Отсутствие воды в нефте-газоносных песчаниках
Песчаные породы, лишь слегка затронутые начальным метаморфизмом [катагенезом] слабо сцементированы, обычно пористы и проницаемы. При вскрытии буровыми скважинами такие породы дают притоки нефти, газа или воды. Хорошим примером песчаников этого типа являются песчаники кайнозойских отложений Мексиканского залива и Антлантического побережья в США. С другой стороны, там, где в результате начального регионального метаморфизма пористость и проницаемость песчаников ниже определенных пределов (пористость 8—10%, а проницаемость около 1 миллидарси), они при вскрытии бурением не дают притока воды. Это происходит не потому, что в них нет воды, так как при полной водонасыщенности (что, вероятно, и имеет место) песчаник, обладающий пористостью в 8%, может содержать огромное количество воды. Причиной отсутствия притоков воды в этих случаях также не может являться и недостаточное гидростатическое давление, так как последнее, вероятно, соответствует глубине залегания пласта. Очевидно, причиной является очень низкая проницаемость пород. Подобные «сухие», вследствие малой проницаемости, песчаники широко распространены во всех районах развития отложений, претерпевших довольно интенсивный региональный начальный метаморфизм. В США такие районы известны к юго-востоку от области Аппалачских нефтяных и газовых месторождений, а также к северу от Арканзаса и к юго-востоку от Оклахомы.
Однако имеется другой вид песчаных пород, в которых слабые водопроя вления нельзя связывать с низкой проницаемостью, так как они дают нефть и газ в промышленных количествах. Такие породы обнаружены во многих горизонтах силурийского, девонского и миссисипского возраста в нефтяных и газовых месторождениях Аппалачской области. Они также широко распространены в Западной Вирджинии, Пенсильвании, в западной части штата Нью-Йорк и в восточной части Огайо.
Содержат ли нефте- и газоносные участки этих песчаных пород ископаемую воду, точно не установлено, известно только, что ни подошвенных, ни контурных вод там нет. Очевидно, такие проницаемые пласты дают притоки нефти и газа только в пределах контура своего распространения, и нефть и газ в них не концентрируются на сводах антиклиналей, как это имеет место в пластах, содержащих также и краевые воды.
Гораздо важнее объяснить отсутствие воды в подобного типа песчаных породах, так как ограниченное их распространение не дает никаких указаний в этом отношении. Данная проблема связана с миграцией нефти, уплотнением осадков и передвижением флюидов в них, и ее решение могло бы пролить свет и на другие связанные с ней спорные вопросы.
Совершенно очевидно, что отсутствие водопроявлений в этих пластах не является следствием незначительного гидростатического давления, так как оно оказывается вполне достаточным для обеспечения притока нефти и газа в скважины, и любые флюиды, присутствующие в подобном сплошном резервуаре, будут находиться, приблизительно, под тем же гидростатическим давлением. Ранее считалось, что притоки воды не могут быть получены из запечатанных линз пористых песчаников ввиду того, что при этом в них создавался бы вакуум. Однако теперь известно, что довольно заметные притоки воды в скважину могут происходить вследствие сжимаемости резервуара и находящейся в нем воды или другого флюида, но если запечатанное линзовидное скопление воды мало, то приток из него скоро прекращается из-за быстрого падения давления.
В 1917 г. Ф. Ривс, подробно анализируя этот вопрос, указал на связь сухих песчаников с красноцветами и высказал мнение, что отсутствие воды в них объясняется высыханием пород в жарких пустынных условиях до их погребения. Этому предположению противоречат имеющиеся представления об уплотнении осадков. Известно, что, даже подвергаясь субаэральному высушиванию, глинистые породы, залегающие среди песчаных разностей, должны были сохранить значительное количество абсорбированной воды и, вероятно, они обладали достаточной пористостью. По мере погребения пород под нарастающей сверху толщей осадков происходило постепенное их уплотнение и выжимание содержащейся в них воды вверх. Таким образом, любые «сухие» песчаные и глинистые породы, залегающие в одном разрезе, насыщались водой, выжимаемой из нижележащих слоев. В обычных условиях на поверхности вода не пропитывает сухие пески и алевриты, так как давление в этих случаях недостаточно для того, чтобы выжимать воду в поры. По-видимому, нет никаких данных, указывающих на то, что в условиях, существующих на глубине, вода не будет поступать в проницаемые песчаные породы.
Возможно, отсутствие воды в песчаных породах объясняется тем, что их поры заполнены мигрировавшей нефтью и газом; некоторое количество первоначально содержавшейся воды, вероятно, абсорбировалось глинистыми породами по мере того как они становились более пористыми благодаря расширению при снижении давления, обусловленного эрозией части покрывающих слоев. К сожалению, это предположение не объясняет тесной связи безводных песчаных пород с красноцветами и, следовательно, нельзя считать данную проблему окончательно решенной.