Методические указания (3). Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине нефтегазопромысловая геология
 Скачать 1.39 Mb.
|
|
1 МИНИCTEPCTBO ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Еремина Н.В., Логвинова Т.В., Федорова Т.Р. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВАЯ ГЕОЛОГИЯ» Специальность 21.05.02 Прикладная геология Специализация Геология нефти и газа Квалификация выпускника специалист Ставрополь, 2015 2 СОДЕРЖАНИЕ Лабораторная работа 1. Построение разреза пробуренной скважины по комплексу геолого-геофизических данных……………………….. 5 Лабораторная работа 2. Построение горизонтальной и вертикальной проекций искривленного ствола скважин……………………………… 15 Лабораторная работа 3. Построение геологического профильного разреза месторождения по данным пробуренных скважин…………… 21 Лабораторная работа 4. Построение структурных карт по кровле и подошве продуктивного пласта и составление карты эффективных нефтегазонасыщенных толщин залежи……………………………….. 33 Лабораторная работа 5. Составление геолого-статистического разреза…43 Лабораторная работа 6. Неоднородность продуктивного горизонта …. 48 3 ВВЕДЕНИЕ Дисциплина относится к базовой части Б1.Б.31. Ее освоение происходит в 6,7 семестрах. Цель освоения дисциплины является формирование набора общекультурных и профессиональных компетенций будущего специалиста в области обучения, воспитания и развития, соответствующих целям ООП ВПО по специальности 21.05.02- «Прикладная геология». Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины: № п/п Содержание компетенции Шифр Профессиональные компетенции ПК-(№) 1. выделять породы-коллекторы и флюидоупоры во вскрытых скважинами разрезах, на сейсмопрофилях, картировать природные резервуары и ловушки нефти и газа ПСК-3.4 2. осуществлять геологическое сопровождение разработки месторождений нефти и газа ПСК-3.6 В результате освоения дисциплины обучающийся должен: ЗНАТЬ – методы получения промысловой геологической информации; принципы геолого-промыслового статического и динамического моделирования; энергетические характеристики залежей нефти и газа, типы залежей углеводородов, методы геолого-промыслового контроля за разработкой месторождения; – виды первичной геологической информации, получаемой в процессе бурения скважин и методы ее получения; – методы обработки информации для составления статической и динамической модели залежи углеводородов; УМЕТЬ – систематизировать, обобщать и анализировать разнородную информацию широкого комплекса методов геолого- промыслового изучения залежей углеводородов (УВ); составлять модель залежи на основе геологической информации; – определять режим залежи на основе данных ее разработки; – оценивать влияние особенностей геологического строения залежи на процесс ее разработки; ВЛАДЕТЬ – методами моделирования залежей УВ; – приемами и способами контроля и анализа разработки; – методологией и материалами промысловой геологии для обоснования систем и показателей разработки и для управления процессом разработки залежей УВ в целях обеспечения необходимой динамики годовых показателей разработки и возможно более полного извлечения запасов УВ из недр. 4 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 ПОСТРОЕНИЕ РАЗРЕЗА ПРОБУРЕННОЙ СКВАЖИНЫ ПО КОМПЛЕКСУ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ Цель и содержание: Приобретение навыков по составлению разреза пробуренной скважины по комплексу данных, включающих данные электрического каротажа и кавернограммы, результаты наблюдений при бурении, литологическое описание керна и найденной фауны. В теоретическом обосновании приведены цели и задачи исследований в процессе бурения скважин и методические приёмы, используемые при геологической интерпретации данных электрического каротажа и кавернограмм. Теоретическое обоснование Для исчерпывающего и всестороннего изучения разреза месторождения и продуктивных горизонтов требуется весьма тщательное и систематическое наблюдение за бурением скважины, а также отбор кернов и их анализ с одновременным использованием косвенных методов исследования. Ценность пробуренной скважины зависит от полноты изучения пройденного геологического разреза, вскрытых газонефтяных горизонтов, а также от выполнения стоящих перед геологической службой задач. В процессе бурения скважин основными задачами геолого-геофизических исследований являются: 1) определение последовательности залегания пород, ихвещественного