Что такое коллектор в нефтедобыче

Литологические типы коллекторов нефти и газа

Коллектор нефти и газа – это пористая и проницаемая горная порода, способная концентрировать, содержать и отдавать при добыче нефть или газ.

По преобладающему литологическому составу пород коллекторы могут быть:

Первые два литологических типа коллекторов широко распространены и получили название традиционных.

Терригенные коллекторы обычно состоят из песчаных пород. Чаще это песчаники с обособленными прослоями и линзами алевролитов, гравелитов, аргиллитов или песчаники с примесью гравийных, алевритовых и глинистых частиц, которые именуются гравийными песчаниками, алевритистыми или глинистыми песчаниками.

Для терригенных пород обычны поровые коллекторы.

Карбонатные коллекторысостоят из карбонатных пород: чаще – из известняков, реже – из доломитов. Карбонатные породы могут быть хемогенными, образовавшимися в результате выпадения в осадок карбоната кальция, и органогенными, образовавшимися в результате массовой гибели морских организмов с известковым скелетом.

Для карбонатных пород характерны биопустотные и кавернозные коллекторы.

Глинистые коллекторыменее распространены и относятся к нетрадиционным. Они состоят из тонкодисперсных глинистых частиц, способных в силу своей гидрофобности создавать условия для миграции углеводородов. Примером являются глинистые коллекторы баженовской свиты в Западно-Сибирском нефтегазовом бассейне.

Магматические и метаморфические породы не являются типичными коллекторами. Нахождение в этих породах нефти и газа является следствием миграции их в выветрелую часть породы, в которой в результате химических процессов выветривания, а также под воздействием тектонических процессов могли образоваться вторичные поры и трещины.

По Ханину А.А., коллекторы нефти и газа бывают в основном двух типов: гранулярныеи трещинные.

Гранулярными коллекторами являются песчано-алевритовые породы, характеризующиеся гранулярной (межзерновой) пористостью и межзерновой проницаемостью и часть известняков и доломитов (например, с оолитовой структурой).

Трещинными коллекторами (обычно порово-трещинными) могут быть породы самого широкого литологического состава.

В мировом масштабе запасы нефти по типу коллекторов распределяются следующим образом:

Возраст нефтегазовых коллекторов, глубина залегания

Скопления нефти и газа установлены как в более древних докембрийских, так и в более молодых четвертичных отложениях.

Нефтяные и газовые месторождения на Земном шаре встречаются в разных районах, в границах различных геоструктурных элементов. Они известны как в геосинклинальных, так и в платформенных областях и предгорных прогибах.

По глубине залегания залежи УВ распределяются:

до 600 м – 14% залежей;

600-2100 м – 62% залежей;

2100-3700 м – 24% залежей.

Малая доля залежей на глубине до 600 м объясняется менее благоприятными условиями для сохранности залежей, на глубине более 3000 м – меньшей степенью разбуренности по причине увеличения финансовых затрат.

Коллекторские свойства горных пород (пористость, пластичность, трещиноватость, проницаемость, флюидонасыщенность)

К коллекторским свойствам относятся:

Пористость

Характеризуется наличием в породе разнообразных пустот, среди которых различают:

Коэфф. полной пористости некоторых пород

Поры характерны для терригенных горных пород (песчаников, алевролитов, аргиллитов). Они находятся между зернами (гранулами) обломков, слагающих породы, поэтому такие пустоты еще называют межзерновыми, или межгранулярными.

Трещины встречаются в любых осадочных горных породах: терригенных и карбонатных. Они возникают в результате разрыва сплошных пород при диагенезе и катагенезе, а также под действием внешних тектонических напряжений.

Основные виды трещин:

1) литогенетические – возникшие в процессе литогенеза трещины уплотнения, кристаллизации, выветривания и т.д.

2) тектонические – трещины колебательных движений и дизъюнктивных нарушений.

Каверны и биопустоты характерны для карбонатных горных пород. Каверны образуются в результате частичного растворения пород, а биопустоты формируются в органогенных карбонатных породах.

Обычно каверны сопутствуют трещинам, т.к. по трещинам происходит движение реакциоспособных флюидов.

В терригенных породах поровое пространство часто имеет изометрическую, округлую или многоугольную форму. Трещины обычно щелевидной формы, а каверны – неправильной.

