Залежи нефти и газа - классификация, типы пластов и этапы разработки

Нефтегазовая геология

Целью геологических исследований является обнаружение нефти и газа в недрах Земли, перспективная оценка величины месторождений, подготовка к их разработке исходя из типа залегания. Наличия в земле углеводородов являются основным предметом изучения науки. Залежью называется единичное скопление полезных ископаемых в земной коре. Небольшие месторождения редко используются в коммерческих целях, крупные источники углеводородов, разработка которых рентабельна и технически возможна, называют промышленной залежью.

За полтора века развития индустриальных способов добычи ископаемых углеводородной группы техническое оснащение и методы разработки месторождений значительно изменились и усовершенствовались, поэтому практически любое скопление полезных ископаемых позволяет извлекать их в промышленных масштабах.

С советской нефтяной геологией неразрывно связано имя её организатора, академика Губкина Ивана Михайловича. В разные годы большой вклад в развитие геологии нефти и природного газа внесли профессор губкинского университета Жданов М. А., профессор геолого-минералогических наук Бакиров А. А., профессор тюменского индустриального университета Максимов Е. М. и многие другие. Один из популяризаторов науки Игнатий Осипович Брод в середине 20 века провёл презентацию созданной им типологию залежей нефти и газа, на которой основываются разработка и проведение поисковых и разведочных работ на ископаемые.

• пластовые залежи;
• массивные залежи;
• литологически ограниченные, т. е. окружённые со всех сторон непроницаемыми породами.

Условия формирования скоплений углеводородного сырья являются предметом изучения геологии, эти знания помогают в определении нефтегазоносных районов, масштабов и свойств месторождений и их практического использования.

Образование углеводородных накоплений

Скопление нефти образуется в результате движения углеводородов в пластах горных пород. В образовании залежи участвуют три составляющие: коллектор углеводородов, природный резервуар и ловушка. Коллектор — горная порода пористой структуры, способная собирать, фильтровать и отдавать флюиды — нефть, газ, воду. Та часть породы, в которой содержатся скопления нефти, называется природным резервуаром. Ловушка представляет собой комбинацию пористых и слабопроницаемых пород, которая позволяет удерживать нефть в нефтеносном слое.

Передвижение углеводородного сырья между осадочных пород может происходить внутри пласта или в вертикальном направлении между пластами. При подобной миграции происходит заполнение ловушек. Поднимаясь вверх, сначала выделяются более лёгкие углеводороды, затем — тяжёлые. Изменения температуры и давления при миграции способствуют фазовым переходам углеводородов из жидкого в газообразное состояние, влияющим на количественное соотношение нефти и газа. Таким образом, происходит их разделение и формирование газовых, нефтегазовых и нефтяных ловушек.

Определённая И. О. Бродом классификация нефтегазовых залежей впоследствии была доработана и детализирована. В зависимости от геологических профилей и строения резервуаров различают следующие виды:

1. Пластовый резервуар. Скопление в пласте пористой горной породы, ограниченном сверху и снизу непроницаемыми глинами, солями, известняками. Толщина коллектора не превышает 50 метров.
2. Литологический экранированный природный резервуар. Образование пластового типа формирование которого происходит благодаря ограничению непроницаемыми породами с трёх сторон.
3. Когда коллектор со всех сторон окружён флюидоупорными породами, он называется литологически ограниченным.
4. Тектонически экранированная пластовая залежь образуется в результате смещений и разрывных нарушений в земной коре.
5. Стратиграфический резервуар возникает при размыве и наслоении осадочных коллекторских отложений на непроницаемые породы.
6. Массивная залежь ограничена только сверху, представляет собой толщу более 500 метров нескольких пористых пластов, не разделённых плохо проницаемыми породами.

Соотношение мощности слоя коллектора и высоты скопления делит залежи на полнопластовые и неполно пластовые.

При освоении месторождений, кроме типа залегания, учитывают такие понятия, как пористые свойства коллектора, давление и температуру в пласте, плотность и вязкость нефти, нефтенасыщенность, положение водонефтяного контура, форму и размер слоя.

Формы и строение пластов

Каждая залежь индивидуальна в деталях, т. к. различается совокупность факторов, способствующих её образованию. Но существуют общие принципы строения, которые позволили выделить несколько основных элементов. Залежи делятся на пластово-сводовые, встречающиеся на практике чаще всего, и экранированные.

Выделяют следующие элементы этих видов слоёв:

• Подошва — состоит из флюидоупорных пород, подстилающих коллектор. В неполнопластовых или массивных залежах подошвой служит граница между нефтью и водой (ВНК), газом и водой (ГВК).
• Газонефтяной контакт (ГНК) — граница между газовой шапкой и нефтяным скоплением.
• Внешний и внутренний контуры нефтеносности (газоносности) — граница залежи, линия пересечения кровли и подошвы коллектора с поверхностью ВНК.
• Высота — вертикальное расстояние от границы между нефтью или газом с водой до самой высокой точки залежи.
• Длина и ширина — их проекция на горизонтальную плоскость внутри внешнего контура нефтеносности.
• Кровля — граница в верхней части слоя пород-коллекторов с непроницаемыми породами.

Глубина залегания — расстояние от поверхности земли до кровли пласта — влияет на свойства нефти, весовой коэффициент содержания углеводородов в залежи. А также этот показатель имеет значение при разработке месторождения.

Классификация слоёв

Нефтегазовое месторождение представляет собой единственную залежь или их совокупность, ограниченных территориально, имеющих качественный состав и количественные показатели полезных ископаемых пригодные для промышленной разработки. Специфика образования углеводородного сырья определяет неизменное соседство нефти и газа в земных недрах. Но процентное соотношение их содержания в порах пласта-коллектора всегда различно, поэтому существует классификация по типу углеводородов:

• газовые;
• нефтяные;
• нефтяные с газовой шапкой — когда газа в залежи совсем немного;
• газовые с нефтяной оторочкой — при количественном преобладании газа;
• газоконденсатные — залежь углеводородов в жидком состоянии;
• газоконденсатные с нефтяной оторочкой.

В зависимости от объёма запасов и углеводородного состава нефтегазовые ресурсы делятся на прогнозные, перспективные и локальные, а также геологические и извлекаемые.

Для подсчёта запасов нефти и газа применяют объёмный метод, который основан на исследовании строения залежи. По совокупности параметров в итоге определяется экономическая целесообразность её разработки.