Presiunea si temperatura in zacamintele de hidrocarburi

Principalii producatori (2006)

.     818h75i ;     818h75i ; Arabia Saudita 10.58 MMB/D

.     818h75i ;     818h75i ; Federatia Rusa 9.28 MMB/D

.     818h75i ;     818h75i ; SUA 7.24 MMB/D

Presiunea si temperatura în zacamintele de hidrocarburi

Conditiile de temperatura

În partea superficiala a litosferei (sub 10 000 m), traversata prin foraje, se disting doua zone cu câmpuri de temperatura diferite delimitate de asa-numita suprafata de temperatura constanta

La ecuator la 4 - 5 m;

În Europa centrala la 20 - 30 m; la Bucuresti la 25 m;

În regiunile polare ea se afla la o adâncime mai mare.

Caldura externa fluxul termic mediu este de 1353 watt/m2 (4871 kJ/m2/h).

Caldura interna medie fluxul termic mediu este de 41,87 watt/m2 (150,7 J/m2/h).

Temperatura creste cu adâncimea dupa o lege aproximativ liniara la scara zonei

T0 este temperatura medie anuala a zonei de suprafata (care, în tara noastra, variaza între 9,8°C în si 9,2°C în nord, la altitudini sub 300 m), H - adâncimea, în metri, iar |grad T| - modulul gradientului geotermic, care variaza de la o regiune la alta în functie de unii factori locali: structura geologica a regiunii, prezenta substantelor radioactive, activitatea vulcanica etc.

În cele mai multe zone din tara noastra, dar si în multe regiuni din strainatate, gradientul geotermic este de 0,030C/m; prin conventie, el este denumit "gradient normal".

Când temperatura se abate de la cea "normala", avem de a face cu anomalii de temperatura pozitive negative

Anomaliile pozitive

vecinatatea unor zone cu vulcanism activ, a unor lacolite, batolite.

n sonda 4041 Galospetreu, la 3178 m a fost masurata o temperatura de 186°C.

Cu amplitudine mai mica pot fi anomaliile provocate de unele efecte tectonice orogenetice cu relaxare mecanica, în care energia disipata pentru modificarea de forma se regaseste sub forma de energie termica.

Anomaliile negative de temperatura sunt generate în special de curentii descendenti de apa de la suprafata

La scara sondei sunt citate unele anomalii pozitive sau negative, determinate de variatiile de conductivitate termica a rocilor.

În procesele de foraj si cele de exploatare a zacamintelor de hidrocarburi  are loc un transfer de caldura între fluidele care curg în gaura de sonda si rocile din zona adiacenta.

Temperatura din sonda se masoara în doua moduri: cu termometre de maximum si cu termometre înregistratoare.

Cunoasterea temperaturii în sonde si în zacaminte este importanta din mai multe motive:

- energia de zacamânt;

- vâscozitatea lichidelor;

- starea de agregare;

- proprietatile fluidelor de foraj si de izolare, precum si comportarea materialului tubular;

- proprietatile fluidelor injectate în zacamânt, pentru aport de energie sau pentru obtinerea anumitor efecte fizico-chimice;

defectiuni în functionarea echipamentului din sonde.

Aplicatie

Sa se estimeze temperatura normala la adâncimi între 1000 si 7000 m.

Folosind relatia

se obtin urmatoarele rezultate (rotunjite):

Adâncimea, m

Temperatura, °C

Conditiile de presiune

Presiunea litostatica reprezinta greutatea sedimentelor de deasupra punctului considerat pe unitatea de suprafata. Accidental, peste aceasta, se suprapun si presiuni de natura tectonica.

Presiunea laterala (de confinare), numita uneori si presiune litostatica pasiva, cea verticala fiind considerata activa

K este coeficientul de împingere laterala, iar ν − coeficientul lui Poisson; acesta din urma ia valori cuprinse între 0,15 si 0,50

Presiunea de strat reprezinta presiunea fluidelor continute de rocile din scoarta, în particular de rocile colectoare de hidrocarburi.

Este numita si presiune hidrostatica.

Densitatea apelor mineralizate din formatiunile sterile de deasupra acumularilor de hidrocarburi variaza în limite foarte largi de la 1000 la 1180 kg/m3 (mai frecvent între 1030 si 1150 kg/m3).

∆p = ∆ρ g ∆h ("mica anomalie")

Cauzele anomaliilor de presiune:

- diferenta de densitate dintre apa si hidrocarburi, "mica anomalie";

- existenta unui alt zacamânt la o adâncime simtitor mai mare, cu care zacamântul considerat comunica - "marea anomalie";

- eroziunea stratelor de deasupra

-     818h75i ;     818h75i ; activitatea fortei tectonice care produce deformari (cutari) ale stratelor cu modificarea volumului în lipsa comunicatiei, în stratele A si C apar anomalii pozitive, iar în stratul B o anomalie negativa;

-     818h75i ;     818h75i ; recristalizarea unor minerale în forme diferite de cele initiale cu schimbarea de volum a rocii si modificarea presiunii din pori; cristalizarile din solutie conduc si ele, în general, la cresterea volumului;

- cresterea de volum a hidrocarburilor care, în timp, trec spre o stare de maxima stabilitate termodinamica.

Cunoasterea presiunii din formatiunile traversate si, în particular, din zacamintele de hidrocarburi este importanta pentru siguranta procesului de forare a sondelor

Diferenta de presiune sonda-strat trebuie sa fie cât mai mica, pentru a împiedica contaminarea lor, cu grave repercursiuni asupra productivitatii sondelor;

presiunea initiala de zacamânt determina atât starea de agregare a sistemului de hidrocarburi, cât si energia de zacamânt;

-     818h75i ;     818h75i ; proiectarea operatiilor de fisurare hidraulica

-     818h75i ;     818h75i ; interpretarea corecta a anomaliilor de presiune ofera informatii de ordin geologic si prospectiv (de exemplu "marea anomalie" poate indica prezenta unui zacamânt la mare adâncime).

Aplicatie

Sa se estimeze presiunea de zacamânt la adâncimile de 1000, 3000, 5000 si 7000 m, considerând densitatea apei mineralizate constanta pe toata adâncimea si anume 1150 kg/m3 si g = 9,81 m/s2.

Adâncimea, m 1000 3000 5000 7000

Presiunea, 105 Pa 115 340 585 790

Aplicatie

Sa se estimeze anomalia de presiune în apexul unui zacamânt de gaze cu grosimea de 100 m, aflat la adâncimea de 3500 m, cunoscând densitatea medie a gazelor 420 kg/m3 si densitatea apei 1050 kg/m3; g = 9,81 m/s2.

Se calculeaza presiunea reala la 3500 m

Presiunea normata pn este considerata la baza stratului, la adâncimea de 3600 m, si este 370,8∙105 Pa (la apex, presiunea normala ar fi 360,5∙105 Pa). Presiunea reala la 3500 m este

p = 366,7∙105 Pa. Prin urmare, anomalia de presiune la 3500 m este ∆p = 6,2∙105 Pa.