По преобладающему виду пустот породы-коллекторы подразделяются на четыре группы:

1) поровые коллекторы, в которых порами являются в основном межгранулярные пустоты, т.е. пустоты между зернами породы,

2) кавернозные коллекторы, содержащие обычно крупные пустоты, образовавшиеся в результате растворения породы подземными водами,

3) трещинные коллекторы, характеризующиеся преобладанием пустот в виде разнообразных трещин,

4) биопустотные коллекторы, содержащие пустоты в скелетах и между скелетами отмерших организмов.

Если в породе присутствует несколько видов пустот, то она именуется коллектором сложного типа.

Пустоты в породах-коллекторах по условиям образования подразделяются на две группы:

1) первичные (поры между зернами осадка, пустоты в раковинах);

2) вторичные (пустоты, возникшие при диагенезе, катагенезе и под действием тектонических напряжений).

Возникновение пустот связано как с процессами образования, так и с процессами преобразования горных пород.

Первичные пустоты возникают в результате седиментогенеза и обусловлены характером упаковки обломков в осадке.

В идеальной модели для шаров, упакованных в виде тетраэдра, независимо от их размера объем пустот между шарами составит 25,95 % от объема тетраэдра, а для шаров, упакованных в гексаэдр (куб), он увеличивается до 47 %. В реальном же осадке пространство между крупными обломками обычно не остается пустым, а заполняется более мелкими зернами. Поэтому реальный объем пустот может быть значительно меньше теоретического.

Характер и скорость миграции флюидов зависят от размера пор, которые делят на:

По субкапиллярным порам сечением менее 0,001 – 0,002 мм миграции жидких флюидов практически не происходит. Такие поры характерны для глинистых пород, которые обычно являются породами-водоупорами, через которые весьма затруднено прохождение водных и нефтегазовых флюидов.

В капиллярных порах размером от 0,001 – 0,002 до 0,1 – 0,508 мм движение флюидов замедленно. По закону Лапласа оно зависит от капиллярного давления (Pσ ), т.е. от разности давлений в двух граничащих фазах, обусловленной искривлением поверхности раздела фаз.

Где ε– средняя кривизна раздела поверхности граничащих фаз,

σ– поверхностное натяжение.

Граничными фазами могут быть вода и газ, вода и нефть. Поверхностное натяжение воды 0,07 Н/м, а нефти 0,03 Н/м. Благодаря большему поверхностному натяжению вода может вытеснять нефть из капилляров, способствуя её перемещению. С увеличением температуры величина поверхностного натяжения уменьшается, и на больших глубинах капиллярное давление, по-видимому, играет небольшую роль в миграции нефти.

По сверхкапиллярным порам размером более 0,1 – 0,508 мм миграция жидкости возможна по законам гидравлики под действием силы тяжести.

Первичные поры при диа- и катагенетических процессах могут «залечиваться» цементом, заполняющим пространство между зернами породы. С другой стороны, в результате циркуляции флюидов поры могут увеличиваться в размерах, образуя вторичную пористость.

Вторичные пустоты в виде каверн, трещин возникает в результате диа- и катагенетических преобразований осадка и действия напряжений. По размеру пор её можно определять как сверхкапиллярную пористость.

Виды пористости по соотношению пор:

Чтобы оценить способность породы содержать флюиды, оценивают ее пористость, при этом различают:

1) общую пористость;

2) открытую пористость;

3) эффективную пористость.

Общая (полная или абсолютная) пористость равна объему всех пор в породе (Vп ). Относительная величина объема всех пор в объеме породы (Vо ) характеризуется коэффициентом общей пористости ( Кп):

Общая пористость находится по разности между средней плотностью минеральных зерен в образце и объемной плотностью горной породы.

Плотностью чистого вещества называют массу, приходящуюся на единицу его объема. В реальных условиях горная порода содержит поры, разнообразные жидкие и газообразные фазы. Плотность, определяемая с учетом разнообразных включений в породе, называется объемной плотностью (ρ). Она вычисляется как отношение массы породы (m, кг) к её объему (V, м 3 ):

Открытая пористость характеризует объем пор, которые сообщаются между собой (V_ОП). Для ее оценки используется коэффициент открытой пористости (К оп):

Коэффициент открытой пористости отражает способность породы заполняться флюидом через сообщающиеся поры. Экспериментально он определяется насыщением керосином образца горной породы и находится по соотношению объема вошедшего в сухой образец керосина и объема образца. Считается, что керосин заполняет только сообщающиеся поры.

