5.7. Образование месторождений нефти и газа. Образование газа и нефти


5.7. Образование месторождений нефти и газа

Каким бы ни был механизм образования углеводородов для формирования крупных скоплений нефти и газа необходимо выполнение ряда условий: наличие проницаемых горных пород (коллекторов), непроницаемых горных пород, ограничивающих перемещение нефти и газа по вертикали (покрышек), а также пласта особой формы, попав в который нефть и газ оказываются как бы в тупике (ловушки).

Миграция нефти и газа - основное условие формирования их скоплений. Миграция происходит в коллекторах вместе с пластовой водой, которая обычно насыщает поровое пространство. При этом нефть и газ либо растворены в воде, либо находятся в свободном состоянии. Миграция происходит из области высоких давлений в область относительно низких вдоль непроницаемых пород - покрышек. Попав в ловушку нефть, газ и вода под действием сил гравитации расслаиваются: газ, как самый легкий, уходит вверх, вода, как самая тяжелая, - вниз, нефть занимает промежуточное положение.

Самые распространенные типы ловушек приведены на рис. 5.2. Наиболее распространены антиклинальные ловушки (рис. 5.2 а). Если в антиклинальной складке пласт-коллектор перекрыт водо-газонефтенепроницаемой толщей (покрышкой), то в нем возможно формирование нефтегазовой залежи. Тектонические движения часто приводят к разрыву сплошности слоев и вертикальному перемещению мест обрыва относительно друг друга. В результате пласт-коллектор в месте тектонического нарушения может соприкасаться с непроницаемой горной породой, что приводит к образованию тектонически экранированной ловушки (рис. 5.2 б). Если по какой-то поверхности коллекторы перекроются более молодыми непроницаемыми отложениями, то образуется стратиграфически экранированная ловушка (рис. 5.2 в). В природе встречаются случаи, когда линзы проницаемых пород, например, песчаников, окружены непроницаемыми - глинами. В этом случае образуется литологически экранированная ловушка (рис. 5.2 г).

Скопление нефти и газа, сосредоточенное в ловушке в количестве, достаточном для промышленной разработки, называется залежью. Наиболее часто залежи углеводородов встречаются в ловушках антиклинального типа (рис. 5.3). В общем случае в верхней части продуктивного пласта располагается свободный газ (газовая шапка), внизу - вода, а между ними нефть.

Поверхность, разделяющая нефть и воду или нефть и газ, называется соответственно водонефтяным или газонефтяным контактом. Линия пересечения поверхности контактов с кровлей пласта называется соответственно внешним контуром нефтеносности или газоносности, а с подошвой пласта - внутренним контуром нефтеносности или газоносности. Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой нефтегазоносного пласта называют его толщиной.

Рис. 5.3 Схема газонефтяной пластовой залежи:

ВКГ - внутренний контур газоносности; ВНКГ - внешний контур газоносности; ВКН - внутренний контур нефтеносности; ВНКН - внешний контур нефтеносности.

Под месторождением нефти и газа понимается совокупность залежей, приуроченных к общем} участку земной поверхности. Понятия месторождение и залежь равнозначны, если на одной площади имеется всего одна залежь. Такое месторождение называется однопластовым. В остальных случаях месторождения являются многопластовыми. Например, на нефтяных месторождениях Апшеронского полуострова установлено до 30...40 залежей.

Месторождение называют газовым, если оно содержит только газовые залежи, состоящие более, чем на 90 % из метана. К газоконденсатным относят такие газовые месторождения, из газа которых при снижении давления до атмосферного выделяется жидкая фаза - конденсат. Если месторождение состоит из нефтяных или газонефтяных залежей, то оно соответственно называется нефтяным или газонефтяным.

Более детальную информацию о залежах и месторождениях дают структурные карты и геологические разрезы. Структурная карта представляет собой изображение в горизонталях (изогипсах) рельефа кровли или подошвы продуктивного пласта. Для ее построения залежь рассекают множеством горизонтальных плоскостей и определяют контуры линий пересечения этих плоскостей с кровлей или подошвой продуктивного пласта. По характеру расположения изогипс можно судить о крутизне залегания пласта: чем они ближе друг к другу, тем положение пласта круче. Геологическим разрезом называют изображение геологического строения данного участка земной коры в вертикальной плоскости. Различают геологические разрезы в виде геологического разреза скважины и в виде геологического профиля. Под геологическим разрезом скважины понимают геологическое описание и графическое изображение последовательности напластования пород, пройденных скважиной. Геологическим профилем называют графическое изображение строения месторождения в вертикальной плоскости. Это совокупность геологических разрезов скважин.

