Геология нефти и газа

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Казанский национальный исследовательский

технологический университет

И. Н. Плотникова, Е. Н. Черезова

ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА

Практикум

Казань

Издательство КНИТУ

2022

УДК 553.982(076)
ББК 33.36я7

П39

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

канд. геол.-минерал. наук Н. И. Наумкина

канд. техн. наук Н. П. Григорьева

П39

Плотникова И. Н. 
Геология нефти и газа : практикум / И. Н. Плотникова, Е. Н. Черезова; 
Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : 
Изд-во КНИТУ, 2022. – 100 с.

ISBN 978-5-7882-3169-3

Рассмотрены основные петрофизические параметры горных пород-коллек
торов – пористость, проницаемость, плотность, флюидонасыщенность. Представлена информация о способах отбора, транспортировки, хранения керна и методах 
его исследования. Для закрепления материала предлагаются контрольные вопросы и задачи. 

Предназначен для студентов бакалавриата направления подготовки 21.03.01 

«Нефтегазовое дело» (профиль подготовки «Эксплуатация и обслуживание технологических объектов нефтегазового производства»), изучающих дисциплины 
«Геология нефти и газа», «Основы разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений», «Бурение и освоение скважин».

Подготовлен на кафедре технологии синтетического каучука.

ISBN 978-5-7882-3169-3
© Плотникова И. Н., Черезова Е. Н., 2022
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2022

УДК 553.982(076)
ББК 33.36я7

2

О Г Л А В Л Е Н И Е

Введение.........................................................................................................................5

Глава 1. ОТБОР КЕРНА И ЕГО ПОДГОТОВКА К ИССЛЕДОВАНИЯМ.............6

1.1. Отбор керна.............................................................................................................8

1.2. Хранение и транспортировка керна ...................................................................16

1.3. Изучение керна.....................................................................................................19

Список рекомендуемой литературы .........................................................................28

Глава 2. ПЛОТНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД ...............................................................29

2.1. Основные понятия и определения......................................................................29

2.2. Методы определения плотности.........................................................................35

2.3. Определение объемной плотности методом гидростатического взвешивания...36

Контрольные вопросы и задания...............................................................................38

Контрольные вопросы ................................................................................................42

Список рекомендуемой литературы .........................................................................43

Глава 3. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ  ГОРНЫХ ПОРОД.....................44

Контрольные вопросы и задания...............................................................................55

Контрольные вопросы ................................................................................................56

Список рекомендуемой литературы .........................................................................56

Глава 4. ПОРИСТОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД .............................................................57

4.1. Общая характеристика методов определения пористости горных пород .....63

4.2. Определение открытой пористости горных пород методом насыщения 
образца жидкостью (метод Преображенского)........................................................68 

Контрольные вопросы и задания...............................................................................69

Контрольные вопросы ................................................................................................71

Список рекомендуемой литературы ......................................................................... 72

3

Глава 5. ПРОНИЦАЕМОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД....................................................73

5.1. Основные понятия и определения......................................................................73

5.2. Методы определения проницаемости горных пород .......................................79

Контрольные вопросы и задания...............................................................................82

Контрольные вопросы ................................................................................................84

Список рекомендуемой литературы .........................................................................85

Глава 6. ФЛЮИДОНАСЫЩЕННОСТЬ ПОРОД ....................................................86

6.1. Основные понятия и определения......................................................................86

6.2. Определение водо- и нефтенасыщенности керна.............................................89

Контрольные вопросы и задания...............................................................................91

Контрольные вопросы ................................................................................................93

Список рекомендуемой литературы .........................................................................94

Глава 7. ИЗМЕНЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННО-ЕМКОСТНЫХ СВОЙСТВ 
ПОРОД В ПРОЦЕССЕ РАЗРАБОТКИ.....................................................................95

Список рекомендуемой литературы .........................................................................98

4

В В Е Д Е Н И Е

Освоение месторождений нефти начинают с изучения физических свойств пород пласта, пластовых сред (жидкостей и газов). От 
свойств пластовых жидкостей, газов и пористых сред зависят дебиты 
скважин, продуктивность коллектора, возможности фильтрации нефти, 
газа и воды. 
Современный специалист, занимающийся разработкой нефтяных 
и газовых месторождений, должен знать геологическое строение, физические характеристики залежи (пористость, проницаемость, насыщенность и др.), уметь обработать и оценить данные, которые получены как 
при вскрытии пласта, так и при его последующей эксплуатации, знать 
физико-химические свойства нефти, газа и воды, которые насыщают 
породы. Эти данные необходимы для объективного представления 
о начальных запасах углеводородов в залежи, для оценки процессов, 
которые происходят в пласте при его разработке и на различных стадиях эксплуатации месторождения. 

