- •Оглавление
- •Предисловие
- •Предисловие автора к первому изданию
- •Предисловие редактора английского издания
- •Часть первая. Введение
- •Глава 1 Введение
- •Глава 2 Распространение нефти, газа и других нафтидов
- •Условия залегания
- •Поверхностные нафтидопроявления
- •Геологический возраст пород-коллекторов
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Часть вторая. Природный резервуар
- •Глава 3 Порода-коллектор
- •Классификация
- •Номенклатура пород-коллекторов
- •Обломочные породы-коллекторы
- •Глины
- •Цементация обломочных пород-коллекторов
- •Хемогенные породы-коллекторы
- •Химически осажденные карбонатные породы
- •Кремнистые породы-коллекторы
- •Породы-коллекторы смешанного происхождения
- •Разрезы буровых скважин
- •Породы-коллекторы морского и неморского происхождения
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 4 Поровое пространство породы-коллектора
- •Пористость
- •Измерения пористости
- •Проницаемость
- •Измерения проницаемости
- •Эффективная и относительная проницаемость
- •Классификация и происхождение порового пространства
- •Первичная, или межзерновая, пористость
- •Вторичная, или промежуточная, пористость
- •Связь между пористостью и проницаемостью
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 5 Пластовые флюиды-вода, нефть, газ
- •Флюиды, содержащиеся в природных резервуарах
- •Источники информации о пластовых флюидов
- •Распределение газа, нефти и воды в резервуаре
- •Вода
- •Классификация вод нефтяных месторождений
- •Характеристика вод нефтяных месторождений
- •Происхождение соленых вод нефтяных месторождений
- •Нефть
- •Измерение количества нефти
- •Химические свойства нефти
- •Ряды углеводородов
- •Другие компоненты нефтей
- •Физические свойства нефтей
- •Природный газ
- •Измерение объема природного газа
- •Состав природного газа
- •Примеси в природном газе
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Антиклинальная теория
- •Классификация ловушек
- •Структурные ловушки
- •Ловушки, связанные с разрывными нарушениями
- •Ловушки, связанные с трещиноватостью
- •Цитированная литература
- •Первичные стратиграфические ловушки
- •Линзы и фациальные замещения обломочных пород
- •Линзы и фации хемогенных пород
- •Вторичные стратиграфические ловушки
- •Гидродинамические ловушки
- •Заключение
- •Комбинированные ловушки
- •Соляные купола
- •Распространение соляных куполов
- •Соляные штоки провинции Галф-Кост
- •Кепрок
- •Происхождение соляных куполов
- •Глава 9 Пластовые условия - давление и температура
- •Пластовое давление
- •Измерение давления
- •Градиенты давления
- •Источники пластового давления
- •Аномальные пластового давления
- •Температура
- •Измерение температуры
- •Геотермическии градиент
- •Использование результатов температурных замеров
- •Источники тепловой энергии
- •Результаты воздействия тепла
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 10 Механика природного резервуара
- •Фазовые состояния
- •Поверхностные явления
- •Поверхностная энергия; поверхностное натяжение; межфазное натяжение
- •Капиллярное давление
- •Пластовая энергия
- •Газ, растворенный в нефти
- •Режим газовой шапки (газонапорный режим)
- •Водонапорный режим
- •Гравитационные силы
- •Комбинированные источники пластовой энергии
- •Движение нефти и газа в залежи
- •Явления, связанные с разработкой залежи
- •Максимально эффективный темп добычи
- •Коэффициент продуктивности
- •Уравнение материального баланса
- •Сверхвысокопродуктивные скважины
- •Малорентабельные скважины и залежи
- •Эксплуатационный период скважин и залежей
- •Вторичные методы разработки залежей
- •Добыча газа
- •Попутный газ
- •Свободный газ
- •Экономические и правовые вопросы
- •Заключение
- •Часть четвертая Геологическая история нефти и газа
- •Глава 11 Происхождение нефти и газа
- •Граничные условия
- •Неорганическое происхождение нефти и газа
- •Органическое происхождение нефти и газа
- •Современные теории органического происхождения нефти и газа
- •Природа органического материнского вещества
- •Современное органическое вещество
- •Органическое вещество неморского происхождения
