НАНОТЕХНОЛОГИИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УВ-СЫРЬЯ

1. НАНОТЕХНОЛОГИИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УВ-СЫРЬЯ Изотов В.Г., Ситдикова Л.М. Казанский государственный университет

2. Карта-схема перспектив нефтегазоносности Республики Татарстан

3. Скв.23154, обр.2, гл.1735м. Обзор 16 слоев.

4. Скв.23154, обр.2, гл.1735м. Проекция максимальной интенсивности 3-х мерных данных.

5. Наноминералогия – раздел минералогии, изучающий и описывающий свойства минеральных частиц наноразмеров от 10-9 до 10-7 метра. Однако, размер частиц может быть значительно больше за счет появления агрегатов и срастаний наночастиц. В этом случае речь идет о наносруктурах, которые могут быть изучены даже оптическими методами. Особые формы нахождения наноминеральных агрегатов характерны для специфических термодинамических условий глубоких горизонтов земной коры– зон деструкций, характеризующиеся аномальными Р-Т условиями и широким развитием агрегатов глинистых минералов.

6. Литолого-геохимическое равновесие в системе нефть-коллектор В нефтяном пласте в течение геологического времени устанавливается термодинамическое равновесие между матрицей и т.д. Составляющей и флюидом (нефть-вода). Законы этого равновесия описываются принципами термодинамики и, в частности, правила фаз. Согласно этому правилу в системе нефть-коллектор выделяются инертные компоненты (обломочные зерна) и активные компоненты (цементно-поровая масса. В ходе разработки нефтяных месторождений необходимо учитывать возможные сдвиги этого равновесия.

7. Продуктивный горизонт – литолого-геохимическая система с активно меняющимися физико-химическими условиями в ходе его эксплуатации. РТ, eH, pH, m-солей В зависимости от изменения параметров, резко меняющихся при использовании системы МУН, равновесие системы нарушается, что приводит к обратимым и необратимым изменениям ФЕС пласта за счет литолого-геохимических реакций: • растворение минералов • перекристаллизация минералов • возникновение новых минеральных фаз. Эти реакции протекают, в первую очередь, в пустотно-поровом пространстве коллектора.

8. Минеральная матрица коллектора Активная составляющая Кластическая (инертная) составляющая Глинистые минералы Гидроокислы железа Карбонатные минералы Т. дисп. кварц, полевой шпат Разбухание, усыхание, сорбция Переход в растворимые и нерастворимые формы Растворение, микритизация, диспергация Сорбционные процессы, перекристалли-зация ФЛЮИД Схема литолого-геохимического равновесия

9. Глинистые наноминералы в структуре коллектора и их динамика в процессе разработки

11. Скв.1410 Покамасовское месторождение

12. Структура порового пространства и особенности локализации в нем глинистых наноминералов

13. Структура основных типов глинистых минералов

14. Реальная структура наноминеральных комплексов. Структурный тип 1:1 (по Н.П.Юшкину и др., 2005). 1.Октаэдрический слой. 2.Тетераэдрический слой.

15. Ув.100х Ув.300х Усинское месторождение, скв.377-1, инт.3265,0-3275,0м. Гранулярная структура. Зерна сцементированы пакетами глинистых минералов

16. Усинское месторождение, скв.542-27, инт.3455,0-3465,0м. Пакеты каолинита аккордеонной структуры, перекрывающие поровые каналы (глинистые «вентили»). 5000х.

17. Скв.729-18, инт.3132,0-3139,0м Скв.444-4, инт.3044,0-3062,0мУв.5000хУв.10000х Фестончатые пластины смешанослойной фазы типа гидрослюда-смектит в межкластерных каналах.

