Файл: Основные сведения о залежах и месторождениях нефти и газа.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 106
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
2 Что такое природный резервуар
4 Что такое природный режим, виды и их характеристика
5 Состав и свойства нефти газа воды в пластовых и поверхностных условиях
5.1 Классификация нефти по групповому углеводородному составу
5.2 Какое процентное содержание серы в нефти имеет промышленное значение
5.3 Какое процентное содержание этана гелия сероводорода в газе имеет промышленное значение
, имеющих ассиметричный атом углерода вращать плоскость плоско-поляризованного света либо вправо, либо влево. Эти молекулы имеют оптические изомеры, называемые эпимерами.
Углеводородные газы – это часть природных углеводородных систем. Под природными (естественными) газами понимают все газообразные вещества, встречающиеся в природе. Очень часто природные газы содержат химические вещества, способные к горению и поэтому имеют важное народно-хозяйственное значение.
Газы чисто газовых скоплений представлены в основном метаном (до 98,8% и более) с примесью его гомологов, а также неуглеводородных компонентов: углекислого оксида углерода, азота, кислорода и сероводорода.
Горючие (природные) газы относятся к каустобиолитам нефтяного (битумного) ряда, поскольку они состоят в основном из углеводородов и, прежде всего, метана, а также его ближайших гомологов – этана (С2Н6), пропана (С3Н8), бутана (С4Н10). По схеме классификации продуктов природного преобразования нефтей и природных битумов горючие газы - это нафтиды.
В составе газов, растворенных в подземных водах, основными являются метан, азот и углекислый газ. Причем, концентрация метана в растворенном газе может достигать 80-95% и составлять тысячи см3 на литр. Эта форма концентрации углеводородов имеет промышленное значение.
Кроме углеводородов в составе природного газа встречаются неуглеводородные газы – азот (N2), углекислый газ (СО2), сероводород (Н2S). Довольно часто в природном газе присутствуют инертные газы: гелий (He), аргон (Ar), ксенон (Xe) и др.
Этан при содержании в газе 3 % и более, гелий при концентрации в свободном газе 0,05 % и в растворенном в нефти газе 0,035 %, а также сероводород при содержании 0,5 % (по объему) имеют промышленное значение.
Краткая характеристика отдельных газов. Представителями углеводородных газов (УВГ) являются – метан (СН4) – бесцветный газ, составляющий основу газов газовых месторождений. Кроме того, метан вообще широко распространен в природе: уголь, болота. Метан существенно легче воздуха: 1м3 =0,677 кг (при норм. условиях). Теплотворная способность его примерно в 2,5 раза больше, чем у угля. Относительная плотность по воздуху 0.55.
Этан (С2Н6) – тоже бесцветный газ, несколько тяжелее воздуха (1 м3 =1,270 кг). В чистом виде в природе не встречается, только в смеси с другими газами.
Пропан (С3Н8) – бесцветный газ, тяжелее воздуха (1м3
=1,966 кг). В чистом виде в природе также не встречается. В природе находится только в смеси с другими УВГ и в попутных газах нефтяных месторождений.
Бутан (С4Н10) – бесцветный газ, примерно в 2 раза тяжелее воздуха. Также в чистом виде в природе не встречается, но является обязательным спутником нефти. Первый углеводород, у которого появляются изомеры: н-бутан H3C-CH2-CH2-CH3 и изобутан H3C-CH-CH3-CH3. Свойства изомеров близки, но есть и отличия. Например, при нормальном давлении н-бутан сжижается при +0,6˚С, имеет температуру кипения 0,5˚С и относительную плотность по воздуху 2,085, а изобутан при сжижается при минус 11˚С, имеет температуру кипения минус 10,2˚С и относительную плотность по воздуху 2,067.
Представителями неуглеводородных газов являются – углекислый газ (СО2) широко распространен в природе, в частности есть и в атмосфере. Но в земной коре в свободном состоянии сравнительно редко встречается. Чаще развит в районах вулканизма и регионального метаморфизма пород, но иногда и вместе с углеводородными газами, где его содержание может достигать 35%. Это бесцветный газ, без запаха, в 1,5 раза тяжелее воздуха. Очень хорошо растворяется в воде – при t=15˚С в 100 объёмах воды растворяется 101,9 объём СО2, а метана, например, лишь три объёма. Именно поэтому СО2 в земной коре чаще не в свободном состоянии, а в водорастворенном (разного рода углекислые воды – нарзан и др.).
