Вопросы 1-12. Буровые вышки, назначение и устройство. Основные типы буровых вышек. Буровая вышка предназначается

• Название: Буровые вышки, назначение и устройство. Основные типы буровых вышек. Буровая вышка предназначается
• Дата: 23.12.2022
• Размер: 272.78 Kb.
• Имя файла: Вопросы 1-12.docx
• Тип: Документы; #861265
• страница: 3 из 4

Метаморфические породы образуются из осадочных и изверженных пород в результате глубокого физического, а иногда и химического изменения последних под влиянием высоких температур, давлений и химических воздействий. К метаморфическим породам относятся: сланцы, мрамор, яшмы и другие, имеющие преимущественно кристаллическое строение. Такие породы сами не содержат пустотного пространства, но оно может образоваться в них при растрескивании или за счет выщелачивания подземными водами.

К осадочным породам относятся продукты разрушения земной коры выветриванием, мелкораздробленные продукты вулканических явлений и продукты жизнедеятельности организмов. В осадочном комплексе пород иногда встречается и космическая пыль. Однако преобладают в них продукты разрушения литосферы водой, которые достигают областей седиментации в виде обломочного материала различной крупности и в виде водных растворов минеральных солей.

Анализ статистических данных по опыту разработки и эксплуатации месторождений показывает, что около 60 % запасов нефти в мире приурочено к песчаным пластам и песчаникам, 39 % – к карбонатным отложениям, 1 % – к выветренным метаморфическим и изверженным породам. Следовательно, основными коллекторами нефти и газа являются пористые породы осадочного происхождения.

По происхождению осадочные породы делятся на терригенные, состоящие из обломочного материала, хемогенные, образующиеся из минеральных веществ, выпавших из водных растворов в результате химических и биохимических реакций или температурных изменений в бассейне, и органогенные, сложенные из скелетных остатков животных и растений.

Согласно этому делению, к терригенным отложениям относятся: пески, песчаники, алевриты, алевролиты, глины, аргиллиты и другие осадки обломочного материала; к хемогенным – каменная соль, гипсы, ангидриты, доломиты, некоторые известняки и др.; к органогенным – мел, известняки органогенного происхождения и т. п.

По литологическому составу выделяют два основных типа коллекторов – терригенные (песчано-алевритовые) и карбонатные.

Кроме того, выделяют коллекторы связанные с вулканогенно-осадочными, глинистыми и редко-кристаллическими породами.

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. Главная характеристика терригенного коллектора – размер зерен.

Размер частиц слагающих тиригенные коллекторы изменяется в широком диапазоне.   
щебень, галечник– 10-5мм

дресва, гравий – 5-1мм

крупнозернистых песков – 1-0,25 мм;

мелкозернистых песков – 0,25-0,1 мм;

алевролиты – 0,1-0,05 мм.

Глины – менее 0,05мм

Емкостно-фильтрационные свойства терригенных отложений очень разные. Пористость нефтеносных песчаных коллекторов составляет в среднем 15-20%, проницаемость – обычно десятые и сотые доли, редко единицы. Глинистые минералы, вообще глинистость ухудшают коллекторские свойства.

Карбонатные коллекторы по значимости занимают второе 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 выщелачиванием и карстообразованием, либо с тектоническими движениями земной коры, приводящими к образованию развитой сети трещин, микротрещин и т. д.

Осадочные породы встречаются в пониженных местах континентов и в морских бассейнах. В них часто сохраняются останки животных и растительных организмов, населявших Землю в различные времена в виде отпечатков и окаменелостей. Поскольку определенные виды организмов существовали только в течение определенных промежутков времени, то и возраст пород стало возможным увязать с наличием в них тех или иных останков. На этом основано применяемое в геологии исчисление возраста горных пород. Каждый отрезок геологичес­кого времени характеризуется определенными видами организмов, не живших на Земле ни до, ни после этого времени.

Коллекторы изверженных пород. 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.

Глинистые коллекторы. Месторождения нефти и газа, связанные с глинистыми коллекторами, были известны давно в США, в Калифорнии в бассейне Санта-Мария еще в начале XX в. Коллекторы представлены там кремнистыми, битуминозными глинами верхнего миоцена. Среди глинистых коллекторов особое место занимают битуминозные глины баженовской свиты в Западной Сибири. На Салымском, Правдинском и других месторождениях баженовские глины залегают на глубинах 2750-3000 м при пластовой температуре 120-128ºС, имеют мощность 40 м. Возраст – волжский век и берриас (юра и мел). Дебиты нефти – от 0,06 до 700 м3/сут. Проблема глинистых коллекторов очень интересна не только в связи с характером и генезисом пустот, но и с точки зрения изучения происхождения нефти и формирования залежей.

