как и любых других осадочных пород) происходит в результате перегруппировки частиц, более плотной их упаковки под действием литостатического (горного) давления. Дальнейшее уплотнение происходит по принципу Рикке – минералы, слагающие горные породы, растворяются в точках касания друг с другом в направлении максимального давления и вновь кристаллизуются в соседних пустотах в местах минимального давления.[9]
Уплотнение пород-коллекторов приводит к повышению их плотности за счет уменьшения пористости. Процесс сопровождается увеличением объемного веса, уменьшает возможность фильтрации флюидов, к ухудшению фильтрационно-емкостных свойств породы. [3]
Однако характерна и обратная ситуация - т.е. разуплотнение пород на глубине (ниже 4 км). Это происходит:
Растворение составных частей породы. Изменение термобарических и геохимических условий сопровождается нарушением равновесия между твердой (минеральной и органической), жидкой и газообразной фазами. Это приводит к растворению их в подземных водах, нефтях, конденсате. Следствие – образование в породах каверн, расширение трещин. [9]
Растворимость минералов определяется температурой, давлением, фильтрационными способностями пород, а также свойствами самих растворителей.[9]
Значительную роль играют органические соединения – битумоиды и гуминовые кислоты. На контакте с водой нефть окисляется и частично разлагается с образованием углекислоты, вследствие этого воды становятся более агрессивными к карбонатам, кварцу и другим минералам. Это приводит к нарушению физико-химического равновесия и влечет за собой растворение минералов, их новообразование или преобразование.[9]
Влияние растворения пород-коллекторов на их коллекторские свойства имеет двоякий характер: с одной стороны, образование каверн и трещин значительно увеличивают фильтрационно-емкостные свойства породы, с другой стороны, образование тех же трещин ведет к тому, что по этим трещинам в ходе разработки залежи может активно циркулировать вода, что приводит к заводнению залежи. [12]
Минеральные новообразования. Вторичные образования чаще всего представлены породообразующими минералами – кварцем, кальцитом, доломитом, полевым шпатом, кислыми плагиоклазами, халцедоном (в нейтральной или слабокислой среде), удлиненными пластинчатыми гидрослюдами, пачками каолинита, табличками хлорита. Взаимодействие обугленных органических остатков, битумов с пластовыми водами приводит к образованию сульфидов железа и других металлов. Богатые кислородом воды, при контакте с сульфидами, образуют гидроокислы железа и т.д. Новообразованные минералы заполняют трещины, поры, каверны, выделяются в виде каемок регенерации. [9]
Рассмотрим некоторые типы минералообразования.
Образование пирита. Основываясь на наблюдаемых фактах, формирование пирита следует связывать с содержанием в известняках углисто-терригенного материала, являющегося источником ионов железа, и ионов серы, образующихся из иловых растворов за счет сульфат-редукции. [10]
Кальцитизация. Выражается главным образом в заполнении вторичных пор, каверн и трещин аутигенным кальцитом. В изученных шлифах наблюдается несколько видов кальцитизации, которая происходила в результате привноса-выноса минерального вещества. Масштабы переноса могут быть разные. Если выщелачивание является основным процессом, улучшающим ФЕС пород, то кальцитизация, напротив, частично или полностью залечивает поры и каналы. [10]
Доломитизация. Процессы доломитизации хорошо идентифицируются при микроскопическом изучении шлифов. Доломитизация образует мономинеральные вторичные породы темно-коричневого до почти черного цвета. Рассматриваемый процесс доломитизации так же, как выщелачивание и кальцитизация, реализуется в элизионную стадию развития осадочных бассейнов, о чем свидетельствует наличие в зернах доломита включении углеводородов. Наибольшая интенсивностьдоломитизации известняков, так же как и выщелачивание пород, приурочена к участкам трещин, по которым наиболее интенсивно циркулировали пластовые воды. [12]
Сульфатизация. На миграцию флюидов по зонам трещиноватости указывает прожилково-вкрапленная морфология выделений сульфатов. Вторичные, позднедиагенетические и особенно эпигенетические, выделения сульфатов (ангидрита и гипса) возможны в любых карбонатных породах, в самых различных типах доломитов и известняков. Обычно эти сульфаты ясно- и крупнозернистые. Их выделение происходит из подземных вод, циркулирующих по карбонатным породам. Сульфаты (особенно гипс) выполняют различные пустоты выщелачивания и открытые микротрещины. [12]
Таким образом, вторичная минерализация приводит к запечатыванию пустот и, снижает пористость породы-коллектора.
