§ 3. Масштабы (расстояния), направления и скорости миграции

По масштабам движения (расстоянии) миграция разде­ляется на региональную, контролируемую соотношениями в про­странстве зон нефтегазообразования и зон “нефтегазонакопления, и локальную, контролируемую отдельными структурами и раз­личными осложнениями (разрывными смещениями, литологическими и стратиграфическими экранами).

Расстояния, направления и скорости миграции углеводоро­дов зависят от их состояния и от геологической обстановки фор­мирования залежей.

Миграция газа (и, возможно, нефти) в растворенном со­стоянии происходит с той же скоростью и в том же направлении, что и у пластовых вод, в которых он растворен. Пластовые воды перемещаются в основном в латеральном (по напластованию) направлении (в область меньших пластовых давлений). Макси­мальные расстояния, на которые мигрирует газ вместе с пласто­выми водами, соизмеримы с протяженностью артезианских бас­сейнов и могут достигать первых сотен километров. Диффузионный массоперенос газа, который осуществ­ляется во всех направлениях (в направлении уменьшения кон­центрации газа), через трещины водонасыщенных горных пород, в том числе и глинистых, характеризуется наименьшими скоро­стями. Максимальные вертикальные расстояния, на которые мигрирует газ в диффузионном потоке, определяются диффузи­онной проницаемостью пород и временем этого процесса. По со­временным представлениям эти расстояния вряд ли могут пре­вышать 10 км.

Газ в свободном состоянии мигрирует преимущественно в вертикальном направлении к кровле пласта-коллектора, а за­тем в направлении наибольшего угла восстания пласта. Мигра­ция газа в этом случае характеризуется небольшими скоро­стями. Скорость струйной миграции газа и нефти зависит, главным образом, от фазовой проницаемости для газа и нефти, пористости пласта, а также от вязкости нефти и газа, угла на­клона пласта и разности плотностей воды, нефти и газа в пла­стовых условиях. При генерации газа (и нефти) в самом природном резер­вуаре либо в подстилающих его газоматеринских (нефтегазоматеринских) отложениях в условиях уже насыщенных газом (пре­дельно) поровых вод генерируемый газ (возможно, и нефть) ока­зывается в свободном состоянии и в этом состоянии мигрирует в ловушку (или поступает в природный резервуар и затем миг­рирует в ловушку). Расстояния, на которые газ (и, возможно, нефть) мигрирует в этом случае не будут превышать размеров зоны влияния ловушки.

При вертикальном (межпластовом) перетоке газа и нефти (например, по разрывным смещениям) из нижележащей залежи или при латеральной миграции их из одной ловушки в другую (в том же природном резервуаре) расстояния миграции будут контролироваться той геологической обстановкой, в которой осу­ществляется перемещение струи газа и жидкой нефти. Они бу­дут зависеть от мощности толщи пород, которая разделяет пер­вичную залежь (нижележащую) от вторичной (образованной в результате вертикального перетока), либо будут определяться расстояниями, отделяющими смежные друг с другом ловушки одного и того же резервуара.

§ 4. Формирование и разрушение скоплений нефти и газа

Формирование скоплений нефти и газа. Нефть и газ при миграции в свободной фазе пере­мещаются в пласте-коллекторе в направлении максимального угла восстания пласта. В первой же ловушке, встреченной мигрирующими газом и нефтью, будут происходить их аккумуляция и образование скоплений. Если нефти и газа достаточно для пополнения целого ряда ловушек, лежащих на пути их мигра­ции, то первая ловушка заполнится газом, вторая может быть заполнена нефтью и газом, третья—лишь нефтью, а все осталь­ные, расположенные гипсометрически выше, могут оказаться пустыми (содержать воду). В этом случае происходит так называемое дифференциальное улавливание нефти и газа. Принцип дифференциального улавливания нефти и газа при миграции их через цепочку общающихся между собой ловушек, расположенных одна выше другой был разработан советскими учеными В. П. Савченко, С. П. Максимовым.

Если в пласте-коллекторе происходит движение нефти с растворенным в ней газом, то на больших глубинах ло­вушки будут заполнены нефтью (и растворенным в ней газом). После заполнения этих ловушек нефть будет мигрировать вверх по восстанию пластов. На участке, где пластовое давление ока­жется ниже давления насыщения, газ будет выделяться из нефти в свободную фазу и поступать вместе с нефтью в ближай­шую ловушку. В этом случае в данной ловушке может обра­зоваться или нефтяная залежь с газовой шапкой, или, если газа будет много, она полностью будет заполнена газом, а нефть будет вытеснена им в следующую ловушку. Смежные с ней ловушки, расположенные выше, будут содер­жать газонефтяные или нефтяные залежи. Если нефти или газа не хватит для заполнения всех ловушек, то наиболее высоко рас­положенные из них будут заполнены только водой. Таким образом, дифференциальное улавливание нефти и газа имеет место при формировании их залежей только в тех случаях, когда движение и нефти, и газа осуществляется в свободной фазе.

