Akademia Górniczo – Hutnicza Kraków Luty 2010

im. S. Staszica w Krakowie

Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu

(studia niestacjonarne)

Rok II

Obliczanie zasobów gazu ziemnego i ropy naftowej metodą objętościową dla modelowych złóż węglowodorów.

Wykonanie:

Krzysztof

Nr projektu 29

Złoże SZ – 29

Budowa geologiczna:

W obszarze koncesji poszukiwań naftowych wykryto badaniami sejsmiki 2D strukturę górno-paleozoiczną, postaci dolno-permskiej paleowydmy ograniczonej prawie pionowymi dyslokacjami o rozciągłości ok. 90⁰ i 180-185⁰, datowanymi na wczesną fazę saalską. Paleowydma spoczywa na sfałdowanych utworach górnego paleozoiku, głównie C. Tworzą ją różowe i czerwone, średnioziarniste piaskowce eoliczne czerwonego spągowca (dolny perm – P₁), przechodzące w fazę zlepieńców strefy wadi. Utwory czerwonego spągowca przykrywa wyrównująco kompleks warstw piętra cechsztyńsko – mezozoicznego, w którym ewaporaty cechsztynu – P₂ odgrywają rolę skały uszczelniającej. Piętro permsko – mezozoiczne oddziela od piętra kenozoicznego powierzchnia erozyjna. Odwiertem SZ -10 zlokalizowanym w NW części paleowydmy, w strefie przydyslokacyjnej, odkryto złoże węglowodorów występujące w piaskowcach eolicznych dolnego permu (czerwonego spągowca) – P₁.

Rozpoznany profil geologiczny wiercenia SZ – 29:

1. - 180,0 m – Q – utwory fluwialne: mady, piaski i żwiry;

- 420,0 m – N – iły i mułowce z wkładkami węgla brunatnego;

- 965,0 m – Cr – wapienie i margle;

- 1725,0 m – J – piaskowce i łupki czarne oraz wapienie mikrytowe w stropie;

- 2610,0 m – T – czerwone mułowce i łupki z wkładkami piaskowców;

- 3465,0 m – P₃ (cechsztyn) – sole, anhydryty, dolomity i wapienie;

- 3735,0 m – P­₁ (czerwony spągowiec) – piaskowce średnioziarniste;

- 4000,0 m – C – ciemno-szare mułowce i piaskowce.

W odległości 1,0 – 1,5 km ku SE od odwiertu SZ – 29, w wierceniu SZP stwierdzono występowanie stropu P₁ na głębokości 3650m, przy głębokości końcowej odwiertu SZP: 3840 m. Poziomu kontur gaz-woda (GWC) / ropa-woda (OWC) stwierdzono na głębokości o 10,0 m powyżej stropu P₁ SZP.

Tabela do konstrukcji mapy strukturalnej stropu piaskowców P₁.

Odwiert	Z [m n.p.m.]	Głębokość nawiercenia stropu P1 [m]	Hzr [m n.p.m.]	Miąższość strefy nasycenia hef – [m]
SZ -29	155,0	3465	-3310	239
SZP	110,0	3840	-3730	0

Tab.1 Do obliczenia współczynnika ściśliwości gazu –z i względnego ciężaru gazu – s.

Składnik gazu	Ciężar cząsteczkowy	Vn [% obj.] (konc.mol)	Ciężar molowy	Tkr [K]	Pkr [ata]	Vn x Tkr	Vn x Pkr
CH4	16,043	0,78270	12,557	191,0	46,0	149,496	36,004
C2H6	30,07	0,04055	1,219	305,0	50,0	12,368	2,028
C3H8	44,097	0,03145	1,387	369,0	42,5	11,605	1,337
n C4H10	58,124	0,02350	1,366	426,0	37,0	10,011	0,870
i C4H10	58,124	0,02005	1,165	407,0	38,0	8,160	0,762
n C5H12	72,151	0,00985	0,711	470,0	33,0	4,630	0,325
i C5H12	72,151	0,00735	0,530	461,0	34,0	3,388	0,250
n C6H14	86,178	0,00160	0,138	508,0	29,5	0,813	0,047
He	4,003	0,00125	0,005	5,2	2,3	0,007	0,003
*N2	28,013	0,08285	2,321	126,0	34,4	-	-
*H2S	34,076	-	-	373,7	91,4	-	-
*CO2	44,01	-	-	304,3	75,2	-	-
			21,399			200,478	41,626

T_pkr = Σ V_n *T ⁿ _kr P_pkr = Σ V_n *P ⁿ _kr $\gamma_{g} = \frac{21,399}{22,414} = 0,955\ \lbrack g/\text{cm}^{3}\rbrack$