5 

Г л а в а 1 .  О Т Б О Р  К Е Р Н А  И  Е Г О  П О Д Г О Т О В К А

К И С С Л Е Д О В А Н И Я М

Каждый нефтегазоносный объект, представляющий собой от
дельный пласт или совокупность пластов, имеет следующие характеристики, которые необходимо знать как для подсчета запасов углеводородов, так и для выбора наиболее эффективного способа разработки:

− гранулометрический (механический) состав;
− пористость;
− проницаемость;
− капиллярные свойства;
− удельная поверхность;
− механические свойства (упругость, пластичность, сопротивле
ние разрыву, сжатию и другим видам деформаций);

− тепловые свойства (теплоемкость, теплопроводность, темпера
туропроводность);

− насыщенность пород водой, нефтью и газом в различных

условиях.

Для определения этих параметров и свойств используются различ
ные методы исследований, среди которых выделяют три основные
группы:

1) лабораторные методы исследований:
– физические (направлены на определение открытой и абсолют
ной пористости, абсолютной и относительной фазовой проницаемости, 
плотности, водо- и нефтенасыщенности, остаточной водонасыщенности, нефтеотдачи); 

– петрографические (используются в случае более сложного

строения порового пространства коллекторов и направлены на определение трещинной пористости и проницаемости, плотности, трещиноватости породы); 

2) гидродинамические методы исследований:
– стационарная фильтрация (используют для определения про
ницаемости породы в пластовых условиях); 

– нестационарная фильтрация (используют для определения

пьезопроводности, в том числе пористости, проницаемости, сжимаемости в условиях пласта); 

3) промыслово-геофизические методы исследования скважин:

6

– определение глинистости;
– определение пористости;
– определение водонасыщенности;
– определение степени трещиноватости.
Лабораторные методы. Используются на всех этапах изучения 

пород-коллекторов и пород-флюидоупоров, начиная с самых первых 
этапов поисково-разведочных работ. Они основаны на исследованиях
кернового материала, поднятого из скважин, и коренных образцов пород, собранных на обнажениях.

Наиболее точными и достоверными являются данные о пористо
сти, проницаемости, водо- и нефтенасыщенности, остаточной водонасыщенности пород продуктивных горизонтов, полученные физическими методами. Эти данные используют при подсчете запасов месторождений и при составлении проекта их разработки. Также результаты 
исследования керна и петрофизические данные, полученные в лабораторных условиях, используются при петрофизической настройке комплекса геофизических исследований скважин (ГИС).

В сложно построенных коллекторах, характеризующихся неод
нородной структурой порового пространства, для ориентировочной 
оценки пористости, параметров микротрещиноватости служат петрографические методы (изучение пород в шлифах под микроскопом). 
Чаще всего они используются на первых этапах поиска и разведки, когда породы потенциальных объектов разработки изучаются с применением широкого комплекса литолого-петрографических исследований. 
Получаемые данные должны носить массовый характер. Проводят статистическую обработку результатов для получения усредненных значений по всему рассматриваемому участку разреза.

Гидродинамические методы. Проводятся уже непосредственно 

в пробуренных скважинах и автоматически усредняют исследуемые параметры в пределах призабойной зоны каждой скважины. И если физические методы дают нам информацию по отдельным участкам пласта, 
который представлен керном, то гидродинамические позволяют исследовать проницаемость всего пласта в целом. И не в масштабе образца 
керна, характеризующего только пространство в пределах диаметра 
ствола скважина, но в масштабе призабойной зоны скважины.

В этом состоит их отличие от лабораторных методов. Гидроди
намические методы необходимы на этапах разведки месторождений
(этап опытно-промышленной эксплуатации залежи) и составления проекта разработки.

7

При использовании гидродинамических методов необходимы

данные о вязкости, насыщающей пласт жидкости (метод пробных откачек), или пористости пород, о мощности пласта, а также о коэффициентах сжимаемости пор и насыщающей их жидкости (методы нестационарной фильтрации). 

Промыслово-геофизические методы. Данные о коллекторских 

свойствах пород, получаемые промыслово-геофизическими методами,
имеют, как правило, относительный характер. Промыслово-геофизические методы служат в основном для определения границ изучаемых горизонтов и для сопоставления разрезов скважин.

1 . 1 . О т б о р  к е р н а

Изучение основных характеристик продуктивного пласта-кол
лектора и пород-флюидоупоров проводится в специальных петрофизических лабораториях на образцах керна и грунтов, поднятых из скважины при ее бурении. Образцы керна и грунтов являются первичным 
материалом, который позволяет получить уникальную информацию 
о геологическом разрезе вскрытых скважиной отложений. Керн используется для определения широкого спектра характеристик и свойств 
горных пород, слагающих геологический разрез, к основным из которых относятся следующие: определение относительного и абсолютного 
возраста, изучение вещественного состава, петрографических, физических, физико-химических и других характеристик горных пород и полезных ископаемых. Также на основании лабораторных исследований 
керна
определяются
фильтрационно-емкостные
свойства
(ФЕС) 

и насыщенность продуктивного пласта-коллектора нефтью, газом, конденсатом по мере выработки запасов углеводородов.