Перекристаллизация вещества. Она заключается в преобразовании кристаллических зерен без изменения их состава и структуры кристаллической решетки, а сводится к укрупнению кристаллов за счет смешения нескольких зерен, изменению их формы, приспособлению к поверхностям соседних минералов, освобождению от примесей. Перекристаллизация сопровождается уменьшением объема породы, ее дальнейшим уплотнением и увеличением устойчивости системы в новых термобарическим и геохимическим условиях.[9]
Процесс перекристаллизации наиболее характерен для хемогенных и органогенных образований. Аморфные вещества могут подвергаться раскристаллизации– переходу в более плотное состояние, что наиболее характерно для опаловых и фосфатных образований, обломков эффузивных пород. [4]
Таким образом, любые вторичные оказывают влияние на коллекторские свойства породы, главным образом, уменьшая или увеличивая пустотное пространство, изменяя ФEС породы.
При вскрытии залежей углеводородов в околоствольной зоне в результате нарушения равновесия в системе “скважина-пласт” происходит неоднократное взаимодействие бурового раствора и пластовых жидкостей, которое приводит к закономерным изменениям коллекторских свойств пород, снижению продуктивности, нефтегазоотдачи, неравномерной выработке месторождений и потерям пластовой энергии. Характер и интенсивность процессов техногенных изменений коллекторов определяются главным образом их исходными свойствами и технологией вскрытия. При этом основная роль, очевидно, принадлежит влиянию репрессии на пласт и качества промывочных жидкостей. [7]
Разработка месторождении нефти и газа неизбежно ведут к изменениям свойств коллектора, в первую очередь, влияющих на ФЕС и, как следствие, на КИН.
Отмечено, что изменение фильтрационно-емкостных свойств пористой среды при воздействии различными термодинамическими полями (в частности, в результате заводнения с добавкой различных химических агентов) приводит к практически важным последствиям. Наиболее ярко проявляемым процессом является снижение (повышение) начального пластового давления в результате работы добывающих и нагнетательных скважин. [8]
К изменению ФЕС могут привести:
-нарушение равновесия минерального состава вод (отложение солей в пористой среде, набухание глинистых включений, размыв и перенос цемента и зерен коллектора и др.)
-изменение температуры пласта (при закачке холодной воды, разгазировании нефти, химических реакциях, при тепловом воздействии на коллектор)
-использование методов воздействия на пласт (ГРП, кислотная обработка) [8].
Рис.1. Классификация изменения ФЕС от техногенного воздействия на породу.
Процесс образования зоны кольматации выглядит следующим образом. Наиболее простым является случай, когда величина дисперсных частиц раствора не превышает поперечные размеры пор коллектора. Частицы проникают в эти емкости, что делает их непроходимыми для других частиц. [2]
При использовании в промывочной жидкости мела и конденсированного мелкокристаллического гипса происходит значительное снижение проницаемости, связанное с увеличением объема при физико-химическом взаимодействии этих минералов с водой. Но в этих случаях восстановление проницаемости происходит быстрее, особенно когда поры не полностью забиты дисперсной фазой промывочной жидкости. [1]
Явление набухания монтмориллонитовых глинистых минералов, входящих в состав коллекторов является серьезной причиной снижения свойств этих коллекторов. При этом происходит изменение проницаемости коллекторов вплоть до полного прекращения фильтрации. [7]
Образование нерастворимых осадков в поровом пространстве коллектора при взаимодействии ионов нерастворимых солей, содержащихся в пластовых водах и фильтратах промывочных жидкостей, также приводит к снижению свойств в продуктивных нефтегазоносных объектах. [8]
На процесс солеотложения определяющее влияние оказывают характеристики флюидов, изменение температуры, давления в скважине, скорость фильтрации и состав пород.
Наиболее часто наблюдается образование нерастворимых карбонатов серы и сульфатов. При изменении концентрации солей и pH среды отмечается выделение коллоидного осадка гидроксила, а при взаимодействии щелочных фильтратов с хлоркальциевыми и хлормагниевыми пластовыми водами - образование гидроокисей поливалентных металлов. Твердые осадки в порах образуются и в результате взаимодействия гуматов, содержащихся в фильтратах промывочных жидкостей, обработанных углещелочным реагентом. Выпадение нерастворимых осадков происходит из нефтей и газоконденсатов (например, парафинов) при проникновении в пласт фильтрата бурового раствора, в результате смешения несовместимых вод, пластовых и проникающих в пласт, или изменения фазового состояния флюидов под воздействием термодинамических факторов. [6]
Так же многими учеными было изучено явление разуплотнения пород. В соответствии с принципами термодинамики разуплотнение пород происходит в условиях их прогрева и увеличения давления. Поэтому для решения задач, связанных с разведкой месторождений жидких и газообразных углеводородов, важное значение имеет изучение закономерностей изменения проницаемости и пористости пород при разуплотнении под влиянием различных температур и давлений. [11]