Файл: Учебное пособие по дисциплине Геология и геохимия нефти и газа.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 855
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
по дисциплине «Геология и геохимия нефти и газа»
2.10.3. Контроль знаний модуля 2_10
Контроль знаний модуля Введение
Таблица 2. Состав нефти (В.В. Доценко; 2007)
1.3.8. Контроль знаний модуля 1_3
5.1 Круговорот углерода в природе, его энергетические
источники и значение для образования нефти и газа
2.7.3 Факторы вторичной миграции нефти и газа
2.7.9. Контроль знаний модуля 1_7
Миграции УВ могут способствовать и другие факторы, например:
- упругие силы (напряжения) расширения флюидов и заключающих их пород, возникающие вследствие уменьшения геостатического давления при тектоническом подъёме нефтегазоносных комплексов;
- разные коэффициенты теплового расширения пород и заключенных в них флюидов при погружении нефтегазоносных комплексов;
- изменение объема пор породы, вызванное их цементацией или перекристаллизацией минералов;
- избыточное давление, возникающее вследствие разности плотностей флюидов, залегающих в высокоамплитудных ловушках, которое вызывает прорыв газа или нефти через покрышку и их ремиграцию.
2.7.4 Масштабы и направление миграции нефти и газа
Масштабы или расстояния, на которое могут мигрировать УВ, зависят от их физического состояния, состава, плотности и вязкости, геологических и термобарических условий недр. Газообразные УВ обладают высокой подвижностью и соответственно большей миграционной способностью, чем жидкие.
Считается, что в платформенных условиях преобладает внутрирезервуарная латеральная миграция, дальность которой может составлять по разным оценкам от нескольких десятков до сотен километров. Однако в последние десятилетия установлено, что осадочный чехол и фундамент платформенных НГП расчленён большим количеством разломов. Разломы образуют определённые пространственные системы и ограничивают дальность внутрирезервуарной миграции.
Вероятно, внутрирезервуарная региональная миграция в НГП платформенного типа ограничена расстояниями между смежными областями впадин и крупных положительных тектонических элементов, поскольку первые служат очагами генерации УВ, а вторые – областями их аккумуляции. Латеральная миграция может протекать также вдоль зон динамического влияния конседиментационных разломов.
В нефтегазоносных бассейнах складчатых, или, подвижных поясов, а также переходных территорий, большинство геологов отдает предпочтение межрезервуарной вертикальной миграции УВ, поскольку в этих регионах широко развиты дизъюнктивные дислокации, диапиризм, иногда грязевой вулканизм.
Максимальный диапазон вертикальной миграции ограничивается толщиной осадочного чехла над самым погруженным первично нефтегазоносным комплексом.
Направление миграции зависит от тектонического строения региона и определяется взаимным расположением очагов генерации УВ и зон нефтегазонакопления и может быть установлено на основании некоторых фактов.
1. Иногда, по мере удаления от источника генерации УВ, уменьшается коэффициент заполнения структурных ловушек;
2. Смолы и асфальтены, а также ароматические и гибридные УВ обладают наименьшей миграционной способностью по сравнению с метановыми и нафтеновыми УВ. Поэтому они сорбируются породами на путях миграции. В связи с этим, в направлении миграции наблюдается обогащение нефти легкими фракциями и уменьшение её плотности.
3. Состав углеводородных газов также меняется по направлению миграции. Как правило, происходит уменьшение содержание гомологов метана, поскольку они обладают меньшими миграционными способностями и больше подвержены сорбции и окислению.
4. Иногда наблюдается закономерное распределение залежей нефти и газа в цепи воздымающихся структурных ловушек по принципу дифференциального улавливания УВ, о чём будет сказано в следующей главе.
Масштабы миграции УВ зависят также от физического состояния и состава самих УВ, и - от геологических и термобарических условий недр. Физическое состояние УВ определяет их плотность и вязкость. Газообразные УВ, по сравнению с жидкими, обладают более высокой подвижностью и соответственно большей миграционной способностью. Масштабы миграции определяются также объёмами генерации нефти и газа и наличием объёмных ловушек на путях миграции.