Принцип дифференциального улавливания не является уни­версальным, объясняющим формирование залежей во всех слу­чаях. Например, при миграции газа в растворенном состоянии

Рис. 8. Принципиаль­ная схема размеще­ния газовых и нефтя­ных залежей в юр­ских и меловых отло­жениях в одной из групп местоскоплений Бухарской зоны неф­тегазонакопления: 1—газ; 2—нефть в антиклинальных структурах, расположенных на больших глубинах, газовые залежи образоваться не смогут. Ловушки окажутся заполненными водой. Выделе­ние газа в свободное состояние и заполне­ние им ловушек, расположенных выше, мо­жет иметь место, если при перемещении пластовых вод вверх по восстанию пласта пластовое давление окажется меньше дав­ления насыщения. В этом случае характер размещения залежей будет иной, чем в слу­чае дифференциального улавливания. Высоко расположенные ловушки будут содержать залежи газа, а глубоко расположенные окажутся пустыми. Следовательно, особенности разме­щения залежей газа и нефти в значительной мере могут быть обусловлены и дру­гими геологическими факторами.

Интересные особенности в размещении залежей нефти и газа наблюдаются в Бухарской зоне региональ­ного нефтегазонакопления, где в юрских отложениях встречены преимущественно нефтяные залежи (рис. 8), а в меловых— газовые. Здесь юрские образования являются продуктивными, как правило, в структурах, занимающих низкое гипсометриче­ское положение, а меловые—в структурах, занимающих высо­кое гипсометрическое положение.

Формирование газовых залежей за счет газа, прежде раство­ренного в воде, а затем выделившегося в свободное состояние, в результате восходящих тектонических движений, охвативших данный регион, будет происходить во всех ловуш­ках, расположенных в этом регионе, если пластовое давление в них окажется меньше давления насыщения.

Таким образом, формирование залежей происходит как при латеральной (внутрирезервуарной) миграции газа и нефти, так и при вертикальной (внерезервуарной). На процессы миграции и аккумуляции нефти и газа большое влияние оказывает геологическая обстановка формирования за­лежей.

Характер распределения нефти и газа в процессе их мигра­ции и аккумуляции в мощных литологических толщах во многом определяется наличием глинистых и других покрышек, их мощ­ностями, выдержанностью по площади, экранирующей способно­стью, положением в пространстве, соотношением с пластами-кол­лекторами, а также развитием различных типов ловушек, их вмещающей способностью, гидрогеологической обстановкой, раз­рывными смещениями и др.

Замечено, что мощные регионально выдержанные песчаники с высокой проницаемостью редко содержат крупные скопления нефти или газа, обычно они водонасыщены. Это объясняется вытеснением нефти и газа, легко продвигающихся по толще по­током воды.

В отдельных случаях залежи могут образоваться “на месте”. Это возможно, если нефтегазоматеринские формации содержат линзы или не связанные между собой прослои пород-коллекто­ров, окруженных непроницаемыми пластами. Образовавшиеся нефть и газ попадают в изолированные коллекторы и там со­храняются.

Разрушение скоплений нефти и газа. Скопления нефти и газа, образованные в результате мигра­ции и аккумуляции их в ловушках, в последующем могут быть частично или полностью раз­рушены. Это происходит под влиянием тектонических, биохимических, химических и физических процессов. Тектонические движения могут привести к исчезнове­нию ловушки (вследствие наклона ее или образования дизъюнктивного наруше­ния). Тогда нефть и газ из нее будут мигрировать вследствие наклона ловушки (в) или в другую ловушку или в сторону образования сброса (г). Если в течение продолжительного времени крупные территории дли­тельное время подвергаются восходящим движениям, то, есте­ственно, что нефтегазосодержащие породы будут выведены на поверхность и углеводороды рассеятся.

Биохимические реакции при наличии разлагающих углеводо­роды бактерий также могут привести к уничтожению скоплений нефти и газа.

Химические процессы (окисление) могут также разрушать нефть. К разрушению залежей могут привести в ряде случаев и диффузионные процессы.

Изучение процессов формирования и разрушения залежей нефти и газа имеет большое значение, так как позволяет пра­вильно вести поисково-разведочные работы на нефть и газ, раз­рабатывать и совершенствовать методы их поисков.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ В РАЗМЕЩЕНИИ СКОПЛЕНИИ НЕФТИ И ГАЗА В ЗЕМНОЙ КОРЕ