Файл: Зингер А.С. Ореолы рассеяния нефтяных и газовых залежей.pdf

Таблица 14

Константы равновесия органических веществ при различных термодинамических условиях

Следовательно, если бы эти 'компоненты в пласте встреча­ лись в свободном виде и в условиях, отвечающих вышеуказан­ ным, то они находились бы преимущественно в жидком сос­ тоянии, причем наиболее устойчива жидкая фаза у аминов, затем у фенолов и наконец у бензола.

Термодинамические условия продуктивных горизонтов весьма близки вышеописанным. Следовательно, в пластовых условиях указанные органические вещества также находятся преимущественно в жидком состоянии, а отсюда миграцион­ ная способность их будет меньше, чем у газообразных, и орео­ лы рассеяния отдельных соединений будут определяться их растворимостью.

Растворимость этих и ряда других веществ при более высоких температурах (от 114 до 258°) изучалась А. П. Гусевой и

Е.И. Парновым (1963).

Всоответствии с имеющимися данными (справочник хими­ ка, 1964; А. П. Гусева, Е. И. Парнов, 1963) растворимость органических веществ интенсивно увеличивается с температу­ рой (табл.15).

75

Наибольшая растворимость у представителя аминов — этиламина, также хорошо растворяет фенол и в сотни раз мень­ шей растворимостью обладают бензол и толуол. Таким обра­ зом, самой высокой миграционной способностью должны обла­ дать амины, затем фенолы, бензол и толуол.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ ПОТОКОВ МИГРАНТОВ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА

Миграционные потоки могут быть обусловлены различными видами миграции, которые кроме диффузии мо­ гут иметь место при особо благоприятных условиях (соответст­ вующем перепаде давления, геологическом строении, наличии трещин и дизъюнктивных нарушений). Нами производится определение направлений потоков, обусловленных одним из видов миграции, а именно, процессом диффузии, протекаю­ щим повсеместно и сопровождающим все остальные виды миг­ рации.

Диффузия газа из залежи является самопроизвольным необратимым процессом. Обычно основной движущей силой, вызывающей диффузионный процесс, является градиент кон­ центраций. В пластовых условиях этот процесс протекает в более сложной обстановке, где помимо grad С действует и ряд других факторов. К ним, в частности, относится неравномер­ ность температурного поля, как по разрезу структур, так и по пласту, различная газонасыщенность вод, встречающихся по

76

пути миграции, взаимное влияние других компонентов, изме­ нение химического потенциала компонента при миграции и другие. Действие этих факторов может быть одновременным и в то же время разнонаправленным.

Так, при диффузии вниз по разрезу, при прочих равных ус­ ловиях, процесс протекает в обстановке повышения темпера­ тур, которая может вызвать затухание процесса. При мигра­ ции вверх по разрезу закономерное уменьшение температуры способствует диффузионному процессу, но различная газона­ сыщенность вод и концентрации отдельных компонентов газо­ вой составляющей также может препятствовать течению диф­ фузионного процесса.

В настоящее время для исследования процессов диффузии широко применяются положения неравновесной термодинами­ ки, разработанной на основе теории Онзагера ( С Р. Де Гроот, 1956; К. Денбиг, 1954), позволяющей наиболее полно учесть все факторы, влияющие на течение процесса.

Возможность применения термодинамических методов ис­ следования при изучении геологических процессов, возникаю­ щих вследствие изменения и превращения энергии как окру­ жающей среды, так и самих элементов, участвующих в процессе, рассматривались в работах П. Ф. Андреева, А. И. Бо­ гомолова, А. Ф. Добрянского, А. А. Карцева (1958), Н. В. Ку­ лакова (1963), Ю. И. Стклянина (1965).

Преимущество термодинамического метода анализа сос­ тоит в том, что его применение не требует знаний промежу­ точных стадий процесса и позволяет судить о характере про­ исшедших изменений по конечным результатам, что особенно ценно при познании геологических явлений, течение которых исчисляется десятками и сотнями миллионов лет.

Как показал С. Р. Де Гроот (1956), возникновение необ­ ратимого процесса, каким и является диффузионный процесс,

где L l K — феноменологический коэффициент.

Потоки представляют собой производные по времени пара­ метров состояния ( I i = L i , ' і=1,2 .... п), а силами являются функции параметров состояния.

77

Суммирование по всем индексам учитывает и эффекты нало­ жения, которыми сопровождается процесс диффузии. Потоки и силы являются векторами. Отсюда .величина и знак термо­ динамической силы и потока указывают на направление про­ цесса.

TdS=dU-[xdM.

const и по dM при U=eonst дает выражение сил.

XK=Fk-Tgrad(^),

уgradT

компонента «к» в трехкомпонентной системе будет:

78