2.7.5 Аккумуляция нефти и газа в ловушке
Залежи нефти и газа образуются в результате аккумуляции УВ в ловушках. Аккумуляция происходит посредством перехвата УВ, мигрирующих в струйной форме в кровельной части водонасыщенных пластов-коллекторов или по зонам повышенной тектонической трещиноватости, связанных разрывными нарушениями горных пород. В пластовых резервуарах, при заполнении антиклинальных, дизъюнктивно экранированных и литологически экранированных ловушек, УВ перемещаются по напластованию пород. При заполнении ловушек в массивных резервуарах движение УВ происходит по вертикали.
Заполнение антиклинальных ловушек происходит по их периметру (рис. 22). При этом УВ всплывают в сводовую часть, одновременно вытесняя воду, находящуюся в коллекторе в нижнюю часть ловушки до гидравлического замка. Вода в начале вытесняется по всей толщине пласта, а затем по его падению. Таким образом, формирование залежей нефти и газа происходит по схеме «снизу вверх - сверху вниз. Углеводороды поступают в ловушку по наиболее крупным поровым каналам, а вытесняют воду из более мелких каналов. Поэтому для проникновения нефти или газа в более мелкие поры необходимо, чтобы они находились под некоторым избыточным давлением, которое превышает величину гидростатического давления на величину капиллярного давления, характерного для данного значения радиусов капилляров. Такое избыточное давление называется давлением внедрения, или давлением прорыва.
Рисунок 22 – Схема движения воды и углеводородов в сводовой ловушке в процессе формирования залежи (по И.В. Высоцкому и В.И. Высоцкому; 1986):
1 - Направление движения воды, 2 - направление движения УВ. Точками показано начальное положение залежи
При недостаточном давлении прорыва нефть не может вытеснить свободную воду из самых мелких капилляров. В этом случае в залежи остаётся вода, которая так и называется: остаточная вода. Наличие большого количества остаточной свободной воды может свидетельствовать о продолжающемся процессе формирования залежи.
Формирование залежей при вертикальной миграции УВ по разрывным нарушениям возможно лишь при условии, что они замыкаются в вышележащих отложениях. В таком случае разрывы питают примыкающие к ним коллекторские толщи дизъюнктивно экранированных ловушек.
Во многих нефтегазоносных провинциях (НГП) имеются месторождения, содержащие большое количество залежей, иногда до 40 и более.
Многозалежные месторождения образуются по нескольким причинам: за счёт миграции УВ, генерируемых внутриэтажными флюидоупорами, которые разделяют продуктивные горизонты внутри нефтегазоносного комплекса (НГК) или этажа нефтегазоносности; вертикальной миграции из нижележащего сингенетичного НГК; ремиграции УВ по образовавшимся разрывным нарушениям или участкам прорыва УВ через покрышку из разрушающейся крупной залежи.
В процессе совместной аккумуляции нефти и газа одновременно происходит их разделение по плотности, в результате газ занимает верхнюю присводовую часть ловушки. Если объём поступающего газа, превышает объём ловушки, то газ постепенно вытеснит из неё нефть, которая вынуждена мигрировать по региональному восстанию пласта, к вышележащей ловушке. Подтверждением процессов вытеснения нефти газом являются многочисленные фактические данные по остаточной нефтенасыщенности пород газовых залежей.
Принцип дифференциального улавливания нефти и газа. В процессе миграции нефти и газа по структурному элементу, в пределах которого имеется воздымающаяся цепь ловушек, проявляется фазовая дифференциация УВ. Региональным элементом, содержащим цепь ловушек может быть антиклинальная зона, рифовые массивы. Принцип дифференциального улавливания основан на двух положениях.
Первое положение связано со способностью газа, вытеснять нефть из ловушки, которая была установлена В. Праттом в 1944 году и подтверждена В.П. Савченко в 1954 году. Поскольку плотность газа ниже плотности нефти, то газ, всплывая в нефтяной залежи, вытесняет её из ловушки.
Второе положение связано с закономерным уменьшением пластового давления и изменением соотношения пластового давления и давления насыщения по восстанию пласта-коллектора. В результате происходит высаливание нефти из воды и выделение газа из воды и нефти.
