Размещено на http://www.allbest.ru/

4

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА

Методические указания по выполнению лабораторных работ для специальностей РЭНГ, ПЭМГ, БС.

Ухта 2002Размещено на http://www.allbest.ru/

Воловик О.В., Овчарова Т.А. Геология нефти и газа: Методические указания к лабораторным работам. - Ухта: УГТУ, 2002.-35 с., 10 ил.

Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Геология нефти и газа» для студентов специальностей 090600 -«Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»; 090700 -«Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»; 090800 - «Бурение нефтяных и газовых скважин». Методические указания содержат теоретические пояснения и порядок выполнения 3 лабораторных работ, посвященных основным разделам дисциплин: изучению физико-химических свойств нефтей; макроскопическому описанию осадочных горных пород, изучению пород - коллекторов и пород - флюидоупоров; построению геологических профилей. Содержание указаний соответствует рабочей учебной программе.

Методические указания рассмотрены на заседании кафедры ГНГ и рекомендованы к изданию, протокол заседания кафедры № 12 от 15.03.2001г.

Рецензент Дьяконов А.И., д. г.-м.н., профессор кафедры ГНГ.

Редактор Воловик О.В., старший преподаватель кафедры ПБ и ООС

План 2002 г. Позиция 103

Подписано в печать. Компьютерный набор.

Объем 27с. Тираж 200 экз. Заказ №.

©Ухтинский государственный технический университет, 2002.

169300, г. Ухта, ул.Первомайская, 13.

Отдел оперативной полиграфии УГТУ.

169300, г.Ухта, ул. Октябрьская, д. 13.

Лабораторная работа № 1

Изучение физико-химических свойств нефтей

Нефть - сложная смесь, главным образом, углеводородов с примесью высокомолекулярных органических кислородных, сернистых, и азотных соединений, представляющая собой бурую или черную маслянистую жидкость с резким запахом. Исследование свойств нефтей необходимо при решении многих геологических задач:

1) оценке перспектив нефтегазоносности;

2) выявлении закономерностей формирования залежей;

3) изучении геохимической зональности в разрезе осадочного чехла.

Измерение физических параметров нефтей позволяет определять их товарные качества. Некоторые параметры (плотность, вязкость и др.) используются при расчёте и проектировании разработки месторождений, нефтепроводов и т.д.

Методы исследования состава нефтей можно разделить на две группы:

Первая группа методов исследования состава нефтей.

Она основана на определении параметров, характеризующих систему природного резервуара в целом, без разделения на составные части. К таким параметрам относятся плотность, вязкость, молекулярная масса, оптические характеристики, температура застывания.

ПЛОТНОСТЬ -- это отношение массы вещества к занимаемому объёму. Единица измерения в системе СИ -- кг/ мЗ. На практике обычно применяется измерение г/см3. В России плотность нефти измеряется при 20°С, а затем рассчитывается отношение её плотности к плотности воды при 4°С.

Плотность нефти зависит от плотности соединений, образующих её, и от величины их концентраций, поэтому плотность нефти даёт приближённое представление о её составе. Плотность нефти зависит от соотношения количеств легкокипящих и тяжелых фракций. В легких нефтях преобладают легкокипящие ( бензин, керосин), а в тяжёлых - тяжёлые компоненты ( масла и смолы).

ВЯЗКОСТЬ -- это способность жидкости оказывать сопротивление при перемещении её частиц друг относительно друга под влиянием действующих сил. Как правило, ВЯЗКОСТЬ нефти в пластовых условиях меньше ВЯЗКОСТИ нефти в поверхностных условиях, что связано с присутствием в пластовой нефти некоторого количества растворённого газа. ВЯЗКОСТЬ также зависит от количества содержащихся в нефти парафинов, смол и асфальтенов. Единицей измерения ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ является Пуаз или Па*с(в системе СИ).

ВЯЗКОСТЬ очень сильно зависит от ТЕМПЕРАТУРЫ: с повышением температуры вязкость снижается. ВЯЗКОСТНО-ТЕМПЕРАТУРНАЯ зависимость -- важная индивидуальная характеристика каждой нефти. Величина, обратная вязкости, называется ТЕКУЧЕСТЬЮ.

ТЕМПЕРАТУРА ЗАСТЫВАНИЯ НЕФТИ -- важная практическая характеристика, обусловленная выпадением парафинов. Чем больше в ней твёрдых парафинов, тем выше температура её застывания. Смолистые вещества оказывают противоположные действия - с повышением их, температура застывания понижается. Это ТЕМПЕРАТУРА, при которой охлаждаемая в пробирке нефть не изменяет уровня при наклоне пробирки на 45°.

Вторая группа методов исследования состава нефтей.

Она основана на разделении нефти на составные части (фракции, компоненты, группы УВ).

ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ НЕФТИ -- характеризует выход фракций с различной температурой начала кипения и имеющих собственные названия:

до 60°С (90°С) -- петролейный эфир;

60 -- 200C -- бензин;

200 -- 315°С -- керосин;

300 -- 400°С -- газойль;

400 -- 500°С -- смазочные масла;

>500°С -- неперегоняемый остаток -- гудрон.

Светлые фракции -- бензин, керосин -- получают на первой стадии перегонки (при атмосферном давлении), остальную часть -- тёмные фракции (газойль, смазочные масла, гудрон) или мазут получают (фракционируют) в условиях вакуума, т.е. без доступа воздуха.

КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ нефти характеризуется содержанием следующих компонентов, выделяемых из нефти по агрегатному состоянию и в процессе хроматографического разделения.

1) газ+бензин;

2) УВ-ные масла,(дополнительно в составе масел -- твёрдые парафины);

3) смолы;

4) асфальтены.

ГАЗЫ.

БЕНЗИНОВЫЕ фракции являются хорошим растворителем и обеспечивают устойчивое состояние в нефти всех её компонентов.

МАСЛА являются важнейшим компонентом каждой нефти и составляют от 25 до 75 % её массы. МАСЛА компонентного состава -- это УВ широкой хроматографической фракции, в которую входят УВ масляных дистиллятов и неперегоняемого остатка нефти. Из масел вымораживают твёрдые УВ -- ПАРАФИНЫ. Содержание парафинов в нефтях колеблется от 0 до более 20% .

