Файл: Кремс, А. Я. Условия формирования и закономерности размещения залежей нефти и газа.pdf

площадям и районам. В. А. Успенский и О. А. Радченко (1952) считают, что на определенной стадии метаморфизма углей масля­ ные компоненты угольных битумов могут обогащаться углеводоро­ дами до величины, отмечаемой в нефтяных битумах. По их мне­ нию (1954), жидкие углеводороды можно рассматривать в качестве побочного продукта углеобразования. Этим явлением большое зна­ чение придавал и В. П. Козлов (1961), который связывал нефтеобразование со средними стадиями углефикации (от ПЖ до ПС).

Совершенно естественным поэтому является допущение, что об­ разовавшиеся в основном на средней стадии углефикации в коли­ чествах, превышающих сорбционную емкость угля, газообразные углеводороды и наиболее подвижная масляная фракция битумов (которая в состоянии была перейти также в газообразную фазу при соответствующих термодинамических условиях) могли мигри­ ровать из угольных пластов в пласты-коллекторы и скопиться в со­ ответствующих ловушках на территории, прилегающей к Печор­ скому бассейну, образуя здесь при благоприятных условиях про­ мышленные залежи газа.

В соответствии с изложенным не лишена, как нам представля­ ется, определенного основания серьезная попытка как с нашей сто­ роны, так и со стороны других геологов (Н. Д. Елин) рассматри­ вать угольные пласты как газоматеринские породы, служившие мощным источником образования газа (а, возможно, и нефти) в процессе метаморфизма углей.

ПРОЦЕССЫ МИГРАЦИИ И АККУМУЛЯЦИИ НЕФТИ И ГАЗА

Наличие в разрезе осадочных отложений потенциально пефтегазопроизводящих комплексов пород является только одним из факторов, обусловливающих возможность формирования в данном регионе промышленных залежей нефти и газа. Для того чтобы по­ следние могли образоваться, необходимы, как известно, благопри­ ятные условия для первичной внерезервуарной миграции углево­ дородных флюидов из нефтегазоматеринских пород в пласты-кол­ лекторы (эмиграция) и последующих процессов миграции нефти и газа по пластам-коллекторам в сторону меньших гидравлических напоров с попутным формированием залежей в ловушках, встре­ чающихся на пути.

В. А. Соколов (1965) к миграции нефти и газа относит про­ цессы фильтрации и диффузии, всплывания нефти и газа в воде,

нефти и газа при уплотнении и деформации горных пород, про­ рывы нефти и газа сквозь породы при соответствующих перепадах давления. К числу этих процессов он относит также и ее миграцию

ввиде газового раствора при высоких давлениях и температуре. Миграции нефти и газа и условиям формирования нефтяных и

газовых месторождений посвящено большое количество работ —

12

мов (1954, 1959, 1962, 1964), В. А. Соколов (1955, 1956), А. И. Леворсен (1958), А. Л. Козлов (1959), Н. А. Кудрявцев (1959, 1960), И. О. Брод (1959, 1960), М. Ф. Двали (1959, 1960), С. Ф. Федоров

Большинство исследователей главным фактором первичной миг­ рации углеводородов из нефтегазоматеринских отложений считают уплотнение глинистых, глинисто-карбонатных и глинисто-алевроли- товых осадков в процессе их диагенеза, при котором резко умень­ шается пористость этих пород (А. Н. Снарский, 1961; И. И. Несте­ ров, 1965), в результате чего вместе с большим количеством отжи­ мающейся седиментационной воды выделяются и образовавшиеся углеводороды.

Гравитационное уплотнение осадков начинается практически сразу же после их отложения в седиментационном бассейне, од­ нако на первой стадии уплотнения из водонасыщенных илов, по­ степенно превращающихся в пластическую породу, отжимается только седиментационная вода, поскольку захороненное в осадке органическое вещество еще не генерировало углеводородов. Лишь после погружения осадков на достаточно большую глубину вме­ сте с интенсивным образованием углеводородов в осадочных неф­ тегазоматеринских породах начинается первичная миграция нефти и газа в пласты-коллекторы. В качестве минимальной глубины по­ гружения осадков, необходимой для начала процессов первичной миграции нефти и газа, различными авторами указываются разные величины.

