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

заполняется самой легкой нефтью, содержащей наибольшее коли­ чество растворенного газа и имеющей самое высокое давление на­ сыщения, пониженное содержание асфальтенов и смол и макси­ мальный выход легких фракций. Самая тяжелая нефть, пройдя через серию ловушек, скопится в самой удаленной от бассейна нефтепродуцирования ловушке.

Если возможность дифференциального улавливания нефти и газа по указанной схеме в процессе их миграции через систему ловушек в целом сомнений не вызывает, то схема последователь­ ного заполнения нефтью и газом ловушек, расположенных в об­ ласти глубин, где пластовые давления меньше давления насыщения и где происходит дифференциация жидких и газообразных угле­ водородов, может быть представлена несколько иначе.

На первой стадии, когда в ловушку из зоны нефтегазообразования поступают первые порции нефти и газа вместе с движу­ щейся пластовой водой, в ней начинается дифференциация флюи­ дов по их плотности. Объем ловушки заполнен частично, в своде газ выделяется в свободную фазу, ниже располагается нефтяная оторочка и еще ниже — вода.

На второй стадии при поступлении дополнительных порций нефти и газа объем ловушки оказывается заполненным до ее гид­ равлического замка и часть нефти, оттесняющаяся газовой шапкой в нижнюю часть структуры, начинает просачиваться в точке наи­ меньшей амплитуды структуры (точка просачивания или гидравли­ ческий замок ловушки) и мигрировать вверх по восстанию слоев

вследующую структурную ловушку. Мощность нефтяной оторочки

вловушке постепенно уменьшается при увеличении объема газовой шапки. Ловушка еще улавливает поступающие новые порции газа, но перестает улавливать нефть.

На третьей стадии основной объем ловушки заполняется газом,

а мощность нефтяной оторочки, по нашим представлениям, умень­ шается до критической, при которой начинаются прорывы газа из газовой шапки в месте наименьшей амплитуды структуры. Такой критической высотой нефтяной оторочки при сравнительно неболь­ ших размерах структурных ловушек (длина 15—20 км, ширина 5— 8 км) и весьма хороших коллекторских свойствах продуктивных пластов является высота 5—10 м, редко больше.

По-видимому, критическая мощность нефтяной оторочки в зна­ чительной мере зависит от вязкости нефти, расстояния крайних точек нефтяной оторочки до точки просачивания и от коллектор­ ских свойств продуктивных пластов. Можно полагать, что с уве­ личением вязкости нефти, ухудшением коллекторских свойств про­ дуктивных пластов и увеличением площади нефтяной оторочки средняя мощность последней, при прочих равных условиях, дол­ жна возрастать.

К концу третьей стадии, начиная с момента начала прорыва газа из газовой шапки через замок структурной ловушки, послед­ няя перестает улавливать новые порции

2 Зак. 45

газа, а мощность подстилающей газовую шапку нефтяной ото­ рочки, ее размеры и положение, а также газовой шапки, остаются практически неизменными.

На четвертой стадии все притекающие к ловушке жидкие и га­ зообразные углеводородные флюиды минуют ее и мигрируют далее вверх по восстанию оси вала в гипсометрически более высокие структурные или иные ловушки. Объем и положение небольшой нефтяной оторочки ниже замка структурной ловушки остаются не­ изменными.

Мы считаем, что нельзя полностью согласиться со схемой рас­ пределения залежей нефти и газа в последовательной цепи лову­ шек, предложенной С. П. Максимовым (1954, 1964), В. Гассоу

(1954, 1955) и С. Ф. Федоровым (1956, 1961, 1962, 1963), в случае,

когда пластовое давление превышает давление насыщения. Допустим, что первая, наиболее погруженная, структурная ло­

вушка расположена вблизи от области нефтегазообразования на глубине, где пластовое давление в пласте-коллекторе, по которому происходит миграция углеводородов, значительно превышает дав­ ление насыщения нефти газом и равно 190 кгс/см2 при давлении насыщения 130 кгс/см2. В этом случае в первую ловушку углево­ дороды будут поступать в однофазном состоянии, так как весь газ будет растворен в нефти. Если в своде первой ловушки пластовое давление будет более 130 кгс/см2, то дифференциации нефти и газа в пределах ловушки не произойдет и нефть здесь будет значи­ тельно недонасыщена газом.

После полного заполнения первой ловушки до ее гидравличе­ ского замка избыток нефти начнет перетекать через этот замок и мигрировать в расположенную гипсометрически выше вторую ло­ вушку. При этом давление в пласте, по которому будет мигриро­ вать нефть с растворенным в ней газом, постепенно будет пони­ жаться от 190 до 150 кгс/см2, но поскольку это пластовое давление все еще остается выше давления насыщения, то и здесь выделения газа из нефти не произойдет, и во второй ловушке также обра­ зуется залежь нефти с растворенным в ней газом. Количество растворенного газа, содержащегося в каждой единице объема пластовой нефти, в первой и второй ловушках будет примерно оди­ наковым. Для нефтей большинства месторождений, например Пе­ чорской впадины Тимано-Печорской провинции, эта величина (по данным исследования глубинных проб нефти и замера начальных газовых факторов) составляет 95—110 м3/т. Условно величина газонасыщенности нефти во второй ловушке может быть принята равной ПО м3/т. При заполнении второй ловушки нефтью до ее гидравлического замка последующие порции нефти уже не будут задерживаться этой ловушкой и будут мигрировать далее вверх по восстанию к третьей ловушке. На первом участке пути между вто­ рой и третьей ловушками будет мигрировать только нефть, но по достижению ею глубин, где пластовое давление окажется равным давлению насыщения, а затем будет меньше последнего, из нефти

18

начнут выделяться первые порции ранее полностью растворенного в ней газа, и далее миграция будет осуществляться практически уже в виде двухфазного потока. К моменту достижения нефтью третьей ловушки из каждой единицы объема нефти выделится в свободную фазу количество газа, прямо пропорциональное раз­ ности между давлением насыщения нефти газом во второй ловушке (в нашем примере 130 кгс/см2) и пластовым давлением в третьей ловушке (ПО кгс/см2). Количество газа, выделившегося из каждой единицы объема нефти в этом случае при достижении последней ловушки, может быть выражено следующей формулой:

Qr0= k A p .

