2.Виды движения подземных вод и элементы потока

Виды двиюжения

• турбулентное, характерное для карстовых вод, при этом отмеча­ются максимальные скорости потока, вихревые перемещения, с разрывами сплошности потока. Это относительно редкое яв­ление и не представляет интереса для нефтегазовой гидрогеологии;

• ламинарное, или параллельно-струйчатое, происходящее когда струи воды передвигаются с небольшой скоростью, без пульсаций и разрыва сплошности потока; это движение подчиняется закону Дарси и имеет важное значение для поисковой гидрогеологии.

Закон Дарси гласит: Количество воды Q, просачивающееся через породу в единицу времени, пропорционально падению напора h и площади поперечного сечения породы F и обратно пропорционально длине пути фильтрации ℓ, измеряемой по направлению движения воды

К элементам фильтрационного потока относятся:

• Напор (H)

• Напорный градиент

• Линии тока

• Скорость фильтрации (V)

• Расход потока (Q)

3.Виды движения подземных вод с позиций физико-химической гидродинамики.

С точки зрения физткщ-химичиской гидродинамики различают следующие виды движени ПВ

1. вынужденная конвекция — фильтрация, происходящая под дей­ствием градиента давлений, внешнего по отношению к жидкости;

2. естественная конвекция — фильтрация под действием различия градиента плотности внутри жидкости

3. молекулярная диффузия растворенных веществ под влиянием градиента их концентраций внутри растворов, направленная на установление равновесного распределения растворенных компонентов во всем растворе

Для гидрогеологии большее значение представляет вынужденная конвекция при гидродинамических расчетах при минеральных водах и рассолов учитывается плотность жидкости.

4.Понятие приведенного напора и приведенного давления

Приведенное пластовое давление - это давление, замеренное в скважине и пересчитанное на условно принятую горизонтальную плоскость. Обычно это плоскость, соответствующая значению средней абсолютной отметки начального ВНК или ГВК

Больше не могу найти

5.Методы расчета приведенного напора и условия их использования

Методы расчета:

1. Метод Ермилова-для слабоминерализованных вод

2. Интегральная формула Силина-Бекчурина при детальной гидрохимической изученности

где ρ₁ — плотность воды в скважине;

ρ₂, ρ₀ — плотности воды на выбранных плоскостях сравнения; интеграл от ρ_zdz — статическое давление столба а жидкости между плоскостями а и i, Н_пр — приведенный напор;

z — расстояние по вертикали до плоскости сравнения

3. Формула Силина-Бекчурина для прямолинейного изменения плотности вода с глубиной (но это не точно ,не могу разобрать что написано).

Применятся для растворов с большим гидравлическим градиентом в межгорных и предгорных районах.

4. Метод Зерчанинова попарное сопоставление напоров скважин по выбранным профилям, исключая ошибку при выборе плоскости сравнения

5. Уточненный способ Ягодина- приведенное давление расчитывется на основе эмпирических кривых изменеие плотности ворды в зависимости от глубины

Определение приведенного давление осложнено тем, что питьевые воды уменьшаютмя с ростом температур влияние температур особенно существенно гдк при температуре больше 100 имебт низкую минералтзкцию

На значительных глубинах учет температур станет необходимости темпераур, поправки вычиссляютя по формуле Мирошкина

6.Природные водонапорные системы

Природная водонапорная система – это система гидродинамически сообщающихся между собой пластов-коллекторов, к которой приурочена водонапорная система, характеризующаяся едиными условиями формирования.

