Условия и формы залегания углеводородов в земной коре
 Скачать 25.11 Kb.
|
Условия и формы залегания углеводородов в земной кореВведение Нефтеобразование представляет собой стадийный и очень длительный процесс образования углеводородов, который происходит в течение десятков и сотен миллионов лет. Основной мировой теорией происхождения нефти является так называемая биогенная теория, в соответствии с которой, нефть формируется из остатков древних живых организмов и растений. Альтернативой для биогенной теории является теория абиогенного происхождения нефти на сверхбольших глубинах из неорганического углерода и водорода. В целом еще нет общего согласия специалистов относительно того, как же именно формируется в природе жидкая нефть. На сегодняшний день нефтеподобные вещества могут быть синтезированными в научных лабораториях, причем они могут быть созданы как из неорганических, так и из органических веществ, однако залегание углеводородов практически исключительно в осадочных породах, которые содержат остатки древних организмов, представляет собой важное доказательство того, что исходный материал является органическим. В основном считается, что остатки живых организмов и растений, которые захоронились в иле, преобразуются в восстановительной среде, которая предохраняет органическое вещество от окисления. С увеличением погружения в глубину Земли температура и давление также постепенно увеличивается. Соответствующее время (не менее полумиллиона лет), воздействие умеренных температур (порядка 35-40 °С) и давления (величиной 10 атмосфер) ведут к преобразованию органического вещества в низкомолекулярные легкие углеводороды, как правило, находящиеся в сырой нефти. Существуют как чисто газовые залежи, так и залежи нефти. Количество залежей имеющихся на месторождении может быть разным — от 1 до 40 и больше. Крупнейшие месторождения в мире показаны на Рисунке 5 Приложения. Под нефтегазоносным бассейном, согласно Игнатию Осиповичу Броду, который был первооткрывателем целого ряда нефтяных месторождений, необходимо понимать крупную территорию распространения углеводородных скоплений, которая связана единством своего строения и историей геологического развития, которая обладает определенными структурами и коллекторами, контролирующими газовые и нефтяные накопления. Нефть и газ, будучи углеводородами, могут залягаться в абсолютно разных геологических условиях, однако в основном они скапливаются к коллекторам осадочного чехла, а именно к достаточно пористым или трещиноватым породам. Однако иногда промышленные скопления углеводородов находятся и в изверженных породах. Целью в данной работе является условия и формы залегания углеводородов в земной коре. Задачами в данной работе являются: во-первых, условия залегания нефти и газа в земной коре; во-вторых, основные типы залежей углеводородов. I Условия залегания нефти и ПРИРОДНОГО газа в земной коре Вопрос относительно того, каким же именно образом углеводороды формируют разные по своим размерам скопления, которые в свою очередь находятся в земной коре, имеет большое значение. Причем как теоретическое, так и практическое значение, так как полученный верный ответ на него способен дать возможность существенного увеличения эффективности проведения поисково-разведочных работ на нефть и на природный газ. В геологии Земли большое значение имеет условно выделенная верхняя оболочка земного шара, которая называется земной корой. Толщина такой вот земной коры в разных местах на земном шаре может составлять величину от пятнадцати до семидесяти километров. Данная оболочка складывается из разных горных пород и в ней залегают вместе с остальными породами углеводороды, в частности нефть и горючие газы. Специалистами в области геологии было установлено, что формирование углеводородов: нефти и природного газа осуществлялось на протяжении всех геологических периодов, за исключением, пожалуй, наиболее древнего периода — архейского периода, тогда когда еще не существовало на Земле ни животных ни растений. В связи с этим в недрах земли нефть находится во всех геологических формациях. Скопления углеводородов взаимосвязаны с вмещающими горными породами, а также со структурными особенностями пластов и рядом некоторых других особенностей. Горные породы на основании их происхождения принято разделять на следующие породы: магматические породы; осадочные породы; метаморфические породы. Магматические (или изверженные) породы формируются в результате остывания и затвердевания расплавленной магмы, и это в свою очередь может