Строение земли

По данным, полученным в результате проведения космиче­ских исследований, длина земного меридиана 40008,548 км, а длина экватора 40075,704 км. Средний радиус шара, равновели-

кого объему Земли, - 6371 км. Упрощенно, по геофизическим ма­териалам, установлено неоднородное внутреннее строение земли. В ней выделяются (упрощенно) ядро радиусом около 3400 км, мантия (промежуточная оболочка) толщиной примерно 2900 км и земная кора, максимальная мощность которой 70 км, а в рай­онах материков 30-50 км_т в области океанов 5-8 км. Средняя плотность земли принята 5,52 г/см³. Плотность земли значитель­но выше плотности наиболее встречающихся горных пород, рас­пространенных в земной коре (Таблица 2).

Таблица 2.

№ п/п	Порода	Плотность, г/см
1.	Гранит	2,5-3
2.	Базальт	2,7-3,2
3.	Известняк	2,4-2,8
4.	Доломит	2,9
5.	Глина	1,6-2,8

Наиболее изучена земная кора. Земная кора представляется резко изменяющейся толщиной и неодинаковым строением.

В среднем подошва земной коры залегает под континентами на глубине 40 км, а под океанами на глубине 11-12 км. Средняя толщина океанической коры около 7 км. Земная кора состоит из множества геологических тел, разнообразных по составу, форме и размерам.

Мельчайшие зерна и кристаллы, которые представляют со­бой природные химические соединения или самородные элемен­ты, называются минералами. Минералов насчитывается более 2000. Геологические тела, состоящие из минеральных зерен или их обломков, называются горными породами.

Земная кора сложена горными породами, различными по своему составу, строению и свойствам. Горные породы, слагаю­щие земную кору, состоят из минералов. Минералы - это при­родные химические соединения, представленные однородными по составу и физическим свойствам телами, образующимися при различных физико-химических процессах, протекающих в зем­ной коре.

В.И. Кудинов. Основы иефтегазопромыслового дела

Глава III. Основы нефтегазопромысловой геологии

Горные породы - это минеральные соединения постоянного минералогического и химического состава, образующие само­стоятельные геологические тела, слагающие земную кору. В за­висимости от происхождения все горные породы разделяют па магматические или изверженные, осадочные и метаморфические или видоизмененные. Изверженные породы, имеют, в основном, кристаллическое строение, образовались в результате застывания и кристаллизации на поверхности земли или в ее недрах селикат-ного расплава (кремнеземного) - магмы. Это плотные, крепкие, однородные массивы. Представителями изверженных пород яв­ляются базальты, граниты. В этих породах нет остатков расти­тельного и животного происхождения.

Осадочные горные породы образовались в результате осаж­дения органических и неорганических веществ на дне водных бассейнов и па поверхности земли с последующим их уплотнени­ем и изменением. Мельчайшие частицы раздробленных водой и ветром изверженных пород, а также остатки животных и расти­тельных организмов при осаждении образовывали слои и пласты. Эти породы по способу образования подразделяют на обломоч­ные (механические осадки), породы химического и смешанного происхождения. Осадочные горные породы - наиболее распро­страненные, так как они покрывают около 75% всей земной по­верхности и составляют 10% массы земной коры. Обломочные породы образовались в результате разрушения, переноса и отло­жения мелких частиц разрушенных пород. К обломочным поро­дам относятся валуны, галечники, гравий, пески, песчаники, гли­ны, аргилиты и глинистые сланцы. Породы химического проис­хождения образовались в результате выпадения солей из водных растворов или в результате химических реакций в земной коре. Эти породы разбиты на следующие группы: карбонатные, крем­нистые, железистые, галоидные соли, сернокислые соли.

Карбонатные породы - это известняки химического проис­хождения, солитовыс известняки, известковые туфы, доломиты. Кремнистые породы - это кремнистые туфы, которые образуются в результате выпадения аморфного кремнезита из воды горячих источников. К группе железистых пород относятся различные

железные руды (бурые железняки, железистые оолиты). К гало­идным солям относится каменная соль. Ангидрит и гипс относят­ся к группе сернистых солей.

К породам органического происхождения относятся известняки, мел, трепел и каустобоилиты.

Породы смешанного происхождения состоят из материалов обломочного, органического и химического происхождения. К породам смешанного происхождения относятся мергели, пес­чаные и глинистые известняки.

