Добавлен: 28.04.2024
Просмотров: 40
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
3. До главной зоны нефтегазообразования видно, что жидкие УВ могут раствориться в воде, каковыми являются коллоидные и мицеллярные растворы, так как УВ плохо растворяются при такой температуре. Поэтому большинство жидких УВ способно растворяться в свободном состоянии за счет соотношения объёма генерации УВ с их количеством, способным раствориться в воде или газе. Глубже, на стадии нижней зоны газообразования жидкие УВ способны хорошо растворяться в газе, за счет его преобразования и уже возможна миграция в газовой форме. Главными агентами данного процесса являются давление и состав газа.
Газ, в отличие от жидких УВ, хорошо растворяется в воде, поэтому форма его эмиграции определяется, прежде всего соотношением количества сгенерированного газа, поровой воды и растворимостью газа. Измеряется от 2.5 до 10 м3/м3. Итак, выяснено, что генерирующийся газ способен эмигрировать в водорастворённом состоянии за счет высоких температур и давлений, а также в виде попутного газа с жидкими УВ.
Эмиграция УВ в водорастворенном состоянии, предполагает, что седиментационные воды в процессе уплотнения материнской свиты выносят в прилегающий коллектор растворенные жидкие и газообразные УВ или находящиеся в эмульсионной или коллоидной форме жидкие УВ.
В дальнейшем УВ мигрируют вместе с пластовыми водами и с ухудшением растворимости в результате понижения температуры выделяются в свободное состояние и заполняют ловушки. УВ могут находиться в воде в виде молекул, мицелл и эмульсий.
Исследования по растворимости УВ в воде были высказаны Дж. Адамсом в 1903 году, а позднее В.Д. Ламтадзе, Н.М. Страховым, Н.Б. Вассоевичем и другими. В результате многих исследований было получено, что растворимость УВ в воде колеблется от первых граммов до нескольких килограммов на кубический метр воды и зависит эта величина от многих факторов. (Высоцкий, Высоцкий 1986)
Температура - один их главных факторов, определяющих растворимость УВ в воде. С повышением температуры влияние размеров молекул на растворимость УВ снижается. По данным Прайса наибольшую растворимость имеют арены, а наименьшую - н-алканы. Например растворимость бензола составляет 1740 мг/л, а н-нонана 0,122 мг/л. Таким образом растворимость УВ увеличивается от алканов к цикланам и более резко к аренам. (Баженова, Бурлин, 2000)
Присутствие в воде растворенного газа также влияет на растворимость в ней УВ. Влияние газа зависит от степени насыщения им воды, состава газа и температуры. Отрицательное влияние газов на растворимость в воде жидких углеводородов увеличивается в ряду азот-метан-этан-углекислый газ-пропан, (Баженова, Бурлин, 2000)
По данным Л. Прайса в интервале температур 25-180С растворимость нефтей тяжёлого состава составляет первые граммы на 1м3, для лёгких этот показатель составляет сотни граммов на 1м3.
На растворимость УВ оказывает влияние минерализация пластовых вод. Минерализация пластовых вод в природных условиях может варьировать от нескольких миллиграммов до сотен граммов на литр. Она оказывает непосредственное влияние на растворение УВ. По данным Л. Прайса растворимость пентана при 25С в дистиллированной воде равна 39.5 г/м
3, в морской воде 27.6 г/м3, а в воде с большой минерализацией всего 2.01 г/м3. Если учесть во внимание, что большинство пластовых вод имеют высокую минерализацию, то растворимость УВ в них незначительна (Высоцкий, Высоцкий, 1986).
Мицеллярная растворимость УВ также имеет определенное значение для первичной миграции. Она была рассмотрена в работах В. Майншайна 1959г., М.И. Гербера и М.Ф. Двали 1961г., Э. Бейкера 1962 и 1967 гг., а так же С.Н. Белецкой 1978г. и др. Проведенные опыты по извлечению водой ОВ из глин показали, что количество извлекаемого РОВ превышает величину истинной растворимости его компонентов. Вероятно, причиной этому послужило существование в водном растворе углеводородных мицелл. Для образования мицелл в воде требуется значительное количество поверхностно-активных полярных веществ (ПАВ) - мицеллообразователей, например, жирных и нафтеновых кислот, а так же гетерогенных компонентов асфальтено-смолистых веществ, способных, по мнению Р. Корделла, давать высокомолекулярные коллоидообразующие вещества. Однако содержание таких веществ в пластовых водах несколько сотых грамм на литр. Кроме этого, для мицелл максимум их образования приходится на температуру 70С, а при дальнейшем повышении температуры они распадаются. Также в водных растворах, содержащих Ca и Mg, органические кислоты могут образовывать нерастворимые соли кальция и магния, что препятствует возникновению мицелл. Размер мицеллы достигает до 500 нм, что превышает диаметр сообщающихся пор в глинах в 100 - 50 раз, и исключает возможность их просачивания через глины. Таким образом, миграция УВ возможна только при наличии большого количества мицеллообразователей и глубине до 1.5 км, где глины ещё не уплотнены.
