Контрольна по геології
Питання 1. Значення геології в розвитку нафтової і газової промисловості країни
Мабуть, ні в одній галузі гірничої справи успіх відкриття нових родовищ корисних копалин не залежить так від досягнень геологічної науки, як в пошуках покладів нафти. З іншого боку, і розвиток геологічної науки у вельми великою мірою обумовлюється її тісним зв'язком з практикою нафтопромислового справи. Давно минув час, коли для закладення перших розвідувальних свердловин можна було керуватися виходами нафти на денну поверхню або іншими, так званими прямими ознаками наявності її в надрах. Але і при дослідженнях старими методами польової геологічної зйомки вже дуже мало можна почерпнути даних про геологічну будову тих глибин, на яких зараз шукають нафту.
Підмічене в процесі практичної роботи розподіл нафтових покладів смугами, паралельними напрямку гірських кряжів, і пояснення цієї закономірності антиклінальними лініями, дане геологами, зміцнило у свідомості практиків нафтової справи думка про те, що успіх пошуків нафтових покладів у надрах осадових товщ можливий лише в тому випадку, якщо ці пошуки будуть вестися на основі даних геології. Геологи ж скоро переконалися, що можна захистити практиків від зайвих витрат на дорогі свердловини, якщо грунтуватися не на вивченні невеликих ділянок нафтових родовищ, а на широких регіональних геологічних дослідженнях, тісно пов'язаних з визначенням порід,-видобуваються при бурінні свердловин.
Геологічними питаннями при розробці родовищ нафти і газу займається прикладна наука нафтогазопромислові геологія. Основні завдання, які вирішуються нею включають:
- Геолого-промислове обгрунтування технологічних рішень проектування розробки,
- Регулювання процесу розробки,
- Регулювання і облік фонду свердловин,
- Прийняття рішень про переведення свердловини з одного стану в інший.
- Контроль видобутку нафти, газу і води та їх динаміки по свердловині,
- Експлуатаційного об'єкту і родовищу в цілому.
Нафтогазопромисловий ГЕОЛОГІЯ - галузь науки геологія нафти і газу, вперше оформилася в СРСР, вивчає широке коло питань розвідки і розробки нафтових і газових родовищ: геол. обслуговування процесу буріння свердловин, розпізнавання геол. структури родовища, пошуки більш глибоко залягають продуктивних горизонтів і вибір подальших напрямків розвідки, вивчення будови нефтегазосодержащіх колекторів і їх фіз. властивостей, дослідження фізико-хім. властивостей нафти, газу і води в пластових умовах, вивчення природи пластової енергії (режими покладів), підрахунки запасів нафти і газу і т. д. У комплексі з підземною гідравлікою і галузевої економікою Г. н. складає базу для проектування раціональних систем розробки конкретних родовищ і покладів, для контролю за правильністю експлуатації свердловин і покладів в цілому, а, отже, для планування нафтогазовидобутку.
Геолог шукає глину і барит для приготування бурового розчину. Геолог потрібен, щоб знайти воду для роботи бурової. Геологом починається і завершується нафтогазове виробництво.
Геолого-промислове обгрунтування технологічних рішень проектування розробки
При геолого-промисловому обгрунтуванні технологічних рішень проектування розробки вирішуються наступні проблеми:
А). Виділення експлуатаційних об'єктів на многопластових покладах. Попередньо експлуатаційні об'єкти виділяються при вирішенні питання про поверхи розвідки, і принципи вирішення цієї проблеми були вже обговорені.
Б). Вибір альтернативи - вести розробку з використанням природної енергії видобутку вуглеводнів, або необхідно штучне вплив на поклад. Якщо прийнято рішення про штучне впливі, повинно бути прийнято рішення про метод цього впливу.
В) Вибір методу впливу і взаємного розміщення нагнітальних і видобувних свердловин. В даний час існують різні методи заводнення: законтурне, приконтурних і різні види внутріконтурного.
Регулювання процесу розробки
У результаті регулювання процесу розробки, по-перше, повинна бути забезпечена передбачена проектним документом динаміка видобутку вуглеводнів по об'єкту розробки. По-друге, на ранній стадії розробки регулювання має сприяти виведенню об'єкта на максимальний проектний рівень видобутку. На II і III стадіях вирішуються завдання збереження максимального рівня видобутку нафти і газу можливо більш тривалий час .. Досягнення по поклади проектного коефіцієнта вилучення нафти .. На IV стадії - головним завданням є довитяг нафти.
Нарешті, в результаті регулювання розробки має бути досягнуто всебічне поліпшення економічних показників, що досягається максимальним використанням фонду пробурених свердловин, і закачуванням витісняють реагентів. Регулювання розробки проводять двома шляхами - через вже пробурені свердловини, або із зміною (ущільненням) системи розробки.
Геолог на промислі також веде регулювання і облік фонду свердловин. Він приймає рішення про переведення свердловини з одного стану в інший. У завдання нафтогазопромислового геології входить також контроль видобутку нафти, газу і води та їх динаміки по свердловині, експлуатаційного об'єкта і родовищу в цілому. Для цього складаються такі документи:
- Геологічний звіт з експлуатації свердловин;
- Карта поточного стану розробки;
- Карта сумарних відборів і закачування по свердловинах;
- Технологічний режим роботи свердловин.
Ведеться контроль пластових тиску і температури; охоплення експлуатаційного об'єкта процесом витіснення; впровадження нагнітається води в продуктивні пласти і заводнения продуктивних пластів.
Питання 2. Геологічна діяльність підземних вод, в чому вона полягає, які результати
Види вод нафтових і газових родовищ:
З позицій промислової геології води нафтових і газових родовищ діляться, на власні, чужі і техногенні (штучно введені в пласт).
До власних належать залишкові і пластові напірні води, що залягають в нафтогазоносному пласті (обрії).
Власні пластові води - один з основних природних видів вод местрожденій вуглеводнів.
До чужих відносяться води верхні і нижні, грунтові і, тектонічні.
Техногенні - води закачані в пласт для підтримання пластового тиску, а також потрапили при бурінні свердловин або при ремонтних роботах.
Склад і властивості пластових вод мають велике значення для розробки покладів нафти і газу та їх видобутку, тому що від них залежить перебіг багатьох процесів в дренируемой пласті.