состава и относительного возраста; 2) выявление в пройденном разрезе пород коллекторов; 3) определение характера насыщения пород-коллекторов. Для решения выше перечисленных задач необходимо в процессе бурения 1) отбирать керн, шлам образцы пород для составления стратиграфической и лито логических характеристик проходимых пород, изучения коллекторских свойств продуктивных горизонтов и содержания в них нефти, газа, воды; 2) изучать разрез в целом путем геофизических исследований 5 (электрических, радиоактивных, акустических и др. методов) и косвенных наблюдений с целью установления стратиграфической последовательности залегания пройденных пород, их мощности и фациальной характеристики, а также положения нефтеносных, газоносных и водоносных горизонтов и их взаимных соотношений; 3) изучать особенности бурения скважины путем наблюдения за появлением признаков нефти, газа и воды, появлением обвалов, нарушение циркуляции в связи с уходом глинистого раствора; 4) определять свойства и качества нефти, газа и воды, обнаруженных при бурении, а также производительность вскрытых пластов путем опробования. По результатам проведенных геолого-геофизических исследований и наблюдений в процессе строительства скважины строится разрез пробуренной скважины, в котором отражены краткие сведения о проведенных геофизических исследованиях (в виде каротажных диаграмм), интервалы отбора и краткое описание керна, шлама, образцов, а также наблюдения за осложнениями, нефтегазо- и водопроявлениями имеющими место при бурении скважины. Все приведенные данные должны быть обобщены, проанализированы, и на их основе составлена литолого-стратиграфическая колонка отражающая последовательность залегания, литологический состав и возраст пород, слагающих разрез скважины, а также характер насыщения выделенных в разрезе пластов-коллекторов. Изучение разреза скважины по образцам пород, отобранным в процессе бурения, позволяет наиболее достоверно получить представление о проходимых породах и последовательности их залегания. Но сплошной отбор керна с технической и экономической точек зрения является нецелесообразным и проводится лишь в исключительных случаях при решении специально поставленных задач. Обычно керн стараются отобрать из продуктивной части разреза скважины, поскольку детальные сведения о продуктивных пластах представляют наибольшую ценность. Главное достоинство промыслово-геофизических исследований скважин 6 заключается главным образом в том, что при относительной дешевизне и простоте использования они позволяют изучать не только продуктивную часть разреза скважины, но и все слагающие разрез породы. В отличие от изучения разреза скважин путем отбора керна, каротаж скважин позволяет получить диаграмму, характеризующую разрез непрерывно по всему стволу скважины и с наибольшей полнотой. Геологическая интерпретация данных электрического каротажа и кавернограммы. Песчаники. Песчаные пласты на диаграммах КС (кажущихся удельных сопротивлений) соответствуют положительным аномалиям. Величина аномалии может изменяться от нескольких до десятков и даже сотен Ом . метров и зависит от таких факторов, как тип вмещающего флюида (кажущееся сопротивление нефтенасыщенных песчаников и несколько раз превышает сопротивление водонасыщенных), минерализации насыщающих песчаники пластовых вод, пористости, уплотненности, степени цементации. На диаграммах ПС (самопроизвольной поляризации) пески и песчаники обычно выражены отклонениями кривой ПС в сторону отрицательных значений - минимумами ПС. На величину значений ПС влияет глинистость (песчаники с большим содержанием глин или глинистым цементом на диаграммах ПС выражены неглубокими минимумами или вообще не отмечены на диаграммах ПС), нефтегазонасыщенные песчаники на кривой ПС соответствуют таким же показаниям как и водоносные. На кавернограммах песчаные породы отмечаются уменьшением фактического диаметра, по сравнению с диаметром долота, которым бурилась скважина. Глины. Максимальное сопротивление глин редко превышает 15 Ом . м, а минимальные не спускаются ниже 1÷1,5 Ом . м. Среднее сопротивление глин обычно составляет около 3 Ом . м. По диаграммам ПС глины и глинистые породы отмечаются наиболее высокими значениями естественных потенциалов, которые обычно образуют на диаграмме ПС прямую, параллельную оси глубин («линию глин»). 