Азот (N2) – это основной газ атмосферы. Инертный, бесцветный. Важно отметить, что азот встречается и среди газов земной коры, куда он попадает (проникает) частью из атмосферы вместе с водой, а частью и из других источников. В ряде случаев азот отмечается в составе газовых залежей, а иногда обнаруживаются скопления почти чистого азота (Татарстан, Удмуртия).
Сероводород (Н2S) – горючий газ с очень неприятным запахом. Ядовит. Легко растворим в воде: при 20˚С в одном объёме воды растворяется примерно 2,6 объёма сероводорода, а при 0˚С примерно 4,7 объёма. Сероводород часто встречается в земной коре в районах с высокой вулканической активностью. За последние годы открыты крупнейшие газовые и газоконденсатные месторождения, содержащие значительные концентрации H2S (Оренбургское – до 4,5 %, Астраханское до 22% и др.). Сероводород является источником получения промышленной серы. Но не нужно забывать, что он очень агрессивен. Из-за содержания в нефти сероводорода происходит коррозия насосно-компрессорных и обсадных труб и оборудования.
О других газах можно лишь упомянуть. Кислород (О2)– в свободном состоянии в земной коре не встречается, но имеется в большом количестве в почвенном слое; Водород (Н2) – встречается крайне редко. Есть инертные газы. Из них наиболее важен инертный газ гелий (Не), так как имеет промышленное и стратегическое значение, который иногда вместе с азотом образует довольно крупные скопления. Газ гелий может быть обнаружен в породах фундамента.
Плотность газа – масса 1 м3 газа при температуре равной 0˚С и давлении 760 мм рт.ст. Единица плотности газа в системе СИ – кг/м3. Плотность нефтяных газов колеблется от 0,554 для метана до 3,459 для гептана и выше.
Теплота сгорания (теплотворная способность) – это количество тепла в килоджоулях, которое выделяется при полном сгорании 1 м3 газа. Теплота сгорания УВ газов растет с увеличением их молекулярной массы: для метана она равна 35948 кДж/м3 , для этана – 63924кДж/м3 , пропана – 91682 кДж/м3 и т.д. Смесь природного газа выделяет в среднем при сгорании 35160 кДж/м3.
Вязкость газов очень мала и не превышает 0,01 сП. С повышением температуры вязкость газов увеличивается, так как она обусловлена интенсивностью теплового движения молекул. Вязкость жидкостей с повышением температуры уменьшается благодаря снижению энергии межмолекулярных взаимодействий, препятствующих перемещению их относительно друг друга. Углеводородные газы при одинаковых условиях имеют меньшую вязкость, чем неуглеводородные газы.
По содержанию серы нефти подразделяются на малосернистые (до 0,5 %), сернистые (0,51—2 %) и высокосернистые (выше 2 %). Сера в нефтяных при содержании ее более 0,5 % имеет промышленное значение.
Газ часто содержит сероводород, гелий, оксид углерода, азот и инертные газы, иногда ртуть. Этан при содержании в газе 3% и более, гелий при концентрации в свободном газе 0,05% и в растворенном в нефти газе 0,035%, а также сероводород при содержании 0,5% (по объему) имеют промышленное значение.
Конденсат – жидкая углеводородная фаза, выделяющаяся из газа при снижении давления. Конденсат - природная смесь в основном легких углеводородных соединений, находящихся в газе в растворенном состоянии при определенных термобарических условиях и переходящих в жидкую фазу при снижении давления ниже давления конденсации. В стандартных условиях конденсат (стабильный) находится в жидком состоянии и не содержит газообразных УВ. В состав конденсата могут входить сера и парафин. Конденсаты различаются по групповому и фракционному составу. К основным параметрам пластового газа, содержащего конденсат, кроме перечисленных выше, относятся также конденсатно-газовый фактор и давление начала конденсации.
Давление начала конденсации – давление, при котором конденсат выделяется в пласте из газов в виде жидкости.
Газоконденсатный фактор – количество газа (в м3), из которого добывается 1 м3 конденсата. Значение колеблется для разных месторождений от 1500 до 2500 м3/м3.