Наличие структурных карт и геологических разрезов дает более наглядное представление о строении недр, позволяет более обоснованно и успешно осуществлять бурение скважин, оптимизировать проектные решения по разработке месторождений.

studfiles.net

Образование месторождений нефти и газа

ВВЕДЕНИЕ

Классификация месторождений нефти и газа имеет не меньшее теоретическое и практическое значение, чем классификация залежей. Казалось бы этому вопросу должно уделяться не меньшее внимание, однако это не так. С момента четкого разграничения таких понятий, как залежи и месторождения, первым уделялось очень много времени, в то время как классификация нефтяных месторождений почти не разрабатывались. До сих пор не существует общепринятого определения понятия месторождение.

Под месторождением нефти и газа, по определению И. О. Брода (1938), следует понимать совокупность залежей в недрах одной и той же площади, образование которой контролируется единым структурным элементом, что определяет общность в системе их поисков, разведки и разработки. Довольно близко к этому определение Н. Ю. Успенской (1966). По Успенской под месторождением следует понимать совокупность залежей, заключенных в недрах одной и той же площади и контролируемых общим гидрологическим элементом структурного, литологического или стратиграфического характера, обеспечивающим образование ловушки. В приведенных определениях за основу взяты залежи, и месторождение фактически рассматривается как сумма залежей, приуроченных к тому или иному структурному элементу или геологическому элементу. Между тем наличие того или иного структурного элемента, контролирующего формирование месторождения, определяет и возможный тип залежей в месторождении. Более того, развитие того или иного структурного элемента на фоне геологической истории крупного элемента земной коры предопределяет появление того или иного типа резервуара и специфику ловушек в нем.

Из сказанного выше ясно, что группа или тип месторождений предопределяет и тип встречающихся в нем залежей. Следовательно, месторождение надо рассматривать не как механическую совокупность залежей, а как геологический комплекс, предопределяющий условия формирования самих залежей. Правильнее залежь рассматривать как один из элементов месторож

дения. Определение месторождения может быть предложено в следующей форме: под месторождением нефти и (или) газа следует понимать участок земной коры определенного геологического строения, содержащий в себе залежи нефти и (или) газа.

Тектонический фактор имеет решающее значение для формирования месторождения. Тектонические условия формирования того или иного структурного элемента, контролирующего образование месторождений, прежде всего, зависят от того, с каким крупным геоструктурным элементом земной коры связано формирование этого элемента. В качестве основных геоструктурных элементов в земной коре выделяют геосинклинали и платформы. Нефтяные и газовые месторождения широко распространены в предгорных прогибах, межгорных впадинах и областях погружения складчатых систем.

1 Формирование месторождении нефти и газа

Необходимы следующие условия для формирования месторождений нефти и газа в залегающих в глубинах земли отложениях, из которых экономически выгодно извлекать углеводороды: наличие соответствующих пород-коллекторов и относительно непроницаемых покрышек и ловушек, которые предотвращают утечку углеводородов к земной поверхности [1].

Породы-коллекторы. Для того чтобы стать коллектором, порода должна обладать пористостью и проницаемостью. Те же свойства необходимы для сохранения нефти и газа, а также запасов подземных вод. Пористость – это процент содержания пустот в породе. Кристаллические породы могут иметь менее 1% пустот, тогда как некоторые песчаники – 35–40%, а кавернозные известняки могут обладать даже еще большей пористостью. Наиболее обычный тип пустот – промежутки между зернами крупнозернистых осадочных пород, подобных песчаникам. Размер зерен не влияет на процент пористости, если этот размер одинаков, но при смешении зерен разного размера мелкие зерна частично заполняют пространство между крупными, уменьшая тем самым процент пористости. Итоговая пористость обломочных пород зависит от степени последующей цементации зерен; цемент породы осаждается из циркулирующих вод (таковы многие карбонатные, сульфатные и другие «хемогенные» цементы; весьма распространенные глинистые цементы образуются при одновременном осаждении песчаных зерен и глинистых частиц). Если цементация полная, то пористость не сохраняется. Другой распространенный тип пустот – это каверны растворения в карбонатных породах – известняках и доломитах. Всякий раз, когда такие породы находятся в зоне проникновения или циркуляции подземных вод, они в какой-то степени растворяются, и результатом может быть образование высокопористых пород. Размер каверн выщелачивания изменяется от микроскопических пор до гигантских пещер. Еще одним типом природных пустот являются каверны выветривания, а также трещины и щели [1].

