книги из ГПНТБ / Кудряков, В. А. Гидрогеологические факторы, влияющие на формирование нефтяных и газовых месторождений обзор

2 . Различные органические соединения морских и континенталь­

ных вод могут преобразовываться в углеводороды аналогично ор­ ганическим веществам гораых пород, так как находятся в подобных геохимических и термодинамических условиях;они могут служить допол­ нительным источники* парафиновых,нафтеновых, ароматических угле­ водородов и сернисто-азотистых компонентов нефти.

Б талассогенных водах преобладает жирные кислоты, дающие

начало преимущественно парафиновым и нафтеновым углеводородам,

а в метеогенных(по некоторш данным) - гуминовые кислоты, кото-

pie в результате термокаталитического распада молекул и циклиза­ ции обескислороженных частиц обусловливает появление циклических углеводородов а смолисто-асфальтеновых веществ [ i,3 0 ] . При до­ статочно быстром захоронении, когда углеводы и лигнин не дости­

гают крайних стадий распада, возможно накопление полисахаридов,

различных органических кислот и альдегидов. Дальнейшее превра­ щение этих веществ может привести к образованию парафиновых и нафтеновых углеводородов /30,43_/ .

3. Продукты разрушения нефтей (нафтеновые кислоты, фенолы

и др.У поступают в подземные воды при миграции из зоны гиперге-

неза в зону катагенеза и вследствие дакарбоксилироваяия образуют дополнительные нафтеновые и ароматические компоненты нефти.

Прямая завис ямость между содержанием батумоидов в водах и

эпигенетичного битума в породах, установленная Е.А.Барс и др. . (I960 г . ) , указывает на т о , что подземные воды является средой,

в которой происходит миграция углеводородов из нефтегазопроизво­

дящих пород в залежи. Результаты изучения органических веществ горных растворов [w ] полностью согласуется с представлениями

о стадийности нефтеобразования и о повышении интенсивности этих процессов на среднем этапе катагенеза.

Таким образом, наличие значительных количеств органических

веществ в осадочных породах, горных растворах и подземных водах, а также закономерное уменьшение их растворимости при преобразова­ нии в компоненты нефти свидетельствуют о единой неразрывной це­ пи явлений перехода органических веществ, рассеянных в горных породах, через стадию водного раствори в ловушки и образовании углеводородных залежей.

Одним из кардинальных вопросов геологии нефти и газа являет­ ся установление взаимосвязи углеводородов, содержащихся в горных породах, с нефтью и газом в залежах.

- 9 -

Т а б л и ц а I

Сопоставление обоснованности гипотез миграции углеводородов

Миграция в одаофазовом газовом состоянии

Общегеологичеокие

Продолжение табл.I

7 . Несоблюдение принципа дифференциального улавливания (Ирвин, Линк, 1954; Раабен, 1959)

8 . Незначительные градиенты для фильтрации свободных углеводородов и преобладание оил поверхностного натяжения над силами воплывания (Рассел , 1958; Альтовский, 1958)

Экопе риментальные

Продолжение тайл.I

9 . Соответствие соотава нефти растворимости ее компонентов в воде (Бейкер, 1959: Мейнштейн, 1961; Польотер и д р ., 1967)

Экспериментальные

Геологическими данными и экспериментальными работами дока­

зана реальная возможность миграции углеводородов в водаораство-

ренном и однофазовом газовом состоянии (т а б л .1 ). На достигнутом уровне знаний нельзя отдать предпочтение одному из рассмотрен­ ных видов миграции. По-видимому, форму миграции углеводородов в одаофазовом газовом состоянии не всегда следует считать основ­ ной-, но она каким-то образом сосуществует с миграцией углеводо­ родов в водном растворе. Необходимо установить соотношение ука­ занных видов миграции углеводородов при формировании залежей

-нефти и газа на различных стадиях литогенеза и эволюции геогид-

родинамических систем. Вероятно, миграция в воднораствореяном состояния превалирует на начальных стадиях литогенеза, а в одно­

фазовом газовом - при переформировании залежей нефти и газа.

Э.М.Галимов [ l l ] не придерживается той точки зрения, что перемещение нефти в одаофазовом газовом состоянии является един­ ственной формой миграции, и считает, что водная среда служит промежуточным звеном при переходе углеводородов из органического вещества пород в залежь. Базируясь на применении в технике виб­ росит и "вытряхивании" керосина из керна песчаника, он предла­ гает рассматривать сейсмические колебания, сопровождающие текто­ нические процессы,в качестве фактора, определяющего саму возмож­ ность миграции и аккумуляции углеводородов в свободном состоянии.

Уместно напомнить, что еще А.И.Леворсен [26J не допускал возмож­ ности разделения флюидов по их плотностям в статических услови­ ях. Сейсмический фактор можно оценивать как дополнительный к движению подземных вод, способствугщий плотностной дифференциа­ ции ф, "видов, Эти два фактора, нарушающие статичность водонапор­ ной системы, различаются по геологической распространенности.

Если движение подземных вод является фактором тривиальным, то действие сейсмического фактора требует особых обстоятельств, в

соответствии с которыми, и сам процесс формирования залежей неф­ ти и газа перешел бы из разряда обычных в геологической истории в разряд исключительных. Кроме того , возникают следующие вопро­ сы: каким образом оценить время и масштабы проявления сейсмиче­ ского фактора для определения времени формирования залежей;

действует ли этот фактор только при переходе углеводородов из нефтегазопроизводящих пород в коллекторы или и при всплывании сво­ бодных углеводородов в водонасыщенной среде коллектора; что про­

- 14 -

исходит с углеводородами, выделившимися из органического вещества пород в поровое пространство, заполненное недонасыщенными ими во­ дами, в те периоды, когда сейсмический фактор не проявляется и т .д .