Газоконденсаты в стандартных условиях представляют собой прозрачные, бесцветные, желтоватые, слабо коричневатые жидкости, иногда зеленоватые, с плотностью в пределах 0,620-0,825 г/см3; обычно плотность конденсатов увеличивается с глубиной и, как правило, увеличивается в процессе разработки [6].
Конденсат характеризуется плотностью и вязкостью в стандартных условия[. Плотность в ст. ус. Изменяется от 0,6 до 0,82 г/см3 и находится в прямой зависимости от углеводородного состава.
К физическим параметрам конденсатов относится плотность, которая
меняется от 0.677 до 0.827 г/см3, т.е. они легкие – на 60-80% они обычно состоят из бензина, который выкипает до 150-200 С
0. Но есть конденсаты тяжелые, содержащие в своем составе керосиновые фракции, больше нафтеновых и ароматических углеводородов и на каком-то этапе грань между нефтью и конденсатом начинает стираться. Эти фракции имеют температуру выкипания 350-500 о С и состоят из смол и даже асфальтенов. Поэтому вопрос: что это нефть или конденсат приобретает дискуссионный характер. Иногда специалисты затрудняются определить какую залежь открыли: нефтяную или газоконденсатную. Это специфика больших глубин. Поэтому предлагают – если газовый фактор менее 650 м3/м3 – залежь нефтяная; газовый фактор более 900 м3/м3 – залежь газоконденсатная; промежуточные значения 650-900 м3/м3 говорят о том, что пластовая смесь может находиться и в жидком (нефтяная залежь) и в газообразном состоянии.
Если при разработке газоконденсатных месторождений залежей в ней не поддерживать давление, то с течением времени оно будет снижаться и может достигнуть величины меньше величины начала конденсации. Соответственно, в этом плане начнет выделяться конденсат, что приводит к потере ценных углеводородов в недрах.
Виды газоконденсатных месторождений:
Исследование газоконденсатных месторождений нужно проводить с самого начала освоения залежей. Для этого необходимо устанавливать:
Распределение жидкостей и газов в нефтегазовых пластах по высоте соответствует их плотностям.
Углеводородные газы – это часть природных углеводородных систем. Под природными (естественными) газами понимают все газообразные вещества, встречающиеся в природе. Очень часто природные газы содержат химические вещества, способные к горению и поэтому имеют важное народно-хозяйственное значение.
Газы чисто газовых скоплений представлены в основном метаном (до 98,8% и более) с примесью его гомологов, а также неуглеводородных компонентов: углекислого оксида углерода, азота, кислорода и сероводорода.
Горючие (природные) газы относятся к каустобиолитам нефтяного (битумного) ряда, поскольку они состоят в основном из углеводородов и, прежде всего, метана, а также его ближайших гомологов – этана (С2Н6), пропана (С3Н8), бутана (С4Н10). По схеме классификации продуктов природного преобразования нефтей и природных битумов горючие газы - это нафтиды.
В составе газов, растворенных в подземных водах, основными являются метан, азот и углекислый газ. Причем, концентрация метана в растворенном газе может достигать 80-95% и составлять тысячи см3 на литр. Эта форма концентрации углеводородов имеет промышленное значение.
Кроме углеводородов в составе природного газа встречаются неуглеводородные газы – азот (N2), углекислый газ (СО2), сероводород (Н2S). Довольно часто в природном газе присутствуют инертные газы: гелий (He), аргон (Ar), ксенон (Xe) и др.
Этан при содержании в газе 3 % и более, гелий при концентрации в свободном газе 0,05 % и в растворенном в нефти газе 0,035 %, а также сероводород при содержании 0,5 % (по объему) имеют промышленное значение.
Краткая характеристика отдельных газов. Представителями углеводородных газов (УВГ) являются – метан (СН4) – бесцветный газ, составляющий основу газов газовых месторождений. Кроме того, метан вообще широко распространен в природе: уголь, болота. Метан существенно легче воздуха: 1м3 =0,677 кг (при норм. условиях). Теплотворная способность его примерно в 2,5 раза больше, чем у угля. Относительная плотность по воздуху 0.55.
Этан (С2Н6) – тоже бесцветный газ, несколько тяжелее воздуха (1 м3 =1,270 кг). В чистом виде в природе не встречается, только в смеси с другими газами.
