Файл: Методические указания к практическим работам для студентов направления 21. 03. 01.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.02.2024
Просмотров: 1180
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
ПОРОДЫ-КОЛЛЕКТОРЫ НЕФТИ И ГАЗА
РАСЧЕТ СРЕДНЕЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПЛАСТА ПРИ ЛИНЕЙНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ ИЗОЛИРОВАННЫХ ЗОН
РАСЧЕТ СРЕДНЕЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПЛАСТА ПРИ ГОРИЗОНТАЛЬНО-ЛИНЕЙНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ ИЗОЛИРОВАННЫХ ЗОН
УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НЕФТИ И ВОДЫ В НЕФТЯНЫХ ЗАЛЕЖАХ
ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД
ПОСТРОЕНИЕ ПАСПОРТА ПРОЧНОСТИ ГОРНОЙ ПОРОДЫ ПО МЕТОДУ КРУГОВ МОРА
Министерство науки и высшего образования Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«Санкт-Петербургский горный университет»Кафедра бурения скважинФизика пластаМетодические указания к практическим работамдля студентов направления 21.03.01САНКТ-ПЕТЕРБУРГ2022УДК 622.24 (073)ФИЗИКА ПЛАСТА Методические указания к практическим работам / Санкт-Петербургский горный университет. Сост.: И.С. Фиалковский, И.А. Страупник. СПб, 2022. – 43 с.Методические указания «Физика пласта» содержат разделы, в которых рассмотрены темы практических занятий по определению параметров физических свойств пород-коллекторов. Каждый из разделов содержит краткую теоретическую часть и задачи для самостоятельного решения. Предназначены для студентов направления 21.03.01 «Нефтегазовое дело».Табл. 10. Ил. 14. Библиогр.: 7 назв.Научный редактор проф. М.В. Двойников Санкт-Петербургский горный университет, 2022 г.
Бурение скважин на нефть и газ подразумевает хорошее знание геологического строения залежи, понимание ее физических характеристик (пористость, проницаемость, насыщенность и др.), и физико-химических свойств флюидов (нефти, газа и воды), насыщающих породы.Основной целью выполнения практических занятий является изучение основных физических свойств коллекторов нефти и газа, обучение студентов методам расчета основных свойств коллекторов и насыщающих их флюидов.
Карбонатные коллекторы – это, в основном известняки и доломиты. Накопление нефти, воды и газа происходит в пустотном пространстве коллекторов, которое может быть представлено порами (межзерновое пространство), трещинами и кавернами. В зависимости от строения и происхождения пород-коллекторов у одних преобладает пористость (в основном терригенные коллекторы), у других трещиноватость (карбонатные отложения, сланцы), также встречаются коллекторы смешанного типа.ПористостьПористость – это емкостной параметр горной породы, характеризующий её способность вмещать флюиды. Все горные породы являются пористыми системами. Минеральные компоненты, слагающие грунты, при неплотном прилегании друг к другу образуют промежутки различной величины, которые называются порами.Пористость подразделяют на первичную и вторичную.Пористость принято подразделять на полную (общую), открытую и эффективную или динамическую.Общая пористость (абсолютная, полная или физическая) – это совокупность всех пор в образце. Включает связанные (сообщающиеся) между собой и закрытые (изолированные) поры.Открытая пористость (пористость насыщения) – это совокупность сообщающихся между собой пор.Динамическая пористость – это совокупность тех поровых каналов, которые могут участвовать в фильтрации. Зависит так же, как и проницаемость, от степени открытости поровых каналов, от формы и размера частичек и сложности путей каналов течения. Различие между величиной открытой и динамической пористостью количественно учитывается так называемым структурным коэффициентом, определяемым объемом тупиковых пор и каналов, в которых нефть может находиться, но не принимать участия в фильтрационном потоке. Открытая пористость всегда больше динамической.Количественно пористость выражают в % или долях единицы и определяют через коэффициент пористости. Для полной пористости он выражается по формуле:Коэффициент открытой пористости рассчитывают по формуле:
Таким образом, для определения пористости достаточно знать объемы пор и образца, объемы зерен и образца или плотности образца и зерен. Объем образца можно определить следующими способами:1. Метод парафинизации. Предварительно взвешенный образец покрывают тонкой пленкой расплавленного парафина за 1-2 секунды, чтобы парафин не проник в поры и сразу застыл. Затем взвешивают образец с оболочкой и определяют его объем погружением в жидкость и вычитают объем оболочки, учитывая удельный вес (или плотность) парафина. Достоинством метода является возможность его использования для определения объема образцов рыхлых пород, а также образцов неправильной формы.2. Метод вытеснения. При использовании этого метода образец погружают в жидкость, не проникающую в его поры (чаще всего используют ртуть) и таким образом определяют объем образца. Недостатком метода является то, что способ применим только к сильно сцементированным кернам (иначе при погружении в ртуть часть зерен может отпасть), а также невозможность учета прилипших к поверхности образца пузырьков воздуха из-за непрозрачности ртути. Вместе с тем, ртуть токсична.3. Геометрический метод. Измерение геометрических размеров образцов проводят лишь для специально выточенных кернов идеальной формы без сколов зерен.4. Метод Преображенского. Наиболее часто используемый метод, заключающийся в насыщении образца жидкостью (как правило используют керосин) и определения его объема погружением в ту же жидкость.По методу Преображенского в результате эксперимента мы получаем три значения, зафиксированные на весах: вес сухого образца (Р1), вес образца, насыщенного керосином в керосине (Р2) и вес образца, насыщенного керосином на воздухе (Р3). Объем открытых пор в данном случае, численно равен объему проникшей в поры жидкости (керосин) и может быть найден:ρкер – плотность керосина, кг/м3Объем образца находят по формуле:Исходя из формул (3) и (4), коэффициент открытой пористости по методу Преображенского может быть найден как:
Задача 1. Обработать результаты, полученные по итогам эксперимента по методу Преображенского и найти коэффициент открытой пористостиТаблица 1Исходные данные к задаче 1
продолжение таблицы 1
ВВЕДЕНИЕ
Физика пласта — наука, изучающая физические свойства пород нефтяных и газовых коллекторов; свойства пластовых жидкостей, газов и газоконденсатных смесей; методы их анализа, а также физические основы увеличения нефте- и газоотдачи пластов. Основные понятия курса «Физика пласта» базируются на изучении таких предметов, как «Физика», «Физическая и коллоидная химия», «Нефтегазопромысловая геология и гидрогеология», «Механика горных пород», «Физико–химические процессы массопереноса в пористых средах» и т.д. Основные задачи, которые решаются в курсе «Физика пласта» - это изучение фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов, особенности и закономерности движения в них пластовых жидкостей, взаимодействие их между собой и поровой поверхностью коллекторов в различных горно-геологических и термобарических условиях.Бурение скважин на нефть и газ подразумевает хорошее знание геологического строения залежи, понимание ее физических характеристик (пористость, проницаемость, насыщенность и др.), и физико-химических свойств флюидов (нефти, газа и воды), насыщающих породы.Основной целью выполнения практических занятий является изучение основных физических свойств коллекторов нефти и газа, обучение студентов методам расчета основных свойств коллекторов и насыщающих их флюидов.
ПОРОДЫ-КОЛЛЕКТОРЫ НЕФТИ И ГАЗА
Горные породы подразделяют на три большие группы: магматические (изверженные), осадочные и метаморфические.1. Магматические. Эта группа делится на два вида: эффузивные и интрузивные. Эффузивные породы (излившиеся, изверженные) образуются при изливании магмы на земную поверхность или океаническое дно. К этой группе относятся базальты, диабазы, порфириты и др. Интрузивные или глубинные породы образуются при медленном остывании магмы и под большим давлением в глубинах земной коры и мантии. К этой группе относятся граниты, лабрадориты, габбро.2. Осадочные. Образуются в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно. К этой группе относятся известняки, песчаники, доломиты и др.3. Метаморфические. Образованы путем преобразования магматических, осадочных и самих метаморфических горных пород под воздействием высокой температуры, давления и различных химических процессов. К этой группе относятся мраморы, кварциты, сланцы и др.Горные породы, обладающие способностью вмещать нефть, газ или воду и отдавать их при разработке, называются коллекторами. Подавляющее большинство залежей углеводородов приурочено к группе осадочных коллекторов. По литологическому составу коллекторами нефти и газа являются: терригенные, карбонатные, вулканогенно-осадочные и кремнистые горные породы. Большую часть коллекторов относят либо к терригенному, либо к карбонатному виду. Терригенные коллекторы - это, в основном, песчаники, состоящие из зерен кварца, полевого шпата, слюды и других минералов (более 100 наименований).Карбонатные коллекторы – это, в основном известняки и доломиты. Накопление нефти, воды и газа происходит в пустотном пространстве коллекторов, которое может быть представлено порами (межзерновое пространство), трещинами и кавернами. В зависимости от строения и происхождения пород-коллекторов у одних преобладает пористость (в основном терригенные коллекторы), у других трещиноватость (карбонатные отложения, сланцы), также встречаются коллекторы смешанного типа.