притоков нефти из скважин

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

338 гл- х • Миграция нефти и газа, формирование и разрушение их скоплений

нефти и газа. Но те же процессы при развитии бактерий, разлагающих углеводороды, могут привести к превращению нефти целиком в газ, а иногда к уничтожению и газообразных углеводородов.

Стадия накопления осадка в морских бассейнах нередко сменяется эпохой мощных тектонических и горообразующих процессов или колебательных движений сравнительно малого масштаба. Толща пород, заключающая нефтематеринские слои, под действием тектонических сил сминается в складки. Антиклинальные складки, выведенные на поверхность, подвергаются интенсивному разрушению поверхностными агентами и разбиваются многочисленными разрывами. Динамическое давление распределяется по площади неравномерно. При орогенических процессах

перемещение подвижных веществ совершается не только под влиянием геостатического, но и динамического давления.

Подвижные вещества могут перемещаться по порам, трещинам и разломам. При

передвижении подвижных веществ по трещинам существенную роль приобретает гидравлический фактор. Поток воды, устремляющийся в область наименьшего давления, увлекает за собой различные углеводородные соединения, перенося их на значительные расстояния. При движении этого смешанного потока проявляется новый фактор — гравитационный. Под влиянием разности в плотностях различных веществ, входящих в состав потока, который передвигается по трещинам, они стремятся

разделиться — дифференцироваться. Газ, находящийся в свободном (нерастворенном) состоянии, в своем движении обгоняет нефть и воду. Жидкие углеводороды, всплывая

над водой, стремятся обогнать ее. Замыкание трещин, переходящих неоднократно вновь в зияющие, сопровождается резкими перепадами давления и усложнением процесса миграции за счет энергии расширяющегося газа.

В случае сообщения крупной трещины или разлома, по которому происходит подобное движение подвижных веществ, с поверхностью создается наибольший перепад давления; при этом описанный выше процесс протекает наиболее бурно, и на поверхности наблюдаются газовые выбросы, достигающие иногда весьма значительных размеров. Так как при своем движении поток захватывает, растирает и перемешивает породы, то и они вместе с ним в виде грязи извергаются на поверхность. Конусообразные скопления грязи на поверхности образуют сальзы и грифоны, а иногда огромные грязевые вулканы. Особенно резко такие процессы выражены в геосинклинальных областях.

Внерезервуарная миграция, носящая по своему масштабу региональный характер,

является естественным следствием динамического и геостатического давлений на горные породы, содержащие углеводородные соединения. Внерезервуарная миграция

— передвижение подвижных веществ по тонкопористым породам — не только ведет к

перемещению нефти и газа в при-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

§ 2. Образование и разрушение залежей

339

родные резервуары, но и может вызвать полное уничтожение залежей.

Слабее выражается Внерезервуарная миграция в платформенных областях. Вместо

мощных толщ терригенных отложений геосинклинальных областей здесь отлагаются осадки меньшей мощности с преобладанием карбонатов. Результатом проявления тектонических сил являются пологие изгибы осадочных толщ. Образующиеся складки более пологи, углы падения на их крыльях измеряются иногда долями градуса (превышение всего несколько метров на 1 км). Динамический фактор меньше влияет на процесс выжимания подвижных веществ, чем в геосинклинальной области. Внерезервуарная миграция затруднена не только из-за ослабления сил, вызывающих ее, но и из-за характера пород, слагающих разрез. Поэтому она протекает спокойнее и медленнее, чем в геосинклинальных областях, и проявляется в значительно меньшем

диапазоне разреза.

В истории земли эпохи энергичного движения ее коры, эпохи складкообразования сменяются периодами относительного затишья в проявлении тектонических сил. Периоды относительного покоя отражаются и на процессе формирования залежей нефти и газа. Условия, вызывающие внерезервуарную миграцию, не исчезают полностью, уменьшается лишь их значение; Внерезервуарная миграция не исчезает полностью, а лишь сокращается. Основное значение начинает приобретать внутрирезервуарная миграция, которая в периоды относительного покоя имеет основное значение в формировании залежей, хотя она существует и в периоды

складкообразования.

Итак, в результате внерезервуарной миграции подвижные вещества могут попасть в природные резервуары. Здесь они продол-1 жают перемещаться, т. е.

происходит внутрирезервуарная миграция. При внутрирезервуарной миграции роль различных факторов,! определяющих образование скоплений нефти и газа. зависит в

основном от проницаемости коллектора, его насыщенности водой и от движения воды. Для хорошо проницаемых коллекторов, насыщенных водой, которая находится

в покое, формирование залежей обусловливается гравитационным фактором. При

наличии хотя бы небольшого уклона углеводородные соединения двигаются под кровлей вверх по ее уклону до встречи с ловушкой.