Метаморфические горные породы образовались в результате изменения осадочных или изверженных пород при метаморфизме с полным или значительным изменением минералогического со­става, структуры и текстуры. Метаморфизм в переводе с грече­ского языка означает «подвергнутый превращению» и связан с изменением структуры, минералогического и химического со­става горных пород в земной коре под влиянием температуры, давлений и химических воздействий. Под влиянием высокой температуры и давления изверженные породы превращаются в сланцевые, а осадочные породы приобретают кристаллическую структуру. Таким образом, горные породы, претерпевая измене­ния, приобретают новые свойства.

Метаморфические превращения осадочных горных пород начинаются на глубине 3-5 км и усиливаются с глубиной под действием повышающихся температур и давления. Известно, что на каждые 100 м верхней оболочки земного шара температу­ра повышается примерно на 3" С. Предполагают, что температура на глубине 40-50 км в земном шаре составляет 1200-1500° С. Та­кую температуру имеют жидкие раскаленные лавы действующих вулканов.

К метаморфическим горным породам относятся кварциты, мраморы, яшма, сланцы, кристаллические известняки и другие. У метаморфических пород структура кристаллически-зернистая, сходная со структурой изверженных пород, а параллельно-линейное расположение минеральных веществ подобно осадоч­ным породам. Одно из свойств метаморфических пород - это возможность раскалываться на тонкие слои. Промышленные за-

В.И. Кудинов. Основы нефтегазопромыслового дела

пасы нефти и газа, в основном, находятся в осадочных породах (песчаниках, известняках).

Осадочные породы чаще всего встречаются в пониженных местах континентов и водных бассейнов. Учитывая, что опреде­ленные виды животных и растительных организмов существен;! ли в течение определенного времени, возраст горных пород ста ни определять по останкам организмов в этих породах.

Все время формирования земной коры принято дчмшп» па эры, которые, в свою очередь, подразделяются на периоды, периоды - на эпохи, эпохи - на века. Толща горных пород, обра­зовавшаяся в течение эры, называется группой, в течение периода - системой, в течение эпохи - отделом, в течение века - ярусом. Самой древней эрой считается архейская, что в переводе с грече­ского означает «эра начала жизни». В породах этой эры останков животного и растительного происхождения почти не встречается. За архейской следует протерозойская эра, что означает «заря жизни». В породах этой эры уже встречаются окаменелости бес­позвоночных животных и водорослей. За протерозойской следу­ет палеозойская эра («палеон» - древний), т.е. «эра древней жиз­ни». Эта эра характерна бурным развитием животных организмов и растений и горнообразовательными процессами. В горных по­родах этого возраста открыты большие по запасам месторожде­ния нефти, газа, угля и сланцев. Следующая - мезозойская эра («мезос» - средний), то есть «эра средней жизни». Для этой эры так же характерно образование нефти, газа и угля. Последняя -кайнозойская эра («кайнос» - новый), то есть «эра новой жизни». В горных породах этой эры открыты самые крупные в мире неф­тяные и газовые месторождения.

Составлена геохронологическая таблица (Табл. 3), в которой расположены в определенной последовательности условные от­резки времени, на которые делится история земли.

Промышленные запасы нефти и газа в своем большинстве встречаются в осадочных породах (песчаники, известняки и их конгломераты). В магматических (изверженных) и метаморфических горных породах нефть и газ встречаются очень редко и промыш­ленного значения не имеют. Осадочные породы характеризуются

Глава Ш. Основы нефтегазопромыслопой геологии Таблица 3. Геохронологическая таблица

Эра	Период	Эпоха	Возраст млн. лет назад
Кайнозойская	Четвертичный (Антропогенный)	Голоценовая Плейстоценовая
	Неогенопый	Плиоценовая Миоценовая
	Палеогеновый	Олигоцсповая Эоцен овая Палеоценовая
Мезозойская	Меловой	Позднемеловая Раниемеловая
Юрский	Поздмсюрская Срсднеюрская Раннегарская
Триасовый	Позднетриасовая Средиетриасовая Раннетриасовая
	ой-	Пермский	Позднепермская Ран не пер мекая
	епалео: екая	Каменноугольный (карбон)	Позднекаменноугольная Среднекаменноугольная Раннекаменноугольная
ойская	Поздн	Девонский	Позднедевопская С реднедево некая Рамнедевонская
алеоз		Силурийский	Позднесилурийская Раннесилурийская
С	О Ц S *	Ордовикский	Почднсордопикская Срсднсордовицкая Раннеордовицкая
	X Я ев О.	Кембрийский	Поздпскембрийская Среднекембрийская Раппексмбринская
Протерозойская	Позднспротеро-зойская	Вендская Иозднермфейская Среднерифейская Раннерифейская
Средиепротеро-зойская	-
Ран не протерозой­ская	-
Архейская			>2600