Возможность образования слабоконцентрированных эмульсий УВ в воде была высказана еще в 1909 году М. Мэнном. Позднее данная теория рассматривалась в работах М.Ф. Двали 1959 г., В.И. Сергеевича 1972 г., а так же Н.М. Кругликова и Н.С. Петрова в 1976 году.
Представление данной теории выдвигалось в двух тезисах:
А.А. Трофимчук, А.Э. Конторович и В.С. Вышемирский провели несколько экспериментов с предварительно дебитуминизированной и насыщенной водой глиной и тяжёлым остатком нефти. Глина подвергалась сжатию под давлением 15-30 Мпа и температуре 40-70С. В результате, в отжатой воде, содержание нефтяного остатка составляло 0.0085%, что превышало его истинную растворимость в 4 раза. Экспериментаторы считают, что часть нефтяного остатка находилась в виде тонких эмульсий (Высоцкий, Высоцкий, 1986)
Расчёт количественной интенсивности генерации УВ на различных стадиях превращения был произведён А.Э. Конторовичем, С.Г. Неручевым и др. по методу В.А. Успенского. Подсчеты объема генерации ОВ приведены в таблице 1.
Таблица 1
Из приведенных данных в таблице следует, что генерация высокомолекулярных УВ, смол и асфальтенов составляет сотни граммов на кубический метр осадка от протокатагенеза до газовой стадии углефикации при содержании сапропелевого ОВ, равного 1%. На стадии жирных углей генерация уменьшается. Для гумусового ОВ наблюдается обратная зависимость: в протокатагенезе и на буроугольной стадии углефикации объем генерирующихся УВ небольшой, а начиная со стадии метокатагенеза он резко увеличивается до сотен грамм на кубический метр породы.
Для расчёта удельной продуктивности материнских пород извлекаемых из РОВ растворителями используется следующая формула:
П = СовdKв*100
П - удельная продуктивность породы;
Cов - содержание ОВ в породе;
D - плотность породы;
Кв
Газ, в отличие от жидких УВ, хорошо растворяется в воде, поэтому форма его эмиграции определяется, прежде всего соотношением количества сгенерированного газа, поровой воды и растворимостью газа. Измеряется от 2.5 до 10 м3/м3. Итак, выяснено, что генерирующийся газ способен эмигрировать в водорастворённом состоянии за счет высоких температур и давлений, а также в виде попутного газа с жидкими УВ.
2.2.1 Эмиграция углеводородов в водорастворенном состоянии
Эмиграция УВ в водорастворенном состоянии, предполагает, что седиментационные воды в процессе уплотнения материнской свиты выносят в прилегающий коллектор растворенные жидкие и газообразные УВ или находящиеся в эмульсионной или коллоидной форме жидкие УВ.
В дальнейшем УВ мигрируют вместе с пластовыми водами и с ухудшением растворимости в результате понижения температуры выделяются в свободное состояние и заполняют ловушки. УВ могут находиться в воде в виде молекул, мицелл и эмульсий.
Исследования по растворимости УВ в воде были высказаны Дж. Адамсом в 1903 году, а позднее В.Д. Ламтадзе, Н.М. Страховым, Н.Б. Вассоевичем и другими. В результате многих исследований было получено, что растворимость УВ в воде колеблется от первых граммов до нескольких килограммов на кубический метр воды и зависит эта величина от многих факторов. (Высоцкий, Высоцкий 1986)
Температура - один их главных факторов, определяющих растворимость УВ в воде. С повышением температуры влияние размеров молекул на растворимость УВ снижается. По данным Прайса наибольшую растворимость имеют арены, а наименьшую - н-алканы. Например растворимость бензола составляет 1740 мг/л, а н-нонана 0,122 мг/л. Таким образом растворимость УВ увеличивается от алканов к цикланам и более резко к аренам. (Баженова, Бурлин, 2000)
Присутствие в воде растворенного газа также влияет на растворимость в ней УВ. Влияние газа зависит от степени насыщения им воды, состава газа и температуры. Отрицательное влияние газов на растворимость в воде жидких углеводородов увеличивается в ряду азот-метан-этан-углекислый газ-пропан, (Баженова, Бурлин, 2000)
По данным Л. Прайса в интервале температур 25-180С растворимость нефтей тяжёлого состава составляет первые граммы на 1м3, для лёгких этот показатель составляет сотни граммов на 1м3.