Для нафтогазопромислового геології істотно те, що мінералізовані води мають підвищену відмивають здатність нафтових пластів-колекторів. Їх використання при заводнении покладів сприяє підвищенню коефіцієнта витіснення нафти, а отже і кінцевого коефіцієнта вилучення нафти.
Вода має провідне значення в житті нафти. У воді, з органічних залишків вона утворюється, серед підземних вод перетвориться і дозріває. З водою вона переміщається. Вода - це гігант, який несе на своїх плечах карлика - нафта.
При бурінні та експлуатації нафтових свердловин витрачаються гігантські кількості води, які незворотньо забруднюються.
Хемогенние породи утворюються в результаті випадання солей в осад. До них відносяться хемогенние вапняки, доломіти, кам'яна сіль, гіпс і ряд інших. Кам'яну сіль, гіпс - породи, які випадають в осад при випаровуванні водойм, називають також евапоритів (у перекладі евапор-випаровування). В даний час умови освіти евапоритів виникають, наприклад, в Аральському морі, в затоці Кара-Богаз-Гол. Кам'яна сіль складається з мінералу галіта, тому товщі кам'яної шари іноді називають галітовимі. Інший, широко поширений вид хемогенних легких пористих порід - вапняний туф.
Сульфати і інші солі утворюються шляхів випадання з розчинів. Мінерали груп сульфатів, хлоридів, боратів, нітратів і фторидів виділяються в різноманітних морфологічних формах, розміри яких досягають 10 мм в діаметрі.
Фосфатні породи утворені скупченнями скелетних залишків фосфоровмісних організмів, продуктів їх життєдіяльності і (або) хемогенних виділеннями різної форми - зернами, кристалами, оолітами, конкреціями та ін
Алюмінієві породи (алліти) містять певну кількість мінералів, глинозему і виникають в результаті хімічного вивітрювання порід джерел зносу і або залишаються на місці свого утворення, або переотлагаются під впливом гравітаційних факторів.
Залізисті породи (ферити) як породоутворюючих компонентів містять оксиди, силікати, карбонати і сульфіди заліза. Накопичуються ферити в елювії, або можуть бути зміщені із зони вивітрювання і перевідкладений в шляхах переносу і в кінцевих водоймах стоку. Характерна також аутигенна залозиста мінералізація.
Марганцеві породи (манганіти) складені марганецьвмісних мінералами оксидів, гідроксидів і карбонатів, які утворюються в результаті хімічних процесів при вивітрюванні. Марганцеві накопичення можуть залягати у вигляді руд в елювії, або бути перевідкладеним хімічним і біохімічним шляхом.
Вулканогенно-осадові породи складаються на продуктів синхронного (в геологічному сенсі) вулканізму, змішаних в різних кількостях з вищеописаними компонентами уламкових, карбонатних, кременистих і інших відкладень
Питання 4. Особливості пошуків і розвідки нафтових і газових родовищ
Пошуково-розвідувальний (геологорозвідувальний) процес - це сукупність взаємопов'язаних послідовних робіт (пошуково-розвідувальних, або геологорозвідувальних, ГРР), наукових і технологічних досліджень, яким належить забезпечити відкриття, оцінку і підготовку до розробки корисних копалин. Для нього характерні такі особливості.
- Багатоступінчастість, яка передбачає послідовне проведення взаємообумовлених різномасштабних робіт та використання різноманітних методів - від аерокосмічних до геофізичних (ГІС) і технологічних досліджень в свердловинах.
- Тривалість. Геологорозвідувальний процес займає роки і десятки років. Наприклад, пошуки вуглеводнів у Західному Сибіру почалися в кінці 30-х років, перший промисловий приплив газу був отриманий в 1953 році, а нафти 1959
- Усі збільшується дорожнеча. Це викликано тим, що об'єктами пошуків стають все більш глибокозалягаючі товщі, площі на шельфі, роботи ведуться в усе більш складних геологічних і кліматичних умовах.
Геологорозвідувальний процес - характерний приклад природно-діяльнісної системи. Він планується і повинен здійснюватися відповідно до таких принципів:
1. Раціональна повнота дослідження об'єкта
2. Послідовність наближень в геологічній вивченості об'єкта
3. Відносна рівномірність (рівна достовірність) вивчення об'єкта.
4. Найменші трудові та матеріальні витрати при підготовці родовища до освоєння.
5. Найменші витрати часу при підготовці родовища до освоєння.
Питання 5. Характеристика водонапірного режиму роботи покладів
Водонапірний режим - режим роботи нафтових покладів, при яких нафта витісняється з пласта під дією напору контурних вод. Розрізняють два режими пружно-водонапірний і водонапірний.
При водонапорном режимі основним видом енергії є натиск крайової води, яка впроваджується в поклад і відносно швидко повністю компенсує в обсязі поклади що відбирається кількість нафти і попутної води. У процесі експлуатації поклади в її межах відбувається рух всієї маси нафти. Обсяг поклади поступово скорочується за рахунок підйому ВНК (водоносний пласт-колектор).
При цьому режимі з метою зменшення відборів попутної води з пласта в свердловинах, пробурених поблизу ВНК або в його межах, нижню частину нефтенасищенной пласта
зазвичай не перфорують. Режим властивий покладів, приуроченим до інфільтраційних водонапірним системам, при гарній гідродинамічної зв'язку поклади з законтурне зоною пласта і з областю харчування.
Водонапірний режим відрізняють такі особливості динаміки показників розробки:
- Тісний зв'язок поведінки динамічного пластового тиску з величиною поточного відбору рідини з пласта-відносно невелике зниження його при збільшенні відбору, незмінна величина при постійному відборі, збільшення применшення відбору, відновлення майже до початкового пластового тиску при повному припиненні відбору рідини з покладу; область зниження тиску зазвичай обмежується площею покладу;
- Практично незмінні протягом усього періоду розробки середні значення промислового газового фактора;
- Досягається високий темп видобутку нафти в період високої стабільного видобутку нафти, званий 2 стадією розробки-до 8-10% на рік і більше від початкових видобутих запасів; відбір за основний період розробки (за перші три стадії) близько 85-90% видобутих запасів нафти;
- Вилучення разом з нафтою в період падіння видобутку нафти попутної води, в результаті чого до кінця розробки ставлення накопичених відборів води і нафти (водонафтової фактор-ВНФ) може досягати 0,5-1.
