24. Условия образования газоконденсатных залежей. Первичные и вторичные газоконденсаты

Конденса́т (лат. condensatus — уплотнённый, сгущённый) — продукт конденсации парообразного состояния жидкостей, то есть продукт перехода вещества при охлаждении из газообразной в жидкую форму. Другими словами, конденсат — это жидкость, образующаяся при конденсации пара или газа.

Газовые конденсаты — жидкие смеси высококипящих углеводородов различного строения, выделяемые из природных газов при их добыче на газоконденсатных месторождениях.

В пластовых условиях при высоком давлении (от 10 до 60 МПа) и температуре в парообразном состоянии находятся некоторыебензино-керосиновые фракции и, что случается реже, более высокомолекулярные жидкие компоненты нефти. При разработке месторождений давление падает в несколько раз — до 4—8 МПа, и из газа выделяется сырой нестабильный конденсат, содержащий, в отличие от стабильного, не только углеводороды С₅ и выше, но и растворённые газы метан-бутановой фракции.Залежи газоконденсата широко распространены в осадочном чехле. Формирование газоконденсатных систем весьма специфично. Эти газоконденсаты могут иметь и имеют различный генезис. С одной стороны газоконденсаты образуются, когда легкие фракции нефти образуются в газе и находятся в парообразных состояниях – нефтегазоконденсаты (I тип). И есть II тип газоконденсата, который непосредственно от состава органического вещества и термобарических условий, образуются непосредственно из органического вещества. Само органическое вещество генерирует газ и в пласте появляется газоконденсат. При преобразовании органического вещества оно может генерировать нефть, газ, газоконденсаты в зависимости от условий среды. От нефтяных залежей газоконденсатные отличаются однофазным парообразным состоянием углеводородного флюида, а от газовых залежей наличием в состоянии обратного испарения жидкой фазы (конденсат). Ретроградные процессы обеспечивают образование газоконденсатных залежей. I тип – вторичные газоконденсаты (нефтегазоконденсаты); II тип – первичные газоконденсаты

25. Основные методы исследований углеводородных флюидов и ов пород (газожидкостная хроматография, масс-спектрометрия, ядерно-магнитный резонанс и др.)

Газожидкостная хроматография

Хроматографическое разделение компонентов происходит между двумя фазами  неподвижной (нанесенной на капиллярную колонку) и подвижной (парообразная проба в потоке газового носителя). Впервые идея использования газа в качестве подвижной фазы была высказана еще в 1941 г. американскими исследователями Мартином и Синджем. Практически этот метод был разработан в 1952 г. Мартином и его сотрудником А. Джеймсом. Аппарат для проведения анализов методом газожидкостной хроматографии называется хроматографом. В зависимости от анализируемых смесей, выбирают неподвижную фазу, обеспечивающую наиболее полное разделение (например, для определения метановых и нафтеновых углеводородов  сквалан, эпиезон-L и др. Суть метода заключается в различиях адсорбционной способности метановых и нафтеновых углеводородов от ароматических. Фракцию НК-200 С пропускают через стеклянную колонку, длиной 22,5 м, заполненную силикагелем, в которой и происходит разделение смеси (вспомните опыт М.С. Цвета). Чистоту разделения проверяют по показателю преломления, так как показатели преломления метановых и нафтеновых углеводородов значительно отличаются от показателя преломления ароматических углеводородов (об этом мы уже рассказали в разделе 4.2 «Физико-хими-ческие свойства нефтей»). После разделения смесь метановых и нафтеновых углеводородов вводится микрошприцом в узел ввода пробы хроматографа (десятые доли миллиграмма). В узле ввода пробы, благодаря высокой температуре, происходит испарение введенного вещества и его перемещение в потоке газа-носителя в капиллярную колонку. Капиллярная колонка находится в термостате, в котором температура по заранее рассчитанной программе равномерно увеличивается. Это способствует тому, что разделяемая смесь многократно распределяется между газом-носителем (подвижная фаза) и нелетучей неподвижной жидкой фазой. Учитывая, что каждый компонент имеет свой коэффициент распределения, происходит процесс разделения смеси на составляющие. В конце капиллярной колонки разделенные компоненты вместе с газом-носителем попадают в пламенно-ионизационный детектор^ и затем регистрируются компьютером. Газовая хроматография используется в геохимии, химии, экологии, биохимии, медицине и т.д. Этот метод универсален. Он обладает высокой разделяющей способностью, позволяя проанализировать смеси, состоящие из сотен компонентов. Имеет очень высокую чувствительность: способен определить микропримеси с концентрацией до 10^10 %.

МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ

Масс-спектрометрию можно рассматривать как совокупность двух различных процессов: ионизации (превращения нейтрального атома или молекулы в заряженную частицу) и разделения ионов^ по отношению их массы к заряду (m/z). показаны основные элементы масс-спектрометра: источник ионов, масс-анализатор и приемник ионов. Особое значение в приборе имеет вакуумная система с устройством для подготовки и ввода исследуемого вещества и электронные блоки. Принцип действия прибора очень простой. Прежде чем получить масс-спектр, необходимо перевести нейтральные молекулы и атомы исследуемого вещества, в заряженные ионы. Этот процесс называется ионизацией.Как правило, в масс-спектрометрах применяют метод ионизации, основанный на бомбардировке исследуемого образца потоками электронов, которые образуются в результате термоэлектронной эмиссии^ катода, изготовленного из вольфрамовой проволоки и нагретого до высокой температуры. Хроматографический метод позволяет определять индивидуальные углеводороды в низкокипящих фракциях нефтей, а также алканы нормального строения и изостроения в средних нефтяных фракциях. Большинство моделей хромато-масс-спектрометров позволяют записывать хроматоргамму по суммарному сигналу всех ионов или, как это обычно называют, по полному ионному току (TIC), образующихся в ионном источнике.С помощью этого метода удалось обнаружить новый гомологический ряд молекул-биометок (2,7-диметилалканов).показывает содержание органического углерода.

ЯДЕРНО-МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС

Явление ядерного магнитного резонанса заключается в том, что если вещество поместить в магнитное поле и подействовать на него электромагнитным излучением, то при частоте, которая соответствует частоте перехода между подуровнями ядер этого вещества, возникает резкий (резонансный) максимум поглощения электромагнитного излучения

Методы ЯМР успешно применяются в самых различных областях науки и техники: физики, химии, биологии, геологии, геохимии и др. С помощью ЯМР определяют структуру энергетических уровней ядер различных веществ, а также тип химических соединений. В промысловой геологии, литологии и т.д. ЯМР используется для изучения структуры твердого тела, определения эффективной пористости пород и др. В органической геохимии  для изучения молекулярные структуры органических соединений

Завершая рассказ об анализах, проводимых с помощью ядерно-магнит-ного резонанса, следует отметить, что ЯМР-исследования дают возможность получить информацию о структуре атомов и молекул, причем не только в стационарных условиях в лаборатории, но и непосредственно на скважине. Поэтому ЯМР-спектрометрия в настоящее время входит в состав комплексных геолого-геофизических и геохимических исследований при поисках, разведке и разработке нефтегазовых месторождений.

ЭЛЕКТРОННО-ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС

Явление электронно-парамагнитного резонанса (ЭПР) было открыто в 1941 г. (опубликовано в 1944 г.) академиком, основателем казанской научной школы Е.К. Завойским совместно с С.А. Альтшулером и Б.М. Козыревым. ЭПР-спектроскопия позволяет идентифицировать литотипы горных пород, выделять нефтебитумосодержащие горизонты в разрезе скважин и надежно определять принадлежность нефти к пластовой или добавляемой в промывочную жидкость.

ЭПР-спектроскопия позволяет также оперативно определять открытую пористость горных пород. Авторами установлено, что каждый литотип пород в пределах конкретной площади имеет строго индивидуальный ЭПР-спектр. В связи с этим, имея базу данных ЭПР-спектров различных пород можно с помощью специальных программ автоматизировать достаточно сложный и трудоемкий процесс построения литологического разреза.