СМОЛЫ и АСФАЛЬТЕНЫ. СМОЛЫ являются вторым после масел непременным компонентом каждой нефти. Содержание их в различных нефтях меняется незначительно -- от 1 до 30%, но полного отсутствия смолистых веществ в нефти не бывает. Смолы могут иметь различную окраску: от светлой до тёмной. Это либо густые вязкие, либо твёрдые аморфные вещества. В количественном отношении СМОЛЫ практически всегда преобладают над АСФАЛЬТЕНАМИ, хотя соотношение между ними подвержено значительным колебаниям.

АСФАЛЬТЕНЫ в отличие от СМОЛ, в лёгких нефтях часто отсутствуют. Содержание их в различных нефтях изменяется от 0 до 20%. Нефть, лишённая АСФАЛЬТЕНОВ называется МАЛЬТЕНОВОЙ.

АСФАЛЬТЕНЫ -- это твёрдые аморфные вещества от темно- коричневого до чёрного цвета. В отличие от СМОЛ они характеризуются большей молекулярной массой. Их содержание от 1 до 10% и 15-20% в тяжёлых нефтях.

СМОЛИСТО-АСФАЛЬТЕНОВЫЕ компоненты в своём составе содержат ГЕТЕРОЭЛЕМЕНТЫ (СЕРУ, АЗОТ, КИСЛОРОД), в них также сосредоточена основная часть МЕТАЛЛОВ, содержащихся в нефтях (ВАНАДИЙ, НИКЕЛЬ, ЖЕЛЕЗО, МЕДЬ, ТИТАН, ХРОМ и ДР.)

ЭЛЕМЕНТНЫЙ состав характеризуется содержанием элементов, образующих молекулы углеводородов и гетеросоединений и наличием наличием пяти биогенных элементов - углерод С ( от 83 - 87 %) , водород Н (от 11 - 14 %) , сера S , азот N и кислород О ( в сумме от 1 - 3 %);

В зависимости от определенной цели классификационные схемы делятся на несколько группы:

технологические ( по которой определяется товарный индекс нефти ); основаны на таких показателях, как содержание фракций, парафина, масел и др.

химические (по компонентному составу и плотности);

геохимические (по элементному и углеводородному составу), учитывает геологический возраст, глубину залегания отложений.

Классификации нефтей по физико - химическим свойствам:

1) по плотности;

2) по вязкости;

3) по содержанию смол;

4) по содержанию асфальтенов;

5) по содержанию парафинов;

6) по содержанию серы.

По плотности (г/см3) :	По вязкости (сСт) кин.
менее 0,800 г/см3 - очень лёгкие нефти 0,800 - 0,840 - лёгкие нефти 0,840 - 0,880 - средние нефти 0,880 - 0,920 - тяжелые более 0,920 г/см3 - очень тяжёлые нефти	<5 - маловязкие 5 - 30 -- средневязкие > 30 -- высоковязкие
По содержанию смол (%):	По содержанию Асфальтенов (%):
<5 -- малосмолистые 5-- 15 -- среднесмолистые >15 -- высокосмолистые	< 1 -- малоасфальтенистые 1 - 5 -- среднеасфальтенистые > 5 --высокоасфальтенистые
По содержанию Парафинов (%):	по содержанию серы (%) :
<1,5 -- малопарафинистые 1,5-- 6 -- среднепарафиновыые >6 -- высокопарафиновые	< 0,5 -- малосернистые 0,5 - 2 -- сернистые > 2 --высокосернистые

Например: нефть плотностью 0,830 г/см³, вязкостью 6 сСт, при содержании смол - 2% , асфальтенов - 2%, парафинов - 1%, серы - 1% имеет такую характеристику: нефть легкая, средневязкая, малосмолистая, среднеасфальтенистая, малопарафинистая, сернистая.

Технологическая классификация основана на общих показателях состава нефти, которые определяют способы её переработки. Согласно ГОСТу 912 - 66 нефти группируются по серности, парафинистости, вязкости, по выходу фракций и масел:

Классы по содержанию серы (в %, %) :

I -- малосернистые, менее 0,5

II -- среднесернистые, 0,51 - 2,0

III -- высокосернистые, более 2,0

Типы по выходу светлых фракций, перегоняющихся до 350 ^о С, (в %) :

Т₁ -- не менее 45

Т₂ -- 30 - 44,9

Т₃ -- менее 30

Группы по содержанию масел ( в %, % ) :

М₁ -- не менее 25 % в расчете на нефть;

М₂ -- 15 - 25 % в расчете на нефть и не менее 45 %

в расчете на мазут;

М₃ -- 15 - 25 % в расчете на нефть и 30 - 45 %

в расчете на мазут;

М₄ -- менее 15 % в расчете на нефть.

Подгруппы по качеству масел, оцениваемому индексом вязкости

(Иn -- условный показатель, представляющий собой сравнительную характеристику испытуемого масла и эталонных масел ):

И₁ -- индекс вязкости выше 85,

И₂ -- индекс вязкости 40 - 85

Виды по содержанию парафина ( в %, % ) :

П₁ -- малопарафиновые, менее 1,5

П₂ -- парафиновые 1,5 - 6,0

П₃ -- высокопарафиновые, более 6,0

Таким образом, с помощью букв и цифр определяется индекс нефти - сочетание класса, типа, группы, подгруппы, вида: например, IТ₂М₂И₂П₃ означает, что нефть малосернистая, содержит от 30 до 45 % светлых фракций, от 15 до 25 % масел, индекс вязкости от 40 - 85 и более 6,0 % твердых парафинов.

Примером химических классификаций служит классификация М.А. Бестужева

(таблица), которая предусматривает выделение классов нефтей по преобладанию в них той или иной группы углеводородов.

В схеме М.А. Бестужева выделены четыре группы нефтей по величине плотности и для каждой группы градации по содержанию серы и асфальтенов. Отметим, что приведенные градации величин плотности, содержания серы и асфальтенов близки и вместе с тем отличаются от аналогичных величин в схемах других авторов.

