Об авторах
ХIХ
Благодарность
XXI
Предисловие к первому изданию
XXIII
Единицы измерения
XXVII
ГЛАВА 1
Введение в минералогию
1
Минеральный состав горных пород-обзор
2
Свойства частиц осадочных пород
15
Развитие петрофизики и ее использование
19
Цели и построение данной книги
21
ГЛАВА 2
Введение в геологию нефти и газа
27
Обзор строения Земли
27
Геология осадочных пород
34
Происхождение нефти
43
Миграция и аккумуляция углеводородов
46
Свойства пластовых флюидов
50
Градиент гидростатического давления
50
Градиент литостатического давления
51
Геотермический градиент
52
Пластовые воды нефтяных месторождений
55
Нефть и газ
62
Химия нефти и газа
68
ГЛАВА 3
Пористость и проницаемость
83
Пористость
84
Факторы, определяющие величину пористости
85
Геолого-промысловая классификация пористости
86
Геологическая классификация пористости
87
Визуальное описание пористости карбонатных пород
89
Флюидонасыщенность
92
Использование количественных значений пористости
92
Проницаемость
94
Классификация проницаемостей
95
Факторы, влияющие на величину проницаемости
96
Взаимосвязь пористости и проницаемости
99
Корреляционная зависимость Козени
100
Концепция фильтрационных ячеек
106
Математическая теория фильтрационных ячеек
108
Удельная поверхность
110
Коэффициенты, характеризующие фильтрационные ячейки
114
Влияние упаковки зерен породы на ее проницаемость
124
Влияние водонасыщенности на проницаемость
125
Проницаемость по ЯМР-каротажу
127
Зависимости проницаемость-пористость в карбонатных породах
129
Зависимость проницаемости от направления
139
Неоднородность пласта-коллектора
152
Распределение свойств породы по пласту
154
Распределение проницаемости и пористости
155
Проницаемость по данным испытания скважин
172
Метод статистического зонирования
177
ГЛАВА 4
Удельное сопротивление породы и водонасыщенность
193
Параметр пористости
194
Измерение сопротивлений
194
Определение удельного сопротивления пластовой воды
196
Связь между FR и пористостью
206
Корреляции между FR и извилистостью
207
Связь FR породы-коллектора со степенью цементации
208
Теоретический расчет FR
212
Корреляция между FR и водонасыщенностью
217
Корреляция между FR и проницаемостью
226
Удельное сопротивление глинистых коллекторов
229
Водонасыщенность глинистых коллекторов
229
Приблизительный учет глинистости
235
Обобщенная зависимость для учета глинистости
235
Фильтрационные ячейки в глинистых песчаниках
239
Оценка глинистых пород-коллекторов на основании лабораторных данных
243
Оценка глинистых пород-коллекторов по данным ГИС
265
Оценка пласта
267
Анализ керна
267
Анализ данных ГИС
269
ГЛАВА 5
Капиллярное давление
295
Вывод уравнения капиллярного давления
296
Капиллярный подъем
301
Капиллярное давление и J-функция
302
Измерение капиллярного давления при помощи полупроницаемой мембраны
305
Измерение капиллярного давления методом нагревания ртути
308
Измерение капиллярного давления центрифугированием
312
Лабораторная методика
312
Расчет капиллярного давления по результатам центрифугирования
314
Предельная скорость центрифуги
317
Приближенное вычисление насыщенности на входном торце образца
318
Точное аналитическое вычисление насыщенностей на входном торце керна
321
Распределение пор по размерам
326
Распределение насыщенностей в пласте-коллекторе по вертикали
328
Капиллярное число
334
ГЛАВА 6
Смачиваемость
341
Межфазное поверхностное натяжение
343
Краевой угол смачивания
343
Измерение краевых углов смачивания методом лежащей капли
345
Измерение краевых углов смачивания по методу пластины Вильгелми
347
Химические свойства поверхности
349
Оценка смачиваемости
352
Показатель смачиваемости Амотта
353
Показатель смачиваемости по методике Горного бюро США (индекс USBM)