При водонапорном режимі досягається найбільш високий коефіцієнт витягу нафти - до 0,6-0,7%. Це обумовлено здатністю води, особливо пластової мінералізованою, добре відмивати нафту і витісняти її з порожнеч породи-колектора, а також поєднанням винятково сприятливих геолого-фізичних умов, в яких діє розглянутий режим. Водонапірним режимом характеризують окремі поклади в теригенних відкладах Грозненського району, Самарської, Волгоградської і Саратовської областей та інших районів.
Упруговодонапорний режим - Прояв пружного розширення нафти, зв'язаної води, води в водоносної області, порід пласта в нафтовій поклади і в водоносної області та енергії напору крайових вод у водоносної області.
Р ежім при якому нафта витісняється з пласта під дією напору крайової води, але на відміну від водонапірного режиму основним джерелом енергії при цьому служить пружність порід-колекторів і насичує їх рідини.
Питання 6. Характеристика Східно-Сибірської нафтогазоносної провінції.
Східно-Сибірська нафтогазоносна провінція, до теперішнього часу не розроблялася в належному обсязі, є основним резервом для майбутнього приросту запасів і забезпечення видобутку нафти і газу Росії. Віддаленість, незаселені, відсутність необхідної інфраструктури та суворі погодно-кліматичні умови, характерні для цих країв ускладнюють розвідку і видобуток нафти. Тим не менше, у міру виснаження родовищ у традиційних районах видобутку, розвиток нафтовидобувної галузі в Східній Сибіру стає пріоритетним завданням для нафтовиків. Величезна роль у її вирішенні відводиться будівництва нафтопроводу «Східний Сибір - Тихий Океан», який дозволить транспортувати здобуту тут нафту в порти Далекого Сходу. Східно-Сибірську НГП утворюють Красноярський край, Республіка Саха (Якутія) і Іркутська область. Найбільшим родовищем є Верхнечонское, відкрите в 1978 році.
Найдавніша Східно-Сибірська платформа має площу близько 4млн.кв.км. Абсолютний вік архейсько-протерозойського фундаменту майже 400млрд.лет. Межами платформи є різновікові складчасті споруди. На півдні і південному заході архейські споруди Східних саян, на південно-сході Байкальська складчаста країна, на північному сході-Верхоянську мезозойської складчасту споруду. Західний кордон платформи по кембрійським складчастим спорудам (Єнісейський кряж і Туруханском підняття). В даний час багато вчених вважають, що західна межа проходить на захід від Єнісею на 300км. За глибинного розлому. На півночі по Таймирської депресії.
Розріз осадових відкладень, що виконує розглянутий басейн, включає два основних структурних поверху. Нижній складається нижньо-среднепротерозойскімі теригенними породами великої потужності. Другий поверх починається з карбонатно-теригенних відкладів вендського віку, далі йде кембрійської-нижньокам'яновугільних карбонатоно-теригенні породи, а вище-кам'яновугільні, пермські і ніжнетріасовие відкладення, що виділяються в Тунгуську серію. Остання складає з поверхні Тунгуську синеклізу і представлена туфо-лавовими породами (туфи, туффітамі, базальти) нижнього тріасу потужністю-до 1500м і промислово вугленосними свитами. Потужність другого поверху змінюється від 4-6км. в западинах, до 3-4км. на підняттях.
Розріз відкладень сильно насичений трапових (габро-діабази) пластовими інтрузіями великої потужності, значно розвиненими по площі і численними дайками. Зона згущення траппового магматизму, пов'язана з глибинними розломами, утворює велике кільце, обрамила власне Тунгуську синеклізу. Насиченість трапами дуже нерівномірна. Структурний основний план Східно-Сибірського басейну визначається крупними западинами, кристалічний фундамент яких занурений на глибину більше 6км. Регіональні нафтогазоносні комплекси і горизонти мають ніжекембрійскій і вендські вік.
У межах Східно-Сибірської платформи виділено три нафтогазоносних провінції див. табл.
Східна Сибір і Республіка Саха (Якутія) - одні з найбільш перспективних нафтогазоносних територій Росії. Тут виявлено і розвідано великі запаси нафти і природного газу, є значний ресурсний потенціал. Серед відкритих (більше 60) родовищ, у 16 видобувні запаси перевищують 100 млн. т, а у 3 - 1 млрд. т УУВ. Найбільш великі родовища - Талаканське, Верхнечонское, Юрубчено-Тохомское, Ковиктинське, Чаяндінское. Нафтогазовий потенціал південних районів Східного Сибіру та Республіки Саха (Якутія) оцінюється в розмірі 6,0 млрд. тонн нафти (1,2 млрд. т - запаси категорій С 1 і С 2, 4,8 млрд. т - ресурси категорій З 3 і Д 1) і близько 20 трлн. м 3 газу (7,7 трлн. м 3 - запаси категорій С 1 і С 2).
Питання 7. Інженерно-геологічні чинники, що ускладнюють ведення гірничих робіт
Природні чинники включають:
а) кліматичні (кількість випадаючих атмосферних опадів, температура, випаровування, ступінь вологості та ін.) Встановлено, що в період паводків притоки води в гірничі виробки збільшуються на 30-40% в порівнянні із середньорічними при горизонтальному заляганні і іноді на 200-300% при розвитку карсту або наявності диз'юнктивних порушень.
Для гідрогеологічних умов ведення гірничих робіт поверхневі води істотно впливають до глибини 100-250 метрів.
б) геоморфологічні (рельєф місцевості, ступінь оголеності корінних порід, наявність багаторічної мерзлоти, поверхневих поточних вод та ін.)
Як правило, найбільш обводненим гірничими виробками є ті, які розташовані під долинами річок і ярів.
в) геологічні (літологічний склад вміщуючих порід, структурні особливості, тектонічна нарушенность). Помічено, що найбільш складні гідрогеологічні умови спостерігаються на родовищах, де пласт корисної копалини залягає між пухкими водопроникними породами. Кріплення гірничих виробок відчуває при цьому гірський тиск у багато разів більше, ніж якщо б в покрівлі виробки залягали скельні породи.
