Слайд 1 Введение в геологию
1. В чем важность геологической науки при
построении моделей?
2. Что необходимо знать математику-модельеру о создаваемой геологической модели?
3.
На что направлен данный курс?
Слайд 2
1. В чем важность геологической науки при построении моделей?
Слайд 31. Все мировые запасы углеводородов находятся в горных породах –
абсолютное большинство запасов локализовано в осадочных породах
2. Углеводороды сосредоточены в
пустотах горных пород
3. Процессы осадконакопления и преобразования осадка при захоронении контролируют морфологию нефтеносных осадочных тел в недрах
4. Геологические модели помогают определить в каком месте могут быть локализованы залежи углеводородов в трехмерном пространстве
5. Свойства пород определяют сколько углеводородов может находиться в пласте и сколько их можно извлечь при рентабельной добыче
6. Свойства породообразующих минералов влияют на распределение углеводородов и воды в коллекторе и на их добычу
Слайд 4
2. Что необходимо знать математику-модельеру о создаваемой геологической модели?
(вводные положения)
Слайд 5Модель:
– формализованное представление изучаемого объекта
– отражение наших ограниченных
представлений
о моделируемом объекте
реальный
объект –
пласт
модель
ошибки
интерпретации
данных
измерения
1. Будьте реалистами!
Слайд 6Геологический объект
2. При переходе от реального геологического объекта к модели
неизбежны потери, упрощения и искажения исходных геологических параметров
База данных, полученная
в ходе изучения объекта
Слайд 7гидродинамическая
модель
Исходные данные (непротиворечивость)
3. Помните, что геологическая и гидродинамическая модели
должны быть согласованы и соответствовать исходным данным. Взаимное влияние и
обратная связь!
Слайд 8Толщина (мощность)
Морфология резервуара (структурные поверхности)
Проницаемость
Пористость
5. Коэффициент песчанистости
6. Начальная насыщенность для
каждой фазы
7. Начальное давление и температура
8. Свойства флюидов (нефть, вода, газ)
4. Помните, что моделируемые параметры в основе своей геологические. Основной объект – осадочное тело (пласт) с его физическими параметрами:
Слайд 9Сейсмические данные - структура / разломы / форма / мощность
пласта
Данные внутрипластовой литологической неоднородности
Данные каротажных диаграмм – эффективная мощность пласта,
контакты флюидов (ВНК, ГНК)
Данные лабораторного анализа керна
Данные испытаний скважин
Специальный анализ керна
• Cf - сжимаемость f(P)
• Kr - f (смачиваемости)
• Pс– дренирование, впитывание f(Sw)
Данные PVT
Данные по добыче – по каждой фазе / по каждой скважине / историческая добыча
Режим эксплуатации – история эксплуатации скважины
5. Модель объединяет разномасштабные геологические данные
Слайд 10Поровый
Образца керна
Керна
Межскважинного пространства
В пределах месторождения
5 mm
5 см.
10 см.
600 м
10 км.
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ
ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ НЕОДНОРОДНОСТЬ РЕЗЕРВУАРА
МЕТОДЫ ОЦЕНКИ НЕОДНОРОДНОСТИ РЕЗЕРВУАРА
• ПЕТРОГРАФИЯ
• РЕНТГЕНОСКОПИЯ.
• ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ
•
СТАНДАРТНЫЙ
АНАЛИЗ
КЕРНА
• КАПИЛЛЯРОМЕТРИЯ
• ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ КЕРНА
• КОРРЕЛЯЦИЯ КАРОТАЖНЫХ КРИВЫХ
• ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ КАРТ
• ПОСТРОЕНИЕ ФАЦИАЛЬНЫХ КАРТ
И КАРТ ЭФФЕКТИВНЫХ ТОЛЩИН
• ПОСТРОЕНИЕ КАРТ ИЗОБАР
• КОРРЕЛЯЦИЯ КАРОТАЖА
• ДАННЫЕ ДОБЫЧИ
• СЕЙСМИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ
Минералогия
Сортировка
Слоистость
Напластование
Фации осадконакопления
Региональное распространение
Трещиноватость и разломы
Региональный структурный контроль
Геометрия порового пространства
Седиментационные текстуры
Размер частиц
• ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОЙ НЕФТЕНАСЫЩЕННОСТИ
• ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗОВЫХ ПРОНИЦАЕМОСТЕЙ
• КАРТИРОВАНИЕ РЕЗЕРВУАРА
Масштаб используемых данных
МАСШТАБЫ
ДАННЫХ
Слайд 11Разрешающая
способность различных типов данных
керн
ГИС
Сейсмика
шлиф
~ 20 м.