Природная водонапорная системы подразделяются на инфильтрационные и элизионные

1.элизионные-напор за счет выклинивания воды из уплотненных осадков

Элизионная-геостат. водонапор системы, за счет доп. Тектоническимх движений

Элизионные полураскрытые-энергия упругой деформации жидкости

Природные эксфильтрационные водонапорные системы (литостатические и геодинамические) связаны с движением подземных вод «изнутри наружу». Пластовое давление в водоносных (нефтеносных) пластах создается вследствие перетока жидкости из одних пластов (или их частей) в другие без пополнения жидкости извне

.Геодинамические водонапорные системы, связанные с сжатием называются компрессионными а с растяжением – депрессионными

Механизм формирования таких водонапорных систем связан с увеличением трещинно-порового объема пород при растяжении (раздвиге) и “засасывании” вод из окружающих пород в эти приразломные участки, что приводит к резкому снижению Pпл. ниже уровня условных Ргидр. Таким образом, в геодинамических водонапорных системах формируются сверхгидростатические (СГПД) (а не “аномальновысокие”!) и нижегидростатические (НГПД) – (субгидростатические по С.Б. Вагину; а не “аномально низкие”!) пластовые давления

2.инфильтрационный- связаны с гидростатическим напором, открытые системы, условия благоприятны для водообменная ПВ под действием гравитации

Инфильтрационные ВНС являются открытыми и имеют все три элемента, присущие артезианскому бассейну (область питания, область напора и область разгрузки). В энергетическом отношении они находятся в гравитационном поле, пластовые давления равны гидростатическому.

7.Этапы гидродинамического развития водонапорных систем

Гидродинамичсекие системы и г/г бассейны могут находиться в различных соотношениях во времени и простанстве, т.е переходить из одного типа в другой в зависимости от этапа г/г истории

Перестройка в гидродинам.развитии происходит в 3 этапа :

1. Элизионный

2. Переходный

3. Инфильтрационный

Смена этапов может сопровождаться сменой давлений, и неустановившимся гидродинамичсеким режимом

В одном бассейне могут быть разные системы одного

8. Внутренне строение инфильтрационных бассейнов

Инфильтрационные (вертикальное движение) – связано больше с гидростатическим напором.

Создание напоров определяется разницей в гипсометрическом положении области питания и разгрузки.

Области питания в инфильтрационных бассейнов:

• Внешние

• Внутренние

Внешние находятся за пределами бассейна в сопредельных горно-складчатых массивах, область питания не совпадает с зоной создания напора. Характерно в межгорных впадинах и прогибах в прилегающих к молодым горным сооружениям.

Внутренние – часть самого бассейна, глее происходит инфильтрация в ВК. Характерны для платформенных областей, которые граничат с горноскладчатыми областями.

Питание происходит в пределах положительных форм рельефа – возвышенности, водоразделы, приток ПВ из одного комплекса в другой.

При наличии нижних водонапорных комплексов, высокогорных внешних форм питания, верхние водонапорные комплексы могут быть расположены ниже предгорий и как следствие создается избыточный напор (Восточно-Предкавкаский бассейн), где воды мезозойских отложений перетекают по зонам тектонических разрывов в палеоген – неогеновые горизонты (питание подземное).

9. Внутренне строение элизионных бассейнов

Элизионные – напор за счет выжимания воды из нижележащих уплотняющих осадков

По генезису напора ПВ различают

1. системы в которых напор возникает в результате выжимания воды из глин в коллекторы (коллектор - пласт)

2. выжимание из-за уплотнения самих коллекторов

1 тип Характерны для относительно молодых отложений мезозойско-кайнозойского возраста. Для них на глубине 2,5-3,5 км отмечается уменьшение пористости глин, однако в древне-палеозойских отложениях на больших глубинах проявляются признаки эллизионных систем (Днепровско-Донецкая впадина).

Пористость песчаников с глубиной уменьшается по уравнению Хамина-Добрынина

m^h=m^h0*e^-0.25β*n^(t)h

m^h- пористость на глубине h

m^h0- пористость вблизи поверхности

β;(t) – коэффициент необратимого уплотнения пород

β=dV_n/V_n – уменьшение порового пространства

Из-за неравномерногоуплотнения избыточное количество воды, а следовательно и давление максимальны на наиболее прогнутых участках пластов.

2 тип: Характерны для наиболее древних отложений.

Особое место криогенные элизионные системы.

