Петрофизические модели горизонта Ю1 месторождений Томской области

14

Курсовой проект по петрофизике

«Петрофизические модели горизонта Ю1 месторождений Томской области»

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретическая часть

Глава 2 Краткая характеристика геологического разреза и пласта Ю1

Глава 3. Анализ основных уравнений оценки ФЕС и насыщения коллектора

Глава 4. Анализ граничных значений параметров

Глава 5. Емкостные показатели пород в прискважинной области

Заключение

Список литературы

Введение

Цель данной курсовой работы анализ петрофизических уравнений, используемых при оценке фильтрационно-ёмкостных свойств и характера насыщения коллектора, используемых при подсчёте запасов углеводородов на месторождениях Томской области.

Глава 1. Теоретическая часть

ПРОНИЦАЕМОСТЬ

Проницаемость - это свойство горных пород пропускать сквозь себя флюиды, т.е. жидкости, газы и их смеси.

При количественной оценки проницаемости породы считаем фильтрацию линейной, т.е. соответствующую линейному закону Дарси:

х=Кпр*1/м*grad Pпл;

где Кпр - коэффициент пропорциональности. Измеряется в СИ в м2, но ввиду малости скорости фильтрации чаще всего используется мкм2. В СГС-Д(Дарси), 1Д=1,02*10-12 м2=1,02мкм2.

Проницаемость в общем виде зависит от свойств горной породы, числа фильтрующихся фаз, взаимодействия фаз. В соответствии рассматривается абсолютная, фазовая и относительная проницаемости.

Абсолютная проницаемость. Под ней понимают проницаемость пористой среды, определяемую при фильтрации единственной фазы, инертной к породе. Определяется по лабораторным исследованиям на отмытых и сухих образцах. При этом необходимо учитывать эффект «проскальзывания газа».

Фазовая проницаемость. Проницаемость фазы при наличие в коллекторе других фаз. Проницаемость любой из фаз ниже абсолютной проницаемости.

Относительная проницаемость - фазовая проницаемость, отнесённая к абсолютной, и нормированная по эффекту проскальзывания, т.е.

Кпротн =Кпр ф / К пр?

По проницаемости породы подразделяют:

· Проницаемые > 10-2 мкм2

· Полупроницаемые 10-2 - 10-4 мкм2

· Непроницаемые < 10-4 мкм2

· Породы-экраны < 10-6 мкм2

ПОРИСТОСТЬ

Пористость - это наличие в массиве горной породы или минерале незаполненного минеральным скелетом пространства. В естественном залегании они вмещают пластовые жидкости. Выделяют первичную и вторичную виды пористости. Первичными являются межзёрновые поры, межкомпонентные; ко вторым относятся чаще тектонические трещины, а также связанные с деятельностью подземных вод.

а)хорошо отсортированный высокопористый песчаник, б) плохо отсортированный песчаник,

в) глины, г)трещиноватая карбонатная порода, при Кп=15%, д) Кп=30%,

е) трещиновато-кавернозная карбонатная порода.

По форме первичные полости--поры могут быть ромбоэдральными, у хорошо отсортированных рыхлых и скатанных песков, тетраэдрическими у тех же сильно уплотненных пород, щелевидными у глин, слюд и других минералов с кристаллической решеткой пластинчатой структуры, в виде канальцев расширяющейся или сужающейся формы у плохо отсортированных обломочных образований, пузырчатыми в ненарушенных магматических породах; вторичные полости--трещиновидными у скальных метаморфических и магматических пород, каверновидными у карбонатных разностей и гипсов, каналовидными у лессов, ячеистыми у известковистых и кремнистых туфов, соответствующими форме выщелаченным кристаллам минералов в плотных магматических, метаморфических и осадочных породах. По размерам поры и каверны можно характеризовать эффективным диаметром, а трещины--средней шириной (раскрытием).