Пропан (С3Н8) – бесцветный газ, тяжелее воздуха (1м3
=1,966 кг). В чистом виде в природе также не встречается. В природе находится только в смеси с другими УВГ и в попутных газах нефтяных месторождений.
Бутан (С4Н10) – бесцветный газ, примерно в 2 раза тяжелее воздуха. Также в чистом виде в природе не встречается, но является обязательным спутником нефти. Первый углеводород, у которого появляются изомеры: н-бутан H3C-CH2-CH2-CH3 и изобутан H3C-CH-CH3-CH3. Свойства изомеров близки, но есть и отличия. Например, при нормальном давлении н-бутан сжижается при +0,6˚С, имеет температуру кипения 0,5˚С и относительную плотность по воздуху 2,085, а изобутан при сжижается при минус 11˚С, имеет температуру кипения минус 10,2˚С и относительную плотность по воздуху 2,067.
Представителями неуглеводородных газов являются – углекислый газ (СО2) широко распространен в природе, в частности есть и в атмосфере. Но в земной коре в свободном состоянии сравнительно редко встречается. Чаще развит в районах вулканизма и регионального метаморфизма пород, но иногда и вместе с углеводородными газами, где его содержание может достигать 35%. Это бесцветный газ, без запаха, в 1,5 раза тяжелее воздуха. Очень хорошо растворяется в воде – при t=15˚С в 100 объёмах воды растворяется 101,9 объём СО2, а метана, например, лишь три объёма. Именно поэтому СО2 в земной коре чаще не в свободном состоянии, а в водорастворенном (разного рода углекислые воды – нарзан и др.).
Азот (N2) – это основной газ атмосферы. Инертный, бесцветный. Важно отметить, что азот встречается и среди газов земной коры, куда он попадает (проникает) частью из атмосферы вместе с водой, а частью и из других источников. В ряде случаев азот отмечается в составе газовых залежей, а иногда обнаруживаются скопления почти чистого азота (Татарстан, Удмуртия).
Сероводород (Н2S) – горючий газ с очень неприятным запахом. Ядовит. Легко растворим в воде: при 20˚С в одном объёме воды растворяется примерно 2,6 объёма сероводорода, а при 0˚С примерно 4,7 объёма. Сероводород часто встречается в земной коре в районах с высокой вулканической активностью. За последние годы открыты крупнейшие газовые и газоконденсатные месторождения, содержащие значительные концентрации H2S (Оренбургское – до 4,5 %, Астраханское до 22% и др.). Сероводород является источником получения промышленной серы. Но не нужно забывать, что он очень агрессивен. Из-за содержания в нефти сероводорода происходит коррозия насосно-компрессорных и обсадных труб и оборудования.
О других газах можно лишь упомянуть. Кислород (О2)– в свободном состоянии в земной коре не встречается, но имеется в большом количестве в почвенном слое; Водород (Н2) – встречается крайне редко. Есть инертные газы. Из них наиболее важен инертный газ гелий (Не), так как имеет промышленное и стратегическое значение, который иногда вместе с азотом образует довольно крупные скопления. Газ гелий может быть обнаружен в породах фундамента.
Плотность газа – масса 1 м3 газа при температуре равной 0˚С и давлении 760 мм рт.ст. Единица плотности газа в системе СИ – кг/м3. Плотность нефтяных газов колеблется от 0,554 для метана до 3,459 для гептана и выше.
Теплота сгорания (теплотворная способность) – это количество тепла в килоджоулях, которое выделяется при полном сгорании 1 м3 газа. Теплота сгорания УВ газов растет с увеличением их молекулярной массы: для метана она равна 35948 кДж/м3 , для этана – 63924кДж/м3 , пропана – 91682 кДж/м3 и т.д. Смесь природного газа выделяет в среднем при сгорании 35160 кДж/м3.
Вязкость газов очень мала и не превышает 0,01 сП. С повышением температуры вязкость газов увеличивается, так как она обусловлена интенсивностью теплового движения молекул. Вязкость жидкостей с повышением температуры уменьшается благодаря снижению энергии межмолекулярных взаимодействий, препятствующих перемещению их относительно друг друга. Углеводородные газы при одинаковых условиях имеют меньшую вязкость, чем неуглеводородные газы.
5.2 Какое процентное содержание серы в нефти имеет промышленное значение
По содержанию серы нефти подразделяются на малосернистые (до 0,5 %), сернистые (0,51—2 %) и высокосернистые (выше 2 %). Сера в нефтяных при содержании ее более 0,5 % имеет промышленное значение.