В последнее время ряд исследователей подтверждает ранее вы­ сказанное И. М. Губкиным и А. Д. Архангельским предположение о том, что для образования нефти в нефтематеринских породах и для начала ее миграции не требуется очень высоких температур и давлений, как это считалось ранее.

Так, С. Ф. Федоров (1958) пришел к выводу, что образование и миграция углеводородов из нефтематеринских отложений может начинаться для месторождений Поволжья при погружении на глу­ бину около 700 м, т. е. при пластовом давлении 60—90 кгс/см2 и те!мпературе 20—25° С.

К. А. Машкович (1960) исходил из того, что к моменту форми­ рования залежей нефти и газа в живетских отложениях некоторых месторождений Саратовского Поволжья мощность вышележащих осадков не превышала 840 м. Он приходит к выводу, что процессы нефтегазообразования протекали, вероятно, при давлении не бо­ лее 100 кгс/см2 и температуре около 25° С.

В. Гассоу (1956) считает, что наибольшей интенсивности про­ цессы первичной миграции достигают при погружении нефтегазо­ материнских пород на глубину 600—900 м. Эффект выжимания

13

постепенно уменьшается по мере дальнейшего погружения нефте­ материнской породы и уменьшения ее пористости. Критическую на­ грузку и уплотнение В. Гассоу считает необходимыми условиями первичной миграции, которую он рассматривает в качестве очень медленного и длительного процесса, зависящего от скорости накоп­ ления перекрывающих отложений и уплотнения нефтегазоматерин­ ских пород. Допускается, что вначале из осадка удаляется основ­ ное количество седиментационной воды и только потом начинается движение углеводородов.

М. А. Капелюшников, Т. П. Жузе и Е. Л. Закс (1952), исследуя физическое состояние нефти, газа и воды в пластовых условиях, показали возможность растворения нефти в углеводородном газе при высоких давлениях и температурах и пришли к выводу о воз­ можности миграции нефти, газа и воды в породах в однофазном газообразном состоянии (в виде газоконденсатных растворов). По­ следние экспериментальные опыты Т. П. Жузе и Т. П. Сафроно­ вой (1967), С. Н. Белецкой (1967), М. И. Гербер и др. (1967)

подтвердили возможность извлечения битуминозных веществ из осадочных пород сжатыми газами, а также возможность переноса углеводородов фильтрующимися газами даже через глинистую породу с ничтожно малой проницаемостью.

Из приведенного выше обзора видно, что главным фактором первичной миграции углеводородов из нефтематеринских пород яв­ ляется длительное диагенетическое изменение осадка при сохране­ нии восстановительных условий среды в процессе его погружения и седиментационного уплотнения, сопровождающегося ростом пла­ стового давления и температуры. Этот медленный и непрерывный процесс протекает, по М. Ф. Двали (1962, 1967), в течение всей жизни осадочных пород, вплоть до стадии высокого метаморфизма, когда органическое вещество способно в условиях высоких темпе­ ратур и давлений образовывать только метан и сильно обуглероженный остаток. Он сопровождается, таким образом, унифика­ цией содержащегося в осадке органического вещества с генерацией значительных объемов углеводородных и углекислого газов, спо­ собствующих переводу рассеянных углеводородов в водный и газо­ конденсатный растворы и последующей миграции их в пласты-кол­ лекторы. Процессы первичной миграции, по-видимому, начинаются при погружении осадков на глубину 700—900 м и достигают мак­ симальной интенсивности на глубинах 1000—1200 м, т. е. при дав­ лениях 120—150 кгс/см2 и температурах 40—45° С.

Н. Б. Вассоевич (1967, 1969) считает, что главная фаза нефте-

в которой осуществлялось ГФН. С. П. Максимов (1972) считает, что главная зона нефтегазообразования находится на глубинах не

менее 1—1,5 км.