Проницаемость – это свойство пород быть проводником при движении жидкостей или газов. Некоторые глины имеют такую же высокую пористость, как и песчаники, но они непроницаемы, так как размер их пор очень мал. Чем крупнее поры, тем выше проницаемость. Прямой связи между пористостью и проницаемостью, в общем, нет, хотя обычно породы с невысокой пористостью (10–15%) имеют также и низкую проницаемость. Если проницаемость мала, то нефть будет только слабо сочиться из породы и продуктивность окажется ниже экономически эффективной. Поэтому трудно извлекать нефть из глин, хотя обильные признаки нефти в них имеются во многих районах мира. Методы извлечения нефти из глинистых пород разрабатываются [1].

Пласты пород-коллекторов должны иметь определенную мощность и относительно постоянную проницаемость по латерали. Мощность, ниже которой пласт-коллектор не может разрабатываться с необходимой экономической эффективностью, зависит от многих причин, включая стоимость бурения в данном районе, глубину, пористость и объем (запасы) нефти. Хотя обычно породами-коллекторами являются песчаники и карбонатные породы, любые породы, которые обладают необходимыми геологическими или структурными характеристиками, могут содержать нефть в промышленных количествах. Примером являются трещиноватые глины (аргиллиты), конгломераты, зоны выветривания на древних поверхностях гранитов и серпентизированные магматические образования. Покрышки. Для образования залежей необходимо, чтобы пористые и проницаемые породы-коллекторы перекрывались породами, которые препятствуют последовательной миграции нефти и газа вверх. Обычные экранирующие породы – это относительно непроницаемые глины. Другие породы, которые могут служить покрышками, – это плотно сцементированные песчаники, пласты плотных карбонатных пород, глины плоскостей сбросов и даже тела соляных и изверженных пород [1].

Ловушки. Большинство пород-коллекторов имеют вид пластов или слоев, которые на сколько-нибудь значительных расстояниях отклоняются от

горизонтального положения. Величина наклона изменяется от примерно 4 м/км до 90. В результате этого капли нефти или пузырьки газа, насыщающие породы-коллекторы, просачиваются вверх через насыщенные водой поры к подошве и затем перемещаются вверх по восстанию пластов вдоль раздела коллектор – покрышка. Если наклон продолжается до поверхности и пласт-коллектор остается на всем протяжении проницаемым, нефть (газ) будет выходить из пласта. Но если наклон вверх не продолжается, а существует перегиб или породы-коллекторы теряют по латерали свою проницаемость, нефть будет улавливаться до того, как она сможет выйти из пласта на поверхность. Образование ловушки вследствие изменения направления наклона пластов пород обычно обусловлено движениями земной породы; такие ловушки относятся к структурному типу. Изменения проницаемости ведут к образованию стратиграфических ловушек [1].

Простейшим типом структурной ловушки является выгнутая вверх складка-антиклиналь. Складчатость может быть результатом сокращения земной коры, сброса в глубинах земли, магматической деятельности, внедрения соляных масс; она может быть вызвана уплотнением над выступом погребенного рельефа или растворением пород. Скопление нефти и газа в антиклиналях происходит за счет улавливания движущихся вверх капелек жидкости и пузырьков газа аркой смятых в складку пластов. На флангах складки под нефтью скапливается более тяжелая пластовая вода. Одно из крупнейших нефтяных месторождений мира – Гхавар в Саудовской Аравии – связано именно с антиклиналью. Одним из специфических видов антиклиналей являются соляные купола. Они представляют собой штоки или призмы соли, выжатой с больших глубин. Купола имеют в плане округлую или эллиптическую форму диаметром почти 1 км и высотой 6 и более км. Эти купола частично прорывают слои осадочных пород, а залегающие над ними пласты изгибаются в виде антиклинали или купола. Залежи нефти могут формироваться в покрывающей соляной купол антиклинали, в пластах, ограниченных

стенкой соляного купола, и в выщелоченных кавернозных породах кровли купола (кэпроки) [1].