Растворенный газ выделяется из нефти или воды тогда, когда давление

оказывается равным давлению насыщения; только в этом случае может образоваться газовая шапка или газовая залежь над водой. В резервуаре жидкость находится, как

правило, под гидростатическим давлением. Наименьшее гидростатическое давление наблюдается в наиболее высоко поднятых частях резервуара, наибольшее — в

наиболее опущенных. Следовательно, выделение растворенного газа из жидкости (нефти или воды) с образованием

22*

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

340 Гл. X. Миграция нефти и газа, формирование и разрушение их скоплений

свободного скопления будет происходить в приподнятых участках резервуара,

всводах антиклинальных складок, у кровли выступов массивных резервуаров,

вголовах моноклинально падающих пластов (А. Л. Козлов).

При наличии в резервуаре ловушки на пути движения флюидов может образоваться залежь нефти и газа. Если при отсутствии движения воды любая слабо выраженная ловушка может служить местом формирования залежи, то при циркуляции воды условия скопления иные.

Здесь также обнаруживается разница в условиях формирования залежей в платформенных и геосинклинальных областях. В платформенных областях ловушками могут служить слабовыпуклые структурные изгибы, а роль экрана могут играть даже незначительные ухудшения проницаемости пород. Например, в Бугурусланском месторождении ловушкой для залежи служит структурный изгиб резервуара с наклоном пород, не превышающим нескольких метров на 1 км.

В геосннклннальных областях при хорошо проницаемом коллекторе и большом градиенте давлений нефть и газ могут образовать скопления далеко не в каждом выпуклом брахиантиклинальном изгибе или экранированной моноклинали. Вследствие этого в пределах крупных антиклинальных зон в

одним и тем же природным резервуаром в одних поднятиях образуются нефтяные залежи, в других — Нефтяные залежи с газовыми шапками или чисто газовые залежи, а в некоторых поднятиях залежи отсутствуют совсем.

Различным напором и неравномерной по интенсивности циркуляцией воды объясняется перемежаемость нефтеносных и водоносных песчаников в мощных песчано-глинистых толщах. Примером может служить продуктивная толща Апшеронского полуострова (рис. 146).

Дифференциация нефтей и газов в процессе миграции особенно отчетливо проявляется при рассмотрении цепи ловушек, расположенных на одном структурном элементе. Принцип дифференциального улавливания

углеводородов для таких условий был одновременно высказан С.П.Максимовым в 1954г. и канадским ученым В. Гассоу. Сущность его излагается ниже по С. П. Максимову.

При региональном подъеме пласта, вдоль которого расположены структуры одна выше другой, но со значительным прогибом между ними, будут наблюдаться следующие соотношения. В первой, более глубоко погруженной антиклинальной складке или куполе скапливается газ, так как ловушки, полностью заполненные газом, улавливать нефть не могут. Если

свободный газ весь будет израсходован на заполнение первых двух снизу ловушек (рис. 147, а), то в следующей (третьей), более высоко залегающей, скопится нефть или нефть с остатками свободного газа в виде газовой шапки.

В следующей ловушке вверх по восстанию пластов скопится нефть только с раство-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

§ 2. Образование и разрушение залежей

341

ренным газом или нефть с водой. Если вся нефть будет израсходована на заполнение предыдущих снизу ловушек, то последующие ловушки по пути движения газа и нефти будут заполнены только водой.

Рис. 146. Схематический поперечный разрез месторождения Бибиэйбат.

Эта закономерность отмечается в тех стратиграфических комплексах и районах, где

пластовые давления в залежах нефти ниже давления

насыщения газа.

Если в нефтегазовых залежах давление насыщения газа будет меньше пластового давления, то разделения нефти и газа в ловушках не произойдет. В этом случае самые

погруженные ловушки будут

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

342 гл- Х- Миграция нефти и газа, формирование и разрушение их скоплений

заполнены нефтью с растворенным в ней газом (рис. 147, б). При дальнейшей

миграции по цепочке постепенно повышающихся ловушек нефть может попасть в

область, где пластовое давление меньше давления насыщения, тогда газ начнет выделяться из раствора и образовывать либо газовые шапки, либо чисто газовые

залежи, оттесняя нефть в расположенные выше ловушки. В этом случае будет следующее распределение нефтяных и газовых залежей: самые погруженные

ловушки заполнены нефтью, средние — газом или нефтью с газовыми шапками,

выше по региональному подъему пласта ловушки снова заполнены нефтью с относительно повышенной плотностью, а самые верхние ловушки заполнены водой.