ПористостьПористость – это емкостной параметр горной породы, характеризующий её способность вмещать флюиды. Все горные породы являются пористыми системами. Минеральные компоненты, слагающие грунты, при неплотном прилегании друг к другу образуют промежутки различной величины, которые называются порами.Пористость подразделяют на первичную и вторичную.Пористость принято подразделять на полную (общую), открытую и эффективную или динамическую.Общая пористость (абсолютная, полная или физическая) – это совокупность всех пор в образце. Включает связанные (сообщающиеся) между собой и закрытые (изолированные) поры.Открытая пористость (пористость насыщения) – это совокупность сообщающихся между собой пор.Динамическая пористость – это совокупность тех поровых каналов, которые могут участвовать в фильтрации. Зависит так же, как и проницаемость, от степени открытости поровых каналов, от формы и размера частичек и сложности путей каналов течения. Различие между величиной открытой и динамической пористостью количественно учитывается так называемым структурным коэффициентом, определяемым объемом тупиковых пор и каналов, в которых нефть может находиться, но не принимать участия в фильтрационном потоке. Открытая пористость всегда больше динамической.Количественно пористость выражают в % или долях единицы и определяют через коэффициент пористости. Для полной пористости он выражается по формуле:Коэффициент открытой пористости рассчитывают по формуле:
Таким образом, для определения пористости достаточно знать объемы пор и образца, объемы зерен и образца или плотности образца и зерен. Объем образца можно определить следующими способами:1. Метод парафинизации. Предварительно взвешенный образец покрывают тонкой пленкой расплавленного парафина за 1-2 секунды, чтобы парафин не проник в поры и сразу застыл. Затем взвешивают образец с оболочкой и определяют его объем погружением в жидкость и вычитают объем оболочки, учитывая удельный вес (или плотность) парафина. Достоинством метода является возможность его использования для определения объема образцов рыхлых пород, а также образцов неправильной формы.2. Метод вытеснения. При использовании этого метода образец погружают в жидкость, не проникающую в его поры (чаще всего используют ртуть) и таким образом определяют объем образца. Недостатком метода является то, что способ применим только к сильно сцементированным кернам (иначе при погружении в ртуть часть зерен может отпасть), а также невозможность учета прилипших к поверхности образца пузырьков воздуха из-за непрозрачности ртути. Вместе с тем, ртуть токсична.3. Геометрический метод. Измерение геометрических размеров образцов проводят лишь для специально выточенных кернов идеальной формы без сколов зерен.4. Метод Преображенского. Наиболее часто используемый метод, заключающийся в насыщении образца жидкостью (как правило используют керосин) и определения его объема погружением в ту же жидкость.По методу Преображенского в результате эксперимента мы получаем три значения, зафиксированные на весах: вес сухого образца (Р1), вес образца, насыщенного керосином в керосине (Р2) и вес образца, насыщенного керосином на воздухе (Р3). Объем открытых пор в данном случае, численно равен объему проникшей в поры жидкости (керосин) и может быть найден:ρкер – плотность керосина, кг/м3Объем образца находят по формуле:Исходя из формул (3) и (4), коэффициент открытой пористости по методу Преображенского может быть найден как:
Задача 1. Обработать результаты, полученные по итогам эксперимента по методу Преображенского и найти коэффициент открытой пористостиТаблица 1Исходные данные к задаче 1
| № | Вес сухого образца на воздухе, г | Вес в керосине образца насыщенного керосином, г | Вес сухого образца на воздухе с керосином, г |
| 1 | 24,6 | 22,2 | 26,6 |
| 2 | 23,7 | 21,8 | 24,9 |
| 3 | 27,2 | 24,4 | 28,8 |
| 4 | 26,5 | 22,5 | 28,4 |
| № | Вес сухого образца на воздухе, г | Вес в керосине образца насыщенного керосином, г | Вес сухого образца на воздухе с керосином, г |
| 5 | 29,5 | 25,7 | 32,1 |
| 6 | 24,3 | 22,1 | 26,4 |
| 7 | 27,6 | 25,8 | 29,3 |
| 8 | 26,7 | 23,4 | 28,4 |
| 9 | 30,2 | 27,5 | 32,8 |
| 10 | 29,5 | 26,7 | 31,3 |
| 11 | 32,5 | 29,3 | 34,6 |
| 12 | 27,3 | 24,1 | 29,3 |
| 13 | 28,1 | 25,8 | 30,2 |
| 14 | 29 | 27,1 | 32,1 |
| 15 | 27,5 | 25,4 | 29,3 |
| 16 | 28,2 | 26,5 | 30,1 |
| 17 | 26,4 | 24 | 28,4 |
| 18 | 27,3 | 22,6 | 29,5 |
| 19 | 25,5 | 20,1 | 28,4 |
| 20 | 27,9 | 22,3 | 30,1 |
| 21 | 28,6 | 23,4 | 31,5 |
| 22 | 29,5 | 24,7 | 32,1 |
| 23 | 26,3 | 21,5 | 29,1 |
| 24 | 27,6 | 22,6 | 30,7 |
| 25 | 28,5 | 24,3 | 30,2 |
| 26 | 27 | 22,8 | 29,2 |
| 27 | 27,7 | 21,4 | 29,9 |
| 28 | 25,9 | 21,1 | 29,5 |
| 29 | 26,8 | 23,6 | 28,9 |
| 30 | 25 | 19 | 28 |