где Qr0— количество газа, выделившегося из единицы объема

нефти при миграции последней из второй ловушки в третью ло­ вушку; k — коэффициент, учитывающий растворимость газа в нефти при повышении давления на 1 кгс/см2 и зависящий от компонент­ ного состава нефти и газа, пластовой температуры и интервала давлений; Ар — разность между давлением насыщения во второй ловушке и пластовым давлением в третьей ловушке.

Исходя из этого, общее количество газа, которое будет улавли­ ваться третьей ловушкой до момента ее полного заполнения, будет равно количеству газа, выделяющемуся из единицы объема нефти при понижении давления от ра до рт, умноженному на объем нефти, поступившей в третью ловушку или мигрировавшей через нее и отдавшей часть ранее растворенного газа.

При заполнении третьей ловушки газом и нефтью до ее замка новые порции прошедшей через эту ловушку и частично дегазиро­ ванной нефти будут мигрировать в гипсометрически еще более вы­ соко расположенную четвертую ловушку. При,этом новое пониже­ ние пластового давления вызовет выделение из нефти в свободную газовую фазу еще некоторого количества растворенного в ней газа, пропорционального разности пластовых давлений в третьей и чет­ вертой ловушках, и в ней, как в третьей ловушке, будет формиро­ ваться газонефтяная залежь. В случае последующего увеличения в третьей ловушке газовой шапки, при соответствующем уменьше­ нии мощности нефтяной оторочки до критической, поступление

вэту ловушку дополнительных количеств углеводородов приведет

квозникновению прорывов из нее газа, как это было описано выше, при рассмотрении заполнения нефтью и газом отдельной ло­ вушки, и поступление газа в четвертую ловушку увеличится, что еще более будет способствовать образованию здесь газонефтяной залежи.

Формирование залежей нефти и газа в пятой и шестой ловуш­ ках будет происходить по тому же принципу, что и в четвертой ло­ вушке, как за счет дополнительного выделения газа из нефти при понижении пластового давления от piv яо р \и pvi (соответственно с 80 до 65 кгс/см2), так и за счет дополнительного поступления

газа после полного заполнения третьей и четвертой ловушек и начала прорывов через них газа. Несомненно, что по такой же схеме происходило заполнение нефтью и газом седьмой ловушки, наиболее приподнятой. При достаточно большом количестве нефти и газа, поступающих из глубоко погруженных областей нефтеобразования, основная их масса после заполнения всей емкости пер­ вой — четвертой ловушек должна была поступить в седьмую ловушку и образовать здесь крупную газонефтяную залежь с боль­ шой газовой шапкой. По-видимому, именно такой процесс и про­ исходил на северо-восточном склоне Южного Тимана при форми­ ровании здесь крупнейшего Ярегского месторождения, которое, несомненно, ранее было газонефтяным, с очень большой газовой шапкой. Если теперь мы попытаемся первую и вторую ловушку отождествить с Западно-Тэбукским и Джьерским месторождени­ ями, третью—пятую ловушки — с Нижнеомринским, Верхнеомринским, Нибельским и Войвожским месторождениями, шестую ло­ вушку — с группой Верхнеижемских небольших месторождений (Седьиольским, Западно-Изкосьгоринским, Роздинским, Кушкоджским и Нямедским), то положение седьмой ловушки будет соот­ ветствовать Ярегскому месторождению тяжелой нефти.

Недостатком представленной нами схемы, как и схемы С. П. Максимова, В. Гассоу и С. Ф. Федорова, является статич­ ность, т. е. рассмотрение миграции нефти и газа при фиксирован­ ном гипсометрическом положении ловушек и потоке углеводород­ ных флюидов только вдоль оси вздымающегося вала, начиная с са­ мой нижней в последовательной цепи ловушек. В действительности наблюдающаяся в природе картина миграции нефти и газа и за­ полнения ими ловушек значительно более сложная, так как боль­ шое влияние на конечное распределение залежей нефти и газа ока­ зывают следующие факторы:

1) первичное количественное соотношение газообразных и жидких углеводородов, генерировавшихся нефтегазоматеринскйми толщами;

2) возможное поступление части углеводородного потока непос­ редственно в ловушки средней части вала за счет местной мигра­ ции нефти и газа из прилегающих бассейнов их генерации;

3) направление движения пластовых вод, их газонасыщенность и избирательная способность к растворению газообразных и жид­ ких углеводородов;

4)фациальный состав, выдержанность и коллекторские свой­ ства пластов, по которым происходит миграция нефти и газа;

5)изменение взаимного гипсометрического положения ловушек

иформирующихся в них залежей нефти и газа во времени с изме­

нением соотношения пластового давления и давления насыщения

взалежах;

6)степень герметичности покрышек над нефтяными и особенно над газонефтяными залежами;

20