Классификация пор по размерам положен принцип рассмотрения взаимодействия с насыщающим флюидом.

Сверхкапиллярные поры имеют диаметр dэф> 10-4 м. Доля воды, связанной капиллярными силами и силами адсорбции с твердой фазой, сравнительно невелика. Поэтому пластовая вода в этих порах может двигаться в основном под действием силы тяжести в соответствии с законами трубной гидромеханики. Характерны для слабосцементированных галечников, гравия, крупно- и среднезернистых песков, обломочных разностей карбонатных пород; в зонах выщелачивания карбонатных пород они могут достигать весьма больших размеров (каверны, карсты).

Капиллярные поры dэф=10-7 - 10-4 м Движение воды под действием силы тяжести затруднено, т.е. вода в этих порах удерживается капиллярными силами. Типичны для сцементированных песчаников, обломочных и кристаллических известняков, доломитов.

Субкапиллярные поры (dэф= 2*10-9 - 10-7 м) велика доля воды, на которую действуют адсорбционные силы со стороны твердой поверхности. Поры в этом случае заполнены рыхло- и прочносвязанной водой, которая практически не способна к перемещению в поле силы тяжести или под влиянием сил поверхностного натяжения. Свойственны глинам, мелкокристаллическим и мелоподобным известнякам, доломитам, трепелам» пепловым туфам и другим тонкозернистым породам. В отсутствие трещиноватости все эти породы не являются коллекторами.

Микропоры (dэф< 2*10-9 м), диаметр которых соизмерим с толщиной слоя прочносвязанной воды, пластовая вода при температурах менее 70 °С практически неподвижна. Микропоры установлены у некоторых природных цеолитов.

Трещиноватость наиболее характерна для плотных, низко-пористых горных пород. Происхождение трещин чаще всего тектоническое, хотя в природе можно встретить трещины диагенеза (доломитизация карбонатов), трещины уплотнения и трещины автогидроразрыва в зонах образования аномально высоких пластовых давлений.

По характеру взаимной связи между порами и движению флюидов в породе различают общую, открытую, эффективную и динамическую пористости.

Коэффициентом общей пористости Кп оценивается объем всех полостей, как сообщающихся между собой (или открытых), так и не сообщающихся (закрытых).

Кп = (V-Vтв) / V или Кп = (Vп мз + Vт + Vкав) / V = Кп мз + Кт + Ккав.

Коэффициентом открытой пористости Кп о оценивается объем пор, сообщающихся между собой в породе и с окружающей средой. Для низкоглинистых высокопористых и рыхлых пород общая и открытая пористости отличаются незначительно. Для пород с большим содержанием субкапиллярных пор (например, глины) различие может быть весьма существенным.

Коэффициент эффективной пористости Кп эф характеризует долю порового пространства, которое может быть заполнено углеводородами. Представляет собой объем открытых пор за исключением объема, заполненного физически связанной и капиллярно - удержанной пластовой водой:

Кп эф =(Vп о-Vв св) / V=Кп о*(1- Кв св).

Следует также отметить, что не весь объем нефти или газа, заполняющих полезную емкость горных пород, можно привести в движение при разработке месторождений. Определенная часть их, находящаяся в мелких и тупиковых порах, при реализуемых градиентах давления вытесняющей жидкости остается в порах без движения. Поэтому при моделировании режима разработки пласта необходимо исходить из критерия коэффициента динамической пористости Кп д, показывающего, в какой части объема породы при заданном градиенте давления может наблюдаться движение УВ.

Кп д=(Vп о-Vв св- Vн о) / V=Кп о - (1-Кв св- Кн о).

Определение коэффициента динамической пористости отличается неоднозначностью и трудоемкостью определения, что ограничивает его широкое применение. При каратаже его возможно определить путем наблюдений в скважинах за проникновением радиоактивных изотопов в пласт.