355
Комбинированное определение смачиваемости методами Амотта-Горного бюро США
357
Испытание на смачиваемость по методу самопроизвольного впитывания
358
Энергия вытеснения флюида
360
Межфазная активность на контактах вода-нефть-порода
363
Влияние смачиваемости на нефтеотдачу
365
Влияние минерализации воды на коэффициент извлечения нефти
371
Изменение смачиваемости
371
Обработка породы
372
Добавление флюидо-растворимых соединений в воду и нефть
372
Выдерживание (созревание) системы нефть-минерализованная вода-порода
375
Влияние температуры и давления
376
Восстановление начальной смачиваемости
379
Влияние смачиваемости породы на ее электрические свойства
379
ГЛАВА 7
Применение закона Дарси
395
Закон Дарси
396
Линейное движение несжимаемых флюидов
397
Линейное движение газа
400
Законы Дарси и Пуазейля
404
Линейное движение флюидов по трещинам и каналам
405
Движение по трещинам
407
Движение флюидов по каналам растворения
411
Радиальное движение флюидов в пористых системах
414
Установившееся движение
415
Псевдоустановившийся режим
417
Радиальное ламинарное движение газа
427
Турбулентное течение газа
433
Линейное турбулентное течение
433
Трение при движении флюидов в пористых породах
440
Турбулентное радиальное течение
446
Породы, неоднородные по проницаемости
449
Слоистые пласты с перетоком флюидов
450
Слоистые пласты без перетока флюидов
451
Системы линейного движения флюидов
456
Системы радиального движения флюидов
456
ГЛАВА 8
Природные трещиноватые коллекторы
467
Введение
467
Проницаемость карбонатных пород и ее происхождение
469
Геологическая классификация естественных трещин
469
Инженерная классификация коллекторов с естественной трещиноватостью
471
Признаки естественных трещин
473
Визуальный анализ трещин
479
Петрофизические свойства естественно трещиноватых пород
480
Определение трещинной пористости
481
Коэффициент соотношения пористостей
484
Индекс интенсивности трещиноватости
489
Зависимости проницаемость-пористость для систем с двойной пористостью
493
Взаимосвязь пористости и проницаемости в естественно трещиноватых коллекторах типа 1
495
Определение трещинной пористости и ширины трещин по керну
496
Удельная поверхность трещин
500
Влияние формы трещин
502
Гидравлический радиус трещины
503
Естественно трещиноватые коллекторы типа 2
505
Моделирование движения флюидов в трещинах
507
Площадь поверхности трещин
507
Флюидоемкость трещин
508
Проводимость трещины
508
Характеристика естественных трещин по данным
испытания скважин
510
ГЛАВА 9
Влияние механических напряжений пород-коллекторов на их свойства
527
Взаимоотношение статическое напряжение-деформация
529
Анализ напряжений
529
Анализ деформаций
532
Двумерные системы напряжение-деформация
533
Деформации горных пород
534
Закон Гука
535
Диаграммы напряжение-деформация
543
Диаграмма Мора
546
Динамические упругие свойства
550
Прочность и твердость горных пород
552
Твердость горных пород
556
Сжимаемость пористых пород
558
Сжимаемость порового пространства
558
Эффективность противодействия порового давления механическим напряжениям
562
Влияние сжимаемости порового пространства на подсчет запасов
566
Преобразование лабораторных данных в пластовые данные
568
Влияние механических напряжений на керновые данные
571
Влияние напряжений на пористость
572
Влияние напряжений на проницаемость породы-коллектора
574
Влияние механических напряжений на удельное сопротивление пород
575
Взаимосвязь пористость-проницаемость-напряжение
577
Влияния механических напряжений на трещиноватость пород
591
Влияние коэффициента Пуассона на величину градиента гидроразрыва
592
Градиент гидроразрыва в морских скважинах
595
Влияние коэффициента Пуассона на размеры трещины
603