Подтип геодинамических элизионнывх систем связан с тектоническими процессами

10. Гидрогеологические условия формирования залежей углеводородов

Водные растворы играют ведущую роль в формировании, сохранении и разрушении залежей нефти и газа, так как все эти процессы происходят в подземной гидросфере. Этой проблеме посвящено огромное количество литературных источников. Особенно большое внимание уделяется вопросам первичной миграции и аккумуляции углеводородов

Под первичной миграцией обычно понимают перемещение нефти и газа из нефтегазогенерирующих толщ, сложенных слабопроницаемыми, преимущественно глинистыми осадками, в пласт-коллектор (песчаники, известняки). Первичная миграция происходит в эксфильтрационных геогидродинамических системах при компрессии глинистых толщ и перетоке элизионных вод и растворенных в них углеводородов в пласты-коллекторы. Чем больше элизионных вод поступает в коллектор и чем интенсивнее элизионный обмен, тем большее количество углеводородов накапливается в водоносных пластах. Этот процесс происходит в интервале глубин 1-6 км, но наиболее активно - на глубинах 2-4 км на стадии мезокатагенеза в главной зоне нефтегазообразования. Особую роль при этом играют возрожденные воды, образующиеся при дегидратации глинистых минералов. Возрожденные воды обладают аномально высокой растворяющей способностью и поэтому активно влияют на вынос (эмиграцию) главным образом нефтяных углеводородов из нефтегазопроизводящих толщ в коллекторы.

Под вторичной миграцией понимается перемещение нефти и газа по коллекторским пластам с последующим образованием их залежей. Роль подземных вод при миграции нефти и газа уже в коллекторах значительна. Вторичной миграции способствуют различные факторы, в том числе возможность переноса нефти в виде микроэмульсий в составе двух и трехфазных потоков и т.д.

Активизация всплывания углеводородов в водонасыщенной среде коллекторов способствуют также сейсмические колебания, увеличивающие скорость и масштабы миграции и аккумуляции нефти и газа.

Как уже отмечалось, залежи нефти и газа формируются в эксфильтрационных водонапорных системах, где на фоне прогнутых участков с более высокими геостатическими давлениями (пьезомаксимумы) имеются поднятия, характеризующиеся меньшими величинами геостатической нагрузки (пьезоминимумы).

Пьезомаксимумы рассматриваются как зоны нефтегазообразования, а пьезоминимумы, характеризующиеся отставанием в накоплении пород, меньшей мощностью осадочных отложений, в сторону которых направлена миграция флюидов, относятся к зонам нефтегазонакопления. В локальных структурах, к которым двигаются потоки седиментогенных вод, происходит медленная скрытая разгрузка через водоупорную кровлю. Создающийся дефицит давления способствует подтоку новых порций воды, из которой выделяются нефтяные углеводороды. Выделению нефти из водных растворов и образованию залежей способствуют такие факторы, как изменение каналов при переходе микропор в макропоры, молекулярное просеивание (ситовой эффект) и т.п.

1.Ведущие ученые в области нефтегазовой гидрогеологии

Предмет «Гидрогеология нефти и газа» тесно связан с общей геологией, геохимией, структурной геологией, минералогией, петрографией, стратиграфией, литологией и многими другими геологическими дисциплинами. Приступая к освоению гидрогеологии нефтегазовых месторождений, студент должен знать общую гидрогеологию, геологию и геохимию нефти и газа. Сложность освоения этого предмета заключается в том, что студент должен освоить максимальное количество геологических предметов.