- •Превращение органического вещества в нефть и газ
- •Деятельность бактерий
- •Теплота и давление
- •Изменение нефти под влиянием теплоты и давления
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 12 Миграция и аккумуляция нефти и газа
- •Геологические условия миграции и аккумуляции
- •Дальность миграции
- •Первичная миграция
- •Вода, выжимаемая из глин и сланцев
- •Циркуляция воды
- •Седиментационная и переотложенная нефть
- •Вторичная миграция
- •Перенос частиц нефти и газа водой
- •Явления, связанные с капиллярным давлением и давлением вытеснения
- •Плавучесть
- •Влияние растворенного газа на миграцию нефти
- •Аккумуляция
- •Наклонные водонефтяные контакты
- •Литологические и стратиграфические барьеры¹
- •Вертикальная миграция
- •Время аккумуляции
- •Приток нефти и газа
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 13 Глубинная геология
- •Типы глубинных карт
- •Структурные карты и разрезы
- •Карты изопахит ( карты равных мощностей)
- •Карты фаций
- •Палеогеологические карты
- •Геофизические карты
- •Геохимические карты
- •Другие типы глубинных карт
- •Счетно-решающие машины
- •Сухие скважины
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 14 Нефтегазоносные провинции
- •Характер отложений
- •Теория углеродного коэффициента
- •Седиментационные бассейны
- •Нефте- и газопроявления
- •Несогласия
- •Зоны выклинивания проницаемых отложении
- •Региональные своды
- •Локальные ловушки
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 15 Перспективы нефтегазоносности¹
- •Открытие
- •Геологические факторы
- •Экономические факторы
- •Субъективные факторы
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Общие работы
- •Сокращения, принятые в английской литературе по нефти и газу
- •Литература
- •Дополнительный список литературы
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
водой. Эта вода представляет собой закрытую систему, так же, например, как вода в городском водопроводе в противоположность открытым системам вод озер или рек. В
закрытой системе вода может двигаться вверх или вниз, или наклонно. Скорость и направление такого потока зависят от величины гидродинамического градиента - высоты области питания над нулевой плоскостью, обычно уровнем моря. Они не пропорциональны степени изменения гидростатического давления вдоль водного потока.
Например, вода будет двигаться из участка с низким пластовым давлением к участку с высоким пластовым давлением в соответствии с понижением в этом направлении пьезометрической поверхности (падением напора). На фиг. 12-2 показан схематический профиль, совпадающий с направлением потока и изменения давления в закрытой водной системе. Циркуляция воды может быть вызвана любыми причинами, обусловливающими возникновение градиента гидравлического потенциала между двумя участками, что выражается в наклоне потенциометрической поверхности (см. также гл. 9).
Одним из факторов, безусловно оказывающих влияние на движение нефти и воды через породу-коллектор, является уменьшение вязкости этих флюидов и межфазного натяжения в связи с увеличением количества растворенного в нефти газа при повышении температуры и давлении с глубиной [17]. Нефть, насыщенная газом при температуре 70°F (21°С) и давлении 500 фунт/кв. дюйм (35 атм), обладает вполовину меньшей вязкостью,
чем та же нефть, насыщенная газом в поверхностных условиях. При увеличении давления до 1800 фунт/кв. дюйм (125 атм), что соответствует глубине 4100 футов (1250 м),
вязкость газонасыщенной нефти примерно равна вязкости керосина при атмосферном давлении. Вязкость воды значительно снижается при увеличении температуры: на глубине
10 000 футов (3000 м) вода может двигаться сквозь породы в три раза свободнее, чем на поверхности, а на глубине 20 000 футов (6000 м) - в шесть раз [18].
Седиментационная и переотложенная нефть
Еще одним способом передвижения нефти на большие расстояния является перенос ее вместе с породой. Источниками такой нефти могут быть: 1) эродированные нефтяные залежи, 2) эродированные глинистые породы и известняки, не являющиеся коллекторами.