~ 0,5-1 м.
~ 0,05
м.
~ 0,001-0,0001 м.
Геологический объект
Слайд 126. ПОМНИТЕ, ЧТО ПОНИМАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ РЕЗЕРВУАРА
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
ПЕТРОФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
ВЛИЯНИЕ ОБСТАНОВ-КИ ОСАДКОНАКОПЛЕ-
НИЯ НА СВОЙСТВА РЕЗЕРВУАРА
КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ
основано на интеграции данных керна, ГИС
и сейсмики, корректно вложенных в геологическую модель
Слайд 13Отказ от формальной трехмерной интерполяции только параметров Кп, Кпесч, Кпр.
Отказ
от примитивных построений в режиме «коллектор – неколлектор»
3. Расширение
набора исследуемых 3D геологических параметров,
включение в модель различных литотипов и их ассоциаций.
4. Внедрение разработанных в геологии принципов определения
геологической неоднородности пород на основе:
- применения методов литологического анализа,
- восстановления цикличности осадконакопления,
- выделения в толще геологических тел различной природы,
- выделения разнотипных вторичных изменений.
Современные направления развития технологии геологического моделирования
Слайд 14Выводы:
Знание геологии позволяет объективно оценивать:
1. Геометрию (форму) и
размеры песчаного тела-коллектора
2. Ориентировку коллектора и его внутреннюю
архитектуру
3. Отношение песок/глина и связность коллектора
4. Гранулометрические параметры песчаного коллектора: размеры, окатанность, сортировку обломочных зерен
5. Пространственное размещение различных типов коллекторов, положение зон выклинивания и изменения коллекторских свойств
6. Выбор месторождений-аналогов
7. Гидродинамические особенности коллектора
Математик-модельер должен обладать необходимым минимумом геологических знаний для контроля и корректировки создаваемых моделей и работать в тесном контакте с геологом!
Слайд 15
3. На что направлен данный курс?
Слайд 16Данный курс дает базовые представления об устройстве недр, необходимые для
практического применения при геолого-гидродинамическом моделировании, и обеспечивает генетическое понимание основных
моделируемых параметров и связанных с ними процессов. При изучении курса обеспечиваются знания в области:
Внутренних и внешних динамических процессов Земли (раздел 1 – Общая геология)
Происхождения, классификации и основных свойств пород, определяющих качество коллектора и флюидоупора (раздел 2 – Основы литологии)
Обстановок осадконакопления и их влияния на промысловые свойства пород-коллекторов (раздел 3 – Основы седиментологии)
Форм залегания горных пород и структур осадочных нефтеносных бассейнов (раздел 4 – Основы структурной геологии)
Генерации, миграции и аккумуляции углеводородов, свойств коллектора и типов ловушек углеводородов (раздел 5 – Формирование углеводородных систем)
Геофизических исследований скважин и корреляции отложений (раздел 6 – Основы ГИС и корреляция отложений)
Классификации и методов подсчета запасов углеводородов (раздел 7 – Запасы УВ)
Литература:
Н.А.Малышев, А.М.Никишин. Геология для нефтяников, 2008 г
Б. Бижу-Дюваль.
Седиментационная геология, 2012 г
Ф. Джерри Лусиа. Построение геолого-гидродинамической модели карбонатного коллектора, 2010 г
Слайд 18Раздел 1: Общая (динамическая) геология
1. Основные сведения о строении Земли
2.