происходить как на глубине, так и на земной поверхности. Осадочные породы являются продуктами разрушения и преобразования различных коренных пород. Метаморфические горные породы образуются в результате воздействия на погрузившиеся на значительные глубины осадочные и магматические породы больших температур и давлений. Все месторождения нефти привязаны к осадочным породам, которые формируются в морских бассейнах. Углеводороды, как нефть и природные газы, как правило, залегают, находясь под высоким давлением в пористых горных породах, в определенной степени насыщая последние. В связи с этим горные породы, которые способны содержать в себе нефть и природный газ и отдавать их при разработке, принято называть коллекторами.[1] Условия для образования залежей углеводородов: наличие материнского пласта, в котором образуются углеводороды; наличие над материнский пластом пласта-коллектора, через который нефть диффундирует наверх; наличие ловушки.[4] Самыми характерными принято считать проницаемые песчаные коллекторы углеводородов, а также сопровождающие их воды. Коллекторы углеводородов, среди которых пески, песчаники, известняки, которые находятся между плохо проницаемыми породами: глиной, глинистыми сланцами, мергелем, формируют так называемые природные резервуары (вместилища). Принято выделять три основных типа природных резервуаров, а именно: Пластовый резурвуар; Массивный резервуар; Литологически ограниченный со всех сторон резервуар. 1. Пластовым резервуаром является сочетание значительного по своей площади, а также протяженного пластового коллектора с небольшой мощностью (до десятков метров) с ограничивающими его по кровле (сверху) и подошве (снизу) плохо проницаемыми породами (рисунок 1). Для пластового резервуара являются характерными относительно однородный состав и выдержанная мощность пород-коллекторов. Рисунок 1 - Схема пластового резервуара: 1 - песок; 2 - глина Под массивным резервуаром (рисунок 2) нужно понимать мощную (до нескольких сотен метров) толщу проницаемых пород, которые образуют единую гидродинамическую систему, которая ограничивается плохо проницаемыми породами. Пористость массивных коллекторов является обусловленной наличием в последних каверн и трещин. Рисунок 2 - Однородный массивный резервуар: 1 - покрышка; 2 - коллектор Отдельным случаем образования массивного резервуара представляются ископаемые рифы, которые являются захороненными под мощной толщей молодых отложений рифовыми постройками. Коллекторы, которые слагают единый массивный резервуар, могут обладать различным вещественным составом и состоять при этом из пород имеющих разный возраста. Литологически ограниченные резервуары, представляют собой участки проницаемых пород, ограниченные со всех сторон плохо проницаемыми породами (рисунок 3). К примеру, здесь могут быть линзы песчаников в глинах, участки с повышенной пористостью и проницаемостью в относительно однородных породах. Рисунок 3 - Схема резервуара, литологически ограниченного со всех сторон плохо проницаемыми породами: 1 - песчаники; 2 - глины Ловушки нефти и газа. При движениях подземных вод в проницаемой среде те углеводороды, которые содержаться в них могут при ряде условий создаваться нефтяные и газовые скопления. Общая схема ловушки углеводородов показана на Рисунке 6 Приложения. Однако, для осуществления данной цели необходимо, чтобы на пути движения появилась преграда. При столкновении с ней, углеводороды попадут в естественную ловушку и с течением времени они накопятся перед преградой. Ловушкой принято считать часть природного резервуара, в которой нефть и природный газ накапливаются в проницаемых породах и не могут выйти из них. Углеводороды находятся в специальных ловушках. Принято выделять следующие виды ловушек: структурные ловушки; стратиграфические ловушки; литологические ловушки. Для ловушек характерной способностью является способность концентрировать вытесняемую водой нефть. Например, антиклинальные складки могут концентрировать имеющуюся нефть в замковых частях пористых слоев. Залежи углеводородов в зависимости от типа природного резервуара и типа ловушки принято разделять на: пластовые сводовые ловушки; пластовые экранированные ловушки; массивные ловушки; литологически ограниченные ловушки. Пластовые сводовые залежи представляют собой скопления углеводородов находящиеся в сводовой части пористого пласта антиклинали (свода). Они могут быть в определенной степени разбитыми нарушениями, которые приводят к образованию отдельных блоков нефтегазоносных пластов. Пластовые экранированные