Планирование отбора керна зависит от стадии геологоразведоч
ных работ, а также от степени изученности геологического разреза в целом и потенциальных продуктивных горизонтов и пластов в частности. 
Определение объема отбора керна осуществляется в соответствии 
с требованиями инструкции «Государственной комиссии по запасам 
полезных ископаемых» и других действующих нормативных документов с учетом состояния изученности литолого-стратиграфических комплексов пород и программы доразведки месторождения, содержащейся 

8

в проектном документе на разработку, утвержденном в установленном 
порядке.

Отбор керна, его хранение, транспортировка и исследования осу
ществляются в соответствии со следующими основными руководящими
документами (РД):

− РД 39–0147716–505–85 «Порядок отбора, привязки, хране
ния, движения и комплексного исследования керна и грунтов нефтегазовых скважин». Документ был разработан для регламентации порядка отбора керна и грунтов в бурящихся нефтегазовых скважинах, 
их привязки, хранения, движения, лабораторного изучения, а также 
их ликвидации с последующей передачей полученной петрофизической информации заинтересованным геологоразведочным, нефтедобывающим предприятиям и научно-исследовательским организациям 
на всех стадиях геологоразведочного и нефтепромыслового процесса. 
В нем наиболее полно был изложен весь алгоритм работ с керном. 
К сожалению, данный документ действовал лишь до конца 1988 года. 
Несмотря на это, РД 39–0147716–505–85 не потерял своей ценности, 
пользуется спросом у специалистов и нуждается в обновлении;

− «Инструкция по отбору, документации, обработке, хранению, 

сокращению и ликвидации керна скважин колонкового бурения», 
утвержденной председателем Комитета Российской Федерации по геологии и использованию недр В. П. Орловым 22.08.1994 г. Настоящая 
инструкция составлена на основании Приказа Комитета Российской 
Федерации по геологии и использованию недр (РОСКОМНЕДРА) 
«О приведении первоочередных нормативных и иных актов в соответствие с Законом Российской Федерации «О недрах» от 07.12.92 № 203. 
Положения настоящей инструкции распространяются на все субъекты 
недропользования независимо от форм собственности, которые заняты 
геологическим изучением (съемка, поиски, разведка) и добычей полезных ископаемых в соответствии с Законом Российской Федерации 
«О недрах».

Отбор керна осуществляется буровой бригадой под руковод
ством ответственного представителя сервисной компании по отбору 
керна на бурящихся скважинах в соответствии с проектом строительства скважины (ПСС). Отбор керна в интервалах, не предусмотренных 
ПСС, в случае необходимости осуществляется по протокольному решению геологической службы недропользователя, согласованного с организацией, составившей ПСС.

9

Выбор способа бурения, режимов бурения, типоразмеров инстру
мента для отбора керна, параметров бурового раствора и т. п. производится в соответствии с предполагаемыми физико-механическими характеристиками вскрываемых пород и технологическими регламентами режимов бурения, обеспечивающими качественный вынос керна. 
Руководство процессом отбора осуществляет сервисная компания по 
отбору керна на основе договора с буровым предприятием и недропользователем с использованием согласованных инструкций на технические средства и технологию отбора.

Геологическая документация, связанная с отбором керна (интер
валы отбора, процент выноса керна и т. д.), оформляется в процессе бурения скважин геологической службой сервисной организации по бурению скважин и по отбору керна и включается в геологическую документацию скважины.

Нормы отбора керна для каждой категории скважин регламентиру
ются требованиями следующих документов: «Классификация скважин, 
буримых при геологоразведочных работах и разработка нефтяных и газовых месторождений (залежей)», «Инструкция по проводке и научной обработке материалов параметрических скважин» (табл. 1.1).

Для определения нефтегазоносности районов и выявления наибо
лее перспективных участков бурят параметрические скважины. В параметрических скважинах керн отбирается равномерно по разрезу 
в наиболее интересных для изучения геологического строения района 
интервалах.

На новых месторождениях, где на текущий момент не установ
лена промышленная нефтегазоносность, при бурении первой скважины, как правило, производят сплошной отбор керна по всему стволу, 
во второй и третьей скважинах отбор керна приурочивается к определенным стратиграфическим и литологическим границам или перспективным и промышленным интервалам, которые определяются по результатам бурения первой скважины. В последующих поисковых и разведочных скважинах отбор керна производится лишь в пределах нефтегазоносных горизонтов. В случае необходимости изучения экранирующих свойств покрышек (литология, давление прорыва и т. д.) отбор 
керна проводится и в интервалах залегания пород-флюидоупоров.

10