Принцип дифференциального улавливания УВ для таких условий был одновременно высказан российским геологом С.П. Максимовым и канадским геологом В. Гассау. Обычно выделяется две схемы фазовой дифференциации залежей нефти и газа (рис. 23).
Первая схема осуществляется при одновременной, но раздельной струйной миграции нефти и газа. В этом случае образуется следующий последовательный ряд залежей: нижние ловушки заполняются газом, промежуточная - газом и нефтью, верхние ловушки нефтью (рис. 23, а). Если мигрирует только одна нефть, то в этом случае происходит дифференциация залежей по плотности нефти. Если УВ недостаточно для заполнения всех ловушек, то ловушки, расположенные выше будут «пустыми» (водоносными).
Рисунок 23 - Принципиальная схема дифференциального
улавливания нефти и газа
в последовательной цепи
ловушек (по С.П. Максимову и др., 1981)
Сторонники теории дифференциального улавливания допускают также возможность выдавливания из ловушки залежи тяжёлой нефти лёгкой нефтью. В этом случае по направлению миграции нефти в цепи ловушек должна увеличиваться плотность нефти. Однако И.В. Высоцкий и В.И. Высоцкий (1986) указывают, что такое выдавливание не возможно, поскольку при контакте двух смешивающихся жидкостей происходит выравнивание их плотности. Кроме того, в этом случае асфальтены должны выпадать в осадок, что также способствует уменьшению плотности нефти. Наблюдаемое увеличение плотности нефти в залежах вверх по восстанию ловушек связано с действием гипергенных факторов.
Вторая схема реализуется при миграции нефти в струйной форме при давлении насыщения ниже пластового, то есть когда нефть недонасыщена газом. В этом случае нижние ловушки будут заполняться нефтью (см. рис. 23, б). При дальнейшей миграции и снижении пластового давления до значения давления насыщения газ начнет выделяться из нефти, и дальнейшее распределение УВ в ловушках пойдет по первой схеме (см. рис. 23, а).
Иногда выделяется третья схема фазовой дифференциации залежей, связанная с водорастворённой формой миграции УВ. Снижение температуры и давления при миграции воды приводит к выделению из неё нефти и газа в свободное состояние. Так как жидкие УВ растворяются в воде хуже, чем газообразные, то первой выделяется нефть, которая и заполняет первые нижние ловушки. По мере миграции воды вверх по восстанию пласта, наряду с жидкими УВ начинают выделяться и газообразные. Поэтому в следующей ловушке аккумулируется нефть и газ при различном соотношении их объёмов, а выше - только газ. Однако данная схема маловероятна из-за низкой растворимости жидких УВ в воде.
Распределение залежей нефти и газа в соответствии с принципами дифференциального улавливания представляет собой наиболее общую схему. Чаще процессы миграции и аккумуляции УВ протекают в более сложных условиях, которые меняются как во времени так в пространстве. Связано это с разным временем прохождения материнскими породами ГЗН и ГЗГ, а также наличием разных очагов генерации УВ. Кроме того, из-за проявления новейшей тектоники меняются направления и углы регионального наклона пластов, глубины залегания ловушек, вплоть до выведения пластов-коллекторов на поверхность, ловушки меняют объём или вовсе раскрываются. Одновременно изменяются и термобарические условия в залежах, происходит переформирование и разрушение залежей нефти и газа.
2.7.6 Время, продолжительность и скорость формирования
залежей нефти и газа
Изучение вопросов времени, продолжительности и скорость формирования залежей нефти и газа имеет большое практическое и научное значение.
Под временем формирования залежей понимается период с момента поступления первых порций УВ в ловушку до её полного заполнения.
За начало образования залежей можно принять время возникновения ловушек, а установление времени конца формирования залежей вызывает большие трудности. В случае древнего заложения ловушки и её конседиментационного развития период существования выявленной залежи может оказаться весьма продолжительным. Кроме того, многие залежи испытали неоднократные поднятия и погружения во время которых происходило их переформирование.
При установлении времени начала и конца формирования залежей можно определить продолжительность их формирования.