В.И. Кудилов. Основы иефтегазопромыслового дела

Глава III. Основы пефтегазопромысловон геологии

слоистостью, то есть свойствами располагаться параллельным и или почти параллельными слоями, отличающимися друг от друга составом, структурой, твердостью и окраской слагающих их пород.

В земной коре каждый слой (пласт) осадочных горных по­род отделен от другого поверхностью напластования. Поверх­ность, ограничивающая пласт снизу, называется подошвой, а по­верхность, ограничивающая его сверху, - кровлей. Кровля ниже­лежащею слоя одновременно является подошвой для вышеле­жащего слоя. Возможно, первичной формой залегания слоя пла­ста был горизонтально лежащий слой-пласт. Но за миллионы лет существования земли в ней происходили и происходят в настоя­щее время всевозможные сдвиги и смещения. Это приводило и приводит к тому, что первично горизонтальные слои (пласты) осадочных пород деформируются и принимают другие положе­ния (наклонные пласты, складки и так далее).

Изгиб пласта, направленный выпуклостью вверх, называет­ся антиклиналью, а выпуклостью вниз - синклиналью. Соедине­ние антиклиналь и синклиналь в совокупности образует полную складку. Во всем мире от 70 до 90 процентов известные нефтяные и газовые месторождения находятся в антиклиналях. Размеры ан­тиклиналей различны по длине и по ширине, а также по высоте. По длине они могут быть от нескольких сот метров до несколь­ких сот километров, по ширине - от нескольких сот метров до нескольких десятков километров. По высоте (толщина пласта) от одного метра до нескольких сот метров. На Уренгойском газо­вом месторождении толщина пласта до 200 метров, а на Тенгиз-ском нефтяном месторождении (Казахстан) - более 800 метров.

Движения, происходящие в земной коре, бывают колеба­тельными, складчатыми и разрывными. Колебательные и склад­чатые движения земной коры вызывают пластическое нарушение пластов горных пород, а разрывные движения вызывают разломы пластов горных пород.

Колебательные движения вызывают вертикальные пере­мещения, то есть поднятия и опускания одного участка земной коры относительно другого. Такие движения происходили с мо-

мента образования земли и происходят до настоящего времени. Из-за колебательных движений горизонтальное положение оса­дочных пород изменяется, образуются очень пологие прогибы (синеклизы), то есть образуются локальные нарушения горизон­тальности. Образованные при этих нарушениях новые структуры называют локальными.

Складочные движения вызывают пластическое нарушение пластов горных пород, в результате чего образуются складки. Пла­сты в складках земной коры изогнуты волнообразно. При этом раз­личают два вида складок синклинали и антиклинали. Складка, в яд­ре которой расположены более молодые пласты, чем по краям, на­зывается синклиналью. Она бывает обращена изгибом (вершиной) вниз, пласты на крыльях ее падают навстречу друг другу.

Антиклиналь - это складка, ядро которой сложено из более древних пород, а по краям расположены более молодые породы. Антиклиналь обращена изгибом (вершиной) кверху. Пласты на­правлены от нее в обе стороны. Две соседние складки синклиналь и антиклиналь образуют полную складку.

В процессе образования разрывных складок породы пластов часто не выдерживают действующих на них сил и разрываются, образуя трещины. Кроме трещин возникают сбросы, взбросы, сдвиги и надвиги. Сброс образуется тогда, когда одна часть складки опускается, а вторая часть остается на месте. При взбро­се, наоборот, одна часть складок поднимается, а вторая остается неподвижной.

Разрывные движения в земной коре бывают вертикальные и горизонтальные, способствуют образованию сдвигов. Когда сдвиги горных пород в пластах происходят под небольшим углом наклона к горизонту, то в земной коре образуются надвиги.