Такие участки приурочены, как правило, к орографически наиболее приподнятым районам, в которых интенсивная эрозия приводит к быстрому высвобождению нефти.
Необходимым условием этого процесса должно быть совпадение нефтеносных участков с более высокими участками рельефа. Подобные случаи встречаются очень часто.
Нефтенакопление, связанное с огромными потенциальными возможностями такого источника нефти, заслуживает внимательного изучения.
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Ниже рассматриваются три района в США из многих других, удовлетворяющих
указанным условиям.
Впозднемеловое и раннетретичное время район Скалистых гор был приподнят и представлял собой серию крупных куполов и антиклиналей. Эрозия, начавшаяся в тот период, продолжается до настоящего времени. Продукты разрушения сносились главным образом в Мексиканский залив, где они были переотложены и образовали третичную нефтеносную формацию провинции Галф-Кост. По всей вероятности, эти приподнятые осадочные горы, простирающиеся от Мексики до Монтаны, некогда содержали большое количество крупных нефтяных месторождений (в настоящее время здесь обнаружено много складок со следами бывших нефтяных залежей) и многие тысячи кубических миль нефтеносных сланцев. Вполне возможно, что десятки и даже сотни миллиардов тонн нефти, заключенной в этих залежах и сланцах, позднее были эродированы и унесены вместе с осадками. Что стало с этой нефтью? Не могла ли хотя бы часть ее попасть в осадок и способствовать впоследствии образованию протонефти провинции Галф-Кост?
Впределах шельфовой зоны юго-восточного Канзаса п северо-восточной Оклахомы [19] встречается большое количество нефтяных залежей в формации Чероки
(пенсильваний), образовавшейся за счет эрозии гор Немаха. Эти горы представляют собой спльнонарушенное антиклинальное поднятие, простирающееся через весь Канзас в Небраску и сложенное раннепалеозойскими и докембрийскими породами, в настоящее время погребенными под пенсильванскими отложениями. Девонские, силурийские и ордовикские отложения, эквивалентные тем породам, которые были снесены с верхней части гор в черокское время, широко распространены к югу от этого района, в Оклахоме,
где в них обнаружены многочисленные богатые месторождения нефти (см. фиг. 13-13 и
14-6). Поднятие Немаха, до того как началась эрозия, было достаточно большим, чтобы содержать огромные скопления нефти.
Зона поднятий Уичито - Амарильо, простирающаяся на несколько сот миль в западной Оклахоме и Техасе, в пенсильванское время была эродирована до докембрийского гранитного фундамента. Продукты разрушения отлагались вдоль северного окончания этой зоны (см. фиг. 3-8). В настоящее время в этих отложениях обнаружено много нефтяных месторождений. Вполне возможно, что нефть мигрировала сюда вместе с размытыми породами.
Возможность образования нефтяных залежей за счет нефти, принесенной с осадками, впервые рассмотрена Мерреем [20]. Он обратил внимание на радужные пленки нефти, которые переносились вместе с водами реки Иравади на 1-2 мили от места высачивания нефти. Проделав опыты с речной водой, загрязненной нефтью и илом,
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Меррей установил, что пленки нефти осаждаются на дно вместе с глинистыми частицами.
Это позволило ему сделать вывод, что осаждению нефти в смеси с глиной способствует разрушение ее на отдельные частицы и образование сферических капель благодаря межфазному натяжению между нефтью и несмешивающейся с ней водой. Эта смесь представляет собой водонефтяную эмульсию, тогда как частицы пород остаются гидрофильными. Капли нефти не могут объединиться, так как они разделяются мелкими частицами глины и в таком виде переносятся и осаждаются вместе с этими частицами.
Позднее Пуарье и Тиль [21] изучили возможность осаждения нефти вместе с различными типами глин в искусственно минерализованной воде. Оказалось, что объем осаждающейся нефти зависит от природы этих глин и обратно пропорционален размеру минеральных зерен. Полученные этими исследователями результаты приведены в табл.