залежи представляют собой скопления углеводородов находящихся в пористом пласте, которые ограничены вверху по восстанию пласта экраном, который складывается из плохо проницаемых пород. Под массивными залежами подразумевают скопления нефти и природного газа в эрозионных и рифовых выступах массивных известняково-доломитовых толщ. Залежи нефти и газа здесь вовсе не приурочены к какому-нибудь одному стратиграфическому горизонту, а занимают определенную часть одного из выступов вне зависимости от характера напластований. Следует отметить, что массивная залежь может быть образована и в песчано-глинистых толщах при наличии гидродинамической связи между проницаемыми пластами. Литологически экранированные залежи и литологически ограниченные залежи представляют собой скопления углеводородов в линзах, а также в зонах имеющих повышенную пористость, и которые в свою очередь заключаются в плохо проницаемых породах. Есть определенные скопления углеводородов в трещинах горных пород, где они являются широко развитыми. По утверждению доктора геолого-минералогических наук и профессора Вассоевича Н.В., ловушки, которые содержат нефть, разделяются на следующие: замкнутые ловушки; незамкнутые ловушки; полузамкнутые ловушки. Первый и последний типы ловушки связаны с различного рода выклиниванием пластов, то есть они представляют собой ловушки выклинивания. В незамкнутых ловушках углеводороды удерживаются посредством антиклинального изгиба слоев или благодаря существованию выступов, которые и обусловливают водяной подпор. Под залежью углеводородов следует понимать единичное скопление их в породе-коллекторе (или в пористом или в трещиноватом), ограниченном непроницаемыми или проницаемыми породами, но поры которых обязательно должны быть заполнены водой или теми и другими одновременно.[1] Таблица 1 – Типы углеводородных ловушек[4] Сводная, или купольная ловушка, появляется в областях, где пласты геологических пород вспучиваются под воздействием внутреннего давления. Тектоническая экранированная ловушка формируется в результате поднятия части земной коры и образовавшихся тектонических разломов. В результате избыточного давления появляется отрыв и смещение пластов с перекрыванием одного пласта другим пластом. Литологическая антиклиналь, формируется при волнообразной деформации поверхности земной коры, словно волны, расходящиеся по поверхности земли при вулканическом извержении. В данном случае формируется длинная и узкая складка породы-коллектора, которая является выпуклой вверх. Месторождение обладает вытянутой формой. Стратиграфическая, или структурная ловушка, образована путем смещения горных пород, а также посредством перекрывания породы-коллектора слоем непроницаемой породы. II Основные типы залежей углеводородов Залежью принято называть единичное скопление углеводородов. Залежи могут считаться как промышленными, так и непромышленными в зависимости от их размера и от запасов углеводородов, которые содержатся в них. В том случае если их количества достаточно велико и является рентабельным для дальнейшей разработки, называют промышленной залежью. В данном случае следует указать то, что понятие как промышленной, так и непромышленной залежи является достаточно условным понятием. По мере своего развития методы и технологии по извлечению жидких углеводородов, как природного газа, так и нефти, определенные залежи, которые считались ранее непромышленными, в дальнейшем могут быть переведены в разряд промышленных залежей и успешно введены в разработку.[5] Условия залегания углеводородов в залежах могут обусловлены следующим, а именно: гипсометрическим положением водонефтяного (ВНК), газоводяного (ГВК) и газонефтяного (ГНК) контактов; высотой, которую имеет залежь; размерами, которые имеет нефтяная и газовая зоны, водонефтяная, газонефтяная и газоводяная зоны, нефтегазонасыщенной толщиной пласта, величинами начальной и остаточной нефтенасыщенности и газонасыщенности пород-коллекторов, а также их изменением, как по площади, так и по разрезу; начальным пластовым давлением и начальной температурой.[2] Газонасыщенность (или газосодержание) нефти принято определять таким количеством природного газа, который растворен в нефти в условиях залежи. Газонасыщенность принято определять по взятым глубинным пробам, которые берут при забойной части ствола скважины, используя при этом глубинные пробоотборники. От количества, растворенного в нефти природного газа, зависит целый ряд свойств нефти в частности таких как: удельный вес, плотность, вязкость и другие свойства |