7 Как правило, пластичные глинистые породы размываются промывочной жидкостью и в них образуются каверны. Поэтому глинистые пласты, хорошо выделяются по кавернограммам, где им соответствуют более высокие показания, чем для остальных пород. Мергели. Удельное сопротивление мергелей колеблется в широких пределах и сильно зависит от их пористости и степени глинистости. Небольшие по толщине пласты мергелей отмечаются на диаграмме КС «пикообразными» всплесками. На диаграммах ПС мергелям, как и глинам, соответствуют высокие показания ПС (не отклоняются от линии глин). В мергелях карбонатный цемент, скрепляющий глинистые частицы предотвращает разбухание и размокание этих пород в воде, вследствие чего на кавернограммах мергели, как правило, отмечаются номинальными значениями диаметра. Рисунок 1.1 - Показания кривых КС, ПС и кавернограммы в зависимости от литологии пород. Известняки и доломиты. Геофизические характеристики известняков и доломитов весьма сходны между собой. Сопротивления карбонатных пород значительно превосходят сопротивления терригенных пород, в результате чего на диаграммах 8 электрического каротажа пласты известняков и доломитов отмечаются высокими показаниями. Максимальными значениями КС характеризуются кристаллические и окремнелые известняки, минимальными значениями - высокопористые, трещиноватые кавернозные и доломитизированные известняки. Величина амплитуды аномалий ПС и их знаки определяются в основном глинистостью карбонатных пород: с увеличением глинистости амплитуда отклонений ПС снижается. Пласты известняков и доломитов на кавернограммах характеризуются номинальным диаметром ствола скважины. Против проницаемых пластов карбонатных пород часто отмечается сужение диаметра ствола скважины, что обусловлено, как и для песчаных пластов, образованием на стенках скважины глинистой корки. Дополнительную информацию о литологии и свойствах горных пород можно получить при наблюдении за осложнениями и нефтегазопроявлениями возникающими в процессе бурения. Геофизические исследования скважин Геофизические исследования скважин (ГИС) заключаются в измерении вдоль ствола скважины физических свойств горных пород, а также физических полей (естественных или искусственно создаваемых в скважинах). Физические свойства горных пород тесно связаны с их составом, строением и характером насыщения, поэтому по результатам ГИС получают сведения о типе, составе и насыщении пород, пересеченных скважиной. Имея данные ГИС по ряду скважин, можно составить представление о геологическом строении территории. Результаты ГИС изображаются в виде диаграмм, представляющих собой графики изменения измеряемых параметров с глубиной. Методы ГИС включают: электрический, радиоактивный, акустический каротаж и ряд других видов исследований скважин. К промыслово-геофизическим исследованиям относятся также 9 прострелочно-взрывные работы в скважинах; отбор керна боковыми грунтоносами; опробование пластов пробоотборниками на кабеле. Электрический каротаж Электрический каротаж заключается в измерении двух основных характеристик горных пород: потенциалов самопроизвольной поляризации и кажущегося удельного сопротивления пород. В обычном каротаже для проведения исследований в скважинах применяется измерительная установка (зонд) с тремя электродами, опускаемыми в скважину, и одним электродом, заземляемым на поверхности (рисунки 1.2 и 1.3). Рисунок 1.2 – Схема измерения кажущегося удельного сопротивления (р к ): А и В — токовые электроды; М и N — измерительные электроды; П — измерительный прибор; Е— источник тока; R — сопротивление для установки силы тока в цепи питания; А (в кружке) — амперметр Рисунок 1.3 – Типы зондов: I— кровельный; II — подошвенный: а — одно- полюсного зонда (прямого питания); б — двухполюсного зонда (взаимного питания). 1 — токовые электроды (А, В); 2 — измерительные электроды (М, N); 3 — точка записи кажущегося сопротивления; 4 — электроды для замера ПС, точки записи ПС Через токовые электроды А и В пропускают электрический ток. Электроды М и N используют для измерения разности потенциалов между двумя точками электрического поля. Среда, в которой создается электрическое поле в скважине, неоднородна, поэтому электрическое сопротивление, измеряемое в скважине, принято называть кажущимся. Применяемые измерительные зонды различаются по размерам и взаимному положению электродов (рис. 2.3). Электроды MN и АВ называются парными. 