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

цированной миграции потоков компонентов из залежей раз­ личных типов. В большинстве случаев газовые залежи отдают в окружающие их подземные воды легкие углеводороды, а нефтяные — более тяжелые. Из нефтяных залежей в подзем­ ные воды, как правило, мигрирует и азот. В районах же пре­ имущественного развития газовых залежей миграция азота осуществляется в основном из подземных вод по направлению' к залежам. Таким образом, соотношение фонового состава подземных вод и состава источников миграции, в значитель­ ной мере обуславливающее разнонаправленность и дифферен­ циацию потоков мигрантов залежей различных типов, являет­

изменений отдельных составляющих газа подземных вод, на­ ходящихся в ореоле влияния залежей. Колебания концентра­ ций метана в составе водорастворенного газа фона близки к

Следовательно, направленность потока метана из газовых залежей в окружающие их воды будет преобладать, тогда как по отношению к нефтяным залежам, наоборот, воды могут

191

•сами нередко являться источником миграции метана. Анало­ гичные рассуждения могут быть продолжены и для других компонентов газовых смесей. Важно подчеркнуть, что они полностью согласуются с теми направлениями потоков миг­ рантов, которые получены при теоретических расчетах, про­ веденных с применением метода термодинамики необратимых процессов.

Из приведенной оценки фоновых характеристик подзем­ ных вод и определения направлений и масштабов миграции из залежей нефти и газа, а также термодинамического обос­ нования разнонаправленное™ потоков мигрантов логически вытекает возможность подхода к принципиальному решению такой важнейшей проблемы теории геологии и геохимии неф­ ти и газа, как проблема сохранения залежей.

На различных расстояниях от залежей, как в вертикаль­ ном разрезе структур, так и по пласту, существуют зоны, ранее названные нами «зонами динамического равновесия» (А. С. Зингер, 1966). Здесь потоки мигрантов залежей встре­ чаются с потоками одноименных компонентов, мигрирующих по направлению к залежам. Это ограничивает возможность рассеяния последних и обеспечивает, таким образом, сохране­ ние их запасов и состава. Наличие таких зон может быть вы­ ведено как простое следствие из доказанного методом термо­ динамического анализа факта существования разнонаправлен­

Следовательно, механизм процесса, приводящего к сохра­ нению залежей, состоит во взаимном массообмене мигранта­ ми в «зонах динамического равновесия». Потери мигрирую­ щих из залежей компонентов пополняются равным количест­ вом их, поступающим из подземных вод. Такое понимание массообмена залежей с окружающей средой позволяет гово­ рить о непрерывности процесса формирования залежей (во всяком случае о существовании его в настоящее время).

При рассмотрении данных, характеризующих направление миграционных потоков, можно найти достаточное подтверж­ дение изложенным представлениям. Этой цели может слу­ жить пример анализа распределения направлений потоков мигрантов в пределах Топовекой площади. Здесь миграция

.легких углеводородов происходит из обводненного пласта ок­ ского надгоризонта по направлению к залежи, приуроченной •ко I I пласту. Из нижележащих водоносных горизонтов ясно-

192

Полянского надгоризонта залежь пополняется тяжелыми угле­ водородами (рис.38).

Положения, вытекающие из анализа конкретного факти­ ческого материала, очень близки к тем, которые развиваются

впоследнее время В. А. Соколовым (1964). Рассматривая миграцию газов в земной коре и их обмен с атмосферой, он приводит расчеты потерь газа из залежей, обязанных чисто диффузионному процессу миграции. При .значениях коэффи­ циента диффузии, равном ,1.10-6 см3/сек, в случае стационар­ ного диффузионного потока за 1 млн. лет из залежи через каждый квадратный метр поверхности будет уходить 6,3 мъ

метана. Таким образом, через 100 млн. лет потери газа со­ ставят 630 mz с каждого квадратного метра. Трудно предста­ вить, отмечает В. А. Соколов, чтобы газовая залежь могла хотя бы частично сохраниться при таких потерях, тем более, что фильтрация и другие процессы миграции еще -более уве­ личивают их размеры. Аналогичные расчеты были сделаны и

впредыдущих работах В. А. Соколова. В частности, в моно­ графии (1956) отмечалось, что залежи гаіза таких крупней­ ших месторождений, как Панхэидл и Хьюготон, составляю­ щие вместе около 1400 млрд. ж3 , с пермского периода и до наших дней должны были бы обновиться не менее чем 3—4 раза.

В.А. Соколов считает, что сохранность газовой залежи или газовой шапки в нефтяной залежи может быть обуслов­ лена как сравнительно недавним образованием залежи, так и непрерывным подтоком газа, восполняющим его потери, или крайне низкими значениями коэффициента диффузии и яв­ лениями ее торможения и затухания. Рассмотренный выше маесообмен залежей с окружающими подземными водами, раскрывая механизм процесса их сохранения, наглядно про­ иллюстрировал реальность большинства из перечисленных факторов, отмеченных В. А. Соколовым. Мы имеем возмож­ ность фиксировать потоки мигрантов, направленные к зале­ жам, и «восполняющие их потери», а также «наличие явле­ ния торможения и затухания диффузии» в виде зон динами­ ческого равновесия."Сравнительно небольшие масштабы оре­ ольного влияния залежей, особенно по вертикальному разре­ зу покровных толщ, связаны с низкими значениями коэффи­ циентов диффузии глинистых толщ, перекрывающих залежи и встречающихся в разрезе на различных расстояниях от них. На это обстоятельство обращал внимание еще Е. М. Геллер (1958), показавший, что при значениях коэффициента диффу-

194

зии .порядка 10~6 см2/сек сохранение запасов газа в залежи, возникшей 300 млн. лет назад (т. е. существующей с девон­ ского времени), требует их обновления 1100 раз. Он справед­ ливо считал, что .непосредственное применение к расчетам диффузии газа в естественных условиях тех коэффициентов, которые определены по кернов ому материалу в лаборатори­ ях, невозможно, так как они весьма завышены и в реальных условиях имеют порядок Ю - 8 , Ю - 9 см2/сек. Е. М. Геллер бо­ лее 10 лет назад предвидел, «что диффузионное рассеяние залежей через покровную толщу имеет в общем случае очень скромные размеры, никак не угрожающие их сохранению в отсутствии восполнения запасов газа даже в геологических Промежутках времени».

Однако, если запасы нефтяных и газовых залежей все ж е восполняются, необходимо представить себе тот источник, который на протяжении геологических отрезков времени мог бы обеспечить это восполнение. Реально ли допущение его существования, например, с точки зрения балансовых соотно­ шений количества углеводородов, содержащихся в подземных водах и в залежах нефти и газа?

Положительный ответ на этот вопрос дают расчеты коли­ чества свободного газа в залежах и газа, растворенного в подземных водах, выполненные рядом исследователей для от­ дельных нефтегазоносных областей СССР и США. К такому

содержатся несравненно большие количества углеводородов, чем в нефти и природном газе, хотя при расчете учитывались не только фактически установленные, но и прогнозные зале­ жи нефти и газа. Принятые в расчете значения соответству­ ющих параметров состава подземных вод, наоборот, чаще все­ го характерны для вод непродуктивных структур и горизон­ тов, т. е. являются их фоновыми показателями.

Аналогичны в этом смысле и результаты ряда других исследователей. Так, например, С. Дж . Пирсон (1962), ка­ саясь новых направлений в развитии геохимических методов поисков нефти и ссылаясь на работы С. Э. Баклея и др., от­ мечает, что оцениваемое количество газа, растворенного в