В процессе постепенного вытеснения седиментационной воды из уплотняющегося осадка в пласты-коллекторы эта вода начинает

14

двигаться по последним из центральных, наиболее погруженных участков седиментационных бассейнов к их периферийным борто­ вым частям в сторону меньших гидравлических напоров. Вместе с водой движутся и попавшие в пласты-коллекторы углеводород­ ные флюиды, причем последние постепенно образуют все более и более крупные скопления с пропорционально возрастающими си­ лами всплывания.

В начале латеральной миграции углеводороды скапливаются у кровли пористых и проницаемых пластов-коллекторов и затем мигрируют вверх по восстанию слоев, постепенно присоединяя к себе все новые ранее разрозненные и мелкие первичные скопле­ ния углеводородов. При достижении углеводородами антиклиналь­ ных перегибов, валообразных поднятий или зоны регионального

изон выклинивания коллекторов в сторону наиболее припод­ нятых структурных участков в виде своеобразных струйных по­ токов.

При пластовом давлении, большем чем давление насыщения нефти газом, весь газ растворяется в нефти и миграция происходит

ввиде одной нефтяной фазы. По мере подъема такой нефти в бо­ лее приподнятые структурные участки и уменьшения пластового давления до давления насыщения газ выделяется в свободном виде

идальнейшая миграция углеводородов осуществляется в двухфаз­ ном состоянии (нефть и газ). Наконец, при высоких пластовых давлениях и резком преобладании в углеводородной смеси газооб­ разных компонентов наиболее легкие фракции нефтей растворя­ ются в газе и миграция может происходить в виде однофазной конденсатной смеси.

При латеральной внутрирезервуарной миграции нефти и газа в виде струйных потоков вверх по региональному или местному подъему пластов-коллекторов они улавливаются встречающимися на пути ловушками, причем заполнение последних происходит по принципу дифференциального или раздельного улавливания газообразных и жидких углеводородов, сформулированному в ра­

В. П. Савченко (1952) показал, что ловушка, нацело заполнен­ ная газом, не может служить ловушкой для нефти, тогда как газ, попадая в ловушки, заполненные нефтью, может замещать ее.

Рассматривая процесс дифференциации нефти и газа при их миграции вдоль серии структурных ловушек, расположенных на од­ ном тектоническом валу и взаимосвязанных между собой, С. П. Максимов, В. Гассоу и С. Ф. Федоров пришли к выводу, что при наличии в наиболее погруженной ловушке, расположенной вблизи от бассейна нефтегазообразования, пластового давления ниже давления насыщения нефти газом эта ловушка будет пол­

15

ностью заполнена газом. Следующая расположенная выше струк­ тура может оказаться заполненной газом с нефтяной оторочкой, еще более высокие структуры будут заполнены только нефтью, а если весь объем нефти и газа в пределах нефтегазосборной пло­ щади данного вала будет израсходован, наиболее высокая струк­ тура в цепи ловушек останется заполненной водой.

Вслучае расположения нижней из цепи структурных ловушек

вобласти с пластовым давлением большим, чем давление насы­ щения, эта ловушка будет заполнена нефтью с полностью раство­ ренным в ней газом. При перетоке избыточных количеств нефти из этой ловушки в более высокую, расположенную уже на глубинах

Рис. 1. Схема дифференциации нефти и газа в ловушках (Л) и принципиальная схема диффе­ ренциального улавливания нефти и газа в после­

с пластовым давлением ниже давления насыщения, часть растворепного в нефти газа выделится в свободную фазу и структура будет полностью заполнена газом; следующая вверх по восстанию слоев структурная ловушка будет заполнена газом и нефтью, еще более высокая — нефтью, а если газа и нефти не хватит для за­ полнения всех ловушек, то последние структуры могут оказаться водоносными либо будут содержать непромышленные залежи

нефти.

Принципиальная схема, иллюстрирующая дифференциацию нефти и газа в этом случае в отдельной ловушке и в последова­ тельной цепи ловушек, показана на рис. 1.

С. П. Максимов (1954, 1964) и С. Ф. Федоров (1961, 1963) ука­ зывают, что по принципу дифференциального улавливания форми­ руются и чисто нефтяные месторождения в области давлений, зна­ чительно превышающих давление насыщения. Наиболее погру­ женная и близкая к области нефтегазообразования ловушка

16