г) Піски-пливуни також створюють вельми несприятливі умови при веденні гірничих робіт, навіть при малій загальної обводненості родовища. Притоки тут залежать від ступеня розкриття порід гірничими виробками, потужності і складу покривних відкладень.
У скельних породах при рівномірній їх тріщинуватості навіть значна обводненість не ускладнює ведення гірничих робіт, тоді як зони тектонічних порушень (окремі великі тектонічні тріщини) або закарственность порід можуть несподівано вельми ускладнити ведення гірських робіт і при малих громад ресурсах підземних вод. У таких випадках характерні великі водотоку в гірничі виробки, раптові прориви, обвалення покрівлі, утворення провалів на поверхні і пр.
д) гідрогеологічні (кількість водоносних горизонтів, їх потужність, напори, гідравлічний зв'язок з поверхневими водами, зміна водопроникності порід з глибиною та ін, тобто необхідна кількісна оцінка гідрогеологічних умов).
Інженерно-геологічні чинники:
1) зрушення гірських порід у масиві
При освоєнні родовищ корисних копалин основним об'єктом інженерно-геологічного вивчення є масиви гірських порід.
Процес осідання та зрушення гірських порід, досягаючи поверхні Землі, викликає її деформації і формування мульди зсовування. Причому осідання ділянок поверхні у зоні зрушення нерівномірно і збільшується від її кордонів до центру. Висота зони обвалення складає від 2-х до 6-ти кратною потужності виймальної пласта. Вище послідовно розташовується зона тріщиноутворення, висотою 20-40 кратної потужності пласта.
2) Гірське тиск
У результаті дії головним чином гравітаційних і тектонічних сил, а також зміни температури верхніх шарів земної кори в масиві гірських порід, виникають напруги на поверхнях контакту порода-кріплення. Тиск, що передається гірськими породами при їх переміщенні (зрушення), деформації і руйнуванні на кріплення, цілики, запобіжні шари, стінки гірських виробок і інші конструктивні елементи, називається гірським тиском. Таким чином, гірський тиск може бути лише за наявності гірських виробок. Щоб не допустити масового обвалення порід у призабійний простір з руйнуванням кріплення, застосовують різні способи управління гірським тиском. Наприклад, повне обвалення та закладення виробленого простору, яка перешкоджає прогину шарів покрівлі, ліквідуючи надмірні згинальні моменти і можливість обвалу.
3) Гірські удари
Гірський удар - це миттєве звільнення пружного стиснення гірських порід, що супроводжується швидким руйнуванням гранично напружених ділянок корисної копалини і гірських порід, прилеглих до підземної гірничій виробці. Супроводжуються викидом порід у гірничу виробку, сильним звуковим ефектом, виникненням потужної повітряної хвилі і струсом порід. Руйнування відбувається лавиноподібно і відбувається освітою стійкою за формою порожнини при підпорі зі сторони викинутих порід.
4) Газодинамічні явища
Газодинамічні явища - це швидкоплинучими геологічні явища у вигляді руйнування газоносних пластів вугілля (руд) і гірських порід у привибійних частинах підготовчих і очисних виробок, що супроводжуються підвищеним виділенням газу і переміщенням або викидом зруйнованих мас у виробки.
6) розущільнення і розшарування гірських порід
При розтині гірських порід гірничими виробками і кар'єрами відбувається їх розущільнення, тобто освіта по контуру гірничих виробок зони підвищеної тріщинуватості в результаті розкриття прихованих і закритих тріщин і утворення нових.
7) Витискування (пучение) порід
На відміну від опускання і обвалення, видавлювання проявляється у зміщенні порід не тільки в напрямку дії сили тяжіння, тобто
зверху вниз, а й по інших напрямках, від периферії до центральної частини виробленого простору. Пучение грунту пласта корисної копалини обумовлено в основному дією гірського тиску. Викликає деформації гірських виробок, деформації і руйнування кріплень та іноді призводять до повного їх руйнування. Дані спостережень свідчать, що явище видавлювання (здимання) пов'язано в основному з різноманітними глинистими породами - глинами, аргілітами, алевролітами, рідко з глинистими пісковиками, особливо при їх зволоженні, розмоканні і розм'якшенні, в зонах тектонічних порушень.
Штучні фактори:
До числа штучних факторів обводненості гірничих об'єктів відносяться:
а) розтин гірничими виробками незатампонірованних свердловин або старих занедбаних виробок. Зазвичай після закінчення бурових робіт, з свердловин витягуються обсадні труби і проводиться їх тампонаж в'язким глинистим розчином або цементом. При поганому тампонаж свердловин вода може прорватися в гірничі виробки, супроводжуючись виносом уламкового матеріалу, руйнуванням покрівлі та обладнання. З метою безпеки ведення гірських робіт буріння технічних свердловин припиняють за 2-3 метри до зустрічі з гірської виробленням.
У старих занедбаних виробках може скупчуватися велика кількість води. Як правило, такі води кислі і агресивні по відношенню до обладнання. Прориви води до діючих гірничих виробок є дуже небезпечним і носять катастрофічний характер.
б) спосіб і системи розробки. При проведенні гірничих робіт з обваленням крівлі на поверхні утворюються локальні пониження в рельєфі (воронки, тріщини), які сприяють скупченню застійних вод і проникнення їх в більш глибокі горизонти і безпосередньо в гірничі виробки.
За таких умов посадку лави можна робити лише за умови потужної товщі пластичних порід (глин, аргілітів, пластичних глинистих сланців), в яких в зоні обвалення не виникають відкриті тріщини. Особливу роль цей чинник набуває, якщо гірські вироблення розташовані в долинах річок і балок.
в) не рекомендується відводити шахтні води по поверхні шахтного поля канавами і по балках, виробляти зрошення сільськогосподарських угідь, будувати греблі, якщо породи водопроникність.
Все це в сукупності зобов'язує при оцінці умов обводнення родовища враховувати характер взаємодії кожного з природних і штучних факторів у формуванні режиму шахтних вод і необхідність проведення сучасного осушення шахтного поля.
