Роль петрофизики в обеспечении различных направлений нефтегазовой промышленности.

Вопросы к экзамену

По курсу «Петрофизика» (гр. ГФИ-3,4,5)

1. ­­Физические свойства пород, изучаемые в нефтегазовой геофизике, объединяются в следующие группы:

2. 1) емкостную (пористость, влагоемкость);

3. 2) капиллярную (капиллярное давление, смачиваемость);

4. 3) газо- и гидродинамическую (газо-, водо- и нефтепрони-цаемость);

5. 4) плотностную (плотности твердой, жидкой, газовой фаз и породы в целом);

6. 5) электрическую (электропроводность или электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость, естественная и вызванная электрохимические и окислительно-восстановительная активности);

7. 6) тепловую (теплоемкость, теплопроводность и температуропроводность);

8. 7) магнитную (намагниченность, магнитная восприимчивость, температура, соответствующая точке Кюри);

9. 8) ядерную (радиоактивность, нейтронная активность);

10. 9) упругую (способность к изменению формы, передаче и поглощению упругих колебаний);

11. 10) прочностную (прочность на сжатие, разрыв, сдвиг);

12. 11) пластичную (пластичность).

Горная порода как система с определенными физическими свойствами.

В геологической науке – это природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. С петрофизической точки зрения ГП состоит из компонентов и фаз различного физико-химического состава и агрегатного состояния. Такая неоднородная система в физической химии называется ГЕТЕРОГЕННОЙ. ГП состоит из:

Твердая фаза:

-минеральные частицы скелета

- цемент

Флюиды:

-жидкие

-газообразные

Жидкая фаза:

-пластовые воды

-нефть

-сжиженные воды

Горная порода — это природное образование, агрегат минералов более или менее постоянного состава, слагающий самостоятельные геологические тела. Если минерал — химическое соединение элементов, то горная порода — механическое соединение минералов. Горная порода может состоять из кристаллических, аморфных, жидких и газообразных минералов.

Свойства пород в первую очередь зависят от их минерального состава и макростроения (структурно-текстурных признаков). Содержание в породе различных минералов, выраженное в процентах, называется ее количественным минеральным составом и является одним из основных определяющих ее признаков.

(пористость, плотность, водо-, газо-, нефте-, тепло- и электропроводность, намагниченность, упругость, радиоактивность и др.)

\

1. Предмет, задачи и методы дисциплины «Петрофизика».

Петрофизика – научная дисциплина, изучающая физические свойства горных пород и закономерности их изменений, проявляющиеся при взаимодействии с физическими полями различной природы.

Предмет (объект исследования) - горная порода, ее литологические и петрофизические свойства

Задачи:

       1) изучение физических и физико-химических процессов, происходящих в горных породах;

2) изучение петрофизических величин (коэффициентов пористости, проницаемости, электропроводности, радиоактивности и т. д.);

3) изучение классификации петрофизических величин по их значениям, а также пород по петрофизическим и другим величинам;

4) изучение связей петрофизических величин между собой и с другими величинами (петрохимическими, петрофизико-химическими); их классификаций;

5) изучение локальных и региональных площадных изменений петрофизических величин, связанных с особенностями состава и строения геологических тел или регионов, процессами магматизма, седиментации, деятельностью подземных вод, залежами полезных ископаемых;

6) изучение петрофизического районирования — установления границ районов по особенностям петрофизических и петрохимических величин типов пород, петрофизическим связям и другим признакам этих площадей;

7) изучение лабораторных способов определения петрофизических величин.

Методы (система приемов и способов): экспериментальные методы определения петрофизических свойств в лаборатории; математические методы анализа получаемых данных.

Роль петрофизики в обеспечении различных направлений нефтегазовой промышленности.

На современном этапе развития нефтегазовой отрасли перед петрофизической лабораторией ставится ряд задач:

• Петрофизическое обеспечение подсчета запасов и прогнозирования залежей.