Таксоны нефтей по М.А. Бестужеву табл. 1

Группы нефтей по плотности	Сера,%	Асфальтены, %
Лёгкие(<0,830)	малосернистые (<0,4 )	без асфальтенов ( <0,5 )
	сернистые (0,4 - 1,5)	без асфальтенов( <0,6 )
		асфальтеновые (>0,6 )
Средние (0,831-0,860)	малосернистые (0,6)	без асфальтенов( <0,6 )
		асфальтеновые (>0,6)
	сернистые (0,6 - 2,8)	без асфальтенов( <0,7 )
		асфальтеновые (>0,7 )
Тяжелые (0,861-0,920)	малосернистые (<0,8 )	без асфальтенов( <0,7 )
		асфальтеновые (>0,7 )
	сернистые (0,8 - 4,0)	без асфальтенов( <0,7 )
		асфальтеновые (>0,7 )
Очень тяжелые (>0,920)	малосернистые (<1,0)	без асфальтенов( <0,8 )
		асфальтеновые ( >0,8 )
	сернистые (1,0 - 4,5)	без асфальтенов( <0,8 )
		асфальтеновые (>0,8)
	высокосернистые (4,5 )	без асфальтенов( <2,0 )
		асфальтеновые (>2,0 )

Образец записи данных для нанесения на тригонограмму.

№	Вещество	Состав	Координаты, %
			А	Б	В
1	Нефть средняя	элементный	С	Н	S + N + O
			85	14	1
2 3	Тяжелая нефть		85	11	4
	Легкая нефть	Фракционный	бензины	керосины	мазут
			30	30	40
4	Тяжелая нефть		0	40	60
5	Нефть средняя	Компонентный	масла	смолы	асфаль-тены
			75	20	5
6	Газоконденсат		98	2	0
7	Метан	Углеводородный	алканы	цикланы	арены
			100	0	0
8	Бензин		35	20	45

ПРИМЕНЕНИЕ ТРИГОНОГРАММ

Данные о составе трехкомпонентных смесей принято группировать на треугольной диаграмме - тригонограмме. График имеет форму равностороннего треугольника, каждая его сторона представляет собой шкалу концентраций одного компонента от 100% до 0. Положение любой точки на графике задано тремя координатами, сумма которых постоянна. А, Б, В - это условные наименования компонентов, фракций, элементов в составе анализируемых объектов.

Для применения на практике тригонограммы нужно представлять себе и научиться отличать линии одинаковых концентраций каждого компонента смеси, т.е. видеть линии одинаковых концентраций одного компонента так, как показано на рис.1. Если в точке вершины А содержание компонента А равно 100%, то вдоль противолежащей стороны треугольника расположены точки с нулевым его содержанием. Всe линии равных концентраций компонента А (10% 20%, 30% и т.д.) будут параллельны линии нулевой концентрации или линии нулевых координат ВБ,

Рис.1

Аналогично проведены координатные линии второго и третьего компонентов. Для примера показано нахождение точки с координатами A==60%, Б=20% В=20% (рис.).

AБ- шкала компонента А.

- линии одинаковых эначений А.

БВ - шкала компонента С.

-линии одинаковых значений С.

ВА - шкала компонента В.

- линии одинаковых значений В.

%А+%Б +%В - 100°%

При решении обратной задачи - определить координаты точки, заданной на графике, следует избегать ошибок, связанных с неправильным выбором отрезка координатной линии. Для определяемых координат точки на диаграмме значением координаты компонента А будет величина а, но не б', значением координаты компонента Б будет б, но не в, значением координаты третьего компонента В будет величина в, но не а. Обратная задача удобна для самопроверки: сумма правильно найденных координат всегда составляет 100. Отклонение от ста покажет, что вместо действительных значений а, б, в обычно взяты другие.

А величины а, б, в.

В практике геохимических исследований приходится иметь дело не только с единичными определениями, но и с группами анализов. Они изображаются на диаграмме в форме поля, ограниченного координатными линиями так, что все анализы этой группы попадают в данное поле.

Вопросы для контроля:

1) Что такое нефть?

2) Какие основные физико-химические свойства нефтей вы знаете?

3) Охарактеризуйте различные фракции нефти.

4) Что такое масла, смолы, асфальтены, парафины?

5) Дайте характеристику нефти в соответствии с классификациями по физико-химическим свойствам, используя таксоны нефтей по Бестужеву, указать индекс нефти согласно технологической классификации.

Составить таблицу индексных данных и нанести на тригонограмму результаты анализа нефтей.

Лабораторная работа № 2

Часть 1. Макроскопическое описание осадочных горных пород

Часть 2. Породы - коллекторы и породы - флюидоупоры

Студенты знакомятся с коллекцией горных пород, узнают об их важных свойствах, изучают классификацию пород-коллекторов и пород-покрышек.

Осадочные горные породы образуются в результате разрушения на поверхности Земли горных пород и последующего накопления и преобразования продуктов этого разрушения. В нефтегазовой геологии осадочные породы изучаются как основные объекты, с которыми генетически связаны нефть и газ. Все осадочные горные породы подразделяются на обломочные, глинистые, хемогенные, органогенные и смешанные.

Обломочные осадочные горные породы образуются за счет продуктов механического разрушения ранее существовавших пород. Глинистые породы на 50% и более состоят из глинистых минералов и тонкодисперсного материала (частиц размером < 0,01мм) - пелита. Группу хемогенных составляют породы, образовавшиеся в результате выпадения веществ из истинных и коллоидных водных растворов. Осаждение их чаще всего происходит в лагунах, озерах. В группу органогенных выделяют продукты жизнедеятельности организмов, главным образом скелетные остатки морских, реже пресноводных беспозвоночных Смешанное происхождение имеют осадочные породы, состоящие из обломочного и какого-либо другого материала (химического или органического происхождения).

Обломочные и глинистые породы. Эти породы наиболее распространены среди осадочных пород. До величине слагающих обломков различаются грубообломочные, песчаные, алевритовые и пелитовые обломочные породы. Глинистые породы по происхождению занимают промежуточное положение между чисто химическими и обломочными породами. При классификации обломочных пород учитываются не только размер обломков, но и их форма (окатанные или неокатанные), а также наличие или отсутствие цементирующего материала (табл.3). Грубые обломки накапливаются вблизи разрушающихся горных пород. По мере удаления встречаются среднеобломочные (песчаные), мелкообломочные (алевритовые) и тонкообломочные (пелитовые) породы. Из обломочных и глинистых пород в нефтегазоносных районах наиболее распространены песчаники, алевролиты и глины.