Рис. 147. Принципиальная схема дифференциального улавливания нефти и газа в последовательной цепи ловушек (по С. П. Максимову).

Распределение нефти и газа в последовательной цепи ловушек подчинено единой закономерности дифференциального улавливания; вариант, изображенный на рис. 147, а, является частным случаем общей закономерности.

Описанное явление, конечно, представляет собой лишь самую общую схему. В действительности процесс протекает в более сложных условиях, зависящих прежде

всего от конкретной геологической обстановки и ее изменений во времени.

Существенные изменения могут вноситься разновременностью образования

ловушек, изменением направления регионального наклона пластов, глубин залега- ния и в связи с этим давлений и температур в залежах, выводом пластов на

поверхность и т. д. Распределение залежей нефти и газа в соответствии с

принципами дифференциального улавливания установлено во многих тектонических зонах как в Советском Союзе, так и в других странах.

Вкачестве примера на рис. 148 приведено распределение залежей нефти и газа

вальбских отложениях Ейско-Березанского района

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2. ООразоваяИе и равр"?1пение аалежей

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

344 гл- х- Миграция нефти и газа, формирование и разрушение их-скоплений

Краснодарского края. Характерно также распределение залежей нефти и газа в бобриковском горизонте Линевско-Бахметьевской зоны дислокации. Многочисленные примеры распределения

залежей в соответствии с принципом дифференциального

улавливания приводятся С. П. Максимовым (1964) по южным районам Волго-Ураль-ской области. В. А. Кашлян и И. А. Якупов

(1963) пытаются применить этот принцип для выяснения условий

формирования залежей нефти и газа в рифовой зоне Приуральского прогиба.

Облегчение нефтей в одних и тех же горизонтах по мере погружения тектонических зон было отмечено Б. М. Саркисяном для залежей продуктивной толщи Апше-ронского полуострова еще в 1943 г.

В. А. Краюшкин (1957, 1967) поставил опыты для проверки в лабораторных условиях принципа дифференциального улавливания.

Он применял стеклянные трубки, за- полненные водой и песком с водой (рис. 149). При имитации гидродинамических

условий наблюдалось	четкое	разделение
нефти и газа в ловушках в соответствии с
принципами	дифференциального
улавливания. Разделение происходило
одинаково, независимо от Рис. 149.
Эксперимен- того, подавался ли в первую
ловушку сна-
тальное	воспроизведение
подавалась нефть. В статиче-
селективнои аккумуля-	"	v
ции нефти и газа (по ских условиях
распределение нефти и газа

В. А. Краюшкину, 1957). по ловушкам не
наблюдалось. В. А. Кра-А — заполнение
газом и юшкин экспериментально показал
возмож-Sюeкц%иaчcилTeS^X			""^ь
аналогичного дифференциального рас-
ся	газ, а	затем нефть). Угол ПределёНИЯ
ПрИ вертикальной миграции
наклона		антиклинальной	ли-
-
нии больше нуля. в - за- в макетах
многопластовых месторождении.
полнение нефтью и газом	С	иотгптгтг.ту ртпгиасту та ттпппптто
ттайттгп-опрокинутых антиклиналей		г> НеКОТОрЫХ Случаях В Природе

НаОЛЮ- (сначала подавалась нефть, ДаЮТСЯ рСЗКИе расхождения С Описанным а

затем газ); 1 — нефть; 2 — т\

газ; s — вода. выше принципом. В качестве примера можно

привести распределение залежей в отложениях нижнего карбона Болыпекинель-

ского вала. С. П. Максимов склонен рассматривать такие явления не как отклонение от общей закономерности, а как результат последующих изменений. Так или иначе описанная закономерность

весьма часто наблюдается в природе и может быть распространена на цепь литологически экранированных ловушек на моноклинали (В. А. Киров).

Изменения регионального наклона пород (величины или на- правления), установленные для многих нефтегазоносных областей,

должны приводить к существенному перераспределению залежей

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

S 2. Образование и разрушение залежей

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

346 гя• X. Миграция нефти и газа, формирование и разрушение их скоплений

нефти и газа. В этом случае некоторые ловушки могут открыться частично или полностью, могут появиться и новые ловушки. Весьма вероятно

перетекание в этом случае нефти и газа из одной ловушки в другую путем струйной миграции. При значительных подъемах того или иного участка

земной коры периферийные залежи за счет полного или частичного раскрытия ловушек будут разрушаться. В этом случае в наиболее

приподнятой части при благоприятных условиях могут образовываться колоссальные по размерам залежи нефти и газа. Возможно именно таким путем образовались залежи в пластах девона Ромашкинского (рис. 150), площади Ново-Ибрай-кино, Ново-Елховка, Минибаево и в отложениях нижнего карбона Мухановского месторождений Волго-Уральской области.

