Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200

твердого вещества в порах не только снижает открытую пористость коллектора и его нефтеемкость, но и значительно ухудшает пропускную способность пористой среды для перемещения в ней жидкостей.

Природные песчаники имеют более сложную структуру по сравнению с фиктивным грунтом, который обычно рассматривают как укладку шаров одинакового диаметра. Зерна неодинаковых размеров, из которых состоят песчаники, обычно удерживаются вместе агломератной массой из цементирующего вещества, состоящего обычно из тонкозернистых частичек. Междузерновое сводообразование приводит часто к местным высоким значениям общей пористости. Отклонение частиц от идеальной сферы одинакового размера дает обычно снижение пористости. Порода в целом содержит скорее непрерывно изменяющуюся размерность пор и форму частиц, но не резко оформленную геометрию. Среднее значение диаметра зерен, встречающихся в нефтеносных песчаниках, обычно лежит в пределах 0,005- 0,05 см, а исчисленный средни1Й диаметр пор составляет величину порядка Vs указанных цифр.

Известняки являются отложениями, выпавшими по всей вероятности из растворов. Эти растворы, хотя и не всегда, образовались из морских вод. Часто известняки представляют собой остатки органического вещества или же являются отложениями углекислого кальция, включающего морские организмы. Некоторые известковые породы состоят из «оолитовой» (ячейкообразной) массы округленных зерен; иногда же соли углекислого кальция хранят в себе остатки раковин. Известковые породы составляют около 5% осадочных пород, находящихся в литосфере. Пористость многих известковых пород образовалась в процессе растворения. Такая «вторичная пористость» обычно создается на поверхностях эрозии, где порода подвергается выветриванию и размыву циркулирующими водами.

«Первичная» пористость в известняках обязана их расчленению, разломам и трещинам карбонатной массы. Эта пористость образовалась в основном в результате напряжений, возникших в процессе геологических перемещений земной коры, и со временем увеличивается вследствие растворения известняков подземными водами. Когда в известковых породах кальций частично замещается магнием, образуются доломиты. В результате кати-онного замещения, если только оно произошло после процесса окаменения карбонатов, может образоваться кристаллическая усадка до 12%, что дает начало разломам и усадочным трещинам в доломитизированной породе.

Движения земной коры также приводят к появлению трещи-новатости в доломитах. Местная пористость доломитизации появилась, очевидно, в результате излишка растворения породы подземными водами, помимо осаждения твердого вещества из раствора.

Оолитовые известняки имеют часто пористую структуру аналогично песчаникам. Однако пористость известняков, образованная пустотами растворения, трещинами и разломами, принадлежит совершенно к особому типу. Вследствие этого она может резко изменяться по своим местным признакам. В некоторых известняковых коллекторах поровое пространство состоит из каверн, образовавшихся после растворения извести в воде. В других случаях оно сосредоточивается в трещинах разлома или же в слоях породы, непосредственно примыкающих к трещинам. Основная масса известняка между трещинами разлома может иметь пористость 3-5%. В таких известняках «промежуточного» типа на основную межзерновую структуру норового пространства налагается независимая система пустот, трещин, разломов, полостей растворения, которая достаточно широко распространена и которая определяет собой основные физические свойства породы - пористость и пропускную способность для жидкости. Это обстоятельство следует запомнить при объяснении поведения известняковых подземных резервуаров.

Большая часть нефтяных подземных резервуаров дает нефть из песчаников, известняков или доломитов. Остальные типы горных пород представляют собой промышленную ценность как коллекторы нефти только случайно. Так, например, месторождение Литтон Спрингс, Тексас, дает нефть из пористого и трещиноватого серпентина. В месторождении Панхендл, Тексас, нефть была найдена в размытом граните, базальном конгломерате, образованном благодаря выветриванию залегающего ниже гранитного фундамента. В месторождениях Флоренс, Колорадо, Солт-Крик, Уайоминг и Касмалия, Калифорния, небольшая добыча нефти была получена из трещиноватых глинистых сланцев. Основные изверженные породы образуют часть подземного нефтяного резервуара в месторождении Фэрбро, Мексика. В некоторых нефтяных месторождениях Канзаса и Оклахомы нефть добывается из пористой окремнелой брекчии.

1.4. Границы нефтяных подземных резервуаров. Выше были рассмотрены типы отдельных текстур горных пород, входящих в состав нефтяных коллекторов и сообщающих им местную нефтеемкость. При этом подразумевалось, что перечисленные осадочные образования в известной степени обладают пропускной способностью для жидкости, т. е. проницаемостью. Вполне очевидно, что породы, которые образуют или могут образовать нефтяной подземный резервуар, должны обладать двумя показателями: пористостью и проницаемостью. Однако нефтяной резервуар является более широким понятием, чем горная порода, обладающая только свойством накопить и отдать содержащуюся в ней нефть.

Нефтяной резервуар состоит из пористой и проницаемой породы, которая непременно содержит нефть. Чтобы иметь промышленную ценность, он должен содержать, разумеется, доста-

точно большой запас извлекаемой нефти для оправдания затрат на бурение и эксплуатацию хотя бы одной скважины, из которой можно было бы получить нефть. Однако размер резервуара не является показателем, непосредственно связанным с описанием его как физической системы.

Нефтяные подземные резервуары должны были быть когда-то вместилищем скопления нефти из первичных источников и обладать способностью удерживать и пропускать через себя жидкости. Они должны обладать также свойствами «ловушек», чтобы предохранить углеводородную жидкость, однажды поступившую в нефтяной коллектор или же в нем образовавшуюся, от исчезновения или улетучивания. В противном случае нефтяные коллекторы не сохранились бы как нефтяные резервуары. Стремление нефти уйти из коллектора обязано обычно выталкивающей силе, которая возникает в связи с гидростатическим давлением К То же самое относится и к любой фазе свободного газа, который может находиться в подземном резервуаре вместе с нефтью и отделяться от последней, скапливаясь поверх зоны нефтена-сыщения. Гравитационное разделение способствует вообще распределению нефти, воды, газа в резервуаре согласно их плотностям. Для предупреждения направленной вверх фильтрации углеводородных жидкостей из нефтеносного коллектора последний должен иметь защитную покрышку из совершенно непроницаемого материала, образующую верхний покров нефтяного резервуара.

В принципе любая из горных пород, непосредственно связанная с нефтеносным коллектором, может служить его защитной покрышкой при условии, что по своей природе она является совершенно непроницаемой для движения жидкостей или же стала таковой вследствие особо сильной цементации или внутри-порового отложения осадков. Так, сильно сцементированные песчаники или же их полностью метаморфизованные аналоги - кварциты - служат в некоторых нефтяных месторождениях защитными покрытиями. Было найдено, что чистые известняки, пласты мела и песчанистые известняки служат защитными перекрытиями для нефтеносных коллекторов. Глины, глинистые сланцы и аргиллитовые породы, например, песчанистые глинистые сланцы или глинистые песчаники и мергели, образуют наиболее широко известные запечатывающие горизонты. Глины обладают пластичностью и могут следовать за движениями земной коры с минимальным количеством разломов и трещин. Тре-

В нефтяных подземных резервуарах всегда существует естественное стремление нефти и свободного газа к расширению за пределы отграничивающего их объема по отношению к среднему пластовому давлению, которое удерживает их в сжатом состоянии и препятствует растворенному газу уйти из раствора. Однако это усилие направлено равномерно к внешнему контуру залежи и само по себе не дает начала фильтрации, направленной вверх.