10 Потенциал-зонд — парные электроды раздвинуты по сравнению с непарными. Расстояние AM — размер потенциал-зонда. Точка записи потенциал-зонда расположена посередине между сближенными непарными электродами AM. Градиент-зонд — парные электроды сближены. Точка записи градиент- зонда находится посередине между парными сближенными электродами. Размер градиент-зонда — расстояние АО (О — точка записи). Радиус исследования зонда — радиус сферы, оказывающей основное влияние на показания зонда. Радиус исследования градиент-зонда приблизительно совпадает с его размером, а радиус исследования потенциал- зонда равен его удвоенному размеру. В зависимости от последовательности расположения электродов (токовых и измерительных, сближенных и удаленных) различают: подошвенные зонды — парные электроды внизу и кровельные зонды — парные электроды вверху. Для обозначения зонда указываются последовательность расположения его электродов, начиная с верхнего, и расстояния между ними в метрах. Например: А 8,0 М 0,5 N, что означает; подошвенный градиент-зонд с расстоянием между сближенными электродами 0,5 м, а между электродами AM — 8 м. Зонды разного типа и размера по-разному отбивают границы пластов различного электрического сопротивления. Формы кривых потенциал-зонда. Пласт высокого сопротивления большой мощности. Мощность пласта больше длины зонда. На кривой рк такой пласт отмечается симметричным относительно своей продольной оси максимумом (рис. 1.4, а). Границы пласта проводятся приблизительно через точки перегиба кривой. Для более точного проведения границы необходимо отступить от точек перегиба вверх и вниз на половину длины зонда. Пласт высокого сопротивления малой мощности. Мощность пласта меньше длины зонда. На кривой рк такой пласт фактически не выделяется. На 11 модельной кривой тонкий пласт высокого сопротивления отмечается минимумом кривой рк. Выше и ниже такого пласта на расстояниях в половину длины зонда отмечаются ложные увеличения сопротивления, связанные с экранными явлениями. Формы кривых градиент-зондов. Пласт высокого сопротивления большой мощности. При регистрации р к кровельным градиент-зондом кровля пласта отмечается по максимуму кривой. К подошве пласта кривая плавно снижается до минимума. При записи рк подошвенным градиент-зондом получаемая кривая КС аналогичным образом отображает подошву пласта (рис. 1.4,6). Рисунок 1.4 – Кривые сопротивления для однородного пласта большого сопротивления: а — потенциал-зонд; б — подошвенный градиент-зонд Пласт высокого сопротивления малой мощности. На кривых градиент- зондов отмечается максимумом со слабовыраженной асимметрией. Мощности тонких пластов обычно соответствуют ширине амплитуды кривой на половине ее высоты. На расстоянии, равном размеру зонда, могут возникнуть небольшие экранные максимумы, выше пласта для кровельного зонда и ниже для подошвенного. Обычно по каждому району выбирают зонды определенного типа и размера в качестве стандартных. Стандартный зонд должен обеспечивать наиболее четкое выделение границ пластов различного сопротивления. 12 Кажущееся сопротивление, регистрируемое стандартным зондом, не должно значительно отличать Геологические наблюдения за процессом бурения. Затяжки и прихваты бурового инструмента происходят в толщах пластичных пород, таких как глины, соли. При размыве глинистых пород может увеличиться плотность и вязкость промывочной жидкости. При разбуривании плотных мергелей, известняков, доломитов интенсивно срабатываются долота. Во время прохождения пород-коллекторов может происходить поглощение глинистого раствора, либо наоборот, из пласта в скважину поступает флюид, что приводит к разжижению глинистого раствора, снижению его плотности и вязкости. Если пласт нефтеносен, в глинистом растворе могут появиться пленки нефти, газоносные коллектора газируют глинистый раствор. Указанный выше комплекс наблюдений и исследований дает детальное представление о разрезе пройденных отложений и вскрытых продуктивных горизонтах и обеспечивает успешное решение поставленных геологических при бурении скважины. Разрез скважины изображают графически, используя условные знаки (рис. 1.2) для показа литологического состава пород и характера насыщения. Помимо литологии в нем на соответствующих глубинах должны быть указаны признаки нефти, газа и воды. Рисунок 1.2 - Условные обозначения. Стратиграфическая принадлежность пород определяется по руководящей фауне (табл. 1, 2) 13 Таблица 1 – Руководящая фауна стратиграфических подразделений неогена Северо- Восточного Кавказа |