Таблица 3 .

Группы обломочных пород	Наибольшие поперечные размеры обломков, мм	Рыхлые породы Сцементированные породы
		сложенные обломками
		остроугольными и угловатыми	окатанными	остроугольными и угловатыми	окатанными
Грубообло-мочные	> 100	Глыбы	Валуны	Брекчии	Конгломе-раты
	100 - 10	Щебень	Галечник
	10 - 1	Дресва	Гравий		Гравелиты
Песчаные	1 - 0.1	Пески	Песчаники
Алевритов.	0,1 - 0,01	Алевриты	Алевролиты
Пелитовые	< 0,01	Глины	Аргиллиты

Песчаники представляют собой сцементированные пески. По минеральному составу они могут быть кварцевыми (зерна кварца составляют не менее 95% массы породы), аркозовыми (преобладают зерна кварца и полевых шпатов) и полимиктовыми (зерна различных минералов). В качестве цементирующего материала в песчаниках присутствуют соединения железа (железистый цемент), кремния (кремнистый цемент), кальция (известковый цемент), а также глина (глинистый цемент). Цвет песчаников чаще всего желтоватый, серый.

В зависимости от размеров зерен песчаники подразделяются на крупнозернистые (1-0,5 мм), среднезернистые (0,5-0,25 мм) и мелкозернистые (0,25-0,1мм). Песчаный материал, из которого образуются пески и песчаники, может накапливаться в морских и озерных водоемах, в руслах рек и т.д.

Алевролиты по минеральному составу чаще всего полимиктовые. Цвет серый. Цемент кремнистый, известковый, глинистый. Алевритовый обломочный материал, из которого образуются алевролиты, чаще всего накапливается на дне озерных и морских бассейнов, в зоне слабоподвижных вод, между областями накопления песчаных и глинистых толщ. По размеру зерен алевролиты подразделяются на крупнозернистые (0,1-0,05мм), среднезернистые (0,05-0,025) и мелкозернистые (0,025-0,01 мм).

Глины состоят из частиц размером < 0,01 мм, причем свыше 30% обычно составляют частицы размером < 0,001 мм. Цвет глин серый, пепельный, коричневый, черный. В их составе кроме обломочного материала (мельчайших зерен кварца, полевых шпатов, слюд и др.), образовавшегося в результате физического разрушения горных пород, в большом количестве присутствуют так называемые тинистые минералы (каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и др.). Глинистые минералы - продукты химического разложения магматических пород основного состава в условиях, близких к атмосферным. Эти продукты разложения (выветривания) выносятся текучими водами, откладываются в морях, озерах и реках и затем превращаются в глинистые породы. Некоторые из них весьма плотные и твердые (аргиллиты) и не размокают в воде, другие же при смачивании водой становятся пластичными. Наибольшей пластичностью отличаются монтмориллонитовые глины, встречающиеся редко. Самые распространенные -гидрослюдистые глины.

Хемогенные породы . В эту группу пород включают известняки, доломиты, каменную соль, ангидриты, гипс и другие мономинеральные породы, состоящие из минерала того же названия, что и порода. Характерная их особенность - отсутствие органических остатков Образуются они в результате выпадения солей из водных растворов.

Известняки - горные породы, содержащие не менее 70% СаСО₃. Зерна кальцита видны невооруженным глазом (в известняках кристаллического строения) или под микроскопом (в скрытокристаллических или пелитоморфных разностях). Нередко в известняках присутствуют в виде примесей глинистые, алевритовые и песчанистые частицы, гипс, доломит.

Доломиты - мономинеральные породы, состоящие из минерала того же названия. Они имеют светлую окраску, массивную текстуру.

Каменная соль нередко образует пласты большой мощности, характеризующиеся кристаллической структурой и плотной массивной текстурой. При повышенных давлениях становится пластичной. Породы имеют светлую окраску.

Ангидриты встречаются в виде пластов зернистого строения, имеют светлую окраску и состоят из минерала ангидрита. Иногда имеют волокнистое строение и обычно характеризуются массивной текстурой. Гипс имеет зернистое строение, волокнистую текстуру и светлую окраску; обычно содержит в виде примеси ангидрит, доломит, кальцит, обломочный материал.

Органогенные породы. Представлены известняками - ракушечниками, писчим мелом, а также углями, асфальтом, горючими сланцами и др. Они образуются в результате накопления органических остатков после отмирания животных и растений. В одних породах эти остатки видны невооруженным глазом. Другие породы, напри мер, писчий мел. сложены твердыми известковыми скелетами микроорганизмов. И, наконец, третьи (угли, асфальты и др.) представляют собой горные породы, в которых наряду с минеральной составляющей имеются вещества органического происхождения.

Породы смешанного происхождения . Эта группа пород включает мергели, песчаные и глинистые известняки и др.

Мергели представляют собой сильноизвестковистые глины. В них содержится от 50 до 70% кальцита. Как правило, они светло-серого, почти белого цвета, легко отличаются от известняков по реакции с соляной кислотой, после воздействия которой на поверхности мергеля остается грязно-серое пятно, обусловленное "удалением" известкового материала и концентрацией на месте реакции глинистых частиц. Мергель образуется в морях и озерах.

Песчаные известняки - это известняки с примесью песчаного материала. Цвет их чаще всего серый. Образуются они в водоемах, где накапливаются обломочный материал и осадки, представляющие собой либо соли, выпавшие из концентрированных растворов, либо органические остатки.

Схема макроскопического описания вырабатывалась годами, в течение длительной истории развития геологии и может быть выражена таким правилом: литологические свойства отличаются в той последовательности, в какой они фиксируются глазом при постепенном приближении к породе - сначала воспринимается цвет, затем зернистость, т.е. структура, а также текстура, потом состав, включения и прочие признаки.

название породы

цвет

структура, т.е. крупность зерна, равномерность зернистости, форма зерен

текстура

состав породы, для обломочных отдельно: состав обломков и цемента.

Крепость породы

Пористость

Включения

Вторичные изменения

10.Прочие признаки

Цвет - один из очень важных признаков пород. Он отражает их состав. Цвета осадочных пород редко бывают чистыми и яркими. Большей частью они серые, а цвет выступает в виде оттенка. Таким образом, при описании надо отмечать характер цвета, его оттенок, интенсивность, распределение по породе.