Таким образом, нельзя придавать сейсмическому фактору исклю­ чительное значение в процессе миграции и аккумуляции углеводоро­ дов, равно как и отклонять его в качестве содействующего грави­ тационному разделению флюидов.

Гидрогеологические условия Фазового обособления углеводородов

Все стадии процесса формирования нефтяных и газовых место­ рождений - от образования углеводородов до разрушения залежей -

протекают в среде водонасыщенных пород, а сами залежи представ­

ляют элементы природных водонапорных систем. Углеводороды и другие воднораствореняые органические вещества транспортируются,

главнш образом, подземными водами.

Среди факторов, обусловливающих фазовое обособление углево­

залежи формируются при выделении воднорастворенных газов в участ­ ках, где давление насыщения вод газами превышает пластовое дав­ ление /~ I2 ,I4 ,2 I1 .

При миграции пластовых вод в приподнятые участки водонапор­

ных систем понижается температура и уменьшается растворимость

жидких углеводородов, т .е . повышается насыщенность водного раст­ вора при сохранении абсолютного содержания нефтеобразующих

веществ. Поэтому можно предполагать, что при достижении предель­ ной насыщенности вод компонентами нефти механизм выделения ее такой же, как и газа. В процессе метаморфизации подземных вод

в земной коре увеличивается их минерализация и жесткость,оказываю­ щие действие, подобное снижению температуры.

Фазовое обособление углеводородов в подземных водах осуще­ ствляется по известным физико-химическим законам, достаточно _

подробно рассмотренным в литературе. Разнообразие углеводородно­ го состава нефтей может быть в определенной мере объяснено их аккумуляцией в подземных водах/"7 ,15,17_/ .

- 15 -

Действием указанных факторов не исчерпывается сложнейший

природный механизм выделения углеводородов (особенно жидких) из подземных вод. На рассматриваемый процесс могут влиять следующие

дополнительные факторы.

I . Резкое уменьшение растворимости в воде органических ве­ ществ при их преобразовании в компоненты нефти . Наиболее полные сведения имеются о растворимости в водах органических кислот,

а также жидких углеводородов [31] .

Воднорастворенные органические вещества, исходные для обра­

зования жидких компонентов нефти, и углеводороды нефти обладают

Учитывая возможность преобразования водаорастворенных орга­

нических веществ в компоненты нефти, можно считать, что резкие изменения растворимости исходных веществ и компонентов нефти обусловливают предельную насыщенность вод углеводородами и фазо­ вое обособление последних.

.таш сделана попытка количественно оценить значение данного

фактора в конкретных гидрогеологических условиях Бухаро-Хивинской нефтегазоносной области (т а б л .2 ). По содержанию органического углерода ориентировочно определялись средние содержания органи­ ческих веществ в водах на различных участках. Фактические матери­ алы по минерализации и температуре подземных вод и эксперимен­ тальные данные [31] о растворимости циклогексана позволили уста­ новить предельные значения последней на конкретных участках водо­ напорной системы. Путем сопоставления содержания органического

- 16 -

Т а б л и ц а 2

Условия фазового обособления жидких углеводородов в подземных водах Бухаро-Хивинской области

Экспериментальные данные об уменьшении растворимости в воде

углеводородов в ряду арены-цияланы-апканы не отрицают следующего:

I ) условия фазового обособления для цикланов и для алканов

аналогичны, а в случае 5-10-кратного превышения содержания водао-

растворенного органического вещества над предельной растворимо­ стью циклогексана аналогичны и для аренов; 2) при отсутствии

условий для фазового обособления цикланов и соответственно аре­ нов допускается возможность выделения алканов.

В Каракульской гидрогеологической области (см .та бл .2) веро­

ятно выделение всех классов углеводородов, исключая, может быть, низкомолекулярные арены, а в Бухарской - метано-нафтеновых угле­ водородов в юрском водонапорном комплексе и метановых в нижнеме­ ловых; обособление углеводородов в сеноман-альбском водонапорном комплексе Бухарской гидрогеологической области представляется сом­ нительным. Таким образом, можно говорить о том, что в Бухаро-

Хивинской области хотя бы часть углеводородов прошла стадию вод­ ных растворов до скопления в залежах.

Задача будущих исследований - выяснение группового соста­

ва воднорастворенных органических веществ, изучение изменения их состава и содержания в палеогидрогеологическом плане и уста­ новление зависимостей растворимости различных классов углеводо­ родов от минерализации вод.

2 .Фильтрационный эйкоект. Вследствие неодинаковой проницаемо­ сти пористой среды для различных компонентов водного раствора,

растворитель при движении опережает растворенное вещество.

Повышенный интерес к этому явлению возник после опубликова­ ния работы [ 20] , в которой рассме^ривалась фильтрация раство­ ров через полупроницаемые перегородки и анализировалась уравне­ ние фильтрационного эффекта; с явлением фильтрационного эффекта связывалось усиление рудообразовательных процессов под глинисты­ ми полупроницаемыми покрышками за счет выпадения рудных минера­ лов из концентрированного водного раствора.

Экспериментальные исследования по фильтрационному эффекту понижение минерализации вод при прохождении через пористую среду не может быть объяснено адсорбцией раство­

- 18 -