Геология месторождения Кенкияк

1 Геология месторождения кенкияк.

 

Месторождение Кенкияк в административном отношении относится к Темирскому району Актюбинской области. Ближайшим населенным пунктом является поселок Кенкияк, расположенный к северо-востоку от месторождения, где находится НГДУ( нефтедобывающее управление). В 100 км от площади проходит железная дорога  Москва- Средняя Азия: Ближайшее разрабатываемое нефтяное месторождение Жанажол расположено в 45 км юго-восточнее.

Областной центр - город Актобе находится в 220 км к северу от месторождения Кенкияк и связан с нефтепромыслами Кенкияк и Жанажол шоссейной дорогой с асфальтовым покрытием.

Месторождение Кенкияк расположено в восточной прибортовой части Прикаспийскрй впадины. В орографическом отношении месторождение находится в пределах Предуральского плато и представляет собой слабовсхолмленную равнинную Абсолютные отметки рельефа изменяются в пределах 180-220 м. Минимальные отметки рельефа приурочены к долине реки Темир. Река  Темир пересекает площадь месторождения в юго-восточном направлении и является основным источником воды. Вода из реки Темир характеризуется высокой минерализацией и используется только для технических целей, а для бытового использования воду берут из водозаборных скважин.

Климат района резкоконтинетальный   с жарким летом и холодной зимой. Колебания  температуры воздуха в зависимости от сезона составляют от -45 до +40 ͦС. Снежный покров обычно ложится в середине ноября и сохраняется до апреля. Толщина снежного покрова достигает 20-30 см.

Сильные ветры восточного и юго-восточного направления летом часто вызывают суховеи, ураганные бури, а зимой снежные бураны, нередко перемешанные с песком. Средняя скорость ветров составляет 5-6 м/с.

Растительный покров района бедный. Заросли кустарника и джиды встречаются в долине реки Темир в глубоких балках. Травяной покров, представленный ковылем, полынью и различными злаками обилен весной, к лету выгорает.

Непосредственно на территории месторождения имеют распространение такие строительные материалы как песок, глина, суглинки.

Подсолевые отложения месторождения Кенкияк образуют два продуктивных горизонта: нижнепермский и каменноугольный. Нижнепермская нефтяная залежь является литологически экранированной (линзовидные), не имеет  единого ВНК, а каменноугольная залежь - единой массивной, с ВНК на отметке - 4230 м. утвержденные остаточные геологические запасы нефти нижнепермской залежи по категории С1 составляют 34013 тыс.т, по категории С2 - 40998 тыс.т, извлекаемые запасы соответственно по категории С1 - 5328 тыс.т, по категории С2- 6477 тыс.т.

Утвержденные остаточные геологические запасы нефти по категории С1 каменноугольной залежи составляют 77163 тыс.т, извлекаемые запасы по категории С2- 23139 тыс.т.

Всего извлекаемых запасов подсолевых залежей по категории С1 - 28467 тыс.т, за вычетом добычи нефти на дату утверждения запасов (173 тыс.т).

Суммарные геологические запасы нефти по всей подсолевой части месторождения составляют 152174 тыс.т, из них запасы нефти  С1- 111176 тыс.т.

 По конфигурации структура  подсолевых отложений представляется структурным «носом», с углом наклона к северо-западу. По кровле пласта КТ-П структура разбита нарушениями и состоит из нескольких куполов. По кровле нежнепермского горизонта данная структура менее разбита нарушениями.

 Условием осадконакопления  карбонатных пород-коллекторов каменноугольных  отложений является мелководная  морская область карбонатной  платформы. В фациальном отношении  данные породы-коллектора принадлежат  к фации краевой платформенной части открытого моря и ее склона. А породы-коллектора нижнепермских отложений относятся к подводной дельте в переходных условиях осадконакопления, от континентального к морскому, дельта имеет веерообразную форму.

 По литологическому  составу породы- коллектора каменноугольных отложений в основном состоят из детритовых известняков. Тип коллекторов порово-кавернозный, поровая текстура в основном микроканальная, ее максимальный радиус менее 1 мкм, данные коллектора более или менее неоднородные. По разрезу коллектора имеют неоднородные свойства, среднее значение пористости  - 8,74%, среднее значение проницаемости менее 10∙10 -3мкм2. Тип коллекторов низк опористый и низко проницаемый.