В разделе структура описывается размер зерен, степень равно- или разнозернистости, форма зерен.

Текстура горных пород (сложение) определяется пространственным взаиморасположением слагающих минеральных зерен и характером заполнения объема породы. Текстура может быть слоистая, волокнистая, конкреционная и др., а также массивная (беспорядочная).

При описании состава породы определяется тип породы по составу: мономинеральный или полиминеральный. Для обломочных осадочных горных пород указывается отдельно состав обломков и цемента.

Крепость пород определяется по упрощенной трехбалльной шкале, применяющейся в полевых условиях : породы слабые или слабой крепости (ломаются рукой); средней крепости (рукой не ломаются, но сравнительна легко разбиваются молотком); породы крепкие ( с трудом разбиваются молотком).

Пористость пород - важный признак, с ним связано образование залежей нефти, газа, водоносных горизонтов. Макроскопически бывает видна только относительно крупная пористость. Более мелкую, но зачастую более значительную и эффективную пористость можно определить по скорости впитывания, следует отметить каким видом пористости обладает порода (межгранулярные поры, трещины, каверны).

Включения подразделяются на минеральные (конкреции, редкие гальки в песке) и органогенные (раковины беспозвоночных, растительный детрит и т. д.). Вторичные изменения, связанные чаще всего с выветриванием (окисление пирита, сидерита, разложение полевых шпатов, окремнение или кальцитизация) описывают по их характеру, степени или интенсивности и новообразованным продуктам, отмечаются новые минералы, изменение цвета, прочности, пористости и других свойств пород.

Задание к лабораторной работе

1. Выучить классификацию осадочных горных пород.

2. Макроскопически описать образцы горных пород.

3. В представленной коллекции определить образцы горных пород, являющиеся породами-коллекторами (терригенными и карбонатными), а также породы-флюидоупоры.

Порядок выполнения работы

I. Обломочные (терригенные породы) - (гравелиты, песчаники, пески, алевролиты, алевриты, конгломераты, брекчии).

1 . цвет

2 . структура

По размерам преобладающих обломков:

2-1 мм - грубозернистые

1-0,5 мм - крупнозернистые пески и песчаники

0,5-0,25 мм - среднезернистые

0,25-0,1 мм - мелкозернистые

По относительной величине зерен:

Равномернозернистые (сортированные)

Разнозернистые (несортированные)

Необходимо определить размер преобладающих зерен и на этом основании дать название породе, т.е, отнести к гранулометрическому классу (валуны - глыбы, гальки - щебень, гравий, песок, алеврит) и гранулометрическому типу внутри этих классов (крупный, средний, мелкий).

Измеряют самые крупные и самые мелкие обломки, выделяют преобладающую часть (фракцию) по этой фракции называют породу, например, конгломерат крупногалечный, брекчия мелкообломочная, песчаники грубозернистые и т.д.

Степень сортировки:

Хорошо, средне, плохо сортированные и неотсортированные.

1) валуны, гальки, гравий и конгломераты, гравелиты - характеризуются окатанной формой обломков

2) глыбы, щебенка, дресва, брекчии - неокатанная форма обломков

3. Текстура

(слоистая, полосчатая, массивная, пятнистая)

Слоистая текстура: косая, волнистая, горизонтально-слоистая

Например, слоистость выражена или обусловлена ритмичной сортировкой материала;

Если слоистость косая, отметить угол наклона косых слойков и их форму (прямая, вогнутая, выпуклая)

Если слоистость волнистая, то отмечается длина и высота волны, её форма -- симметричная или асимметричная.

Концентрические (скорлуповатые, конкреционные) текстуры, описывают также, как и слоистые.

4.Минеральный состав обломочной части:

Кварцевый (мономиктовый),

Кварц-полевошпатовый (олигомиктовый),

Кварц-полевошпатовый, темноцветные минералы, а в грубообломочных - обломки пород (полимиктовый)

5.Степень цементации

6. Состав цемента (карбонатный, глинистый, железистый и т.д.)

7. Степень пористости

8.Особенности образца (степень и характер насыщения, присутствие органических остатков, крупных единичных обломков и т.п.)

Крепость определяется составом и типом цемента.

Цемент присутствует в большинстве обломочных пород, обусловливает крепость, плотность и т.д.

Типы цемента:

Базальный - зерна не соприкасаются друг с другом, как бы плавают в цементе.

Заполнения пор - зерна соприкасаются друг с другом, цемент заполняет поры между ними.

Пленочный - цемент одевает зерна пленкой

Соприкосновения или контактовый - цемент присутствует в местах соприкосновения зерен.

Состав цемента может быть однородным (мономинеральным) или неоднородным (полимиктовым).

Известковый цемент узнается по вскипанию с НСl.

Доломитовый - слабая реакция с НСl.

Глинистый - по размокаемости в воде.

Железистый - по бурому цвету

Гипсовый - по блеску на плоскостях спайности.

II. Глинистые породы

Исследуется порода на размокаемость. Глины в воде размокают сразу (минуты - десятки минут).

Уплотненные глины размокают через сутки или несколько часов - аргиллитоподобная глина. Аргиллит не размокает.

При высыхании цвета тускнеют и бледнеют, окраска сглаживается.

1. Цвет (в сухом и во влажном состоянии)

2. Степень влажности и пластичности

3. Степень yплотнения

4. Примеси (известковистые, глинистые, битуминозные, кремнистые и др.)

5. Структура. Крупнодисперсная (d_частиц 0,01-0,001 мм), тонкодисперсная (d_частиц<0,001 мм) в первых при растирании в пальцах, пробе на зуб или резание ножом ощущается примесь алевритовых и песчаных частиц. При скатывании в сыром виде они дают короткие и толстые шнуры, а вторые - длинные толщиной <0,5см. Излом - землистый или раковистый может быть с примесью песчаных или алевритовых частиц. Структура чистых глинистых пород микрозернистая (d<0.01 мм), однородный или раковистый излом.

6. Текстура (листовая, плойчатая, массивная, тонкоплитчатая, слоистая и др.)

Слоистость, вызванная оползанием осадка, ходами илоедов, корнями растений и т.д. Слоистость, обычно горизонтальная, реже волнистая сплошная или прерывистая, выражается различиями окраски, структуры, линзочками и прослойками алеврита или песка, параллельным расположением растительных остатков, раковин и т.д.