12-1. Пуарье и Тиль в отличие от Меррея пришли к заключению, что причиной осаждения нефти является не механическая смесь, а скорее увеличившийся вес нефтяных капель вследствие прилипания к ним глинистых частиц. Они обнаружили, что капли нефти находятся в свободном состоянии, в то время как глинистые частицы обычно прилипают к ним. Присутствие в воде органических кислот уменьшает возможность осаждения, по-
видимому, вследствие снижения межфазного натяжения между гидрофильными поверхностями.
Таблица 12-1
Распределение различных видов осадков в порядке убывания объема
осаждающейся нефти (в каждом случае использована эмульсия воды и 1 г осадка) [21]
|
Максимальное |
Среднее |
|
|
|
количество |
|
||
Осадок |
количество |
Преобладающие минералы |
||
нефти, см³ |
||||
|
нефти, см³ |
|
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Каолин |
2,50 |
1,21 |
Глинистые |
|
Голубые илы |
2,10 |
1,33 |
Кварц |
|
Мергель |
1,50 |
1,11 |
СаСО3 |
|
Диатомовая земля |
1,50 |
1,00 |
Кремнезем |
|
Глинистые породы |
1,37 |
0,70 |
Серицит, глинистые минералы |
|
(ордовик) |
||||
|
|
|
||
Бентонит |
1,35 |
0,68 |
Монтмориллонит |
|
Песчаные илы |
1,25 |
0,75 |
Кварц, серицит |
|
Карбонатные |
1,15 |
0,70 |
СаСО3, серицит |
|
глинистые породы |
||||
|
|
|
||
Карбонатные илы |
1,12 |
0,85 |
СаСО3, кварц |
|
Керогеновые |
0,70 |
0,60 |
Серицит, органическое вещество |
|
глинистые породы |
||||
|
|
|
||
Гумус |
0,00 |
0,00 |
Органическое вещество |
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
В геологическом прошлом благодаря эрозии, несомненно, высвобождались огромные объемы нефти. Что стало с этой нефтью? Может быть, она была разрушена вследствие окисления и деятельности бактерий или какая-то часть ее была унесена реками
вокеаны? Пока не будет изучено детально это явление, мы не можем отказаться от концепции переноса нефти глинистыми частицами [однако эта концепция не может серьезно приниматься во внимание].
Кроме эрозии нефтяных залежей, источниками поступления нефтяных углеводородов в океаны могут быть: 1) подводные выходы нефти и 2) раннее преобразование части органического вещества морского дна в нефть и газ еще в процессе диагенетического превращения илов в глинистые сланцы и выделение этих углеводородов
вокеанские воды. Высокая концентрация УВ в самой верхней части почвы (см. стр. 476)
свидетельствует о возможности возникновения их в субаэральных условиях на поверхностях несогласий и дальнейшем переносе (в результате эрозии приповерхностных образований) водными потоками в океаны. Большая часть нефти, тем или иным путем попавшей в океан, поднимается на поверхность воды и сносится волнами и течениями в пределы прибрежных баров и пляжей, а также в зоны развития органогенных рифов.
Иногда потенциально продуктивные пласты, содержащие даже незначительное количество нефти, могут иметь большее значение как исходный нефтепроизводящий материал, чем илы и глины, заключающие огромные массы органического вещества. [Заключение чисто умозрительное, не подтверждаемое многочисленными битуминологическими анализами современных осадков.]
Вторичная миграция
При рассмотрении вторичной миграции нефти и газа через коллекторы и аккумуляции их в залежи, так же как при изучении первичной миграции, возникает множество разнообразных проблем. Эти проблемы касаются: 1) переноса нефти и газа водой в процессе вторичной миграции, 2) явлений, связанных с капиллярным давлением и давлением вытеснения, 3) плавучести нефти и газа, 4) влияния растворенного газа на миграцию нефти, 5) аккумуляции нефти и газа в залежи, 6) наклонных водо-нефтяных контактов, 7) стратиграфических барьеров, 8) вертикальной миграции, 9) времени аккумуляции. Некоторые из этих вопросов рассматриваются ниже.
Перенос частиц нефти и газа водой
Воды в любом водоносном горизонте, который можно рассматривать в качестве потенциально нефтегазоносного пласта, находились или находятся и в настоящее время в