• Построение фациальной модели пластов (геомоделирование).

• Оценка эффективности схемы эксплуатации (бурение, вскрытие пласта, разработка, интенсификация пласта).

• Построение петрофизических моделей пластов для интерпретации данных сейсмических исследований, геофизических и геолого-технологических исследований (ГТИ) скважин.

Рис.2.1 Задачи, решаемые на основании знаний о минерально-компонентном составе горных пород

Рис.2.2 Схема петрофизического обеспечения различных направлений нефтегазовой отрасли.

1. Виды и количественные характеристики неоднородностей горных пород:   фазовая, вещественная (компонентный состав), структурно-текстурная.

Горные породы находятся в недрах Земли в виде неодинаковых по происхождению, форме, размерам, составу, структуре и другим свойствам взаимосвязанных тел (моно- и поликристаллов минералов, пластов и фаций, щитов и плит, континентальных платформ, континентальных, геосинклинально-складчатых, орогенных систем и поясов, континентов, океанических бассейнов, тел земной коры, мантии, земного ядра). Общим и важнейшим свойством геологических тел является их неоднородность; каждое из геологических тел содержит различные (по происхождению, размерам и другим особенностям) виды неоднородности; в совокупности они и определяют неоднородность тела в целом.

1. Уровни неоднородности горных пород и их вклад в формирование физических свойств.

Ядерные методы – кол-во элементов, ми­неральный состав скелета породы, жидкости и газа.

Электрические и электромагнитные методы - зерна минерального скелета и пор, для изучения соотношениях объемов твердой фазы и флюидов в породе.

Электрохимические и отчасти электромагнитные - содержание в породе пограничных слоев с аномальными свойствами, для изучения степени дисперсности твердой фазы, например, при изучении диффузионно-адсорбционной активности осадочных пород, или о степени дисперсности включений с электронной проводимостью в массиве породы диэлектрика (полиметаллические руды).

Изучение Ф-Е параметров породы в сочетании с изучением ее акустических, электрических и электохимических параметров позволяет, находясь на уровне пор и скелетных зерен, уделить основное внимание исследованию геометрии пор и минерального скелета породы.

Уровни неоднородности более высокого порядка исследуют обычно комплексом геофизических методов в разрезах скважин.

1. Влияние глинистости на физические свойства горных пород.

Глинистость горных пород– это их свойство содержать частицы с размером d_эф<0,01 мм (<10 мкм).

Глинистые частицы являются обломками глинистых минералов групп каолинита, монтмориллонита, гидрослюды (иллита), обломками кварца, полевых шпатов, слюдистых и тяжелых минералов и содержат примеси лимонита, гематита, карбонатов, сульфатов (гипс), сульфидов (пирит, марказит) минералов.

 Специфические особенности глинистых минералов:

· Строение - изометрично пластинчатое, цепочно – ленточное, трубчатое;

· Высокая дисперсность;

· Большая удельная поверхность;

· Способность к поверхностной диссоциации;

· Способность к изоморфным замещениям;

· Способность к преобразованию                                                                                                                                           

Свойство пород содержать совокупность глинистых частиц, заполняющих пространство между более крупными зернами или разделяющую их между собой, называют рассеянной глинистостью в противоположность глинистости слоистой — свойству пород иметь в своем составе тонкие прослои глин.

Свойство пород содержать различную массу m_с.гл (или объем V_с.гл) сухих глинистых частиц на их определенную массу m_с (или объем V_с) в сухом состоянии оценивается удельной массовой k_гл.m=m_с.гл/m_с (или удельной объемнойk_{гл V}=V_с.гл/V_с) глинистостью.

Глинистость пород влияет на пористость; проницаемость; остаточную водо- и нефтенасыщенность; диффузионно-адсорбционную активность; поверхностную электропроводность; диэлектрическую проницаемость; во многом определяет радиоактивные и нейтронные свойства пород.