7. Минералогический состав, Определяется по реакции с водой и окраске.

Каолинитовые глины в воде не разбухают. Белые или светло-серые, жирные на ощупь

Монтмориллонитовые в воде сильно разбухают, жадно впитывают воду, увеличиваются в объеме. Светло-серые, с желтовато-зеленоватыми оттенками, на ощупь тощие или жирные, имеют раковистый излом. Хорошо мылятся.

Гидрослюдистые глины в воде не разбухают.

Пример:

Глина - темно-серая (сухая), алевропелитовая, неотчетливо слоистая с раковистым изломом, размокающая (10 мин.), вероятно, в основном, гидрослюдистая, слабоизвестковистая, с тонкорассеянным обугленным растительным детритом.

Примеси:

Fe³⁺ - желтый, красный, фиолетовый (окислы железа)

Fe²⁺ - сизые, зеленовато-серые (закиси железа)

Мп - бурый, черный (окислы марганца) ,

Битумы - коричневые, светлые, палевые

Углистые частицы - темно-серый, черный

III . Карбонатные породы (известняки и доломиты)

1.Цвет (на свежем изломе и в коре выветривания)

2. Происхождение (органогенные, биохимические, хемогенные, обломочные)

3. Структура (крупно-, средне-, мелкозернистые, кристаллически-зернистые, равномерно - и неравномернозернистые, землистые, оолитовые, детритусовые, афанитовые и др.)

Особенности структуры проявляются в изломе породы: микрозернистые имеют землистый излом и марают руки (мел), а крепкие - фарфоровидный или раковистый излом, средне-крупнозернистые имеют кристаллический сверкающий излом.

4. Текстура (массивная, слоистая, биогенная, текстуры замещения, растворения, стилолиты, сутуры и др.)

5. Примеси (глинистость, песчанистость и др.)

6. Пористость, кавернозность, трещиноватость

7. Особенности образца (степень и характер насыщения, излом и др.)

8. Примеси

Обломочные карбонатные породы описываются как терригенные.

Мергель - карбонатная порода с содержанием глинистой примеси от 25 до 50%, или глинистые породы с 25-50% содержанием карбонатного вещества. При меньшем содержании карбонатного вещества глины известковистые или доломитовые, а при малом содержании глины (5-25%) - глинистые известняки или доломиты.

Группы карбонатных пород

1. органогенные

2. зернистые и оолитовые, т.е, хемогенные

3. обломочные

4. измененные

В пределах групп по форме, размеру и соотношению структурных элементов (раковин, кристаллов, обломков и т.д.) выделяют типы пород:

Биогермные: коралловые, мшанковые, водорослевые и т.д., представляющие собой прижизненно захороненные образования рифового типа - скелетных остатков прикрепляющихся организмов. Представляют собой рельефные (со значительной высотой) и чаще всего крупные органогенные образования на дне моря небольшого горизонтального протяжения.

Цельнораковинные: крупнораковинные или ракушняки, к которым относятся: брахиоподовые, пелециподовые, цефалоподовые, гастроподовые, трилобитовые и др. и мелкораковинные: фораминиферовые (фузулинидовые, нуммулиновые ), остракодовые и др.

Детритовые или детритусовые (органогенно-обломочные) известняки состоят из обломков скелетных остатков, неокатанных или из разобщенных при отмирании составляющих скелет спикул известковых губок:, и т.д. Бывают как однородными, так и смешанными - полидетритовыми (криноиднобрахиоподовыми и т.д.). Мел в настоящее время считают органогенной породой, сложенной кокколитами и фораминиферами, значительно измененными илоедами и грануляцией уже в осадке.

Часть 2. ИЗУЧЕНИЕ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ И ПОКРЫШЕК

Породами-коллекторами называют горные породы, способные вмещать в себя жидкости и газы и отдавать их при разработке. По условиям образования они бывают терригенные и карбонатные.

Знакомясь с образцом породы-коллектора терригенного типа, следует внимательно рассмотреть его строение.

Порода состоит из отдельных зерен. Светлые зерна - это обломки кварца, розовые - полевых шпатов. Обломки разного размера. Среди них выделяются наиболее крупные, 2-3 мм в поперечнике. Между ними располагаются более мелкие, самых разных размеров - и формы. Форма обломков разная: от остроугольных неправильной формы до хорошо скатанных, почта круглых зерен.

Из теоретического курса известно, что песчаник - порода осадочная. Его происхождение связано с разрушением, переносом и отложением обломков магматических пород. Поэтому здесь мы видим зерна кварца и полевых шпатов. Это продукты разрушения гранитов. Размер зерен говорит о расстоянии от источника разрушения гранитов. Более крупные обломки накапливаются ближе к источнику разрушения, более мелкие переносятся на большие расстояния. От этого зависит и окатанность зерен. Вблизи от источника сноса зерна будут остроугольные. При длительном переносе водными потоками, ветром они становятся окатанными, округлыми.

Зерна кварца и полевых шпатов, как правило, крепко "припаяны" друг к другу цементом. Иногда они слабо сцементированы, рассыпаются при трении пальцами руки.

Цементирующим материалом служат глинистые, карбонатные или силикатные частички. Среди них можно заметить блестки слюды.

Если на свежую поверхность излома песчаника капнуть раствором соляной кислоты, можно определить наличие карбонатного материала в цементе. Его присутствие проявится в виде шипения пузырьков воздуха на поверхности излома.

Таким образом, после тщательного осмотра образца породы (по видимым ее признакам) можно определить название породы, слагающей терригенный коллектор. Это могут быть алевролит, песок, песчаник, гравелит. Можно предварительно определить и качество этой породы как породы-коллектора, зная, что пористость и проницаемость зависят от окатанности, отсортированности обломков, характера укладки зерен, степени их сцементированности, качества цемента и т.д.

Известно, что пористость - это наличие свободного пространства в горной породе, а проницаемость - это способность горных пород пропускать сквозь себя жидкости или газы.

Изучая образец карбонатного коллектора (известняк, доломит), следует помнить, что его образование происходит в водной среде, на больших глубинах. Карбонатные породы могут также иметь химическое и органическое происхождение. Поэтому необходимо тщательно изучить структуру породы, то есть наличие зерен, либо кристаллов, либо обломков раковин, сцементированных глинистым, кремнистым или карбонатным материалом.