Питання 1. Значення геології в розвитку нафтової і газової промисловості країни
Мабуть, ні в одній галузі гірничої справи успіх відкриття нових родовищ корисних копалин не залежить так від досягнень геологічної науки, як в пошуках покладів нафти. З іншого боку, і розвиток геологічної науки у вельми великою мірою обумовлюється її тісним зв'язком з практикою нафтопромислового справи. Давно минув час, коли для закладення перших розвідувальних свердловин можна було керуватися виходами нафти на денну поверхню або іншими, так званими прямими ознаками наявності її в надрах. Але і при дослідженнях старими методами польової геологічної зйомки вже дуже мало можна почерпнути даних про геологічну будову тих глибин, на яких зараз шукають нафту.
Підмічене в процесі практичної роботи розподіл нафтових покладів смугами, паралельними напрямку гірських кряжів, і пояснення цієї закономірності антиклінальними лініями, дане геологами, зміцнило у свідомості практиків нафтової справи думка про те, що успіх пошуків нафтових покладів у надрах осадових товщ можливий лише в тому випадку, якщо ці пошуки будуть вестися на основі даних геології. Геологи ж скоро переконалися, що можна захистити практиків від зайвих витрат на дорогі свердловини, якщо грунтуватися не на вивченні невеликих ділянок нафтових родовищ, а на широких регіональних геологічних дослідженнях, тісно пов'язаних з визначенням порід,-видобуваються при бурінні свердловин.
Геологічними питаннями при розробці родовищ нафти і газу займається прикладна наука нафтогазопромислові геологія. Основні завдання, які вирішуються нею включають:
- Геолого-промислове обгрунтування технологічних рішень проектування розробки,
- Регулювання процесу розробки,
- Регулювання і облік фонду свердловин,
- Прийняття рішень про переведення свердловини з одного стану в інший.
- Контроль видобутку нафти, газу і води та їх динаміки по свердловині,
- Експлуатаційного об'єкту і родовищу в цілому.
Нафтогазопромисловий ГЕОЛОГІЯ - галузь науки геологія нафти і газу, вперше оформилася в СРСР, вивчає широке коло питань розвідки і розробки нафтових і газових родовищ: геол. обслуговування процесу буріння свердловин, розпізнавання геол. структури родовища, пошуки більш глибоко залягають продуктивних горизонтів і вибір подальших напрямків розвідки, вивчення будови нефтегазосодержащіх колекторів і їх фіз. властивостей, дослідження фізико-хім. властивостей нафти, газу і води в пластових умовах, вивчення природи пластової енергії (режими покладів), підрахунки запасів нафти і газу і т. д. У комплексі з підземною гідравлікою і галузевої економікою Г. н. складає базу для проектування раціональних систем розробки конкретних родовищ і покладів, для контролю за правильністю експлуатації свердловин і покладів в цілому, а, отже, для планування нафтогазовидобутку.
Геолог шукає глину і барит для приготування бурового розчину. Геолог потрібен, щоб знайти воду для роботи бурової. Геологом починається і завершується нафтогазове виробництво.
Геолого-промислове обгрунтування технологічних рішень проектування розробки
При геолого-промисловому обгрунтуванні технологічних рішень проектування розробки вирішуються наступні проблеми:
А). Виділення експлуатаційних об'єктів на многопластових покладах. Попередньо експлуатаційні об'єкти виділяються при вирішенні питання про поверхи розвідки, і принципи вирішення цієї проблеми були вже обговорені.
Б). Вибір альтернативи - вести розробку з використанням природної енергії видобутку вуглеводнів, або необхідно штучне вплив на поклад. Якщо прийнято рішення про штучне впливі, повинно бути прийнято рішення про метод цього впливу.
В) Вибір методу впливу і взаємного розміщення нагнітальних і видобувних свердловин. В даний час існують різні методи заводнення: законтурне, приконтурних і різні види внутріконтурного.
Регулювання процесу розробки
У результаті регулювання процесу розробки, по-перше, повинна бути забезпечена передбачена проектним документом динаміка видобутку вуглеводнів по об'єкту розробки. По-друге, на ранній стадії розробки регулювання має сприяти виведенню об'єкта на максимальний проектний рівень видобутку. На II і III стадіях вирішуються завдання збереження максимального рівня видобутку нафти і газу можливо більш тривалий час .. Досягнення по поклади проектного коефіцієнта вилучення нафти .. На IV стадії - головним завданням є довитяг нафти.
Нарешті, в результаті регулювання розробки має бути досягнуто всебічне поліпшення економічних показників, що досягається максимальним використанням фонду пробурених свердловин, і закачуванням витісняють реагентів. Регулювання розробки проводять двома шляхами - через вже пробурені свердловини, або із зміною (ущільненням) системи розробки.
Геолог на промислі також веде регулювання і облік фонду свердловин. Він приймає рішення про переведення свердловини з одного стану в інший. У завдання нафтогазопромислового геології входить також контроль видобутку нафти, газу і води та їх динаміки по свердловині, експлуатаційного об'єкта і родовищу в цілому. Для цього складаються такі документи:
- Геологічний звіт з експлуатації свердловин;
- Карта поточного стану розробки;
- Карта сумарних відборів і закачування по свердловинах;
- Технологічний режим роботи свердловин.
Ведеться контроль пластових тиску і температури; охоплення експлуатаційного об'єкта процесом витіснення; впровадження нагнітається води в продуктивні пласти і заводнения продуктивних пластів.
Питання 2. Геологічна діяльність підземних вод, в чому вона полягає, які результати
Види вод нафтових і газових родовищ:
З позицій промислової геології води нафтових і газових родовищ діляться, на власні, чужі і техногенні (штучно введені в пласт).
До власних належать залишкові і пластові напірні води, що залягають в нафтогазоносному пласті (обрії).
Власні пластові води - один з основних природних видів вод местрожденій вуглеводнів.
До чужих відносяться води верхні і нижні, грунтові і, тектонічні.
Техногенні - води закачані в пласт для підтримання пластового тиску, а також потрапили при бурінні свердловин або при ремонтних роботах.
Склад і властивості пластових вод мають велике значення для розробки покладів нафти і газу та їх видобутку, тому що від них залежить перебіг багатьох процесів в дренируемой пласті.