5.3 Какое процентное содержание этана гелия сероводорода в газе имеет промышленное значение
Газ часто содержит сероводород, гелий, оксид углерода, азот и инертные газы, иногда ртуть. Этан при содержании в газе 3% и более, гелий при концентрации в свободном газе 0,05% и в растворенном в нефти газе 0,035%, а также сероводород при содержании 0,5% (по объему) имеют промышленное значение.
5.4 Основные параметры конденсата
Конденсат – жидкая углеводородная фаза, выделяющаяся из газа при снижении давления. Конденсат - природная смесь в основном легких углеводородных соединений, находящихся в газе в растворенном состоянии при определенных термобарических условиях и переходящих в жидкую фазу при снижении давления ниже давления конденсации. В стандартных условиях конденсат (стабильный) находится в жидком состоянии и не содержит газообразных УВ. В состав конденсата могут входить сера и парафин. Конденсаты различаются по групповому и фракционному составу. К основным параметрам пластового газа, содержащего конденсат, кроме перечисленных выше, относятся также конденсатно-газовый фактор и давление начала конденсации.
Давление начала конденсации – давление, при котором конденсат выделяется в пласте из газов в виде жидкости.
Газоконденсатный фактор – количество газа (в м3), из которого добывается 1 м3 конденсата. Значение колеблется для разных месторождений от 1500 до 2500 м3/м3.
Газоконденсаты в стандартных условиях представляют собой прозрачные, бесцветные, желтоватые, слабо коричневатые жидкости, иногда зеленоватые, с плотностью в пределах 0,620-0,825 г/см3; обычно плотность конденсатов увеличивается с глубиной и, как правило, увеличивается в процессе разработки [6].
Конденсат характеризуется плотностью и вязкостью в стандартных условия[. Плотность в ст. ус. Изменяется от 0,6 до 0,82 г/см3 и находится в прямой зависимости от углеводородного состава.
К физическим параметрам конденсатов относится плотность, которая
меняется от 0.677 до 0.827 г/см3, т.е. они легкие – на 60-80% они обычно состоят из бензина, который выкипает до 150-200 С
0. Но есть конденсаты тяжелые, содержащие в своем составе керосиновые фракции, больше нафтеновых и ароматических углеводородов и на каком-то этапе грань между нефтью и конденсатом начинает стираться. Эти фракции имеют температуру выкипания 350-500 о С и состоят из смол и даже асфальтенов. Поэтому вопрос: что это нефть или конденсат приобретает дискуссионный характер. Иногда специалисты затрудняются определить какую залежь открыли: нефтяную или газоконденсатную. Это специфика больших глубин. Поэтому предлагают – если газовый фактор менее 650 м3/м3 – залежь нефтяная; газовый фактор более 900 м3/м3 – залежь газоконденсатная; промежуточные значения 650-900 м3/м3 говорят о том, что пластовая смесь может находиться и в жидком (нефтяная залежь) и в газообразном состоянии.
Если при разработке газоконденсатных месторождений залежей в ней не поддерживать давление, то с течением времени оно будет снижаться и может достигнуть величины меньше величины начала конденсации. Соответственно, в этом плане начнет выделяться конденсат, что приводит к потере ценных углеводородов в недрах.
Виды газоконденсатных месторождений:
-
Низкое содержание конденсата (до 150 см3/м3); -
Среднее содержание конденсата (150-300 см3/м3); -
Высокое содержание конденсата (300-600 см3/м3); -
Очень высокое содержание конденсата (более 600 см3/м3).
Исследование газоконденсатных месторождений нужно проводить с самого начала освоения залежей. Для этого необходимо устанавливать:
-
Состав пластового газа и содержание в нем конденсата, давление максимальной конденсации; -
Фазовое состояние конденсатной системы в пластовых условиях; -
Количество и состав конденсата, выделяющийся из 1 м3 газа при различных температурах и давлении; -
Возможные потери конденсата в недрах при разработке залежи без поддержания давления;
-
Фазовые превращения и свойства газоконденсатных смесей в стволах скважин газосепаратора и газопроводах.
5.5 Подземные воды
Распределение жидкостей и газов в нефтегазовых пластах по высоте соответствует их плотностям.