Отличить известняк от доломита можно также раствором соляной кислоты. Доломит будет реагировать с соляной кислотой только в порошке. После определения названия породы, ее структуры, примесей, текстуры (слоистости) следует перейти к внимательному изучению свободного пространства в породе. Это могут быть поры, каверны, трещины. По возможности нужно произвести замеры их размеров (длина, ширина, диаметр), определить форму, направление преимущественного распространения трещин, затем подсчитать примерное количество свободного пространства на площади в I см² и по возможности установить наличие сообщающихся между собой пор (каверн или трещин). Для исследования образцов горных пород ре-комендуется пользоваться лупой с 2-4-кратным увеличением.

Породы-коллекторы могут содержать в себе остатки тяжелых углеводородов, и тогда они будут окрашены в темный цвет, обладать специфическим запахом, пачкать руки и т.д.

Признаки присутствия газа в породе визуально обнаружить можно только по запаху в свежем изломе или после помещения образца в воду тут же после его раскола.

Темный цвет породы, не имеющей видимых признаков нефти или газа, говорит о наличии в ней битуминозного вещества. Такая горная порода могла быть нефтегазопродуцирующей. Их изучение важно для определения степени перспектив нефтегазоносности того или иного участка земной коры и путей миграции углеводородов.

После знакомства с породами-коллекторами переходят к изучению пород-покрышек. Породы-покрышки это практически непроницаемые горные породы, препятствующие миграции углеводородов в земной коре и способствующие сохранности yжe сформировавшихся их скоплений. Известно, что породами-покрышками являются глинистые, карбонатные и галогенные осадочные образования.

Глинистые породы можно определить по их очень тонкому размеру зерен, слоистости, "жирности" наощупь. Глины состоят из тончайших обломков разрушенных горных пород различного состава, перенесенных в водный бассейн и отложенных на большой глубине. Как правило, обломки имеют форму плоских чешуек размером несколько микрон. Цвет глин темный - коричневый, шоколадный, черный. Это зависит от состава чешуек, примесей и геохимических условий среды, в которой шло накопление глинистого материала.

Расстояние между чешуйками глины, слюды в породе ничтожно мало, однако, учитывая большое количество чешуек, объем "свободного" пространства в глинах велик, поэтому пористость глин высокая. Коэффициент пористости глин достигает 50%. Однако, глины выполняют роль покрышек, так как они практически непроницаемы, потому что тончайшие поры в глинах не сообщаются между собой.

Глинистые породы рыхлые, вязкие, однако при высыхании они растрескиваются, раскалываются по плоскостям напластования я в поперечнике, и в определенных условиях: могут содержать в себе жидкости или газы, то есть служить коллектором (например, баженовская свита в Западной Сибири). Различают аргиллитовые, пеллитовые и др. глинистые покрышки.

Карбонатные покрышки - это известняки, доломиты различного происхождения, без признаков свободного пространства в них. Они плотные, часто глинистые, нередко окремнелые.

Породы-покрышки галогенного типа визуально легко отличить от пород другого типа. Это породы светлых тонов кристаллической структуры, плотные, крепкие. К ним относятся гипсы, ангидриты, каменная соль. Образовались они путем выпадения из рассолов (сильно минерализованных вод) в неглубоких водоемах, сообщающихся с морем (лагунах). Лучшей галогенной покрышкой и наиболее распространенной в природе считается покрышка, сложенная каменной солью. Образец каменной соли отличается от других горных пород правильными кубической формой кристаллами и горько-соленым вкусом.

нефть газ горный порода геологический

Лабораторная работа № 3.

Построение геологического профиля

Геологические профильные разрезы составляются на всех этапах геолого-поисковых и разведочных работ и строятся как по данным геологической съемки, так и по данным бурения скважин.

Целью работы является овладение навыками и методикой построения геологических профильных разрезов по данным бурения.

Геологическим профилем называется графическое изображение строения участка земной коры в вертикальной плоскости сечения. Геологические про-фильные разрезы отражают геологическое строение выбранного участка земной коры, показывают особенности условий залегания горных пород и выявленных скоплений нефти и газа, характер изменения горных пород в разрезе месторождения, положение газо- и водонефтяных контактов.

При наличии дизъюнктивных дислокаций геологические профильные разрезы позволяют установить характер нарушения и его основные параметры.

В совокупности со структурными картами геологические профильные разрезы дают представление о характере строения территории не только по линии разреза, но и по площади.

Геологические профильные разрезы по данным бурения строятся тогда, когда в пределах исследуемой территории пробурено достаточное для выполнения этой работы количество скважин.

В зависимости от целей и задач выбирают направление и масштабы построения.

Направление линии профильного разреза выбирается, как правило, вкрест простирания структуры с учетом использования максимального числа скважин. Если по схеме расположения скважин невозможно выбрать направление по прямой, можно проложить его, соединив скважины по ломаной линии. Допускаются также переносы скважин, расположенных в стороне от выбранного направления, на линию профиля с учетом поправки на глубину залегания и абсолютную отметку каждого стратиграфического горизонта.

После выбора направления переходим к выбору масштабов построения. Горизонтальный и вертикальный масштабы следует брать одинаковыми, в этом случае искажение в изображении геологических границ на чертеже будет мини-мальным, иногда по геологическим условиям (например, малые углы падения слоев в пределах платформенных территорий) или в зависимости от целей и задач построения вертикальный масштаб выбирается крупнее горизонтального.

Дальнейшая работа по построению геологического профильного разреза проводится в следующем порядке.

Проводится горизонтальная линия, соответствующая нулевому значению или уровню моря, и слева от нее вычерчивается вертикальная шкала абсолютных глубин (вертикальный масштаб).

Вертикальными линиями изображаются стволы скважин, расположенных в определенной последовательности с юга на север, запада на восток с учетом выбранного горизонтального масштаба и "сноса" скважин на линию профиля.

Вверх от базисной (нулевой) линии откладываются в масштабе альтитуды устий скважин. Полученные точки соединяются плавной кривой, показывающей рельеф местности в выбранном сечении, знаками по линии земной поверхности показываются буровые скважины. От поверхности по вертикали откладываются ограничительным горизонтальным штрихом их забой.