Распределение напряжений в недрах
607
Разрушение пород в результате изменения напряжений
613
Изменение поля напряжений вследствие истощения
пласта и восстановления пластового давления
614
Соотношение напряжений в стволе скважины
616
Оценка критического скважинного давления в вертикальной скважине
616
Критическое скважинное давление в горизонтальных скважинах
618
Критическое поровое давление
620
Пример добычи из пласта-коллектора Северного моря
620
Пористость пласта-коллектора как индикатор прочности при прогнозе выноса песка
624
ГЛАВА 10
Взаимодействие флюид-порода
641
Значение проницаемости околоскважинной зоны
641
Природа нарушения проницаемости
644
Происхождение нарушений проницаемости
645
Типы нарушения проницаемости
647
Влияние перемещения мелких частиц по пласту на его проницаемость
655
Типы и размеры мелких частиц
655
Перемещение мелких частиц
662
Движение привнесенных мелких частиц
677
Концепция критической скорости
677
Защемление и осаждение на поверхности
678
Транспортировка частиц флюидом и закупорка пор
681
Идентификация механизмов ухудшения проницаемости
686
Ухудшение проницаемости из-за привнесенных извне твердых частиц
687
Ухудшение проницаемости, вызываемое мелкими частицами породы коллектора
693
Влияние качества воды на проницаемость
698
Нарастание наружной фильтрационной корки
701
Нарастание внутренней фильтрационной корки
704
Снижение приемистости из-за закупорки перфорационных каналов
706
Повреждение пласта из-за заполнения ствола скважины твердыми частицами
708
Исследование кернов посредством фильтрации через мембрану
710
Фильтрация флюидов через образец
713
ПРИЛОЖЕНИЕ
Определение свойств пород и флюидов
727
ЭКСПЕРИМЕНТ 1
Определение содержания флюидов в породе ретортным методом
728
ЭКСПЕРИМЕНТ 2
Измерение насыщенности методом экстрагирования
732
ЭКСПЕРИМЕНТ 3
Плотность, удельный вес и плотность в градусах АНИ
736
Аппаратура и методика
737
Измерение плотности в градусах АНИ
737
Вестфальские весы
738
ЭКСПЕРИМЕНТ 4
Удельный вес и относительная плотность газов
740
ЭКСПЕРИМЕНТ 5
Вязкость
743
Вискозиметр Кэннона-Фенске
744
ЭКСПЕРИМЕНТ 6
Люминесценция
747
ЭКСПЕРИМЕНТ 7
Абсолютная и эффективная пористость
750
Абсолютная пористость породы
исходя из объема ее зерен
751
Объем зерен породы и ее общий объем
752
Эффективная пористость
753
Измерение пористости нагреванием ртути
753
Измерение пористости методом сжатия/расширения газа
754
Статистическая оценка данных о пористости
756
ЭКСПЕРИМЕНТ 8
Распределение частиц по размерам
760
Методика ситового анализа
763
ЭКСПЕРИМЕНТ 9
Площадь поверхности зерен осадков
766
ЭКСПЕРИМЕНТ 10
Абсолютная проницаемость
773
Измерение абсолютной проницаемости с использованием жидкости
773
Измерение абсолютной проницаемости с помощью газа
775
Влияние горного давления на абсолютную проницаемость
776
ЭКСПЕРИМЕНТ 11
Проверка эффекта Клинкенберга
782
ЭКСПЕРИМЕНТ 12
Относительная проницаемость
785
ЭКСПЕРИМЕНТ 13
Основные петрофизические параметры, получаемые по данным ГИС
794
ЭКСПЕРИМЕНТ 14
Поверхностное и межфазное натяжение
800
ЭКСПЕРИМЕНТ 15
Капиллярное давление
804
Подготовка кернов для измерения капиллярного давления
805
Метод нагнетания ртути
806
Метод пористой мембраны
806
Метод центрифуги
808
ЭКСПЕРИМЕНТ 16
Распределение пор по размерам
819
ЭКСПЕРИМЕНТ 17
Определение коэффициентов Z для неидеальных газов
823
Уравнение Ван-дер-Ваальса
824
ЭКСПЕРИМЕНТ 18
Твердый осадок и вода
827
ЭКСПЕРИМЕНТ 19
Испытание пород на прочность созданием сосредоточенной нагрузки
829
Вспомогательные операции и оборудование
832
Сохранение кернов
832
Синтетические соляные растворы
834
Грузопоршневой калибратор манометров
835
Методика калибровки
835
Литература
836
Предметный указатель
837