В Тимано-Печорской нефтегазоносной области (А. Я. Креме, Б. Я. Вассерман и др., 1967) нефть и газ вместе с водой поступали в коллекторы, двигались вверх по восстанию пластов от центров бассейнов к их периферии, аккумулировались в ловушках. В процессах нефтегазонакопления основную роль, по мнению авторов, играла латеральная миграция углеводородов по природным резервуарам продуктивных толщ; вертикальная миграция нефти и газа в Тимано-Печорской области имела подчиненное значение, приобретая большую роль при формировании залежей в карбонатных толщах.

Формирование месторождений нефти и газа шло в виде неоднократно возобновлявшегося и повторявшегося процесса. В периоды существенной

перестройки тектонического плана территории происходило расформирование или переформирование залежей в пространственно выдержанных резервуарах.

Сказанное заставляет обратить особое внимание на геологическую историю развития той или иной нефтегазоносной территории. Закономерности распределения в ней залежей (и в частности размещение наиболее крупных залежей) теснейшим образом связаны не только с возникновением локальных поднятий, но и с региональным тектоническим планом и его изменениями во времени.

На первом этапе формирования залежей наиболее заполненными должны оказаться наиболее погруженные ловушки, стоящие на пути миграции углеводородов; расположенные выше ловушки будут заполнены водой. В дальнейшем при изменении структурного плана, наоборот, наиболее приподнятые ловушки могут оказаться местом, где будут концентрироваться углеводороды, поступающие за счет разрушения погруженных залежей.

Размер и сохранение залежей в погруженных зонах будут определяться в этом случае размером и сохранением соответствующих ловушек. Таким образом, палео-тектонический анализ является одним из наиболее важных моментов, позволяющих установить закономерности распределения залежей нефти и газа в той или иной области. А знание таких закономерностей — это

наиболее короткий и верный путь к открытию новых крупных залежей нефти и газа.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

§ 3. Время формирования скоплений нефти и газа

347

Ранее было отмечено, что при миграции углеводородов могут не только образовываться, но и разрушаться залежи нефти и газа. Многообразные процессы уничтожения углеводородов и разрушения их залежей М. К. Калинко (1964) условно

разделил на две группы:

1) физические и 2) химические и биохимические.

Среди физических процессов разрушения залежей нефти и газа М. К. Калинко выделяет: 1) диффузию; 2) внерезервуарную фильтрацию по пустотным

пространствам различного типа; 3) внутри-резервуарную фильтрацию под влиянием движения подземных вод или сил всплывания. Здесь автор выделяет два

принципиальных случая: а) исчезновение ловушки под влиянием тектонических движений и б) исчезновение ловушки вследствие вскрытия нефте-газосодержащих

пластов процессами эрозии. Условия развития этих процессов и их скорости неодинаковы для нефти и газа вследствие различных физических свойств последних.

Развитие химических и биохимических процессов обусловливается геотектоническими условиями. Поскольку эти процессы разрушения углеводородов в

естественных условиях развиваются сравнительно медленно, конечный эффект во

многом зависит от длительности пребывания нефтегазосодержащих пластов в той или иной зоне гипергенеза. Разрушение залежей движущимися водами, химические и

биохимические процессы развиваются только на определенных этапах геологической истории того или иного региона» чаще всего во время интенсивных восходящих движений.

Среди всех процессов разрушения залежей, по мнению М. К. Калинко,

постоянными являются процессы диффузии и фильтрации, и поэтому они оказывают наибольшее влияние на залежи в течение всего времени существования последних. На

отдельных этапах гидродинамические, химические и биохимические процессы могут подавлять влияние процессов диффузии и фильтрации и иметь решающее значение, обусловливая полное разрушение или, наоборот, сохранение залежи.

§3. ВРЕМЯ ФОРМИРОВАНИЯ СКОПЛЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА

Вэтом вопросе существует очень большой разнобой во взглядах.

Некоторые исследователи допускают возможность формирования залежей сразу после отложения вмещающих пород (К. А. Машко-вич, А. И. Клещев и

др.). Так, А. И. Клещев предполагает окончание формирования залежей в терригенном девоне (живетские и пашийские отложения) на обоих куполах Татарского свода еще в кыновское время. Время формирования, таким образом, всего 1—3 млн. лет. .

' В. Б. Порфирьев (1966) предполагает, что формирование вообще всех

известных залежей на земном шаре происходило от начала миоцена до четвертичного периода.