18. Ув.100х Ув.300х Усинское месторождение, скв.444-28, инт.3044,0-3062,0м. Участки сплошного срастания регенерированных зерен кварца

19. Особенности локализации каолинита в поровом пространстве

20. Особенности локализации каолинита и гидрослюды в поровом пространстве

21. Гидрослюдистый цемент, регенерация зерен кварца

22. Особенности динамики наноминеральных глинистых комплексов в процессе разработки залежей УВ (поверхностно активные вещества ПАВ)

23. Хлорит-гидрослюдисто-каолинитовая ассоциация с тонкодисперсным кварцем. Усинкое месторождение, скв.452, обр.1, инт.3436,0-3442,0м Усинкое мсторождение, скв.377, обр.1б, инт.3265,0-3275,0м. Каолинит-гидрослюдистая ассоциация с т.д.кварцем.

24. АФ-12 В/с АФ-6

25. Кристаллохимическая схема взаимодействия ПАВ типа АФ-6 с гидрослюдистыми пакетами глинистых минералов: А) воздушно-сухой образец, Б) обработан АФ-6.

26. Кристалло-химическая схема взаимодействия ПАВ типа АФ-6 и АФ-12 со смектитовыми пакетами глинистых минералов: А) воздушно-сухой образец, Б) обработан АФ-6, В) обработан АФ-12

27. Воздействие температуры на наноминеральные комплексы нефтяного пласта

28. Особенности локализации нанокристаллов пирита в структуре коллекторов углеводородов

36. Особенности наносистем глубоких горизонтов земной коры – высокое энергетическое состояние индивидов кристаллов, обусловленное следующими факторами: 1.Высокая локальная энергия кристаллического поля, связанная с наличием нескомпенсированных локальных напряжений кристаллической решетки вследствие наличия дефектов и дислокаций: Eloc. 2.Высокая поверхностная энергия агрегата частиц: 3.Высокая свободная энергия наносистем, как сумма энергий наночастиц: Etot = Eloc + E Таким образом, структура наноминеральных комплексов зон деструкций определяет энтропийный вклад наносистем во внутреннюю энергию пород в целом.

37. Полная внутренняя энергия пород зон деструкций определяется следующим соотношением: Etot = f (S, V, n), где S – энтропия наносистемы, S = k.log Р, где к – постоянная Больцмана, Р – вероятность состояния наносистемы V – объем системы зон деструкций, n – число частиц. При этом полная энтропия системы (tot) Stot = Scrist + Sagr + …. Тогда изменение внутренней энергии системыможно рассматривать как: dEtot (полный дифференциал изменения энергии) как сумма частных производных: dEtot =(∂ Scrist/∂T)v.dT + (∂ Sagr/∂V)T.dV, где (∂ Sagr/∂V)T.dV – структурный энтропийный вклад породы в изменение общей энергии зоны деструкций

38. Следствие. Характер упаковки наноструктурных агрегатов характеризует энтропийный вклад в полную энергию пород зон деструкций. Структуры (упаковка) наноагретов компрессионных зон характеризуется высокой степенью упорядочения за счет внешнего энергетического воздействия (давления) на комплекс минералов зон деструкций. Энтропия таких систем минимальна. Структуры (упаковка) наноагретов декомпрессионной зоны характеризуется крайне высокой степенью разупорядочения, следствием чего является высокая энтропия этих структур. Изучение особенностей упорядочения минералов в наносистемах позволяет дать энергетическую характеристику условий формирования этих зон.

39. ВЫВОДЫ: 1.Нефтяная залежь – система нефть-коллектор является динамической системой, подчиняющейся правилу фаз. Воздействие на одну составляющую системы вызывает неизбежную реакцию второй составляющей, что выражается в сдвиге литолого-геохимического равновесия. 2.Наиболее мобильные комплексы минеральной компоненты нефтяного пласта – наноминеральные фазы, которые могут быть представлены наноразмерными глинистыми минералами, сульфидами и оксидами железа 3.При разработке нефтяных месторождений с применением методов активного воздействия на пласт необходимо учитывать динамику наностуктурных комплексов для получения оптимальных значений нефтеотдачи. Главный принцип в ходе эксплуатации нефтяных залежей – «не навреди».

40. Благодарим за внимание!