Тектонически ограниченные ловушки, как и антиклинали и соляные купола, являются разновидностью структурных ловушек. Ловушка этого типа образуется за счет того, что при сдвиге (взаимном перемещении пластов) проницаемые пласты вверх по восстанию в зоне разлома экранируются непроницаемым глинистым барьером, который эффективно преграждает движение нефти вверх по восстанию проницаемого насыщенной водой наклонно залегающего пласта [1].

mirznanii.com

Образование залежей нефти и газа

Количество просмотров публикации Образование залежей нефти и газа - 161

Существуют самые разнообразные представления о времени формирования залежей нефти и газа. В случае если суммировать всœе эти взгляды об образовании залежей нефти и газа, то можно констатировать, что они могут образоваться практически на любом этапе развития осадочного бассейна - от диагенетической стадии преобразования осадка и захороненного в нем ОВ до завершающей фазы складчатости, а также на любом отрезке постскладчатой истории осадочно-породного бассейна. Другими словами, после поступления УВ в породу-коллектор в условиях оптимального сочетания геологических и физико-химических факторов могут возникнуть условия для аккумуляции нефти или газа. Как уже отмечалось выше, на фоне превалирующего процесса, - процесса рассеивания УВ, существование залежи нефти или газа воспринимается как состояние динамического равновесия. Нарушение этого равновесия (к примеру, в результате расформирования ловушки, утраты покрышкой изолирующих свойств и т.д.) приведет к расформированию залежи. Исходя из этого логично допустить, что какая-то часть существующих на современном этапе развития литосферы залежей нефти и газа образована углеводородами, неоднократно в геологическом прошлом образовывавшими залежи нефти и газа, находившиеся в данном же бассейне в других структурно-геологических условиях.

Сегодня используется довольно много способов (методов) определœения времени и продолжительности формирования месторождений нефти и газа. В самом общем виде их можно подразделить на две группы: геологические методы и методы, основанные на составе и свойствах УВ. Все эти методы основываются на определœенных допущениях и ограничениях, вследствие чего достоверность результатов в большинстве случаев невысока, а временные интервалы могут варьировать в очень широких пределах.

Среди геологических методов отметим геолого-генетический и минœералогический.

В корне геолого-генетического метода лежит анализ историко-генетических причинно-следственных связей, определяющих генерацию УВ, и пространственно-временных соотношений между зонами генерации и аккумуляции УВ в пределах осадочного бассейна. Методом ретроспективных реконструкций определяется время прохождения какой-либо частью разреза зон генерации УВ, определяются палеотемпературы и степень катагенетической преобразованное™ пород и ОВ. На основании химико-битуминологических данных определяются масштабы генерации УВ разного фазового состава. Определяются направления возможной латеральной миграции УВ.

Образованию залежи нефти или газа предшествует возникновение условий для их аккумуляции, т. е. формирование ловушки. Следовательно, более или менее определœенно в большинстве случаев можно говорить о периоде развития того или иного осадочного бассейна, в течении которого не могли образоваться залежи нефти или газа. Длительность такого периода должна быть самой различной.

Так, по данным французских и канадских геологов и геохимиков (Б.Тиссо, Дж.Деру и др.) гигантские залежи тяжелых нефтей на западном склоне Канадского щита (Атабаска, Вабаска и др.) образовались как за счёт палеозойских, так и мезозойских нефтей. Эти исследователи, рассматривая условия генезиса и миграции УВ на западном склоне Канадского щита (впадина Альберта), отмечают, что девонские отложения могли реализовать свой генерационный потенциал только в конце мела и начале палеогена. Другими словами, крупнейшие месторождения нефти Редуотер, Ледюкс, Вудбенд приуроченные к рифовым постройкам среднедевонского возраста͵ протягивающимися в субмеридиональном направлении вдоль западного склона Канадского щита͵ могли сформироваться не раньше мелового периода. В качестве аналогичного примера можно привести крупнейшее нефтяное месторождение Алжира Хасси-Месауд (рис. 33). Продуктивные горизонты приурочены к породам кембрия-ордовика, которые с резким несогласием перекрываются солеяосными отложениями триаса. Это месторождение сформироваться, исходя из постулатов осадочно-миграционной теории, не раньше мелового периода.