Эффективная пористость определяется объемом порового пространства, из которого нефть может быть извлечена при разработке месторождения:

где К_ЭП – коэффициент эффективной пористости,

V_ЭП – объем эффективных пор,

Коэффициент эффективной пористости(k_ЭП) экспериментально находится путем заполнения образца искусственно приготовленной смесью нефтяного флюида, моделирующей его свойства. Другой способ – сопоставление пористости и проницаемости образца.

Эффективная пористость является важным параметром для оценки извлекаемых запасов нефти или газа.

Источник

Коллектор нефти и газа

Смотреть что такое «Коллектор нефти и газа» в других словарях:

Коллектор нефти и газа — горная порода, содержащая пустоты с такими фильтрационно емкостными свойствами, которые обусловливают ее способность вмещать флюиды и обеспечивают их подвижность. К наиболее важным промысловым характеристикам коллектора можно отнести их толщину,… … Нефтегазовая микроэнциклопедия

коллектор нефти с высоким содержанием растворённого газа — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN oil reservoir with high dissolved gas content … Справочник технического переводчика

коллектор нефти с приобретённым режимом растворённого газа — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN depletion drive oil reservoir … Справочник технического переводчика

коллектор нефти с режимом растворённого газа — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN bubble point gas reservoirdepletion gas reservoirdissolved gas reservoirexpansion gas reservoirinternal gas drive… … Справочник технического переводчика

Ловушка нефти и газа — (a. oil and gas trap; н. Erdol Gasfalle; ф. piege а petrole et а gaz; и. trampa de petroleo y gas) часть коллектора, условия залегания к рого и взаимоотношения c экранирующими породами обеспечивают возможность накопления и длительного… … Геологическая энциклопедия

Ловушка нефти и газа — ► oil and gas trap Часть коллектора, условия залегания которого и взаимоотношения с экранирующими породами обеспечивают возможность накопления и длительного сохранения нефти и (или) газа. Элементами ловушки являются коллектор нефти и газа,… … Нефтегазовая микроэнциклопедия

Сбор нефти и газа — на промыслах (a. gathering of oil and gas; н. Erdol und Erdgassammlung; ф. collecte de petrole et de gaz; и. captacion de peiroleo y gas, acumulacion de peiroleo y gas) подготовка нефти, газа и воды до такого качества, к poe позволяет… … Геологическая энциклопедия

Миграция нефти и газа — любое перемещение этих веществ в земной коре. Возможности, виды и м бы его контролируются факторами, действующими в тех или иных условиях геол. обстановки: физ. свойствами, состоянием мигрирующих нефти и газа, свойствами г. п. и участием в… … Геологическая энциклопедия

Аккумуляция нефти и газа — (a. oil and gas accumulation; н. Erdol und Gasspeicherung, Erdol und Gasakkumulation; ф. accumulation de petrole et de gaz; и. acumulacion de gas y petroleo) процесс накопления нефти и (или) газа в ловушках. B результате нефть и газ,… … Геологическая энциклопедия

Источник

Типы коллекторов нефти и газа

Этим термином называют горную породу, которая способна вмещать в себя (собирать) углеводородные соединения в жидком и газообразном виде, а в процессе переработки – отдавать их.

Коллектор нефти и газа бывает промышленным, из которого есть возможность получать достаточные по величине притоки флюидов, и, соответственно, не промышленным, получение таких притоков из которого на этом этапе не представляется возможным.

Основными свойствами коллекторов, которые используются для их промышленной оценки, являются полезная ёмкость и проницаемость.

Нижние пределы этих параметров зависят от:

Поскольку газ отличается от нефти своей подвижностью, то значения этих нижних пределов у него значительно ниже, чем у нефти-сырца.

Первой стадией формирования природного накопителя является седиментогенез породы. Насколько сохранятся седиментационные признаки, зависит от минерального состава матрицы (породообразующей части), формы распределения в порах и минерального состава цемента, а также от коллекторной мощности. Эволюция породы после стадии седиментогенеза определяется новыми признаками, которые формируются под действием возрастающих значений температуры и давления, увеличения концентрации флюидов, перераспределения цемента, изменения пустотной структуры, а также под влиянием растворения неустойчивых минералов и формирования стабильных. Такие изменения происходят с разной степенью интенсивности, которая, прежде всего, зависит от литологического типа породы.