В земной коре образуется ряд геологических структур, глав­ные из них - платформы и геосинклинали. Платформой называ­ют основную тектоническую единицу земной коры, не способ­ную к резкому изменению своей первоначальной структуры. А геосинклинали - это наиболее подвижные участки земной коры, состоящие из осадочных горных пород большой толщины - до нескольких километров.

В.И. Кудинов. Основы иефтегазопромыслового дела

В формировании геосинклиналей различают две стадии: геосинклиналь в виде морского бассейна с интенсивно проги­бающимся дном, где скапливаются мощные пласты осадочных и изверженных (вулканических) пород. Превращение геосинкли­налей происходит за счет интенсивного поднятия земной коры в складчатую систему с последующим превращением в горы (Урал, Крым, Карпаты). Примером развивающихся в наше время геосинклиналей служит часть Тихого океана с грядами Куриль­ских островов.

Глава IV

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД

Долгое время в начальный период развития нефтяной
промышленности многие считали, что нефть и газ в горных
породах скапливаются в больших пустотах или в крупных
трещинах. В шестидесятых годах XIX века великий русский
ученый Д.И. Менделеев выдвинул идею о скапливании нефти
и газа в осадочных горных породах, имеющих большое коли[
чество мелких сообщающихся между собой пустот (наподобие
губки). I

В последующем, при бурении нефтяных и газовых скважин, при отборе керна (породы продуктивного пласта) и изучения его эта идея была полностью подтверждена. Продуктивные пласты нефтяных, газовых, газоконденсатиых и других месторождений характеризуются следующими свойствами горных пород: порисг тостью, проницаемостью, гратгулометрическим составом и удель--ной поверхностью, механическими свойствами (упругостью, сОг противлением разрыву, сжатию и другими), насыщенностью по­род нефтью, газом и водой в различных условиях их залегания и молекулярно-поверхностными свойствами при взаимодействии с нефтью, водой и газом.

От перечисленных свойств горных пород, слагающих про­дуктивный пласт, во многом зависят условия рациональной раз­работки нефтяных и газовых залежей и конечное их извлечение.

1. Пористость

Пористость горных пород понимается как наличие в ней пустот, трещин, коверн и пор, не заполненных твердым вещест-

В.И. Кудинов Основы иефтегазопромыслового дела

Глапа ГУ. Физические свойства горных порол

ном. Пористость определяет способность горной породы вмещать в себя нефть, газ и воду.

Для характеристики пористости используется коэффици­ент, который показывает, какую часть из общего объема поро­ды составляют поры. Все поры в зависимости от их размеров разделяются на сверхкапиллярные (> 508 мкм), капиллярные (508-0,2 мкм) и субкапиллярные (< 0,2 мкм).

В сверхкапиллярных порах вода, нефть и газ свободно пе­ремещаются под действием гравитационных сил. В капиллярных порах движение жидкости затруднено вследствие проявления сил молекулярного сцепления.

Субкапнллярпые поры характерны для глинистых пород, которые являются водо- и нефтегазоупорпыми. По таким порам фильтрация жидкости невозможна. Движение нефти и воды в продуктивном пласте происходит лишь по сообщающимся но­ровым каналам размером > 0,2 мкм.

Пористость разделяют на общую, открытую и эффективную.

Суммарный объем всех пустот в горной породе (пор, ко-верн, трещин) называют общей (абсолютной) или теоретической пористостью. Общая пористость измеряется коэффициентом по­ристости, который представляет собой отношение всего объема пор к объему породы в долях единицы или в процентах. Порис­тость породы характеризуется коэффициентом полной (абсолют­ной) пористости т_п

*пор

(1)

v_ft

где V_rop - суммарный объем пор, Vb - видимый его объем.

Отношение суммарного объема всех пустот в породе ко всему объему породы называют коэффициентом пористости:

пор

100%,

(2)

—- —-

где К_пор - суммарный объем всех пустот в породе, Vo - весь объ­ем породы.

Суммарный объем всех пустот в породе зависит от формы зерен, составляющих горную породу, характера их взаимного расположения и наличия цементирующего вещества, цементи­рующего прослои между зернами. Форма частиц горной породы бывает самой различной. Если представить, что горная порода состоит из мелких, одинакового диаметра частиц, то суммарный объем пор в горной породе при этом будет зависеть только от взаимного расположения частиц горной породы.

