Понятие о нефтегазоматеринских отложениях

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 10Следующая ⇒

Зарождение нефти происходит в так называемых нефтематеринских толщах (НМТ). Нефтематеринские толщи – это карбонатно-глинистые породы, обогащённые рассеянным органическим веществом (РОВ), которые накапливались в областях длительного прогибания в слабовосстановительных или восстановительных условиях.

Не всегда отложения, содержащие органические вещества, реализуют свои возможности генерировать нефть и газ. Поэтому различают нефтематеринские толщи потенциальные и производящие.

Дискуссионным является вопрос о том, на какой стадии литогенеза потенциально нефтематеринские толщи становятся нефтегенерирующими. Учёные считают, что именно в процессе катагенеза и происходит преобразования рассеянного органического вещества в нефть. Это происходит не равномерно, а с четко выраженными максимумами, которые называют – главная фаза нефтеообразования и главная фаза газообразования (термокаталические процессы) (рис.26).

Рис.26. Интенсивность нефтегазообразования в осадочных породах.

Установлено, что процесс преобразования РОВ пород идет неравномерно по разрезу. Академик И.М. Губкин наметил основные этапы нефтеобразования: «Вслед за относительно кратковременным периодом биохимических процессов переработки ОВ наступает неизмеримо более длительный геохимический период регионального метаморфизма, протекающего синхронно с метаморфизмом окружающих пород».

Основными факторами в этом метаморфизме являются: 1) давление вышележащих масс и жидкостей, газов; 2) температура. Впервые вертикальная зональность нефтеобразования была установлена профессором В.А. Соколовым Он показал, что физико-химические условия, определяющие интенсивность и направленность процессов образования газа и нефти, изменяются по разрезу осадочных пород (см. рис. 26).

В верхней части разреза В.А. Соколов выделил биохимическую зону, где наиболее интенсивно идут биохимические процессы. По мере погружения биохимическая зона переходит в термокаталитическую, через некоторую переходную зону, где биохимические процессы затухают, а термокаталитические процессы развиваются ещё очень медленно. Здесь находится минимум интенсивности нефтеобразования. Термокаталитическая зона (основной производитель нефти) охватывает всю часть разреза глубже 1 км и подразделяется на верхнюю и нижнюю (или метановую) подзоны. Глубина этих зон, постепенно переходящих одна в другую, во многом определяется геотермическим градиентом, исходным органическим веществом. Наиболее активно биохимические процессы идут в верхних слоях отложений. Бактерии и их ферменты перерабатывают здесь все вещества, на которые они способны воздействовать. Остаются лишь те органические соединения, которые бактериями не усваиваются. По мере погружения и перехода в термокаталитическую зону осадочных пород развиваются и с постоянно растущей скоростью идут химические процессы преобразования РОВ с продуцированием углеводородных и других газов. На разных частях термокаталитической зоны характер реакций и масштабы образования УВ неодинаковы в связи с изменением температуры (t) и давления (P) по разрезу. С увеличением t и P происходит более полный распад углистых и других ОВ, а также УВ и гетероциклических соединений нефти. Накапливаются С, СН₄и наиболее устойчивые полициклические соединения.

Профессор Н.Б. Вассоевич предложил несколько отличающуюся схему зональности процессов нефтеобразования: в зоне катагенеза по мере погружения вначале формируются скопления газа, затем нефти, а в позднем катагенезе – газоконденсата. В 1967 г. Н.Б. Вассоевичем было обосновано понятие о главной фазе нефтеобразования – этапе в геологической истории погружающейся осадочной толщи, находящейся в условиях t и P, при которых происходит наиболее интенсивное новообразование битумоидов, в том числе УВ.

Главная фаза нефтеобразования (ГФН) происходит на стадии среднего катагенеза, где наблюдаются следующие особенности:

1. Повышается значение битумоидного коэффициента (β ) при t > 60 – 80⁰С.

2. Наблюдается рост содержания высококипящих жидких УВ в составе РОВ.

3. Наблюдается появление жидких низкокипящих УВ в составе РОВ (С₅ – С₈).

4. Происходят изменения в составе высших парафинов: исчезает разница в количестве нечетных и четных атомов С в молекуле в диапазоне С₂₃ – С₃₄. Данный показатель Дж. Купер называет коэффициентом нечетности и понимает под ним отношение суммы парафинов в данном интервале к соответствующей сумме с четным числом атомов С (С₂₄ – С₃₄). Для современных осадков данные отношения находятся в пределах от 3 до 8, для древних пород – от 1, 1 до 2, для нефтей – близко к 1.

5. Наблюдается рост содержания тяжелых углеводородных газов в составе свободных и водорастворённых газов.

Главная фаза нефтеобразования для РОВ сапролевого типа находится на стадии метаморфизма – МК, для гумусового – на стадии МК_2-3, что связано с алифатическими структурами для сапролевого типа РОВ и полициклическими структурами – для гумусового РОВ.