На растворимость УВ оказывает влияние минерализация пластовых вод. Минерализация пластовых вод в природных условиях может варьировать от нескольких миллиграммов до сотен граммов на литр. Она оказывает непосредственное влияние на растворение УВ. По данным Л. Прайса растворимость пентана при 25С в дистиллированной воде равна 39.5 г/м
3, в морской воде 27.6 г/м3, а в воде с большой минерализацией всего 2.01 г/м3. Если учесть во внимание, что большинство пластовых вод имеют высокую минерализацию, то растворимость УВ в них незначительна (Высоцкий, Высоцкий, 1986).
Мицеллярная растворимость УВ также имеет определенное значение для первичной миграции. Она была рассмотрена в работах В. Майншайна 1959г., М.И. Гербера и М.Ф. Двали 1961г., Э. Бейкера 1962 и 1967 гг., а так же С.Н. Белецкой 1978г. и др. Проведенные опыты по извлечению водой ОВ из глин показали, что количество извлекаемого РОВ превышает величину истинной растворимости его компонентов. Вероятно, причиной этому послужило существование в водном растворе углеводородных мицелл. Для образования мицелл в воде требуется значительное количество поверхностно-активных полярных веществ (ПАВ) - мицеллообразователей, например, жирных и нафтеновых кислот, а так же гетерогенных компонентов асфальтено-смолистых веществ, способных, по мнению Р. Корделла, давать высокомолекулярные коллоидообразующие вещества. Однако содержание таких веществ в пластовых водах несколько сотых грамм на литр. Кроме этого, для мицелл максимум их образования приходится на температуру 70С, а при дальнейшем повышении температуры они распадаются. Также в водных растворах, содержащих Ca и Mg, органические кислоты могут образовывать нерастворимые соли кальция и магния, что препятствует возникновению мицелл. Размер мицеллы достигает до 500 нм, что превышает диаметр сообщающихся пор в глинах в 100 - 50 раз, и исключает возможность их просачивания через глины. Таким образом, миграция УВ возможна только при наличии большого количества мицеллообразователей и глубине до 1.5 км, где глины ещё не уплотнены.
Возможность образования слабоконцентрированных эмульсий УВ в воде была высказана еще в 1909 году М. Мэнном. Позднее данная теория рассматривалась в работах М.Ф. Двали 1959 г., В.И. Сергеевича 1972 г., а так же Н.М. Кругликова и Н.С. Петрова в 1976 году.
Представление данной теории выдвигалось в двух тезисах:
-
Жидкие УВ образуются из ОВ в тонкодисперсном состоянии. -
Возникает химическое эмульгирование УВ при взаимодействии кислотных компонентов ОВ с щелочными пластовыми водами, при pH равном 8-9.
А.А. Трофимчук, А.Э. Конторович и В.С. Вышемирский провели несколько экспериментов с предварительно дебитуминизированной и насыщенной водой глиной и тяжёлым остатком нефти. Глина подвергалась сжатию под давлением 15-30 Мпа и температуре 40-70С. В результате, в отжатой воде, содержание нефтяного остатка составляло 0.0085%, что превышало его истинную растворимость в 4 раза. Экспериментаторы считают, что часть нефтяного остатка находилась в виде тонких эмульсий (Высоцкий, Высоцкий, 1986)
2.2.2 Эмиграция углеводородов в газорастворенном состоянии
Расчёт количественной интенсивности генерации УВ на различных стадиях превращения был произведён А.Э. Конторовичем, С.Г. Неручевым и др. по методу В.А. Успенского. Подсчеты объема генерации ОВ приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Стадии и подстадии литогенеза и углефикации ОВ | Количество высокомолекулярных УВ, смол и асфальтенов | | | |
| | г/100г ОВ | г/м3 породы при содержании 1% ОВ | | |
| | Сапропелевое ОВ | Гумусовое ОВ | Сапропелевое ОВ | Гумусовое ОВ |
| ПК-Б | 1.3 | 0.3 | 483 | 69 |
| МК11-Д | 2.1 | 1.2 | 368 | 276 |
| МК12-Г | 1.6 | 1.25 | 92 | 277 |
| МК2-Ж | 0.4 | 1.03 | 299 | 236 |
Из приведенных данных в таблице следует, что генерация высокомолекулярных УВ, смол и асфальтенов составляет сотни граммов на кубический метр осадка от протокатагенеза до газовой стадии углефикации при содержании сапропелевого ОВ, равного 1%. На стадии жирных углей генерация уменьшается. Для гумусового ОВ наблюдается обратная зависимость: в протокатагенезе и на буроугольной стадии углефикации объем генерирующихся УВ небольшой, а начиная со стадии метокатагенеза он резко увеличивается до сотен грамм на кубический метр породы.
Для расчёта удельной продуктивности материнских пород извлекаемых из РОВ растворителями используется следующая формула:
П = СовdKв*100
П - удельная продуктивность породы;
Cов - содержание ОВ в породе;
D - плотность породы;
Кв