Процессы и продукты внутренней динамики Земли
3. Процессы и продукты внешней
динамики Земли
Слайд 19
1. Основные сведения о строении Земли
Слайд 20Земной Шар
Земля является динамически подвижной системой в которой взаимодействуют процессы
внутренней динамики, вызванные глубинным развитием планеты и процессы внешней динамики,
обусловленные влиянием поверхностных факторов
Геология – это наука о вечно меняющейся Земле
Слайд 23Выводы:
Внутреннее строение Земли неоднородно, представлено оболочками с разным физическим состоянием
вещества – твердым (земная кора, большая часть мантии, внутреннее ядро)
и вязко-пластичным (астеносфера, внешнее ядро)
Физико-химические процессы в мантии обеспечивают проявление динамических процессов – зарождение и перемещение магмы, возникновение деформаций и структурообразование
Саморазвитие глубинных процессов в недрах Земли обеспечивает современное динамическое состояние планеты – вулканизм, сейсмичность, движение литосферных плит
Слайд 24Мантия активно воздействует на жесткую и хрупкую литосферу
Континентальная кора
Литосферная мантия
Астеносферная
мантия
2. Процессы и продукты внутренней динамики Земли
Слайд 25Континентальная кора
Литосферная мантия
Динамическое поднятие
Астеносферная мантия
Слайд 26Континентальная кора
Литосферная мантия
Астеносферная мантия
Растяжение
Слайд 27Континентальная кора
Литосферная мантия
Астеносферная мантия
Начальный вулканизм
Слайд 28Разрыв континентальной коры и формирование океанических впадин
Континенталь-ная кора
Литосферная мантия
Масштабный вулканизм
Сев.
Атлантика
Извергнуто: 1-2 млн. км3
Интрудировано: 5-10 млн. км3
Астеносферная мантия
Слайд 30Дивергентная граница
(растяжение)
Трансформная граница (скольжение)
Конвергентная граница
(сжатие)
Астеносфера
(мантия)
Земная кора
Границы между
плитами
Вулканическая дуга
Слайд 32Расположение очагов сейсмичности
Слайд 37Современная система срединно-океанических хребтов
Слайд 39 Растяжение континентальной коры в Аденском заливе и Красном море
Слайд 40Восточно-Африканская рифтовая система
Слайд 42Photograph from Anthony Philpotts
Восточно-Африканская рифтовая зона
Слайд 43Результат: начальная стадия растяжения сопровождается формированием впадины и заполнением ее
осадочными отложениями. Так возникает будущий осадочный нефтегазоносный бассейн
Что происходит на
континенте в результате растяжения земной коры?
Слайд 44Что происходит на границе раздвигающихся плит в океане?
Результат: формирование океанической
впадины (глубоководного осадочного бассейна) и мощный вулканизм
Слайд 45Материковая окраина
Континентальная
кора
Континентальный
шельф
Континентальный склон
Континентальный
подъем
Абиссальное
дно
Разлом шельфа
5 км
0 км
0 км
100 км
200 км
300 км
400
км
500 км
«Переходная»
кора
Океаническая
кора
Увеличение по вертикали: 20 x
Что происходит на границе континент
– океан в результате растяжения земной коры?
Результат: оседание земной коры и формирование шельфового (мелководного) краевого бассейна осадконакопления. Потенциально нефтегазоносный бассейн!
Слайд 46Пример: Северное море, грабен Викинг
синрифт
пострифт
Слайд 47Основной тип ловушек рифтового и дорифтового комплексов – повернутые разломные
блоки
НГБ Северного моря
Underhill, 2003
Пример: Надрифтовые впадины
Слайд 48Что происходит на границах сжатия литосферных плит?
Результат: поглощение океанической коры,
ее плавление и мощный магматизм. Продукты магматизма - источник материала
для будущих осадочных пород. Формирование преддугового потенциально нефтеносного осадочного бассейна.
Слайд 49Типы магматизма
1. Эффузивный магматизм (вулканизм)
2. Интрузивный (глубинный) магматизм
По глубине застывания выделяются интрузивные тела:
1) приповерхностные до 1-1,5
км,
2) среднеглубинные – 1,5-3 км,
3) глубинные – более 3 км.
Слайд 50Вулканические тела
Лава - магма, излившаяся на земную поверхность
Вулканические аппараты
трещинного и центрального типов.
Слайд 51Что дает магматизм?
Результат: формирование пепловых частиц и лавового материала, как
источника для будущих осадочных пород
Слайд 53Основные выводы из функционирования внутренней динамической системы:
1. Образование разнообразных бассейновых
впадин как главных областей осадконакопления и формирования нефтегазоносных систем (бассейны
растяжения, сжатия, сдвига на границах литосферных блоков)
2. Образование магматических пород, которые при разрушении дают исходный материал для формирования осадочных пород – потенциальных нефтегазоносных отложений
3. Образование положительных форм рельефа (горных сооружений), обеспечивающих ускоренную эрозию и формирование больших объемов обломочного материала – источника вещества для будущих осадочных пород
4. Образование разномасштабных геологических структур (складок, разломов, трещин) как потенциальных ловушек УВ
Слайд 543. Процессы и продукты внешней динамики Земли
Обеспечиваются геологической работой:
1) рек
2) ледников
3) ветра
4) климатических факторов
Выветривание
Слайд 55Что подвергается выветриванию? Горные породы, выходящие на дневную поверхность –
магматические, осадочные породы
Слайд 57Результат физического выветривания: различные по размерам (от глыб до песка)
обломки горных пород – исходный материал для будущей осадочной породы
Слайд 59Окисление характерно для элементов с несколькими степенями валентности: Fe, Mn,
S и др.