Миграция нефти и газа

Нефть и газ в начальной стадии своего образования находятся в рассеянном состоянии в глинистых и карбонатных породах. В процессе диагенеза и катагенеза вода из уплотняющихся пород отжимается, захватывая с собой нефть и газ. Рассеянные в породах нефть и газ находятся в этой воде во взвешенном состоянии в виде микроскопических частиц или растворены в ней. Далее для последующего движения нефти и газа необходимо действие внешних геологических сил.

Миграция нефти и газа – перемещение нефти и газа в земной коре в различном агрегатном состоянии. Основными факторами миграции нефти и газа являются сила тяжести, градиенты давления, температураи концентрация углеводородов.

Роль и сила воздействия перечисленных факторов определяется конкретными свойствами геологического пространства и длительности их воздействия. Различают первичную и вторичную миграции.

1) Первичная миграция – это процесс перемещения углеводород из нефтематеринских толщ в породы – коллекторы.

2) Вторичная миграция – это внутри – и межформационное перемещение углеводородов по породам – коллекторам: разрывным нарушениям, трещинам, поверхностям стратиграфического несогласия и т.д. (рис.27).

Рис 27. Схема формирования скоплений нефти и газа:

1 – глинистые породы, 2 – коллектор, 3 – залежь нефти; направление миграции углеводородов: 4 – первичной, 5 – вторичной,

6 – тектонический экран.

Углеводороды могут перемещаться:

1) вместе с водой в водорастворенном состоянии;

2) в фазово-обособленном, свободном состоянии путем диффузии;

3) в состоянии газоконденсатных растворов.

ФАКТОРЫ ПЕРВИЧНОЙ МИГРАЦИИ

Современно представление о факторах первичной миграции и состоянии мигрирующих углеводородов.

1. Образовавшиеся в стадию диагенеза углеводороды выжимаются вместе с водой из осадков при их уплотнении. С погружением пород углеводороды все более нагреваются. Повышение температуры обуславливает увеличение объема нефти и газа и тем самым способствует их перемещению.

2. Движение углеводородов может активизироваться в результате увеличения давления вследствие образования больших объемов новых веществ. При погружении пород на большие глубины усиливается генерация газа, и первичная нефть выносится ими из материнских пород в виде газового раствора. Эмиграция нефтяных углеводородов в виде газового раствора доказана экспериментально.

3. Явление диффузии (переноса) – реальный фактор первичной миграции. Под диффузией подразумевается взаимное проникновение молекул одного вещества в другое вследствие разности концентрации и стремления выравнить их.

ФАКТОРЫ ВТОРИЧНОЙ МИГРАЦИИ

1. Гравитационный фактор. Благодаря гравитационному фактору возможно накопление нефти и газа в ловушках.

2. Гидравлический фактор – активная гидродинамическая обстановка, которая возникает при движении подземных вод, не только облегчая всплывание нефти и газа, но и способствуя перемещению УВ.

Постольку главный фактор миграции – это сила тяжести, то в основном миграция является восходящей, то есть субвертикальной. При надежной изоляции – покрышки – миграция происходит по проницаемым породам. Такой характер миграции называют сублатеральный (боковой). Обычно, миграция носит смешанный характер. Когда зоны латеральной и вертикальной миграции чередуются. Для газа, способного перемещаться по менее проницаемым породам и имеющего меньший удельный вес, вертикальная составляющая в процессе миграции будет больше, чем для нефти.

Существует еще один вид миграции – более редкий, но всё же встречающийся – нисходящая миграция: нефть в фазово-обособленном и газоконденсатном состоянии мигрирует вниз по разрезу. Это происходит, когда в каком-либо интервале разреза возникает повышенное пластовое давление, а изолированность пород сверху лучше, чем снизу, где залегают проницаемые горизонты с меньшим давлением.

Главным свойством геологической среды, обеспечивающим протекание процессов миграции, является её неоднородность по пористости, проницаемости и структурно-тектоническим признакам.

Миграция происходит по зонам наименьшего фильтрационного сопротивления, т.е. по направлению восстания проницаемого пласта в его кровельной части по породам с наибольшей проницаемостью до тектонического или литологического экрана. Такая миграция называется внутрирезервуарная или латеральная (осуществляется по породам и трещинам). Миграция, протекающая по разрывным нарушениям и стратиграфическим несогласиям называется межрезервуарная или вертикальная (рис.28).

Рис.28. Внутрирезервуарная (а, б) и межрезервуарная (в, г) миграция (стрелка показывает направление миграции).

МАСШТАБЫ МИГРАЦИИ

1. Локальная миграция – это миграция, которая контролируется размерами локальной структуры.

2. Зональная миграция – это миграция, которая контролируется зоной нефтегазонакопления.

3. Региональная миграция – это миграция, которая соответствует структуре 1-го и более высокого порядка.

Дальность латеральной миграции в платформенных условиях составляет десятки – первые сотни километров, а в геосинклинальных областях – не превышает десятки метров.

Диапазон вертикальной миграции ограничивается мощностью осадочного бассейна. Расстояние, направление и скорость УВ зависит: от геологической обстановки формирования залежи и от физических свойств нефти.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 789 10 Следующая ⇒