Необходимо также учитывать, что между частицами породы присутствуют различные склеивающие прослойки, уменьшаю­щие размер пор или полностью их перекрывающие.

Важным показателем для скопления в горных породах нефти, газа или воды является сообщаемость пор друг с дру­гом. Чем больше сообщающихся пор, пустот и трещин в оса­дочной породе, тем лучше нефть, газ и вода перемещаются по пласту.

Некоторая часть пор в породе оказывается не связанной между собой. Такие изолированные поры не участвуют в раз­работке. В то же время изолированные поры в некоторых слу­чаях могут быть заполнены газом или водой. В этой связи вы­деляют открытую пористость - отношение объема открытых пор к объему породы. Некоторые каналы исключаются из про­цесса движения флюида (нефть, газ) и оказываются неэффек­тивными ввиду их малого диаметра, величины смачиваемости стенок канала и т.д. Отношение объема эффективных пор к объему породы называется эффективной пористостью (доли единиц или проценты).

Свойства горных пород в значительной степени определя­ются размерами поропых каналов, которые разделяются па ка­пиллярные, субкапиллярные и сверхкапиллярные. К капилляр­ным относят каналы с диаметрами от 0,0002 до 0,5 мм, к субка­пиллярным - меньше 0,0002 мм, а к сверхкапиллярным - боль­ше 0,5 мм. В субкапиллярных порах п естественных условиях пе­репада давлений движения жидкости не происходит. Это объяс­няется тем, что из-за небольшого расстояния между стенками по-

В.И. Кудинов Основы исфтегазопромыслового дела

Глава IV. Физические свойства горных пород

ровых каналов жидкость п порах находится в сфере молекулярно­го притяжения стенок и удерживается в порах.

Таблица 4. Пределы изменения пористости горных пород.

№ п/п	Породы	Коэффициент пористости, доли единиц
1.	Песчаник	0,035 - 0,290
2.	Известняки и доломиты	0,005 - 0,330
3.	Песок	0,060 - 0,520
4,	Глина	0,060 - 0,500
5.	Глинистые фланцы	0,005-0,014

Открытые поры в горной породе содержат нефть, газ и воду, а изолированные поры на том же участке могут содержать другие вещества. Отношение общего объема всех пустот в горной поро­де V^, заполненных нефтью, газом или водой, к суммарному объ­ему всех пустот в породе V_n называют коэффициентом насыще­ния:

V

(3)

ft, =-2-100%.

Этот коэффициент характеризует объем сообщающихся пор в осадочных горных породах. Чем больше коэффициент насыще­ния, тем больше нефти или газа находится в данном продуктив­ном пласте. С увеличением глубины залегания насыщение пор нефтью, газом и водой и движение их по норовым каналам зави­сят от размера пор. В поры большого диаметра нефть и вода про­никают легко. Под влиянием сил тяжести они могут перемещать­ся по поровым каналам на большие расстояния. Для проникнове­ния жидкости в поры с малым диаметром (капиллярные поры) требуется большее давление. Движение жидкости по поровым каналам при этом становится трудным.

2. Проницаемость

Способность горной породы пропускать через себя при пе­репаде давлений жидкость и газ называют проницаемостью.

Проницаемость горных пород характеризуется коэффициен­том проницаемости, который определяется из формулы линейно­го закона фильтрации Дарси. По этому закону скорость фильтра­ции жидкости в пористой среде прямо пропорциональна перепа­ду давления и обратно пропорциональна вязкости:

R АР ~ Ц AL

где: v - скорость линейной филы рации, R - коэффициент прони­цаемости, // - динамическая вязкость жидкости, АР - перепад давления между двумя точками в образце на расстоянии L по на­правлению движения жидкости.

Подставляя значение v = — в формулу (4) и решая относи-

F

тсльно R, получим

R = Q AL(FAL), (5)

где Q - объемный расход жидкости через породу, F - площадь поперечного сечения образца.

По формуле (5) определяется коэффициент проницаемости пород в лабораторных условиях.