Гидратация – процесс связывания частиц растворимого в воде
вещества с молекулами воды (CaSO4x2H2O)
Растворение – переход из твердого состояния в раствор:
CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2
4. Гидролиз – реакция обменного разложения между водой и различными химическими соединениями, способными под действием воды расщепляться на более низкомолекулярные соединения с присоединением элементов воды (Н и ОН): 4KAlSi3O8 + 6H2O 4KOH + 8SIO2 + Al4(Si4O10)(OH)8
Итог химического выветривания – истинные и коллоидные растворы различных веществ из которых возможно осаждение нового материала!!!
Слайд 60Химическое выветрвание активно происходит в породах, способных растворяться (известняки: СаСО3)
– образуются карстовые формы рельефа
Слайд 61Процесс выветривания: контролирующие факторы и продукты
КЛИМАТ
Теплый и влажный
Холодный и
сухой
Профиль глубокого выветривания
Преобразование минералов исходной породы в глинистые минералы
Растворение минералов
Исходная
порода
Продукты выветривания:
Обогащенный глиной кварцевый песок
Профиль поверхностного выветривания
Слабое преобразование исходной породы
Исходная порода
Продукты выветривания:
Обломки породы, нестабильные минералы (полевые шпаты), немного глины
Слайд 62Химическое выветривание силикатных минералов
Породообразующие силикатные минералы
Увеличение устойчивости к химическому выветриванию
Оливин
Пироксен
Амфиболы
Биотит
Мусковит
Кварц
Са
полевые шпаты
Na полевые шпаты
К полевые шпаты
Продукты выветривания
Глинистые минералы
Каолинит
Иллит
Монтмориллонит
Хлорит
Слайд 661. Перемещение осадка под влиянием гравитации
Обрушение пород
Олистолиты
Скольжение
Однородный (ненарушенный) оползень
Оползание
Внутренне деформированная
масса
Обломочный поток
Высокоплотностной (ламинарный поток)
Турбидитный поток
Низкоплотностная турбулентная масса (турбидит)
Слайд 67Транспортировка под влиянием гравитации (конус выноса)
Слайд 682. Перемещение осадка флюидами (вода, воздух)
Слайд 69Перенос осадка в потоке
Перекатыванием
Сальтацией
Суспензией
Донный осадок
Суспензионная взвесь
Перенос реками: 1) твердые
частицы различных размеров; 2) истинные растворы; 3) коллоиды
Слайд 70Диаграмма зависимости между скоростью потока и размером зерен осадка (по
Хьюлстрому)
Слайд 71Способы транспортировки обломочных частиц ветром
Слайд 72В процессе переноса и отложения происходит разделение (дифференциация) осадка
1. Механическая
дифференциация – сортировка по мере переноса в водной среде
2. Химическая
дифференциация – последовательный переход растворенных веществ в твердую фазу
Слайд 73Пример механической дифференциации осадка
Слайд 74Пример химической дифференциации
«Солнечная» диаграмма Курнакова: гипс – галит – эпсомит
– гексагидрит – карналлит – бишофит
ЗОНЫ
Гипс-ангидритовая
галитовая
Зона сульфатов магния
сильвинитовая
карналлитовая
бишофитовая
(Объем воды уменьшается
до
1/3 – 1/5)
(Объем воды уменьшается
до 1/10)
(Почти полное высыхание
Бассейна)
Слайд 75Основные выводы из функционирования внешней динамической системы:
Процессы внешней динамики Земли
обеспечивают физическое разрушение и химическое разложение выходящих на дневную поверхность
пород и формирование исходного материала для будущих осадочных отложений
Продукты физического разрушения являются исходным материалом для формирования обломочного класса осадочных пород (песчаники); продукты химического разложения служат исходным материалом для образования химического и органогенного классов осадочных пород (известняки)
Динамические системы, функционирующие на поверхности Земли, обеспечивают перемещение и концентрацию продуктов выветривания в конечных водоемах стока, где образуются пласты горных пород-коллекторов