Типы коллекторов

Нефтяные и газовые коллекторы бывают:

Основные запасы углеводородного сырья извлекают из карбонатных и терригенных коллекторов, имеющих наибольшее распространение.

Реже можно встретить природные накопители глинисто-кремнисто-битуминозной, магматической, вулканогенной и вулканогенно-осадочной природы.

Терригенные породы

Большая часть коллекторов терригенной природы – порового типа, который характеризуется межзерновыми пустотами, которые еще называют гранулярными. Помимо поровых. встречаются и так называемые смешанные терригенные коллекторы: трещинно-поровые или кавернозно-поровые (образующиеся в случае выщелачивания части зёрен).

Свойства коллекторов терригенного вида зависят от:

Перечисленные параметры характеризуют геометрию расположения пор, величину эффективной проницаемости и пористости, а также принадлежность горной породы к тому или иному классу. Фильтрационная способность терригенных пород зависит также от минерального состава, количества и характера распределения снижающей проницаемость породы глинистой примеси.

Классификаций коллекторов терригенной природы существует множество, но самая популярная основана на следующих критериях:

С учетом перечисленных параметров выделяют шесть классов таких коллекторов:

Каждый тип песчано-алевритовой породы внутри одного класса характеризуется своим значением эффективной пористости. Породы, которые относятся к классу с показателем проницаемости меньше 1-го мД, как правило, содержат от 90 процентов остаточной воды, поэтому относятся к непромышленным коллекторам. Самые лучшие фильтрационные свойства показывают кварцевые пески, поскольку сорбционная способность кварца очень низкая. Полимиктовые песчаники, вследствие своего таблитчатого облика, наличия трещин спайности и повышенной сорбционной емкости слагающих их минералов, обладают значительно более низкой способностью фильтрации флюидов.

Карбонатные коллекторы

Спектр их типов наиболее широк:

К отличительным особенностям коллекторов карбонатного вида относятся их ранняя литификация, склонность с образованию трещин, а также избирательная растворимость. Эти факторы обусловливают разнообразие генезиса и морфологии пустотного пространства.

Качественные характеристики карбонатных коллекторов зависят от первичных условий седиментации, а также от интенсивности и направления постседиментационной эволюции. Эти факторы влияют на развитие дополнительных пор, трещин, каверны и более крупных полостей выщелачивания.

Для свойств карбонатных коллекторов характерны крайняя невыдержанность и большое разнообразие, которое зависит от фациальных условий, при которых происходило их образование. Это делает их сопоставление довольно затруднительным. Фациальные условия при формировании пород карбонатной природы на свойства коллекторов влияют в гораздо большей степени, чем при формировании терригенных пород.

По своему минеральному составу породы карбонатного типа отличаются меньшим разнообразием по сравнению с терригенными, однако имеют больше структурно-текстурных разновидностей. Отличаются карбонатные коллекторы от терригенных и по характеру происходящих в них преобразований в постседиментационный период. Это отличие заключается в степени уплотнения.

Поскольку остатки биогермов в карбонатных породах твердые с самого начала процесса эволюции, то дальнейшее уплотнение протекает очень медленно. Карбонатный ил и комковато-водорослевые карбонатные осадки с мелкими обломками литифицируются достаточно быстро. В результате пористость немного сокращается, однако значительное поровое пространство как бы «консервируется».

Показатель трещиноватости, который в большинстве пород составляет от 0,1 до 1 процента, в коллекторах карбонатной природы может доходить до 1,5 – 2,5 процентов.

Этот показатель, при значительной мощности продуктивных горизонтов весьма значим при оценке величины полезного объёма пласта. Дополнительную ёмкость таких коллекторов обеспечивают стилолитовые швы, которые образуются вследствие неравномерного растворения минералов под действием давления. Глинистая корка на таких швах является нерастворимым остатком породы. Зачастую стилолитовые горизонты наиболее продуктивны в разрезе, из-за процессов вымывания глинистых корок.

Основные углеводородные запасы карбонатных коллекторов в их поровых и кавернозно-поровых видах. Самыми лучшими коллекторами карбонатной природы считаются рифовые известняки, из которых в сутки получают десятки тысяч тонн нефти.

Глинисто-кремнисто-битуминозные коллекторы

Среди таких коллекторов в основном встречаются трещинные и порово-трещинные. Для их пород характерны значительная изменчивость состава минералов и разная степень обогащённости органическими веществами.