Для нафтогазопромислового геології істотно те, що мінералізовані води мають підвищену відмивають здатність нафтових пластів-колекторів. Їх використання при заводнении покладів сприяє підвищенню коефіцієнта витіснення нафти, а отже і кінцевого коефіцієнта вилучення нафти.
Вода має провідне значення в житті нафти. У воді, з органічних залишків вона утворюється, серед підземних вод перетвориться і дозріває. З водою вона переміщається. Вода - це гігант, який несе на своїх плечах карлика - нафта.
При бурінні та експлуатації нафтових свердловин витрачаються гігантські кількості води, які незворотньо забруднюються.
Питання 3. Хемогенние породи
Хемогенних ПОРОДИ (від хемо ... і ... ген), осадові гірські породи, що утворилися в результаті хімічного осадження різноманітних речовин з розчину і накопичення на дні водойм. Представлені залізними і марганцевими рудами, фосфоритами, доломітами, солями та інХемогенние породи утворюються в результаті випадання солей в осад. До них відносяться хемогенние вапняки, доломіти, кам'яна сіль, гіпс і ряд інших. Кам'яну сіль, гіпс - породи, які випадають в осад при випаровуванні водойм, називають також евапоритів (у перекладі евапор-випаровування). В даний час умови освіти евапоритів виникають, наприклад, в Аральському морі, в затоці Кара-Богаз-Гол. Кам'яна сіль складається з мінералу галіта, тому товщі кам'яної шари іноді називають галітовимі. Інший, широко поширений вид хемогенних легких пористих порід - вапняний туф.
Сульфати і інші солі утворюються шляхів випадання з розчинів. Мінерали груп сульфатів, хлоридів, боратів, нітратів і фторидів виділяються в різноманітних морфологічних формах, розміри яких досягають
Фосфатні породи утворені скупченнями скелетних залишків фосфоровмісних організмів, продуктів їх життєдіяльності і (або) хемогенних виділеннями різної форми - зернами, кристалами, оолітами, конкреціями та ін
Алюмінієві породи (алліти) містять певну кількість мінералів, глинозему і виникають в результаті хімічного вивітрювання порід джерел зносу і або залишаються на місці свого утворення, або переотлагаются під впливом гравітаційних факторів.
Залізисті породи (ферити) як породоутворюючих компонентів містять оксиди, силікати, карбонати і сульфіди заліза. Накопичуються ферити в елювії, або можуть бути зміщені із зони вивітрювання і перевідкладений в шляхах переносу і в кінцевих водоймах стоку. Характерна також аутигенна залозиста мінералізація.
Марганцеві породи (манганіти) складені марганецьвмісних мінералами оксидів, гідроксидів і карбонатів, які утворюються в результаті хімічних процесів при вивітрюванні. Марганцеві накопичення можуть залягати у вигляді руд в елювії, або бути перевідкладеним хімічним і біохімічним шляхом.
Вулканогенно-осадові породи складаються на продуктів синхронного (в геологічному сенсі) вулканізму, змішаних в різних кількостях з вищеописаними компонентами уламкових, карбонатних, кременистих і інших відкладень
Питання 4. Особливості пошуків і розвідки нафтових і газових родовищ
Пошуково-розвідувальний (геологорозвідувальний) процес - це сукупність взаємопов'язаних послідовних робіт (пошуково-розвідувальних, або геологорозвідувальних, ГРР), наукових і технологічних досліджень, яким належить забезпечити відкриття, оцінку і підготовку до розробки корисних копалин. Для нього характерні такі особливості.
- Багатоступінчастість, яка передбачає послідовне проведення взаємообумовлених різномасштабних робіт та використання різноманітних методів - від аерокосмічних до геофізичних (ГІС) і технологічних досліджень в свердловинах.
- Тривалість. Геологорозвідувальний процес займає роки і десятки років. Наприклад, пошуки вуглеводнів у Західному Сибіру почалися в кінці 30-х років, перший промисловий приплив газу був отриманий в 1953 році, а нафти 1959
- Усі збільшується дорожнеча. Це викликано тим, що об'єктами пошуків стають все більш глибокозалягаючі товщі, площі на шельфі, роботи ведуться в усе більш складних геологічних і кліматичних умовах.
Геологорозвідувальний процес - характерний приклад природно-діяльнісної системи. Він планується і повинен здійснюватися відповідно до таких принципів:
1. Раціональна повнота дослідження об'єкта
2. Послідовність наближень в геологічній вивченості об'єкта
3. Відносна рівномірність (рівна достовірність) вивчення об'єкта.
4. Найменші трудові та матеріальні витрати при підготовці родовища до освоєння.
5. Найменші витрати часу при підготовці родовища до освоєння.
Питання 5. Характеристика водонапірного режиму роботи покладів
Водонапірний режим - режим роботи нафтових покладів, при яких нафта витісняється з пласта під дією напору контурних вод. Розрізняють два режими пружно-водонапірний і водонапірний.
При водонапорном режимі основним видом енергії є натиск крайової води, яка впроваджується в поклад і відносно швидко повністю компенсує в обсязі поклади що відбирається кількість нафти і попутної води. У процесі експлуатації поклади в її межах відбувається рух всієї маси нафти. Обсяг поклади поступово скорочується за рахунок підйому ВНК (водоносний пласт-колектор).
При цьому режимі з метою зменшення відборів попутної води з пласта в свердловинах, пробурених поблизу ВНК або в його межах, нижню частину нефтенасищенной пласта
зазвичай не перфорують. Режим властивий покладів, приуроченим до інфільтраційних водонапірним системам, при гарній гідродинамічної зв'язку поклади з законтурне зоною пласта і з областю харчування.
Водонапірний режим відрізняють такі особливості динаміки показників розробки:
- Тісний зв'язок поведінки динамічного пластового тиску з величиною поточного відбору рідини з пласта-відносно невелике зниження його при збільшенні відбору, незмінна величина при постійному відборі, збільшення применшення відбору, відновлення майже до початкового пластового тиску при повному припиненні відбору рідини з покладу; область зниження тиску зазвичай обмежується площею покладу;
- Практично незмінні протягом усього періоду розробки середні значення промислового газового фактора;
- Досягається високий темп видобутку нафти в період високої стабільного видобутку нафти, званий 2 стадією розробки-до 8-10% на рік і більше від початкових видобутих запасів; відбір за основний період розробки (за перші три стадії) близько 85-90% видобутих запасів нафти;
- Вилучення разом з нафтою в період падіння видобутку нафти попутної води, в результаті чого до кінця розробки ставлення накопичених відборів води і нафти (водонафтової фактор-ВНФ) може досягати 0,5-1.
