Нефть и газ встречаются в природе в виде скоплений, залегающих на глубинах от нескольких десятков метров, до нескольких километров от земной поверхности. Пласты пористой породы, поры и трещины которых заполнены нефтью и газом, называются нефтяными или газовыми пластами или горизонтами. Пласты, в которых имеются скопления нефти или газа называются залежами. Совокупность залежей нефти и газа, сконцентрированных в недрах на одной и той же территории и подчиненных в процессе образования одной тектонической структуре, называется нефтяным или газовым месторождением.
Обычно залежь бывает приурочена к определенной тектонической структуре, под которой понимают форму залегания породы. Пласты осадочных горных пород, в результате геологических процессов, поднимались или опускались в целом или относительно друг друга, а также изгибались в складки различной формы. Складки, обращенные выпуклостью вверх, называются антиклиналью, а складки, направленные выпуклостью вниз, синклиналью. Структурами благоприятными для скопления нефти помимо антиклиналей, являются моноклинали. Моноклиналь – форма залегания пластов горных пород с одинаковым наклоном в одну сторону.
Для образования нефтяной залежи необходимы следующие условия:
- наличие проницаемых горных пород (коллекторов).[Например: песок, песчаник, известняк]
- непроницаемых горных пород, ограничивающих перемещение нефти и газа по вертикали (покрышек).[Например: глина, каменная соль, гипс]
-также пласта особой формы, попав в который нефть и газ оказываются как бы в тупике (ловушки).
Различают сводовую ловушку, тектонически экранированную, литологически экранированную, стратиграфически экранированную.
Для проектирования рациональной системы разработки месторождения и эффективного использования пластовой энергии с целью максимального извлечения нефти и газа необходимо знать режимы работы нефтегазоносных пластов. Под режимом работы понимают характер проявления движущих сил, обеспечивающих продвижение нефти в пластах к забоям эксплуатационных скважин.
Различают следующие режимы:
-водонапорный
-упругий и упруговодонапорный
-газонапорный(газовая шапка)
-газовый
-гравитационный
-смешанный
Показателем эффективности разработки залежи является коэффициент нефтеотдачи– отношение количества извлеченной из залежи нефти к общим запасам её в пласте.
Нефть и нефтяной газ – это смесь углеводородов, различающихся характером сцепления атомов углерода и водорода и их числом в молекуле. В зависимости от этого одни углеводороды при нормальных условиях находятся в
- газообразном состоянии (природный и нефтяной газы)
- жидком состоянии (нефть)
- твёрдом состоянии (парафины)
Состав нефти:
Содержание в нефти большого количества смолистых и парафинистых соединений делает её вязкой и малоподвижной, что вызывает необходимость проведения особых мероприятий для извлечения её на поверхность и транспортировки. О качестве нефти в промысловой практике судят по её плотности. Плотность нефти при нормальных условиях колеблется от 0,7 (газовый конденсат) до 0,98-1 г/см3. Лёгкие нефти с плотностью до 0,88 г/см3 наиболее ценные, поскольку в них находится больше бензиновых и масляных фракций.
Газы, добываемые из нефтегазовых залежей вместе с нефтью – называют нефтяными газами. Они представляют собой смесь углеводородов (метан, пропан, бутан, пентан и др.) В зависимости от преобладания в нефтяных газах лёгких ( метан, этан) или тяжелых (пропан и выше) углеводородов газы разделяются на сухие и жирные.
Горные породы, содержащие нефть, газ, воду и способные отдавать их при разработке – называются коллекторами. Коллекторные свойства зависят от:
- размера и формы зёрен, слагающих породу
- характеры степеней цементации осадков
- от пористости и трещиноватости
Породы коллекторы характеризуются:
- пористостью
- проницаемостью
- трещиноватостью
Пористость – наличие пустот, пор, являющихся вместилищем жидкостей и газов.
Проницаемость – способность проникновения жидкости или газа через породу.
Трещиноватость обуславливается густотой развития трещин в породе.
Движение жидкостей или газов через пористую среду, называется фильтрацией.
При эксплуатации скважины движение пластовой жидкости осуществляется в трёх системах: пласт-скважина-коллектор, которые действуют независимо друг от друга, при этом взаимосвязаны между собой. Жидкости и газы находятся в пласте под давлением, которое называется пластовым. Пластовое давление – показатель, характеризующий природную энергию. Забойное давление – давление на забое работающей или простаивающей скважины. При эксплуатации скважины важнейшее значение имеет перепад давления на забое, который является определяющим при работе скважины. Он представляет собой разницу между пластовым давление и забойным давление и называется депрессией. Чем ниже забойное давление, тем продуктивнее может работать скважина. Высокая депрессия приводит к нежелательным явлениям (выпадение в осадок солей, твёрдых частиц, смол, асфальтенов, может возникнуть турбулентное движение жидкости). Все эти явления уменьшают течение жидкости из пласта и называются скин-эффектом.
Радиус дренирования залежи – это расстояние, с которого начинается движение нефти и газа. Движение жидкости в коллекторе известно и происходит по закону Дарси.
В промысловой практике различают 5 методов стимуляции добычи нефти и газа:
- гидроразрыв пласта (ГРП и КГРП)
- очистка забоя
- контроль песка
- контроль воды
- обработки призабойной зоны