ГЛИНИСТОСТЬ

Глинистость осадочных горных пород характеризуется содержанием в минеральном скелете породы частиц с эффективным диаметром менее 10 мкм. Глинистость устанавливают обычно по данным гранулометрического анализа и рассчитывают по формуле:

Сгл = (м 0,01 / м скел)*100%

В петрофизической и геофизической практике используют параметры глинистости, производные от массовой глинистости Сгл,--объемную Кгл и относительную згл глинистость.

В общем случае, коэффициент объемной глинистости:

Кгл = Сгл *(1-Кп) * ускел / углин.

Параметр Кгл характеризует долю объема породы, занимаемую глинистым материалом; его удобнее использовать при построении различных моделей породы и для сопоставления с геофизическими параметрами, например с удельной радиоактивностью породы.

К глинистым минералам относят минералы алюмосиликатного состава, образующие группы гидрослюд, каолинита, монтмориллонита.

В петрофизике нефтегазовых коллекторов информация о глинистости изучаемых объектов необходима для решения следующих вопросов:

а) выбора петрофизических уравнений и их констант, адекватных изучаемому объекту, для эффективного использования их при геологической интерпретации результатов ГИС на стадиях подсчета запасов и проектирования разработки месторождений нефти и газа;

б) прогноза поведения коллекторов нефти и газа в прискважинной зоне при вскрытии разреза бурением на пресном РВО;

в) прогноза поведения коллекторов нефти и газа при заводнении их пресной водой, закачиваемой в нагнетательные скважины в процессе эксплуатации.

УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ

Под удельной поверхностью (в нефтегазовой петрофизике) пористой среды понимают полную поверхность твердых частиц, образующих твердую фазу этой среды, или полную поверхность поровых каналов среды, отнесенную к единице объема пористой среды.

Sп=Sтв * утв (1-Кп) [м-1].

ГИДРОФИЛЬНЫЕ И ГИДРОФОБНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ

Реальные коллекторы нефти и газа в пластовых условиях нередко бывают частично гидрофобными. Это значит, что часть поверхности пор водой не смачивается; в пределах этих «островов» отсутствует пленка воды», а нефть или газ непосредственно граничат с поверхностью твердой фазы.

Избирательная смачиваемость поверхности твердой фазы водой определяется величиной угла смачивания и на границе воды и другой подвижной фазы в капилляре (воздух, газ, нефть).

При и = 0, поверхность считается полностью гидрофильной; при 0<и?90° поверхность преимущественно гидрофильна; при: 90°<и?1800--преимущественно гидрофобна; при и=180°-- полностью гидрофобна. Причины частичной или полной гидрофобности поверхности могут быть различными: специфические свойства вещества твердой фазы, состав и физические свойства пластовой воды, нефти и газа.

Преимущественно гидрофобны твердые битумы и ископаемые угли. Глины и агрегаты глинистых минералов в породах-коллекторах (глинистый цемент), как правило, гидрофильны, если не считать глинистых нефтематеринских отложений (например, породы баженовской свиты. Зерна кварца и полевых шпатов в песчаниках и алевролитах, кальцита и доломита в карбонатных коллекторах имеют различную избирательную смачиваемость в зависимости от свойств пластовых флюидов. В нефтеносном коллекторе гидрофобизация поверхности происходит при наличии полярных молекул поверхностно-активных углеводородов -- нефтеновых кислот, асфальтенов и т.д., которые в пределах отдельных участков поверхности прорывают пленку воды и занимают активные центры поверхности. В известняках возможна кроме обычной адсорбции молекул углеводородов их хемосорбция, сопровождаемая образованием на поверхности пор новых соединений, например нафтенатов кальция.

Гидрофобизация породы-коллектора оказывает существенное влияние на величину подсчетных параметров и эффективность разработки месторождения, поэтому необходимы учет степени гидрофобизации и количественная ее оценка.