При водонапорном режимі досягається найбільш високий коефіцієнт витягу нафти - до 0,6-0,7%. Це обумовлено здатністю води, особливо пластової мінералізованою, добре відмивати нафту і витісняти її з порожнеч породи-колектора, а також поєднанням винятково сприятливих геолого-фізичних умов, в яких діє розглянутий режим. Водонапірним режимом характеризують окремі поклади в теригенних відкладах Грозненського району, Самарської, Волгоградської і Саратовської областей та інших районів.
Упруговодонапорний режим - Прояв пружного розширення нафти, зв'язаної води, води в водоносної області, порід пласта в нафтовій поклади і в водоносної області та енергії напору крайових вод у водоносної області.
Р ежім при якому нафта витісняється з пласта під дією напору крайової води, але на відміну від водонапірного режиму основним джерелом енергії при цьому служить пружність порід-колекторів і насичує їх рідини.
Питання 6. Характеристика Східно-Сибірської нафтогазоносної провінції.
Східно-Сибірська нафтогазоносна провінція, до теперішнього часу не розроблялася в належному обсязі, є основним резервом для майбутнього приросту запасів і забезпечення видобутку нафти і газу Росії. Віддаленість, незаселені, відсутність необхідної інфраструктури та суворі погодно-кліматичні умови, характерні для цих країв ускладнюють розвідку і видобуток нафти. Тим не менше, у міру виснаження родовищ у традиційних районах видобутку, розвиток нафтовидобувної галузі в Східній Сибіру стає пріоритетним завданням для нафтовиків. Величезна роль у її вирішенні відводиться будівництва нафтопроводу «Східний Сибір - Тихий Океан», який дозволить транспортувати здобуту тут нафту в порти Далекого Сходу. Східно-Сибірську НГП утворюють Красноярський край, Республіка Саха (Якутія) і Іркутська область. Найбільшим родовищем є Верхнечонское, відкрите в 1978 році.
Найдавніша Східно-Сибірська платформа має площу близько 4млн.кв.км. Абсолютний вік архейсько-протерозойського фундаменту майже 400млрд.лет. Межами платформи є різновікові складчасті споруди. На півдні і південному заході архейські споруди Східних саян, на південно-сході Байкальська складчаста країна, на північному сході-Верхоянську мезозойської складчасту споруду. Західний кордон платформи по кембрійським складчастим спорудам (Єнісейський кряж і Туруханском підняття). В даний час багато вчених вважають, що західна межа проходить на захід від Єнісею на 300км. За глибинного розлому. На півночі по Таймирської депресії.
Розріз осадових відкладень, що виконує розглянутий басейн, включає два основних структурних поверху. Нижній складається нижньо-среднепротерозойскімі теригенними породами великої потужності. Другий поверх починається з карбонатно-теригенних відкладів вендського віку, далі йде кембрійської-нижньокам'яновугільних карбонатоно-теригенні породи, а вище-кам'яновугільні, пермські і ніжнетріасовие відкладення, що виділяються в Тунгуську серію. Остання складає з поверхні Тунгуську синеклізу і представлена туфо-лавовими породами (туфи, туффітамі, базальти) нижнього тріасу потужністю-до 1500м і промислово вугленосними свитами. Потужність другого поверху змінюється від 4-6км. в западинах, до 3-4км. на підняттях.
Розріз відкладень сильно насичений трапових (габро-діабази) пластовими інтрузіями великої потужності, значно розвиненими по площі і численними дайками. Зона згущення траппового магматизму, пов'язана з глибинними розломами, утворює велике кільце, обрамила власне Тунгуську синеклізу. Насиченість трапами дуже нерівномірна. Структурний основний план Східно-Сибірського басейну визначається крупними западинами, кристалічний фундамент яких занурений на глибину більше 6км. Регіональні нафтогазоносні комплекси і горизонти мають ніжекембрійскій і вендські вік.
У межах Східно-Сибірської платформи виділено три нафтогазоносних провінції див. табл.
| Сибірська (Східно-Сибірська) платформа | |||
| Ангаро-Ленська (Лено-Тунгуська) | Лено-Тунгуська плита | Марківське, Среднеботуобінское | |
| Лено-Вілюйськая | Вілюйськая синекліза | Средневілюйское | |
| Єнісейсько-Хатангська (Єнисейськ-Анабарськая) | Єнісей-Хатангська, Лено-Анабарський прогини | Пеляткінского | |
Питання 7. Інженерно-геологічні чинники, що ускладнюють ведення гірничих робіт
Природні чинники включають:
а) кліматичні (кількість випадаючих атмосферних опадів, температура, випаровування, ступінь вологості та ін.) Встановлено, що в період паводків притоки води в гірничі виробки збільшуються на 30-40% в порівнянні із середньорічними при горизонтальному заляганні і іноді на 200-300% при розвитку карсту або наявності диз'юнктивних порушень.
Для гідрогеологічних умов ведення гірничих робіт поверхневі води істотно впливають до глибини 100-250 метрів.
б) геоморфологічні (рельєф місцевості, ступінь оголеності корінних порід, наявність багаторічної мерзлоти, поверхневих поточних вод та ін.)
Як правило, найбільш обводненим гірничими виробками є ті, які розташовані під долинами річок і ярів.
в) геологічні (літологічний склад вміщуючих порід, структурні особливості, тектонічна нарушенность). Помічено, що найбільш складні гідрогеологічні умови спостерігаються на родовищах, де пласт корисної копалини залягає між пухкими водопроникними породами. Кріплення гірничих виробок відчуває при цьому гірський тиск у багато разів більше, ніж якщо б в покрівлі виробки залягали скельні породи.