T_r = T_zł/T_pkr P_r = P_zł/T_pkr $s = \frac{\gamma_{g}}{\gamma_{p}} = 0,7384\ \lbrack g/\text{cm}^{3}\rbrack$

1. Obliczanie zasobów geologicznych gazu ziemnego złoża SZ – 29 metodą objętościową.

Q_g = F * h_ef * ϕ_ef(1−S_w)/B_g

Q_g = 2, 072 mld m³ 

F – powierzchnia złoża = 1,674 mln m²;

h_ef’ – średnia miąższość strefy nasycenia = 239 m

ϕ_ef – średnia porowatość efektywna poziomu zbiornikowego = 2,75 %

S_w – zawartość wody związanej w poziomie zbiornikowym = 21 %

( K = 390 mD, krzywa litologiczna nr 2)

• Odczytanie H_k – głębokość konturu liczona od powierzchni terenu = 3840 m

• Obliczanie P_zł (ciśnienie złożowe) = 431,3 atm lub 43,7 Mpa;

P_zl = H_k * γ_w * g

• Obliczanie T_zł (temperatura złożowa) = 395,385 K lub 122,235 ⁰C

-gradient T = 3,1 ⁰C

-t_śr = 8 ⁰C

• Odczyt współczynnika - z’=1,16

-T_r = 2,07

-P_r = 10,4 

• Poprawka na azot:

z = 1, 191

z = C_a * (z_a * y_a + (1−y_a) * z^′)

C_a – poprawka na zawartość azotu (z nomogramu) = 1,011;

z_a – współczynnik ściśliwości azotu = 1,27;

y_a – zawartość azotu w gazie = 8,28 %;

• Obliczanie B_g

$$B_{g} = \frac{\frac{P_{0}}{T_{0}}*(T_{zl}*z)}{P_{zl}}\ \ \ = \ 0,004194$$

P₀ – ciśnienie normalne = 1 atm;

T₀ – temperatura normalna = 0 ⁰C lub 273,25 K;

T_zł – temperatura złożowa = 141,6 ⁰C lub 414,8 K;

P_zł - ciśnienie złożowe = 431,3 atm lub 43,7 MPa;

• Obliczanie zasobów gazu ziemnego:

Q_g = F * h_ef * ϕ_ef(1−S_w)/B_g

$$Q_{g} = \frac{1\ 674\ 200*239*2,75\%\ \left( 1 - 21\% \right)}{0,00419} = 2,072\ mld\ m^{3}\ $$

1. Obliczanie zasobów ropy naftowej i towarzyszącego jej gazu złoża

SZ – 29 metodą objętościową.

1. Ropa naftowa:

Q_gr = F * h_ef * ϕ_ef(1−S_w)γ_rp/B_r

Q_gr = 4, 808 mln t

F – 1674200 m³;

h_ef – 239 m;

ϕ_ef - 2,75 %;

S_w – 21 %;

γ_rp – 0,91 g/cm³;

WG – 175 m³/ m³;

B_r – 1,64;

1. Gaz ziemny (zasoby geologiczne gazu towarzyszące ropie):

Q_gg = 927, 597 mln m³

Q_gg = Q′_gr * WG

Q’_gr – zasoby geologiczne ropy = 5,3 mln m³

WG – wykładnik gazowy = 175 m³/m³

III) Opis złoża.

Ad I) Złoże gazu ziemnego, odwiertu SZ - 29 znajduje się w obrębie utworów P₁, w warstwie piaskowców o bardzo dobrych parametrach magazynujących . Złoże ograniczone jest uskokami, biegnącymi 45⁰ EW i 180⁰ SE, które tworzą dla niego barierę (skały nieprzepuszczalnych). Skałą zbiornikową są piaskowce czerwonego spągowca. Złoże znajduje się w pułapce masywowej, ekranowanej stratygraficznie solami i anhydrytami cechsztynu. Szczeliny występujące w piaskowcu wypełnione są ropą naftową z rozpuszczonym gazem o zawartości metanu 78,2 % i domieszce azotu 8,3%. Złoże występuje na głębokości 3840 m odwiertu SZ – 29, miąższość P₁ max na podstawie odwiertu SZ - 29 wynosi 420 m, gdzie średnia miąższość efektywna złoża wynosi 239 m. Porowatość złoża – 7,5%, powierzchnia złoża – 1,674 mln m², ciśnienie złożowe – 431,3 atm, temp. złożowa – 141,6⁰C, zasoby gazu ziemnego – 2,072 [mld m³].

Ad II) Zasoby ropy naftowej – 4,807 [mln t], zasoby gazu ziemnego – 927,597 [mln m³].

Załączniki do projektu:

- Mapa strukturalna stropu P₁;

- Mapa miąższości utworów P₁ nasyconych ropą;

- Mapa przekroju geologiczno złożowego – poprzecznego.