Рис. 33. Профильный разрез месторождения Хасси-Мессауд (Справочник..., 1976).

1 - кварциты и песчаники; 2 - песчано-глинистые породы; 3 -аргиллиты; 4 -глинисто-ангидритовые породы; S - каменная соль; 6 - андезиты; 7 - фундамент; 8 -нефть.

С другой стороны есть примеры, когда диапазон времени возможного формирования залежей исчисляется первыми миллионами лет. Так А.Леверсен (1958 ᴦ.) рассчитал, что продолжительность формирования залежей месторождения Кетлмен-Хилс (Калифорния) составляла от 0.1 до 1 млн. лет. Ф.М.Багир-Заде (1969) установил, что время формирования залежей на Апшеронском п-ве в продуктивной толще плиоценового возраста составляло 0.78-0.97 млн. лет. Такой же порядок цифр приводится для ряда месторождений Мексиканского залива, Плоештинско-Фокшанской области Предкарпатского прогиба (Румыния) и др. Размещено на реф.рфВсе эти примеры относятся к месторождениям, приуроченным к кайнозойским отложениям и скорее всœего могут рассматриваться как показатели длительности формирования месторождений нефти и газа.

В корне минœералогического метода лежит допущение того, что УВ находящиеся в породе-коллекторе затормаживают процессы их катагенетического преобразования. В результате чего в породах-коллекторах, содержащих нефть или газ степень катагенетической преобразованное™, ниже, чем в аналогичных породах, содержащих воду. В низовьях р. Размещено на реф.рфЛена регионально распространены битумонасыщенные песчаники пермского возраста. По характеру структурно-вещественных изменений обломочной части этих песчаников, соответствующих определœенной степени катагенетической преобразованности и на основании ретроспективных реконструкций можно сделать вывод о том, что нефть в данный песчаник попала в конце юрской эпохи (Сафронов, 1992).

О времени формирования месторождения можно судить и по характеру вторичной минœерализации в зоне ВНК и ГВК. В результате

окислительно-восстановительных процессов на этих контактах образуется специфическая минœералогическая ассоциация, по которой можно судить о положении палеоконтакта. Так, в карбонатных коллекторах в зоне ВНК часто возрастает количество вторичного пирита.

Среди методов, основанных на свойствах и составе УВ, можно упомянуть гелий-аргоновый метод. В корне гелий-аргонового метода положено соотношение изотопов гелия *Не и аргона 40Аг в газе. Предполагается, что аргон имеет космическое происхождение и более или менее равномерно распределœен в земной коре. Для гелия принимается его радиоактивное происхождение и рассчитывается скорость его накопления в водах или газах. Возраст газа определяется по отношению (Не/Ar) хпх млн. лет, где п - коэффициент пропорциональности. В формуле В.П.Савченко (1935) он равен 77.1, а в формуле А.Л.Козлова (1951) -11.5.

Все перечисленные способы (методы) определœения времени формирования дают относительные величины, но комплексное использование этих способов повышает достоверность получаемых результатов.

referatwork.ru

Образование месторождений нефти и газа

Каким бы ни был механизм образования углеводородов для формирования крупных скоплений нефти и газа необходимо выполнение ряда условий: наличие проницаемых горных пород (коллекторов), непроницаемых горных пород, ограничивающих перемещение нефти и газа по вертикали (покрышек), а также пласта особой формы, попав в который нефть и газ оказываются как бы в тупике (ловушки).