Размерность коэффициента проницаемости в международ­ной системе (СИ) является м². Эта размерность получается, если в формулу (5) подставить размерности

[L] = m; [F]-m²; [Q] = м³/с; [Р]=Па; [//]=Г!ас

м /с-Пас-м _ 2

м² ■ Па

Таким образом, в международной системе [СИ] за единицу проницаемости (1 м²) принимают проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью попе­речного сечения 1 м² и длиной 1 м при перепаде давлений 1 Па расход жидкости вязкостью 1 Пас составляет 1 м³/с. Физический смысл размерности м² (площадь) заключается в том, что прони­цаемость как бы характеризует размер площади сечения каналов пористой среды, по которым, в основном, происходит фильтра-

В.И. Кудипов Основы иефтегазопромыслового дела

Глава IV. Физические свойства горных порол

ция. Проницаемость нефтяных коллекторов изменяется в боль­ших пределах. Проницаемость пород большинства нефтяных ме­сторождений колеблется в пределах ОД-2 мкм². Проницаемость одного и того же коллектора может иметь разные значения. Не проницаемыми являются глины и глинистые породы. Проницае­мость пород пласта по простиранию больше, чем проницаемость их поперек напластованию. Это объясняется большей уплотнен­ностью пород перпендикулярно к напластованию.

При разработке нефтяных и газовых месторождений в по­ристой среде одновременно движутся нефть, газ, вода или их смесь. При этом проницаемость одной и той же пористой среды для одной фазы (жидкости или газа) будет меняться в зависимо­сти от количественного или качественного состава фаз в смеси.

Для характеристики проницаемости нефтегазосодержащих пород введены понятия абсолютной, эффективной (фазовой) и относительной проницаемостей.

Абсолютной проницаемостью называется проницаемость пористой среды, наблюдающаяся при фильтрации только одной фазы (жидкость или газ), которой заполнена пористая среда. При этом между пористой средой и фазой (жидкость, газ) отсут­ствует физико-химическое взаимодействие.

Эффективной (фазовой) проницаемостью называется про­ницаемость пористой среды только для жидкости или газа при одновременной фильтрации многофазных систем. Фазовая проницаемость зависит от физико-химических свойств порис­той среды и каждой фазы в отдельности, от процентного со­держания фаз в системе и существующих градиентов давлений и др.

Относительной проницаемостью пористой среды называется отношение эффективной (фазовой) проницаемости к абсолютной проницаемости.

Породы бывают хорошо проницаемые и плохо проницае­мые. Абсолютно непроницаемых пород не существует. Порис­тость характеризует объем пустот в породе, а проницаемость оп­ределяет способность жидкостей и газов передвигаться по поро-вым каналам горных пород. Хорошо проницаемые горные поро-

ды- это пески, рыхлые песчаники, трещинные и кавернозные из­вестняки и другие.

Плохо проницаемые породы - это глины, гипсы, сланцы, ан­гидриты, глинистые известняки, конгломераты с глинистым це­ментом.

Пористые и трещинные горные породы, проницаемые для жидкостей и газа и способные быть их вместилищем, называются коллекторами. Для сосредоточения нефти и газа в пластах и формирования месторождения необходимо, чтобы сверху и снизу коллектор был перекрыт плотными непроницаемыми по­родами, способными не допускать перетоков нефти и газа из дан­ного коллектора в другие пласты. Коллектор, перекрытый непро­ницаемыми кровлей и подошвой, называют природным резервуа­ром.

Чаще всего природные резервуары представляют хорошо проницаемый пласт, заключенный между плохо проницаемыми породами. Например, песчаный нефтяной коллектор между пла­стами глины. В земной коре природные резервуары, как правило, насыщены водой. В этой связи нефть и газ, попав в такой при­родный резервуар, мигрируют (перемещаются), стараясь отде­литься от воды, вследствие разности их удельных весов. Мигра­ция (перемещение) нефти и газа продолжается до выхода па по­верхность (выходы нефти на поверхность в древние времена) или до непроницаемого участка земной коры. При встрече на своем пути во время миграции нефть и газ скапливаются в осадочной горной породе пласта около непроницаемого участка горной по­роды, то есть попадают в ловушку.

Ловушка представляет собой часть природного резервуара, имеющего непроницаемые препятствия для дальнейшей мигра­ции нефти и газа. В ловушке устанавливается равновесие (с уче­том плотности) между нефтью, газом н водой. С учетом плотно­стей газ в ловушке сосредотачивается в верхней зоне, под ним нефть, а внизу вода. Самыми распространенными являются сво­довые или экранированные ловушки.