НЕФТЕ- И ГАЗОНАСЫЩЕННОСТЬ ПОРОД

Породы-коллекторы в условиях естественного залегания содержат воду, нефть и газ. В водоносных коллекторах поровое пространство обычно полностью насыщено водой. Однако в отдельных геологических объектах наблюдается присутствие остаточной нефти, которое является следствием миграции нефти в расположенную поблизости ловушку, где сформировалась нефтяная залежь. В нефтеносном гидрофильном коллекторе поры насыщены нефтью и водой. Нефть занимает обычно межзерновые поры и каверны размером более 1 мкм и трещины раскрытостью больше 1 мкм; иногда возможно присутствие нефти в более мелких порах, кавернах и трещинах меньшей раскрытости. Вся поверхность минерального скелета покрыта пленкой воды. Вода заполняет оставшуюся часть объема пор, не занятую нефтью. Содержание нефти и воды в объеме пор характеризуют коэффициентами нефте- и водонасыщения--Кн, Кв, сумма которых равна 1. Если коллектор находится в зоне предельного насыщения ловушки нефтью, коэффициент нефтенасыщения соответствует выражению:

Кнпред = 1-Кв о.

В частично гидрофобном коллекторе часть поверхности твердой фазы занимают молекулы поверхностно-активных компонентов нефти, водная пленка на поверхности в этих участках отсутствует. Коэффициент нефтенасыщения частично гидрофобного коллектора при прочих равных условиях выше коэффициента нефтенасыщения того же коллектора при полной его гидрофильности.

Коэффициент нефтенасыщения крупных каверн и трещин большой раскрытости в зоне предельного нефтенасыщения принимают равным единице.

Газоносный коллектор также может быть частично гидрофобным. Наиболее вероятна частичная гидрофобность газоносного коллектора в следующих случаях: а) коллектор с высокими проницаемостью и пористостью и очень высоким значением г>0,95; б) коллектор содержит битум на поверхности твердой фазы.

При подсчете запасов нефти и газа для определения параметров Кн и Кг широко применяют методы ГИС, по данным которых определяют вначале Кв, а затем рассчитывают Кн или Кг.

В коллекторах с трехфазным насыщением, содержащих в порах нефть, газ и воду, находят раздельно коэффициенты нефте- и газонасыщения, учитывая, что их сумма равна единице.

ВЫДЕЛЕНИЕ КОЛЛЕКТОРОВ

Задача выделения коллекторов является составной частью задачи литологического расчленения, однако ввиду практической важности ее рассматривают как самостоятельную. Петрофизическая основа решения задачи--граничное значение Кп, Сгл и других параметров породы, характеризующее границу коллектор--неколлектор. Зная граничное значение Кпгр или Сглгр, проводят на диаграмме этого параметра, полученной для данного разреза способом кросс-плотов или каким-либо другим, линию, параллельную оси глубин, соответствующую Кпгр или Сглгр, после чего характеризуют его как коллектор или неколлектор.

Оценка характера насыщения коллектора и выделение продуктивного коллектора выполняются путем сравнения удельного сопротивления сп пласта-коллектора с его удельным сопротивлением свп при полном насыщении пластовой водой. Если сп < свп --коллектор водоносный; если сп > свп пласт содержит нефть или газ, но еще неизвестно, является ли он промышленно продуктивным. Пласт считают продуктивным при условии сп > спкр н, где спкр н --критическое удельное сопротивление рассматриваемого класса коллектора. Величину спкр н и соответствующее значение Рнкр н устанавливают с помощью зависимости Рн= f(Кв), в соответствии с величиной Квкр н, определенной путем анализа кривых относительной фазовой проницаемости для системы нефть--вода или газ--вода в зависимости от того, чем насыщен коллектор.