Для того чтобы определить местоположение нефегазового месторождения в глубине геологического разреза можно воспользоваться стратеграфическим методом. Он подразумевает, что в ненарушенных геологических структурах более древние (по времени образования) породы залегают глубже, а более молодые выше по геологическому разрезу. Каждый плат осадков будет соответствовать определенному периоду в истории планеты. Образование месторождений углеводородов происходило в определенные геологические эпохи. Каждый период в истории земли характерен индивидуальным набором организмов, живших только в это время. Такие периоды называются эрами. Древнейшая эра - археозойская( от греческих слов «архе» -начало и «зоо» - жизнь), что означает «эра начала жизни». В породах этого возраста останки растительности и животных встречаются очень редко. Следующая эра - протерозойская(«протос» - первый, «эос» -заря), что означает «заря жизни». В породах этой эры встречаются окаменелости беспозвоночных животных и водорослей. Палеозойс­каяэра ( «палеон» - древний), т.е. «эра древней жизни», характеризуется не только бурным развитием растительной и живот­ной жизни, но и интенсивными горообразовательными процессами. В породах этого возраста найдены крупные месторождения угля, не­фти, газа, сланцев. Мезозойскаяэра («мезос» - средний), т.е. «эра средней жизни», также характеризуется условиями, благоприятны­ми для образования нефти, газа и угля. И, наконец, кайнозойскаяэра («кайнос» - новый), т.е. «эра новой жизни», это эра наиболее благо­приятных геологических условий для образования данных полезных ископаемых. К отложениям этого возраста приурочены самые круп­ные в мире месторождения нефти и газа. Изучая образцы керна, поднятые из скважины, можно по остаткам жизненных форм определить, к какому периоду относился данный пласт и возможно ли в нем накопление углеводородов.

Наличие коллектора в осадочной толще не является достаточным условием формирования и существования нефтяной или газовой залежи. Миграция нефти и газа - основное условие формирования их скоплений. 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 высоких давлений в область относительно низких вдоль непроницаемых пород - покрышек.

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 (ловушки).

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.

Условия формирования нефтеносных толщ включают наличие коллекторов с надежными покрышками практически непроницаемых пород.

Непроницаемые породы – «покрышки». Покрышки, или флюидоупоры, – это породы, которые препятствуют уходу нефти, газа и воды из коллектора. Они перекрывают коллектор сверху (в ловушках), но могут и замещать коллектор по простиранию, когда, например, глины замещают песчаники вверх по подъему пласта. Понятие «покрышка» – относительное, потому что если покрышка не пропускает жидкость (нефть и воду), то одновременно может пропускать через себя газ, который имеет меньшую вязкость. В то же время при больших перепадах давления жидкости будут фильтроваться через непроницаемую породу – покрышку. По литологическому составу покрышки представлены глинистыми, карбонатными, галогенными, сульфатными и смешанными типами пород. Наилучшие по качеству покрышки – это каменная соль и пластичные глины, так как в них нет трещин. В каменной соли вследствие её пластичности нет открытых пустот и трещин, каналов фильтрации, поэтому она является прекрасным экраном на пути движения нефти и газа. Но если в каменной соли есть примесь песчаника, то фильтрация газа возможна в надсолевые отложения. У гипсов и ангидритов экранирующие свойства хуже, чем у каменной соли. Глинистые покрышки наиболее часто встречаются в терригенных нефтегазоносных комплексах. Экранирующие свойства их зависят от состава минералов, имеющих различную емкость поглощения.

Пласты осадочных пород могут залегать не только горизон­тально, но и в виде складок, образовавшихся в ходе колебательных, тектонических и горообразовательных процессов. Изгиб пласта, направленный выпуклостью вверх, называется анти­клиналью,а выпуклостью вниз - синклиналью.Соседние антиклиналь и синклиналь в совокупности образуют полную складку. В России почти 90 %найденных нефти и газа находятся в антиклиналях, за рубежом - около 70 %. Размеры антиклиналей составляют в среднем: длина 5... 10 км, ширина 2...3 км, высота 50...70 м. Однако известны и гигантские антиклинали. Так, самое крупное в мире нефтяное месторождение Гавар (Саудовская Аравия) имеет размеры в плане 225x25 км и высоту 370 м, а газовое месторождение Уренгой (Россия): 120x30 км при высоте 200 м.

Породы - коллекторы, содержащие нефть и газ, в большинстве разрезов нефтегазоносных областей не образуют непрерывной пачки, а чередуются с пластами других пород. Такие комплексы называют нефтегазоносными свитами.

Самые распространенные типы ловушек приведены на. Наиболее распространены антиклинальные ловушки . 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.2 б). Если по какой-то поверхности коллекторы перекроются более молодыми непроницаемыми отложениями, то образуется стратиграфически экранированная ловушка (рис. 2 в). В природе встречаются случаи, когда линзы проницаемых пород, например, песчаников, окружены непроницаемыми - глинами. В этом случае образуется литологически экранированная ловушка (рис. 2 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. Залежи подразделяются на промышленные и непромышленные.