Положение геологических границ в скважинах может быть определено двумя способами. В первом случае от уровня земной поверхности в масштабе откла-дываются глубины залегания кровли или подошвы каждого стратиграфического подразделения в каждой скважине. Во втором случае после предварительного вычисления (АО = А - Н, где АО - абсолютная отметка кровли или подошвы , А -альтитуда устья скважины, Н - глубина залегания кровли или подошвы отложений) от базисной линии в каждой скважине откладываются абсолютные отметки кровли или подошвы всех стратиграфических подразделений. Полученные в том и другом случае точки соединяются плавной кривой.

Оформление чертежа производится по стандартной схеме (рис. 2).

Для построения рекомендуется использовать миллиметровую бумагу. Возраст горных пород на чертеже показывается цветом и индексом.

Исходные данные для построения геологического профильного разреза приведены в таблицах 4а - 4г. Рекомендуется расстояние между скважинами в масштабе 1:10 000 взять равным 400 - 500 м. Вертикальный масштаб равен горизонтальному.

Масштабы : горизонтальный 1 : 10000

вертикальный 1 : 10000

Рис. 2. Геологический профильный разрез по линии скважин 3 -1

Таблица 4а

№№СКВ.	Альтитуда скважин,м	Глубина залегания подошвы отложений, м	Забойскв. .(J), м
		N	-Р2	-Р1	К2	К1
1	207	240	612	975	1220	1475	1500
2	105	105	363	661	895	1146	1300
3	103	135	405	742	1128	1376	1500
4	97	100	430	810	1001	1150	1400
5	132	130	437	832	1068	1347	1400
6	204	237	506	846	1232	1479	1500
7	103	138	504	872	1118	1372	1400

Вариант 1. Скважины расположены в направлении с запада на восток в следующей последовательности: скв. 1, скв. 4, скв. 2, скв. 5, скв. 3

Вариант 2. Скважины расположены в направлении с ЮЗ на СВ в следующей последовательности :

скв. 5, скв.1, скв. 2, скв. 3, скв. 4.

Вариант 3. Скважины расположены в направлении с юга на север в следующий последовательности : скв. 4 , скв. 6 , скв. 2 , скв. 7 , скв. 5 .

в направлении с запада на восток

в следующей последовательности . скв. 3, скв. 6, скв. 2, скв. 7, скв. I.

Таблица 4б

№№СКВ.	Альтитуда скважин.м	Глубина залегания подошвы отложений, м	Забой скв.(Т),м
		К2	К1	J3	J2	J1
1	205	140*«*-	515	873	1123	1373	1460
2	160	65	265	560	793	1043	1220
3	105	35	306	638	1028	1278	1500
4	106	70	332	710	903	1053	1300
5	132	65	340	735	970	1250	1360
6	96	-	212	539	876	1115	1230
7	168	76	377	709	951	1203	1345
8	128	42	268	597	842	1108	1270
9	103	51	252	613	834	1025	1250

Вариант 4. Скважины расположены в направлении с юга на север в

следующей последовательности . скв. 4, скв. 9, скв. 2, скв. 8, скв. 5.

Вариант 5. Скважины расположены ности : скв. I, скв. 4, скв. 2. скв. 3, скв. 5. Вариант 6. Скважины расположены в направлении с ЮЗ на СВ в

следующей последовательности : скв. 1 , скв. 4 , скв. 2 , скв.3 , скв. 5 .

Вариант 6. Скважины расположены в направлении с ЮЗ на СВ в следующей последовательности :

скв. 1, скв.4, скв. 2, скв. 3, скв. 5.

Таблица 4в

№№СКВ.	Альтитуда скважин,м	Глубина залегания подошвы отложений , м	Забой скв.(Р),м
		J3	J2	J1	Т2	Т1
1	195	93	625	1280	1365	1530	1600
2	250	75	505	980	1085	1235	1300
3	202	10	343	703	805	950	1000
4	225	30	423	682	787	940	980
5	178	38	476	671	776	925	980
6	210	25	415	865	970	1120	1660
7	175	40	564	1070	1173	1375	1600
8	180	15	451	715	815	1015	1500

Вариант 7. Скважины расположены в направлении с ЮЗ на СВ в следующей последовательности: скв. 1, скв. 2, скв. 3, скв. 4, скв. 5.

Вариант 8. Скважины расположены в направлении с юга на север в

следующей последовательности: скв. 9, скв. 8, скв. 3, скв. 6, скв. 7.

Вариант 9. Скважины расположены в направлении с запада на восток в

следующей последовательности: скв. 7, скв. 8, скв. 3, скв. 6, скв. 9.

Таблица 4г

№№ СКВ.	АльтитудаСКВ., М	Глубина залегания подошвы отложений, м	Забой скв.(Т) .м.
		N + Q	Р	К2	К1	J
1	275	79	570	772	1070	1270	1415
2	306	86	423	504	665	1052	1170
3	370	120	360	556	820	1366	1395
4	308	16	166	210	356	1160	1210
5	256	-	10	153	540	1555	1645
6	304	128	437	728	934	1427	1580
7	243	137	512	838	1080	1464	1570
8	415	78	314	496	794	1302	1450
9	268	132	286	423	704	1227	1300

Вариант 10. Скважины расположены в направлении с запада на восток в следующей последовательности: скв.1, скв.2, скв.З, скв.4, скв.5

Вариант 11. Скважины расположены в направлении с ЮЗ на СВ в следующей последовательности: скв.7, скв.6, скв.З, скв.8, скв.9.

Вариант 12. Скважины расположены в направлении с юга на север в следующей последовательности: скв.З, скв.8, скв.9, скв.6, скв.7.

О.В. Воловик

ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА

Методические указания по выполнению лабораторных работ для специальностей

РЭНГ, ПЭМГ, БС.

Подписано в печать .04.2001 г

Компьютерный набор. Гарнитура Times New Roman

Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Усл. п. з. Уч. изд. л. Тираж 50 экз. Заказ №

Ухтинский государственный технический университет

169300, г. Ухта, ул. Первомайская, д. 13.

Отдел оперативной полиграфии УГТУ.

169300, г. Ухта, ул.Октябрьская, д. 13.

Размещено на Allbest.ru