г) Піски-пливуни також створюють вельми несприятливі умови при веденні гірничих робіт, навіть при малій загальної обводненості родовища. Притоки тут залежать від ступеня розкриття порід гірничими виробками, потужності і складу покривних відкладень.
У скельних породах при рівномірній їх тріщинуватості навіть значна обводненість не ускладнює ведення гірничих робіт, тоді як зони тектонічних порушень (окремі великі тектонічні тріщини) або закарственность порід можуть несподівано вельми ускладнити ведення гірських робіт і при малих громад ресурсах підземних вод. У таких випадках характерні великі водотоку в гірничі виробки, раптові прориви, обвалення покрівлі, утворення провалів на поверхні і пр.
д) гідрогеологічні (кількість водоносних горизонтів, їх потужність, напори, гідравлічний зв'язок з поверхневими водами, зміна водопроникності порід з глибиною та ін, тобто необхідна кількісна оцінка гідрогеологічних умов).
Інженерно-геологічні чинники:
1) зрушення гірських порід у масиві
При освоєнні родовищ корисних копалин основним об'єктом інженерно-геологічного вивчення є масиви гірських порід.
Процес осідання та зрушення гірських порід, досягаючи поверхні Землі, викликає її деформації і формування мульди зсовування. Причому осідання ділянок поверхні у зоні зрушення нерівномірно і збільшується від її кордонів до центру. Висота зони обвалення складає від 2-х до 6-ти кратною потужності виймальної пласта. Вище послідовно розташовується зона тріщиноутворення, висотою 20-40 кратної потужності пласта.
2) Гірське тиск
У результаті дії головним чином гравітаційних і тектонічних сил, а також зміни температури верхніх шарів земної кори в масиві гірських порід, виникають напруги на поверхнях контакту порода-кріплення. Тиск, що передається гірськими породами при їх переміщенні (зрушення), деформації і руйнуванні на кріплення, цілики, запобіжні шари, стінки гірських виробок і інші конструктивні елементи, називається гірським тиском. Таким чином, гірський тиск може бути лише за наявності гірських виробок. Щоб не допустити масового обвалення порід у призабійний простір з руйнуванням кріплення, застосовують різні способи управління гірським тиском. Наприклад, повне обвалення та закладення виробленого простору, яка перешкоджає прогину шарів покрівлі, ліквідуючи надмірні згинальні моменти і можливість обвалу.
3) Гірські удари
Гірський удар - це миттєве звільнення пружного стиснення гірських порід, що супроводжується швидким руйнуванням гранично напружених ділянок корисної копалини і гірських порід, прилеглих до підземної гірничій виробці. Супроводжуються викидом порід у гірничу виробку, сильним звуковим ефектом, виникненням потужної повітряної хвилі і струсом порід. Руйнування відбувається лавиноподібно і відбувається освітою стійкою за формою порожнини при підпорі зі сторони викинутих порід.
4) Газодинамічні явища
Газодинамічні явища - це швидкоплинучими геологічні явища у вигляді руйнування газоносних пластів вугілля (руд) і гірських порід у привибійних частинах підготовчих і очисних виробок, що супроводжуються підвищеним виділенням газу і переміщенням або викидом зруйнованих мас у виробки.
5) вивали гірських порід
Вивали гірських порід - місцеве випадання відокремилася від масиву частини гірських порід або вугілля, переважно з покрівлі гірських виробок при наявності в масиві зон дроблення, шаруватості, тріщинуватості і пр.6) розущільнення і розшарування гірських порід
При розтині гірських порід гірничими виробками і кар'єрами відбувається їх розущільнення, тобто освіта по контуру гірничих виробок зони підвищеної тріщинуватості в результаті розкриття прихованих і закритих тріщин і утворення нових.
7) Витискування (пучение) порід
На відміну від опускання і обвалення, видавлювання проявляється у зміщенні порід не тільки в напрямку дії сили тяжіння, тобто
зверху вниз, а й по інших напрямках, від периферії до центральної частини виробленого простору. Пучение грунту пласта корисної копалини обумовлено в основному дією гірського тиску. Викликає деформації гірських виробок, деформації і руйнування кріплень та іноді призводять до повного їх руйнування. Дані спостережень свідчать, що явище видавлювання (здимання) пов'язано в основному з різноманітними глинистими породами - глинами, аргілітами, алевролітами, рідко з глинистими пісковиками, особливо при їх зволоженні, розмоканні і розм'якшенні, в зонах тектонічних порушень.
Штучні фактори:
До числа штучних факторів обводненості гірничих об'єктів відносяться:
а) розтин гірничими виробками незатампонірованних свердловин або старих занедбаних виробок. Зазвичай після закінчення бурових робіт, з свердловин витягуються обсадні труби і проводиться їх тампонаж в'язким глинистим розчином або цементом. При поганому тампонаж свердловин вода може прорватися в гірничі виробки, супроводжуючись виносом уламкового матеріалу, руйнуванням покрівлі та обладнання. З метою безпеки ведення гірських робіт буріння технічних свердловин припиняють за 2-3 метри до зустрічі з гірської виробленням.
У старих занедбаних виробках може скупчуватися велика кількість води. Як правило, такі води кислі і агресивні по відношенню до обладнання. Прориви води до діючих гірничих виробок є дуже небезпечним і носять катастрофічний характер.
б) спосіб і системи розробки. При проведенні гірничих робіт з обваленням крівлі на поверхні утворюються локальні пониження в рельєфі (воронки, тріщини), які сприяють скупченню застійних вод і проникнення їх в більш глибокі горизонти і безпосередньо в гірничі виробки.
За таких умов посадку лави можна робити лише за умови потужної товщі пластичних порід (глин, аргілітів, пластичних глинистих сланців), в яких в зоні обвалення не виникають відкриті тріщини. Особливу роль цей чинник набуває, якщо гірські вироблення розташовані в долинах річок і балок.
в) не рекомендується відводити шахтні води по поверхні шахтного поля канавами і по балках, виробляти зрошення сільськогосподарських угідь, будувати греблі, якщо породи водопроникність.
Все це в сукупності зобов'язує при оцінці умов обводнення родовища враховувати характер взаємодії кожного з природних і штучних факторів у формуванні режиму шахтних вод і необхідність проведення сучасного осушення шахтного поля.