Физика нефтяного пласта

Нефтегазовый пласт как многофазная многокомпонентная система.

Нефтегазовый пласт: это система которая состоит из ряда геологических тел, объединенных в единый эксплуатационный объект, содержащий различные фазы и находящийся под воздействием геологической среды.
Коллектора нефти и газа представляют из себя многофазную, многокомпонентную систему, являются гетерогенной, неоднородной системой, характеризующейся следующими видами неоднородности: фазовая, компонентная или минеральная, неоднородность химического состава, а также структурно-текстурная неоднородность.
Уровни неоднородности.

• 
  Уровни атомов и ионов 0.510^-4¼210^-4 мкм
  
• 
  Уровень молекул 10^-4¼10^-3 мкм
  
• 
  Моно- и полимолекулярные слои 10^-4¼10^-1 мкм
  
• 
  Поры, заполненные жидкостью или газом 10^-4¼10³ мкм
  
• 
  Зёрна скелета 10^-3¼10⁵ мкм
  
• 
  Полости выщелачивания/каверны 10^2¼10⁷ мкм
  
• 
  Прослои, линзы, включения 10^3¼10⁷ мкм
  

Широкий спектр неоднородности пласта приводит к большой сложности описания. В зависимости от способа определения имеются различные материалы.
Различают три основных вида пород, которые могут быть коллекторами, т.е. проводящими и флюидосодержащими, и неколлекторами:
Терригенные породы – это осадочные образования, сложенные терригенными минералами или обломками материнских пород (обломки + глины).
Пирокластические – осадочные, обломочные породы, на 50 и более % состоящие из продуктов вулканического извержения. Могут быть коллекторами.
Непроницаемые породы – тонкие слои, имеющие подчинённое значение.
Пласты делятся на микропористые и макропористые. Пласты – неколлекторы содержат субкапилляры и микропоры.
По степени проницаемости коллекторы можно разделить на: низкопроницаемые 0 – 0.1Д, среднепроницаемые 0.1 – 0.5 Д, высокопрницаемые 0.5 Д и выше.
Из определения пласта мы обозначили пласт как гетерогенную систему.
Гетерогенная система – система, состоящая из отдельных систем, разграниченных поверхностями раздела, причём при переходе через эти поверхности хотя бы одно из свойств изменяется скачкообразно.
Виды гетерогенности.
1. Строения пласта (состоит из разных минералов).
2. Находящиеся внутри нефть и газ – т.н. фазы.
Тв.ф.+ж.ф.+г.ф.=пласт
Гомогенная система – однородная система, в которой свойства меняются плавно или совсем не изменяются.
Фазой называется гомогенная часть гетерогенной системы, которая ограничена поверхностью раздела.
3. Внутри каждой фазы можно выделить компоненты.
Компоненты – индивидуальные вещества, состоящие из одинаковых молекул и наименьшее число этих молекул необходимо и достаточно для образования всех фаз этой системы.
Многокомпонентная система состоит из одного и более индивидуальных веществ.
Фазовый состав: твердая, жидкая, газообразная, иногда гидратная.
Каждая фаза - многокомпонентная система. В пласте могут происходить фазовые превращения (при воздействии на пласт). Свойства зависят от состава и взаимного влияния фаз. Влияние фаз является ключевым моментом в исследовании пласта. Пласт рассматривается с точки зрения свойств отдельных фаз.
Свойства твердой фазы определяются свойствами скелета. Они зависят от свойств зерен и упаковки зерен. Свойства твердой фазы характеризуют неколлекторские свойства.
Компонентный состав: разные минералы – твердая фаза. Жидкая может быть нефть, вода, конденсат. Газообразная – разные компоненты (пропан, бутан и т.д.).
Структурно-текстурное строение: фазовая неоднородность обусловлена тем, что на границах раздела фаз интенсифицируется действие микросил.
Текстурная неоднородность:
-Возникают капиллярные явления одним из важнейших характеристик неоднородности явл. гранулометрическая характеристика пласта.
Горная порода – природный агрегат минералов неоднородного состава.
При описании нефтяного и газового пласта такого объяснения недостаточно.
Нефтяной пласт – гетерогенная, многокомпонентная, многофазная термодинамическая система.
Термодинамическая система – совокупность макроскопических материальных тел и полей, способных взаимодействовать между собой. Термодинамичекие системы: открытая (может обмениваться энергией и массой с другими системами), закрытая (масса постоянная) и изолированная (в лаборатории определяются свойства в изолированной системе).
Взаимодействия бывают следующих видов:

• 
  Механическое взаимодействие.
  
• 
  Тепловое взаимодействие (закачка воды, закачка пара, электропрогрев призабойной зоны).
  
• 
  Взаимодействие массообменом (закачка воды для вытеснения флюида).
  

Благодаря термодинамическому подходу сформировалась синергетика.
Синергетика – физика процессов самоорганизации систем.
Коллектор – место накопления нефти и газа, проницаемая порода, пласт, способный пропускать через себя нефть и газ, т.е. такая горная порода, которая обладает свойством пористости и проницаемости. Фильтрационные и коллекторские свойства пород нефтяного и газового пластов характеризуются следующими основными показателями:

• 
  гранулометрическим (механическим) составом пород;
  
• 
  пористостью;
  
• 
  проницаемотью;
  
• 
  капиллярными свойствами;
  
• 
  удельной поверхностью;
  
• 
  механическими свойствами (упругостью, пластичностью, сопротивлением разрыву, сжатию и другим видам деформаций);
  
• 
  Насыщенностью пород водой, нефтью и газом.
  

Эти свойства пород находятся в тесной зависимости от химического состава, структурных и текстурных их особенностей. Структура породы определяется преимущественно размером и формой зерен. По размерам зерен различают структуры: псефитовую(более 2 мм), псаммитовую (0,1-2 мм) , алевритовую(0,01-0,1 мм), пелитовую (0,01мм и менее). К текстурным особенностям породы относят слоистость, характер размещения и расположения пород, взаиморасположение и количественное соотношение цемента и зерен породы и некоторые другие черты строения.

3.