Месторождениемнефти 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. Например, на нефтяных месторождениях Апшеронского полуострова установлено до 30...40 залежей.

Месторождение называют газовым, если оно содержит только газовые залежи, состоящие более, чем на 90 % из метана. К газоконденсатным относят такие газовые месторождения, из газа которых при снижении давления до атмосферного выделяется жидкая фаза - кон­денсат. Если месторождение состоит из нефтяных или газонефтяных залежей, то оно соответственно называется нефтяным или газонефтя­ным.

Основные параметры нефтяной залежи - ее высота и площадь. Отдельные пласты залежи характеризуются их толщиной и протяженностью. Скопление газа в залежи называется газовой шапкой. Поверхность, разделяющая нефть и воду в залежи или отдельном пласте, называется водонефтяным контактом (ВНК). Линия пересечения ВНК с кровлей пласта (нижней поверхностью покрышки) называется внешним контуром нефтеносности, линия пересечения ВНК с подошвой пласта называется внутренним контуром нефтеносности. Соответствующим образом определяются газонефтяной контакт (ГНК), внешний и внутренний контуры газоносности.

Наличие структурных карт и геологических разрезов дает бо­лее наглядное представление о строении недр, позволяет более обоснованно и успешно осуществлять бурение скважин, оптимизировать проектные решения по разработке месторождений.



ВКГ - внутренний контур газоносности;

ВНКГ - внешний контур газоносности;

ВКН - внутренний контур нефтеносности;

ВНКН - внешний контур нефтеносности;

Методы поиска и разведки нефтяных и газовыхместорождений

Целью поисково-разведочных работ является выявление, оценка запасов и подготовка к разработке промышленных залежей нефти и газа.

В ходе поисково-разведочных работ применяются геологичес­кие, геофизические, гидрогеохимические методы, бурение скважин и их исследование.

Геологические методы

Геологическая карта — это проекция выходов горных пород на дневную поверхность. Антиклиналь на геологической карте имеет вид овального пятна, в центре которого располагаются более древние породы, а на периферии - более молодые.



При изучении спутниковых снимков земной поверхности можно выявить геологические структуры типа антиклиналей, которые как бы проступают через верхний слой четвертичных отложений.

Проведение геологической съемки предшествует всем осталь­ным видам поисковых работ. Для этого геологи выезжают в исследуемый район и осуществляют так называемые полевые рабо­ты.В ходе них они изучают пласты горных пород, выходящие на дневную поверхность, их состав и углы наклона. Для анализа корен­ных пород, укрытых современными наносами, роются шурфы глубиной до 3 м. А с тем, чтобы получить представление о более глу­боко залегающих породах бурят картировочные скважины глубиной до 600 м.

Итогом камеральных работ являются геологическая карта и геологические разрезы местности.

Однако как бы тщательно ни производилась геологическая съемка, она дает возможность судить о строении лишь верхней части горных пород. Чтобы «прощупать» глубокие недра используют гео­физические методы.

Геофизические методы

К геофизическим методам относятся сейсморазведка, электроразведка и магниторазведка.

Сейсмическая разведка основана на использовании закономерностей распространения в земной коре искусственно создаваемых упругих волн. Волны создаются одним из следующих способов:

1) взрывом специальных зарядов в скважинах глубиной до 30 м;

2) вибра­торами;

3) преобразователями взрывной энергии в механическую.

Скорость распространения сейсмических волн в породах различной плот­ности неодинакова: чем плотнее порода, тем быстрее проникают сквозь нее волны. На границе раздела двух сред с различной плотностью упру­гие колебания частично отражаются, возвращаясь к поверхности земли, а частично преломившись, продолжают свое движение вглубь недр до новой поверхности раздела. Отраженные сейсмические волны улавли­ваются сейсмоприемниками. Расшифровывая затем полученные графики колебаний земной поверхности, специалисты определяют глубину зале­гания пород, отразивших волны, и угол их наклона.



Электрическаяразведкаоснована на различной электропровод­ности горных пород. Так, граниты, известняки, песчаники, насыщенные соленой минерализованной водой, хорошо проводят электрический ток, а глины, песчаники, насыщенные нефтью, обладают очень низкой элект­ропроводностью.



Принципиальная схема электроразведки с поверхности земли приведена на рис.6. Через металлические стержни А и В сквозь грунт пропускается электрический ток, а с помощью стержней М и N и специ­альной аппаратуры исследуется искусственно созданное электрическое поле. На основании выполненных замеров определяют электрическое сопротивление горных пород. Высокое электросопротивление является косвенным признаком наличия нефти или газа.