Глава 2. Краткая характеристика геологического разреза и пласта Ю1

Залежь нефти на Крапивинском месторождении приурочена к платсу Ю1 васюганской свиты. Основные запасы связаны с верхнеюрским пластомЮ13-4 (подугольная часть верхневасюганской подсвиты). В пределах месторождения пробурено 28 поисковых и разведочных скважин, 17 из которых дали притоки нефти. При изучении параметров пористости, эффективной мощности и дебита мы можем наблюдать заметные колебания. Так, дебит скв. 201 (132,4 м3/сут) при незначительном превышении средней пористости коллекторов (17 %) по сравнению со скв. 202 (16 %) и меньшей эффективной толщине (10,4 против 13,8 м) в 20 раз превосходит дебит последней (7 м3/сут); дебит скв. 190 (60,4 м3/сут), несмотря на одинаковую пористость (16 %) и меньшую эффективную толщину (9,8 м) по сравнению со скв. 206 (12,2 м) и скв. 195 (14,4 м), значительно превышает дебиты указанных скважин (7,7 и 11,7 м3/сут). Оказалось, что колебания дебитов скважин при установленном несоответствии с емкостными параметрами продуктивной пачки вполне отвечают изменчивости проницаемости коллекторов пласта Ю13. Так, максимальный дебит в скв. 208 (316 м3/сут) обусловлен очень высокими значениями проницаемости пласта Ю13, достигающими 0,6296-2,2848 мкм2 (см. скв.208 на рис.1). Несколько меньшие дебиты в скв. 201 (132,4 м3/сут) и скв. 203 (59,5 м3/сут) соответствуют некоторому уменьшению проницаемости в скв. 201 (до 0,1000-0,4037 мкм2) и более значительному в скв. 203 (до 0,010-0,063 мкм2). Небольшие дебиты в скв. 206 (7,3 м3/сут нефти и 0,4 м3/сут воды) и скв. 195(11,7 м3/сут) отвечают еще более низкому значению проницаемости (до 0,001-0,050 мкм2). Таким образом, очевидно, что именно изменчивость проницаемости пород-коллекторов пласта Ю13 определяет столь широкий диапазон вариаций дебитов нефти и сложный характер распределения продуктивности по скважинам. Именно проницаемость обеспечивает аномально высокие дебиты (60-316 м3/сут) ряда скважин, отличающие Крапивинское месторождение от других, причем не только Каймысовского свода, но и всей Западной Сибири.

Рис.1. Геофизическая, петрофизическая и литологическая характеристики песчаных пород-коллекторов разных типов

1-10 - литологические типы пород: 1-7 - песчаники;1 - крупно-среднезернистые; 2- среднезернистые; 3- средне-мелкозернистые; 4-средне-мелкозернистые глинисто-алевритистые и алевритовые; 5- мелкозернистые глинисто-алевритистые; 6- мелкозернистые алевритовые и глинисто-алевритовые; 7- алевритисто-глинистые; 8,9 - алевролиты (8 - песчаные, 9 - песчано-глинистые); 10- аргиллиты; 11- угли; 12-17 - гранулометрические фракции: 12-14 - песчаные (12 - крупнозернистые, 13- среднезернистые, 14- мелкозернистые); 15,16 - алевритовые (15 - крупнозернистые, 16- мелкозернистые); 17- глинистые; 18-21 - петрографический состав обломочной части: 18- кварц; 19- полевые шпаты; 20 - обломки горных пород; 21 - слюда.

Стратиграфия и фациальные особенности формирования Горизонта Ю1 юго-восточной части Каймысовского свода.

Стратиграфическое расчленение разреза юго-восточной части Каймысовского свода (район Крапивинского нефтяного месторождения) осуществлено по данным глубоких скважин с использованием ископаемых остатков фауны и флоры, стандартного каротажа (ПС -- поляризации собственной, КС -- кажущегося сопротивления) и региональных корреляционных схем.

Объектом изучения является горизонт Ю1 васюганской свиты келловей-оксфордского ярусов верхней юры (J3к-оvs).

Страницы: 1, 2