Сводовые ловушки образуются в антиклинальных складках, если в кровле и подошве располагаются слабо проницаемые по-

П.И. Кудипов Основы чефтегазопромыслового деда

Глапа IV. Физические свойства горных пород

роды. При этом нефть и газ всплывают над водой, находящейся в проницаемом пласте, попадают в свод антиклинали и оказыва­ются в ловушке (рис. 1 а). Препятствием для миграции нефти и газа» такой ловушке является слабо (шюхо) проницаемая кроп-лн в сводовой части антиклинальной складки.

Рис. 1. Типы ловушек

Ловушка может образовываться и в тех случаях, когда хо­рошо проницаемая порода на некотором участке ограничена пло­хо проницаемой породой. Такие ловушки называют литологиче-ски экранированными (рис. 1 б). Ловушки могут образовываться в местах контакта по трещине порового пласта и плохо прони-

цаемой породы. Такая ловушка называется тектонически экрани­рованной. Из рис. 1 а нидно, что нефть и газ, скопившиеся в при­поднятой части пористого пласта, оказались в ловушке, так как их миграция практически невозможна в плохо проницаемые по­роды.

В природе встречаются и стратиграфически экранированные ловушки (рис. 1 г). В них нефть и газ находятся в наклонно зале­гающем пористом пласте, контактируют с горизонтально зале­гающими, плохо проницаемыми породами, которые служат экра­ном для нефти и газа. В любой ловушке при соответствующих условиях могут скопиться нефть и газ, и такая ловушка называет­ся залежью. Форма и размер залежи соответствуют форме и размеру ловушки.

3. Основные элементы нефтегазовой залежи

Существует определенная геологическая терминология по отношению к нефтяным или газовым залежам. Поверхность, раз­деляющая нефть, газ и воду, называется подошвой нефтегазовой залежи или поверхностью водонефтяпого раздела. Линию пере­сечения этой поверхности с кровлей пласта называют внешним контуром нефтеносности. Линия пересечения поверхности водо-нефтяного раздела с подошвой пласта называется внутренним контуром нефтеносности.

Линия пересечения поверхности нефтегазового раздела с кровлей продуктивного пласта называется внешним контуром газоносности, а с подошвой пласта - внутренним контуром газо­носности (рис. 2). Газовая шапка - скопление свободного газа над нефтью в залежи. Для формирования газовой шапки в пласте нужны определенные условия, в частности необходимо, чтобы давление в залежи было равно давлению насыщения нефти газом при дайной температуре пласта. Рхли давление в пласте будет выше давления насыщения нефти газом, то весь газ будет раство­рен в нефти, и в этом случае газовая шапка не образуется. Чисто газовая залежь образуется, если в природном резервуаре отсутст­вует нефть.

В.И. Кудинов Основы нефтегазопромыелового дела

Глава IV. Физические свойства горных пород

'////,/. - _ 1 ■ ■. ■ ■ ■ ■

Рис. 2. Сбодовая газонефтяная залежь: 1 - внутренний контур газо­носности; 2 - внешний контур газоносности; 3 - внутренний контур неф­теносности; 4 - внешний контур нефтеносности.

В нефтегазовых ловушках, образовавшихся в массивных природных резервуарах, внутренние контуры нефтеносности и газоносности отсутствуют (рис. 3).

В газовых ловушках, сформировавшихся в массивных при­родных резервуарах, имеется только внешний контур газоносности.

Геометрические размеры залежи определяются по ее проек­ции на горизонтальную плоскость. Высотой залежи называется расстояние по вертикали от подошвы залежи до се наивысшей точки, высотой нефтяной части нефтегазовой залежи - расстоя­ние от полошвы до газонефтяного раздела.

Длина залежи определяется расстоянием между крайними точками, образующимися при пересечении большой оси залежи

Рис. 3 Массивная газо-иефтяная залежь: 1 - внешний контур газо­носности; 2 - внешний контур нефтеносности

с внешним контуром нефтеносности. Ширина залежи - это рас­стояние между крайними точками, образующимися при пересе­чении малой оси залежи с контуром нефтеносности.

Кроме сводовых пластовых и массивных иефте-газовых и газовых залежей, существуют пластовые экранированные и ли-тологически ограниченные залежи нефти и газа.

Таким образом, трем основным видам природных резервуа­ров соответствуют три группы залежей нефти и газа:

- пластовые залежи (сводовые и экранированные);

- массивные залежи;

- литологически ограниченные залежи.