14. Влияние миграционных процессов на формирование и разрушение скоплений нефти и газа

Основные факторы, благоприятные для существования залежей

Главным условием существования залежей нефти и газа после их образования является сохранение тех физико-химических и геологических условий среды, при которых формировались залежи. К ним относятся: 1) сохранение ловушки; 2) сохранение качества покрышки; 3) изолированность залежей от поверхностных экзоген­ных реагентов, окисляющих и разрушающих углеводороды (влияние пресных вод, микробов и др.); 4) застойный режим законтурных вод; 5) ограниченность процессов диффузии; 6) ограниченность изменений температуры и давления.

Разрушение залежей нефти и газа

В природных условиях происходят постоянные процессы не только формирования залежей, но и переформирования и разрушения их. К числу основных факторов, разрушающих залежь, относятся: раскрытие ловушки; изменение состава законтурных вод; изменение гидродинамики подземных вод; ухудшение качества покрышки; диффузия жидкостей и газов через покрышки; изменение температуры и давления.

1. Раскрытие ловушки. Такой процесс может происходить при увеличении регионального наклона пластов-резервуаров, при нарушении их тектоническими разломами. При возрастании регионального наклона слоев малоамплитудные куполовидные складки могут раскрыться, частично или полностью преобразовываясь в структурные носы и выступы. При этом создается условия для перетока нефти и газа в вышележащие ловушки или в близповерхностные условия.

Нефть теряет часть растворенного газа, а в близповерхностных условиях превращается в "мертвую нефть" или в залежи битумов и асфальтов. За счет латеральных вторичных перетоков в наиболее приподнятой части резервуара могут образоваться гигантские скопления нефти и газа. При тектонических разрывах, проходящих через ловушки, в зависимости от местоположения разлома относительно центра залежи происходит частичное или полное ее разрушение. В случае сообщения крупных трещин или разлома с поверхностью Земли создается наибольший перепад давлений, разрушение залежей протекает бурно и на месте их выхода наблюдаются газовые выбросы, источники нефти, достигающие иногда значительных размеров. Так как в своем движении поток воды и газа захватывает частицы вмещающих пород, на месте его выхода образуются грифоны и грязевые вулканы. Такие процессы широко развиты в нефтегазоносных провинциях молодых складчатых областей, в горных и предгорных районах, в частности, в Предкавказье, Средней Азии, на полуострове Челекен и др.

Раскрытие ловушки эрозионными процессами происходит при общем поднятии территории, в результате которых залежь поднимается в близповерхностные условия и раскрывается при разрушении перекрывающей ее покрышки. Так образуются залежи асфальтов и битумов.

2. Влияние состава законтурных вод. Сульфатные воды действуют разрушающе на углеводородные соединения. Бактерии законтурных вод разлагают углеводороды и могут привести и превращению нефти целиком в газ, а иногда к уничтожения и газообразных углеводородов.

3. Влияние гидродинамики подземных вод. Формирование залежей нефти и газа происходит на седиментационных этапах развития артезианских бассейнов, когда подземные воды отжатые при уплотнении глинистых пород, имеют направленное движение от центра бассейна к его периферии. В периоды интенсивных поднятий нефтегазоносных территорий наступает инфильтрационный этап развития артезианских бассейнов. При этом направление движения подземных вод меняется на обратный, поверхностные воды из периферийных частей проникают вглубь бассейна и разрушают залежи углеводородов. Залежь может разрушаться и при изменении гидравлического режима, обусловленного возрастанием скорости движения подземных вод. Поток воды при увеличении скорости движения увлекает с собой углеводородные соединения из законтурных частей залежи и тем самым частично или полностью разрушает залежь.

4. Ухудшение качества покрышки. За многие миллионы лет существования залежей в породах, играющих роль экрана, в глубинных зонах происходят диагенетические и эпигенетические изменения. Перекристаллизация глинистых минералов, превращение глин в твердую породу сопровождается сокращением объема породы и образованием микротрещин. Эти процессы приводят к ухудшению со временем экранирующих свойств покрышек, фильтрации нефти и газа через покрышки и в конечном итоге - к частичному или полному разрушению залежей.

5. Эффект диффузии углеводородных молекул через покрышки. Зависит, прежде всего, от размеров молекул и от качества покрышки. Чем древнее возраст залежи, тем интенсивнее влияние диффузионного фактора на залежь, при длительном существовании которой, (десятки миллионов лет) в результате диффузии из нее удаляется газ газовых шапок или растворенный газ. Этими процессами объясняется, в частности, преобладание в древних (палеозойских) нефтегазоносных бассейнах нефтяных залежей над газовыми, наличие в них залежей "мертвой нефти", битумов и асфальтов.

6. Влияние температуры и давления. При снижении температуры и давления понижается растворимость газов в нефтях. Газ при этом выделяется в свободную фазу, поэтому нефть становится густой, вязкой, тяжелой. При повышении температуры и давления повышается взаимная растворимость нефтей и газов. Происходит преобразование нефтегазовых залежей в газоконденсатные. В зоне температур около 1000°С органическое вещество и углеводороды, находящиеся в породах, сгорают с образованием минеральных веществ.

Вывод: процессы образования и разрушения залежей тесно переплетаются между собой. На первых же этапах развития бассейна может происходить не только образование залежей, но и их переформирование и разрушение. Те же факторы, которые вначале способствовали образованию залежи, в дальнейшем могут являться причиной их разрушения. Определяющим среди них является геологическая история нефтегазоносных территорий.

Время формирования залежей

С позиции осадочно-миграционной теории происхождения нефти вопрос о времени формирования залежей может решаться на геологической основе с использованием геохимических и физических параметров нефти. К числу таких данных относятся: возраст вмещающих пород, время формирования ловушек, вступления вмещающих толщ в ГЗН и др. При этом необходимо отметить, что образование залежи не является кратковременным процессом, а происходит в течение длительного геологического времени (миллионы лет).

Залежь не может быть древнее толщ, в которых она залегает. При вступлении осадочных толщ в ГЗН начинается массовая миграция углеводородов из нефтематеринских толщ. Этот временной интервал является наиболее благоприятным для образования скоплений нефти и газа. Залежь не может быть древнее ловушки, в которой она залегает. Для определения возраста залежи используется также давление насыщения. Газ не может выделиться в свободную фазу до тех пор, пока давление насыщения не будет равно пластовому. Залежь нефти не могла образоваться при давлении ниже упругости растворенных в ней газов. Следовательно, для залежей нефти давление насыщения может служить критерием глубины и времени их первоначального формирования. Расчеты, в основу которых были положены такие исходные данные, показали, что залежи Самарского Поволжья и Заволжья, залегающие в девонских отложениях, сформировались в каменноугольное время, либо в ранней перми т.е. 250-300млн.лет назад.