Их довольно низкие фильтрационные и емкостные свойства объясняются микрослоистостью, микротрещинноватостью и наличием субкапиллярных пор. Пористость некоторых коллекторов такого типа может достигать 15-ти процентов, а проницаемость при это составлять всего доли миллидарси. В породах такого типа участки с увеличенной пористостью и повышенной проницаемостью образуются как результат процесса катагенеза.

Считается, что на этапе седиментогенеза формируются породные микроблоки, которые покрываются плёнкой органического вещества (их еще называют кремнеорганическими рубашками). Мелкие послойные трещины образуются в процессе трансформации минералов глинистой природы и в процессе выделения связанных вод.

Во время вскрытия коллекторов такого типа в большинстве случаев отмечают высокую степень разуплотнения и аномально большое давление пласта. На образование трещин также влияют и тектонические процессы.

Источник

Коллекторы и флюидоупоры

Коллекторы – это горные породы, обладающие способностью вмещать нефть, газ и воду, и отдавать их при разработке

Коллекторские ( фильтрационные) свойства породы: пористость и проницаемость.

Породы-коллекторы могут иметь первичную и вторичную пористость:

Большинство пород-коллекторов имеют осадочное происхождение.

По литологическому составу коллекторами нефти и газа являются горные породы:

Менее значимые коллекторы, связанные с вулканогенно-осадочными, глинистыми и редко-кристаллическими породами.

Терригенные коллекторы занимают 1 е место.

На них приходится доля 58 % мировых запасов нефти и 77 % газа.

К примеру, в Западно-Сибирском бассейне, практически все запасы газа и нефти находятся в терригенных коллекторах.

Емкостно-фильтрационные свойства различны.

Коллекторские свойства определяются структурой порового пространства, межгранулярной пористостью.
Глинистость ухудшает коллекторские свойства.

Карбонатные коллекторы занимают 2 е место.
На них приходится доля 42% запасов нефти и 23% газа.

Главные отличия карбонатных коллекторов от терригенных:

Фильтрация нефти и газа обусловлена, в основном, трещинами, кавернами.

Карбонатные коллекторы присутствуют на месторождениях бассейна Персидского залива, нефтегазоносных бассейнов США и Канады, в Прикаспийском бассейне.

Коллекторы, обнаруженные в вулканогенных и вулканогенно-осадочных породах, представлены эффузивными породами (лавами, пемзами) и вулканогенно-осадочными (туфами, туфобрекчиями, туфопесчаниками).

Среди глинистых коллекторов особое место занимают битуминозные глины баженовской свиты в Западной Сибири.

Гранулярные коллекторы сложены песчано-алевритовыми породами, поровое пространство которых состоит из межзерновых полостей. Подобным строением порового пространства характеризуются также некоторые пласты известняков и доломитов.

Трещиноватые коллекторы сложены преимущественно карбонатами, поровое пространство образуется системой трещин. Участки коллектора между трещинами представляют собой плотные малопроницаемые нетрещиноватые массивы (блоки) пород, поровое пространство которых практически не участвует в процессах фильтрации.

Трещиноватые коллекторы смешанного типа встречаются чаще всего, поровое пространство включает как системы трещин, так и поровое пространство блоков, а также каверны и карст.

По коллекторским свойствам выделяют 4 группы пород-коллекторов.
Классификация Дахнова:

Тип пустотного пространства, обусловленный происхождением породы, определяет ее физические свойства, поэтому он положен в основу наиболее часто используемой классификации пород-коллекторов.

Они перекрывают коллектор сверху (в ловушках), но могут и замещать коллектор по простиранию, когда, например, глины замещают песчаники вверх по подъему пласта.

Флюидоупоры могут не пропускать жидкость (нефть и воду), могут пропускать газ, который имеет меньшую вязкость.

По литологическому составу флюидоупоры представлены глинистыми, карбонатными, галогенными, сульфатными и смешанными типами пород.

В каменной соли вследствие её пластичности нет открытых пустот и трещин, каналов фильтрации, поэтому она является прекрасным экраном на пути движения нефти и газа.

Глинистые флюидоупоры наиболее часто встречаются в терригенных нефтегазоносных комплексах.

Экранирующие свойства их зависят от состава минералов, имеющих различную емкость поглощения.

Источник