В литологическом отношении породы-коллектора нижнепермских отложений представлены аркозовыми песчаниками и алевролитами. Коллекторы кавернозно-поровые, очень неоднородные и относятся к низко поровым и малопроницаемым, среднее значение пористости -8,74%, среднее значение проницаемости менее 10∙10-3мкм2. Тип коллекторов низко пористый и низко проницаемый.

В литологическом отношении породы -коллектора нижнепермских отложений представлены аркозовыми песчаниками и алевролитами. Коллекторы кавернозно-поровые, очень неоднородные и относятся к низко поровым и мало проницаемым, среднее значение пористости - около 10,7%, среднее значение проницаемости - 10∙10-3мкм2.

Плотность нефти каменноугольного горизонта- 0,836 г/см3, вязкость нефти- 11,9 мПа-с (20 ͦС), содержание серы- 0,54%, содержание смол- 23,3%, газовый фактор 277,5 м3/м3. Плотность нефти нижнепермского горизонта - 0,842%, вязкость нефти -18 МПа-с(20 ͦС), содержание серы- 0,38%, содержание смол- 21%, газовый фактор 267,5 м3/м3. В растворенном газе каменноугольной залежи содержание сероводорода -1,6%, а в нижнепермской залежи сероводород отсутствует.

Залежи подсолевой части месторождения Кенкияк относятся к залежам с аномально-высоким давлением, их нефть- слабо летучая. Коэффициент аномальности давления (отношения пластового давления к гидродинамическому на одной глубине) для каменноугольной залежи-1,84, для нижнепермской-1,79. Разница между пластовым давлением и давлением насыщения большая, соответственно 47,5 и 45,3 Мпа. Залежи обладают большим запасом естественной энергии.

 

Рисунок 1- Нефтяное месторождение Кенкияк

 

 

 

2 Физические основы методов

 

2.1 Физические основы ГК

 

 

На изучении естественной радиоактивности горных пород основан гамма-каротаж (ГК) или гамма-метод (ГМ). Это аналог радиометрии.

Работы проводят с помощью скважинных радиометров разных марок. Электрические сигналы, пропорциональные интенсивности гамма-излучения, передаются с них по кабелю в обычную каротажную станцию, где и осуществляется их автоматическая регистрация.

В результате гамма-каротажа записывается непрерывная кривая, или диаграмма, интенсивности гамма-излучения. Величина измеряется в импульсах за минуту или в микрорентгенах в час (гаммах). Поскольку распад ядер является случайным процессом, то интенсивность гамма-излучения колеблется около среднего уровня, испытывая статистические флуктуации. Для их учета применяются повторные записи с меньшей скоростью проведения наблюдений. Так как гамма-лучи почти полностью поглощаются слоем породы толщиной 1–2 м, а до 30 % ядерной энергии не пропускается обсадными трубами, то скважинный радиометр может фиксировать гамма-излучение пород, расположенных в радиусе, не превышающем 0,5 м от оси скважины. Увеличение диаметра скважины и наличие воды или бурового раствора в ней еще больше снижают радиус обследования.

На диаграммах гамма-каротажа выявляются пласты с разной степенью радиоактивности. Максимумами выделяются породы и руды, содержащие уран, радий, торий, калий-40 и другие радиоактивные элементы, а также граниты, глины; минимумами – песчаные и карбонатные породы.

Спектрометрия естественного гамма-излучения, то есть определение энергии гамма-лучей, служит для выделения в разрезах скважин пород и руд, содержащих определенные элементы, например, калий, торий, уран, фосфор и др.

Гамма-каротаж (ГК) основан на измерении естественной гамма-активности горных пород. Самопроизвольный распад атомных ядер в естественных условиях (проявление радиоактивности) сопровождается альфа-, бета- и гамма-излучением. Все виды этих излучений, попадая в материальную среду, в той или иной мере испытывают поглощение. Наибольшему ослаблению подвержены α-лучи, обладающие большой ионизирующей способностью. Поток α-лучей почти полностью поглощается даже листом бумаги и слоем пород толщиной в несколько микрометров.

Поток β-лучей обладает большей проникающей способностью и полностью поглощается слоем алюминия толщиной до 8 мм или слоем породы в несколько миллиметров. Гамма-излучение представляет собой высокочастотное коротковолновое электромагнитное излучение, граничащее с жестким рентгеновским излучением с энергией, измеряемой в мегаэлектронвольтах (МэВ). (В системе СИ энергия измеряется в джоулях. 1 МэВ =1,6021 ·10-13 Дж.) Оно возникает в результате ядерных процессов и рассматривается как поток дискретных частиц γ-квантов. Благодаря своей высокой проникающей способности гамма-излучение имеет практическое значение при исследовании разрезов скважин (γ-лучи полностью поглощаются лишь слоем пород толщиной около 1 м); наличие обсадной колонны не является препятствием для проведения измерений. При прохождении γ-лучей через слой вещества интенсивность излучения I0γ снижается до величины Iγ, которая может быть рассчитана по формуле

 

Iγ=I0γexp(-μ0δl)                                                (2.1)

 

где I0γ—первоначальная интенсивность гамма-излучения; l — толщина слоя;             δ — плотность вещества; μ0 — массовый коэффициент поглощения гамма-  излучений.

