Аккумуляция: преграды на пути миграции нефти и газа.



Предыдущая | Следующая

Содержание

Аккумуляция: преграды на пути миграции нефти и газа.

Любое уменьшение проницаемости пород, через которые мигрируют флюиды, может привести к аккумуляции углеводородов. Действие механизма капиллярного барьера было давно продемонстрировано в экспериментах Иллинга [313]. Иллинг заполнял две трубки чередующимися слоями грубозернистого и тонкого песка. В одной трубке песок был пропитан нефтью, в другой— водой. Когда смесь нефти с водой пропускалась через слои песка, пропитанные водой, нефть скапливалась в грубозернистом песке, а вода оказывалась в тонкозернистом песке. Когда смесь нефти с водой была пропущена через песок, пропитанный нефтью, вода оказалась в грубозернистом песке, а нефть — в тонкозернистом. Это наглядно демонстрирует эффект капиллярного барьера. Тонкие поры, смоченные водой, отталкивают нефть, в то время как тонкие поры, смоченные нефтью, отталкивают воду. Так как большинство пород пропитано водой, вода может беспрепятственно переходить из песков в глины, а нефть отталкивается барьером капиллярного давления, возникающего в тонких смоченных водой порах.

Капиллярное давление достигает большой величины. По подсчетам Хабберта [285J, для миграции нефти в глинах с диаметром частиц 10~4 мм необходимо преодолеть капиллярное давление около 40 атм, а в песке — менее 0,1 атм. Это значит, что глобула нефти на границе песка и глины будет выталкиваться из глины давлением в десятки атмосфер. Капиллярное давление в алевролите может быть в несколько раз выше, чем в песке. Почти в любом случае на границе грубозернистых и тонкозернистых пород будет происходить некоторая аккумуляция нефти.

В экспериментах Иллиига и других рассматривалась миграция нефтяной фазы, однако Картмилл и Дикки [97] показали, что даже рассеянная нефть будет аккумулироваться при уменьшении размера пор. В своих опытах они помещали слой стеклянных шариков диаметром 37—88 мкм ниже слоя шариков диаметром 200 мкм. Когда через эти два слоя пропускали эмульсию нефти в воде с концентрацией нефти 20—40 млн-1, около 80 % нефти задерживалось на границе раздела слоев, несмотря на то что диаметр глобул нефти был менее 2 мкм, т. е. значительно меньше, чем просветы пор в тонкозернистом слое. Картмилл и Дикки предположили, что электростатические заряды вызывают слияние частиц нефти на границе раздела грубозернистого и тонкозернистого слоев. Это снижает проницаемость на границе раздела двух слоев и вызывает отфильтровывание нефти. Следовательно, частицы нефти любого размера, за исключением молекул в истинном растворе, будут отфильтровываться на границе раздела грубозернистых и тонкозернистых пород, пропитанных водой. Когда образуется отдельная нефтяная. или газовая фаза, то даже углеводородные частицы, находящиеся в растворе, будут частично удерживаться ею, потому что они будут стремиться перейти в углеводородную фазу.

Капиллярные барьеры, возникающие на границе раздела грубозернистых и тонкозернистых отложений, представляют собой наиболее распространенный тип препятствий на пути миграции нефти й газа. К числу других типов препятствий на пути миграции нефти относятся зоны низкой проницаемости, связанные со вторичной минерализацией и аккумуляцией асфальта.

Залежи нефти в карбонатных коллекторах могут сохраняться благодаря последующему образованию стилолитов. Даннингтон [176] показал, что позднее образование стилолитов в пористых и проницаемых частях резервуаров месторождений Ближнего Востока исключило дальнейшую миграцию нефти и газа.

Скопления асфальта также могут служить препятствием для миграции нефти и газа. Леворсен [376] приводит несколько примеров месторождений, где залежи асфальта на поверхности способствуют сохранению скоплений нефти и газа ниже по падению слоев. Асфальт образуется в результате выветривания и биодеградации высачивающейся нефти. Наиболее интересны в этом отношении прибрежные месторождения Боливар в провинции Маракайбо, Венесуэла, где в одних и тех же резервуарах выше по восстанию находятся асфальт и тяжелая деградированная нефть, а ниже по падению — белее легкая нефть [153J. Подземная деасфальтизация нефти или окисление ее водами атмосферного происхождения могут привести к образованию асфальтовых слоев у поверхности водонефтяного контакта. Такие слои окисленной нефти обнаружены на месторождениях Хокинс в Техасе, Прадхо-Бей на Аляске, Фрэнни в Вайоминге и Гавар в Саудовской Аравии. В некоторых случаях они могут быть причиной образования наклонных поверхностей водонефтяных контактов.

Трудность обнаружения залежей нефти в значительной степени обусловлена многообразием факторов вторичной миграции; некоторые из них действуют в противоположных направлениях. Бурение на антиклинальных структурах начали проводить потому, что благодаря плавучести нефть и газ стремятся занять самое высокое положение в проницаемом подземном резервуаре. Если вследствие цементации или выклинивания коллекторов верхняя часть структуры оказывается частично непроницаемой, залежь нефти может образоваться ниже по падению пластов-коллекторов. . Капиллярные силы направляют нефть сначала в наиболее грубозернистые отложения, а затем во все более тонкозернистые породы. Наличие в резервуаре непроницаемых участков обусловливает несколько беспорядочное распределение нефти. В карбонатных породах залежи нефти распределены беспорядочно, потому что часть первоначального порового пространства может быть заполнена цементом вследствие литифп-кации. В крупных песчаных телах, разделенных непроницаемыми маломощными прослоями тонкозернистых алевритов или плотной глины, нефть может находиться на разных уровнях. Движения, происходящие в земной коре, вызывают смещение нефтяных залежей. Трещины, секущие резервуары, способствуют удалению части нефти и газа или создают еще более непроницаемые преграды для их миграции. Благодаря наличию вертикальных трещин одни и те же материнские породы могут питать нефтью целый ряд залегающих выше резервуаров. Вследствие воздымания и эрозии перекрывающих слоев нефтяные залежи могут оказаться вблизи поверхности. В этих условиях легкие углеводороды улетучиваются и в резервуаре остается тяжелая нефть. Там, где имеется разница в напорах и породы проницаемы, будет происходить миграция нефти и газа.

Содержание