Первыми исследователями подземных вод нефтегазовых ме­сторождений были в Америке - Т. Хант, в России - А. И. Потылицын, К. В. Харичков, Д. В. Голубятников и др. Долгое время основным содержанием гидрогеологии нефти и газа было изучение химических свойств вод (Ч. Палмер, Ш. Роджерс, И. Н. Стрижов, Н. И. Андрусов, А. Лэйн, В. А. Сулин). Преобладание в гид­рогеологии гидрохимического направления было вызвано недос­татком информации по напорам, температурам и газовому составу подземных вод. Исключением была Терско-Сунженская (Грознен­ская) нефтеносная область, где были благоприятные гидрогеологические условия для изучения. И. Н. Стрижов рассматривал воды нефтяных месторождений этой области с точки зрения общего геологического строения и гидрогеологических условий, а затем Н. Т. Линдтропу удалось показать приуроченность местных нефтяных залежей к инфильтрационной (артезианской) водонапорной системе. Терско-Дагестанская нефтеносная провинция была первой, по которой была издана региональная гидрогеологическая монография (Сухарев, 1947). Большой вклад в развитие нефтяной гидрогеологии внесли ученые Азербайджана М. В. Абрамович, Ш. Ф. Мехтиев, Б. И. Султанов и др. Большое значение имели работы Е. К. Игнатовича, рассматривавшего воды нефтегазовых месторождений с общегидрогеологических позиций.

С увеличением геологоразведочных и буровых работ на нефть и газ постепенно накапливался фактический материал (данные по температурам, давлениям, газам и нефтям глубоких горизонтов).

Развитие гидрогеологии в этот период связано с именами М. А. Га- тальского, А. М. Овчинникова, В. Н. Корценштейна, А. И. Силина- Бекчурина, Г. М. Сухарева и др.

В последующие годы опубликованы работы по Волго-Уральской нефтегазоносной провинции (Кротова, 1956), Центральному Предкавказью (Корценштейн, 1960), Восточному Предкавказью (Киссин, 1964), Западной Сибири (Торгованова и др., 1960; Мав- рицкий, 1962), Прикаспию (Якуцени, 1961), Западному Узбекистану и Восточной Туркмении (Корценштейн, 1964; Ходжакулиев, 1966), Западной Туркмении (Колодий, 1969).

Большой вклад в развитие нефтегазовой гидрогеологии внесли Г. М. Сухарев, В. Н. Корценштейн, В. П. Савченко, М. Е. Альтов- ский, М. А. Гатальский, А. А. Карцев, С. Б. Вагин, М. И. Суббота, Л. М. Зорькин, Л. Н. Капченко, А. Коллинз, А. С. Зингер, В. М. Швец, Е. А. Барс, А. Р. Ахундова, Ю. П. Гаттенбергер, А. М. Никанорова, Л. Кейз, Э. Ч. Дальберг, А. Е. Гуревич, М. С. Крайчик, Н. Б. Батыгина, Н. А. Климанова, В. И. Дюнин, В. И. Корзун, С. Л. Шварцев и др.

Залежи углеводородных газов формируются в результате выделения растворенных газов в свободную фазу и накопления их в ловушках. Скорость насыщения пластовых вод углеводородными газами зависит от обогащенности пород органическими веществами, интенсивности процессов газогенерации, гидростатического давления, минерализации и температуры подземных вод. При достижении предела насыщенности вод, газ начинает выделяться в свободную фазу (при Р_нас?Р_пл). Поступающий в коллектор газ в виде струи свободного газа в последующем может мигрировать по коллектору до ближайшей ловушки в форме свободных струйных потоков (струйная миграция). По мнению Л.М.Зорькина (1989), в формировании залежей газа ведущим фактором является тектонический. При тектонических движениях отрицательного знака, связанных с погружением и ростом давления и температуры, в осадочных породах процессы генерации углеводородов усиливаются. При подъеме территории, росте локальных структур пластовое давление может снижаться, а это вызывает интенсивное выделение растворенных газов в свободную фазу, что и приводит к формированию залежей в ловушках.

Дальнейшее существование залежей нефти и газа зависит от двух противоположно направленных процессов: концентрирования и рассеяния. В первом случае происходит накопление углеводородов в залежи. Активно этот процесс идет в осадках с высоким газогенерирующим потенциалом, преимущественно на элизионных этапах гидрогеологической истории бассейна.