 

2.1.1Процессы взаимодействия излучения с веществом

 

При прохождении потока гамма – квантов сквозь среду, в зависимости от их энергии, протекают те или иные процессы взаимодействия. Одной из величин, характеризующей эти процессы является полное сечение взаимодействия - μ∑, которая имеет смысл полной вероятности протекания какого  - либо процесса и является суммой вероятностей (макроскопических сечений) каждого процесса в отдельности.

 

2.1.2 Фотоэлектрическое поглощение

 

Фотоэффект на К – электронах происходит при энергиях, соизмеримых с энергиями связи электронов с ядром. При этом гамма – квант передаёт свою энергию электрону. Это можно описать формулой:

 
                                      Еi = Ey – Wi                                                      (2.2)

 

где Wi  - энергия связи электрона на i – орбитали.

 

После этого место, освободившееся за счёт вылета электрона занимается электроном с более дальней орбитали, с испусканием характерного для данного элемента квантом характеристического излучения (рис.2.1 – а). Вероятность протекания фотоэффекта зависит от энергии гамма – кванта и порядкового номера элемента или эффективного порядкового номера полиэлементной среды. Первая составляющая для каждого элемента своя, зависит от величин энергий связи (рис.2.1 – б). 

 

 

Рисунок 2.1- Фотоэлектрическое поглощение

 

Вторая составляющая очевидна из формулы:

 

             τфмикр = const Z5 (mе c2 / Ey)                                        (2.3)

 

Для перехода к макроскопическому сечению фотоэффекта необходимо микроскопическое значение домножить на атомарную плотность.   Формула 2.3 описывает вероятность фотоэффекта на К- электронах и при энергии больше энергии связи. При Е < 0,1 МэВ для большинства элементов фотоэффект резко доминирующий.

Для атома фотоэффект не является законченным процессом, так как при удалении электрона с орбитали атом переходит в возбуждённое состояние, снимаемое испусканием, как уже упоминалась выше, излучением кванта.

Важным свойством фотоэффекта является сильная зависимость от Zэф. 

Для макроскопического сечения фотоэффекта:

 

τфмакр = τфмикр * ρ * (Aав / А)                                     (2.4)

 

Рассеяние гамма – квантов.

Строго говоря, в широком спектре излучения наблюдается два вида рассеяния: рассеяние на свободных электронах (некогерентное) и на связанных электронах (когерентное).

 

2.1.3 Комптоновское рассеяние

 

Энергия гамма – кванта намного превышает энергию связи. Орбитальные электроны в данном случае можно считать покоящимся или свободным. В акте взаимодействия квант передаёт электрону часть своей энергии и вылетает с изменением своей первоначальной траектории. Количественно это можно описать:

 

Ey* = Ey / (1+ [ Ey / (mec2)]*(1-cos θ))                           (2.5)

 

 

.

 

          Рисунок 2.2 - Комптоновское рассеяние

 

Как видно из рисунка, гамма – квант после взаимодействия отклоняется на некоторый угол φ, численно описываемый:

 

tg φ = [1 / (1 + ω)] ctg (θ / 2)                                         (2.6)

 

С разной долей вероятности, углы рассеяния лежат в 4π – области. Вероятность рассеяния на определённый угол зависит от энергии гамма –кванта до взаимодействия. С ростом энергии вероятность обратного рассеяния уменьшается. Зависимость сечения рассеяния от энергии.  

С уменьшением энергии падающих гамма – квантов разница между Ey и Ey* уменьшается при рассеянии под любым углом, к тому же Ey* не принимает нулевых значений.

С другой стороны в процессе комптоновского взаимодействия гамма – квант передаёт электрону часть своей энергии, но не исчезает. Сечение этого процесса характеризует сечение истинного комптоновского поглощения. Сумма сечения истинного комптоновского поглощения σкмикр п и сечение собственно комптоновского рассеяния σкмикр р есть полное микроскопическое сечение комптоновского рассеяния.