Миграция нефти и газа - основное условие формирования их скоплений. Миграция происходит в коллекторах вместе с пластовой водой, которая обычно насыщает поровое пространство. При этом нефть и газ либо растворены в воде, либо находятся в свободном состоянии. Миграция происходит из области высоких давлений в область относительно низких вдоль непроницаемых пород - покрышек. Попав в ловушку нефть, газ и вода под действием сил гравитации расслаиваются: газ, как самый легкий, уходит вверх, вода, как самая тяжелая, - вниз, нефть занимает промежуточное положение.

Самые распространенные типы ловушек приведены на рис. 5.2. Наиболее распространены антиклинальные ловушки (рис. 5.2 а). Если в антиклинальной складке пласт-коллектор перекрыт водо-газонефтенепроницаемой толщей (покрышкой), то в нем возможно формирование нефтегазовой залежи. Тектонические движения часто приводят к разрыву сплошности слоев и вертикальному перемещению мест обрыва относительно друг друга. В результате пласт-коллектор в месте тектонического нарушения может соприкасаться с непроницаемой горной породой, что приводит к образованию тектонически экранированной ловушки (рис. 5.2 б). Если по какой-то поверхности коллекторы перекроются более молодыми непроницаемыми отложениями, то образуется стратиграфически экранированная ловушка (рис. 5.2 в). В природе встречаются случаи, когда линзы проницаемых пород, например, песчаников, окружены непроницаемыми - глинами. В этом случае образуется литологически экранированная ловушка (рис. 5.2 г).

Скопление нефти и газа, сосредоточенное в ловушке в количестве, достаточном для промышленной разработки, называется залежью. Наиболее часто залежи углеводородов встречаются в ловушках антиклинального типа (рис. 5.3). В общем случае в верхней части продуктивного пласта располагается свободный газ (газовая шапка), внизу - вода, а между ними нефть.

Поверхность, разделяющая нефть и воду или нефть и газ, называется соответственно водонефтяным или газонефтяным контактом.Линия пересечения поверхности контактов с кровлей пласта называется соответственно внешним контуромнефтеносности или газоносности, а с подошвой пласта - внутренним контуромнефтеносности или газоносности. Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой нефтегазоносного пласта называют его толщиной.

Рис. 5.3 Схема газонефтяной пластовой залежи:

ВКГ - внутренний контур газоносности; ВНКГ - внешний контур газоносности; ВКН - внутренний контур нефтеносности; ВНКН - внешний контур нефтеносности.

 

Под месторождениемнефти и газа понимается совокупность залежей, приуроченных к общем} участку земной поверхности. Понятия месторождение и залежь равнозначны, если на одной площади имеется всего одна залежь. Такое месторождение называется однопластовым. В остальных случаях месторождения являются многопластовыми. Например, на нефтяных месторождениях Апшеронского полуострова установлено до 30...40 залежей.

Месторождение называют газовым, если оно содержит только газовые залежи, состоящие более, чем на 90 % из метана. К газоконденсатным относят такие газовые месторождения, из газа которых при снижении давления до атмосферного выделяется жидкая фаза - конденсат. Если месторождение состоит из нефтяных или газонефтяных залежей, то оно соответственно называется нефтяным или газонефтяным.

Более детальную информацию о залежах и месторождениях дают структурные карты и геологические разрезы. Структурная картапредставляет собой изображение в горизонталях (изогипсах) рельефа кровли или подошвы продуктивного пласта. Для ее построения залежь рассекают множеством горизонтальных плоскостей и определяют контуры линий пересечения этих плоскостей с кровлей или подошвой продуктивного пласта. По характеру расположения изогипс можно судить о крутизне залегания пласта: чем они ближе друг к другу, тем положение пласта круче. Геологическим разрезомназывают изображение геологического строения данного участка земной коры в вертикальной плоскости. Различают геологические разрезы в виде геологического разреза скважины и в виде геологического профиля. Под геологическим разрезом скважины понимают геологическое описание и графическое изображение последовательности напластования пород, пройденных скважиной. Геологическим профилем называют графическое изображение строения месторождения в вертикальной плоскости. Это совокупность геологических разрезов скважин.

Наличие структурных карт и геологических разрезов дает более наглядное представление о строении недр, позволяет более обоснованно и успешно осуществлять бурение скважин, оптимизировать проектные решения по разработке месторождений.

Похожие статьи:

poznayka.org


Смотрите также