Методы проверки теорий миграции и аккумуляции нефти » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Методы проверки теорий миграции и аккумуляции нефти

22.07.2021

Общая постановка вопроса. Нефть и газ мигрируют через весьма разнообразные типы осадков, но возникают они обычно в таких породах как глины и непористые известняки, являющиеся, как правило, тонкозернистыми и весьма непроницаемыми; поэтому любая теория миграции нефти должна, прежде всего, объяснить, каким образом нефть и газ проходят через эти породы и попадают в коллекторы. Другая трудность состоит в том, чтобы объяснить, каким образом нефть и газ (очевидно, благодаря всплыванию) поднимаются вверх по пологим склонам с уклоном, равным 20—40 футов на милю (6—12 м на 1,6 км).

Коллекторы и материнские породы обычно насыщены соленой водой; при лабораторных опытах капельки нефти и пузырьки газа не всплывали в насыщенных водой осадках, соответствовавших по своей мелкозернистости коллекторам и материнским породам. Лабораторные исследования также показали, что нефть и газ в дисперсном состоянии не способны проходить через коллекторы под напором движущейся воды при тех скоростях и гидравлических градиентах, которые наблюдаются в обычных природных условиях. В таких коллекторах, как песчаники, сопротивление передвижению нефти и газа оказывает поверхностное натяжение, ограничивающее продвижение капелек нефти и пузырьков газа; в глинах и других тонкозернистых породах это сопротивление миграции, очевидно, во много раз больше, чем в песчаниках.

Как правило, нефть и газ, располагаются в самых высоких частях резервуара, соленая вода находится ниже, а поверхности раздела между газом и нефтью и между водой, нефтью и газом приблизительно горизонтальны. Однако известно значительное число месторождений, в которых эти контакты наклонны; в некоторых случаях различие в отметках одного и того же контакта нефть-вода в одной и той же залежи возрастает до 100—200 футов (30—60 м). Все теории нефте- и газонакопления сталкиваются с большой трудностью дать объяснение тому, каким образом маленькие капельки или массы нефти попадают (очевидно, вследствие всплывания) в самые высокие части резервуара после накопления в них больших масс нефти при негоризонтальном положении водо-нефтяного контакта. Казалось бы, что последнее противоречит гравитационной теории — если мелкие частицы нефти смогли подняться к кровле резервуара, то следовало бы ожидать, что в случае больших масс граница между нефтью и водой будет идеально равновесной [горизонтальной]. Возражения против всех выдвинутых теорий нефте- и газонакопления столь серьезны, что человек, незнакомый с нефтяными месторождениями [с их происхождением?], мог бы, исходя из критики всех предложенных теорий, прийти к выводу, что аккумуляция вообще никогда не имела места.

Отсутствие удовлетворительной теории миграции нефти в значительной мере можно объяснить недостаточно критическим отношением к предложенным гипотезам. Критический анализ теорий должен содержать следующие пункты:

1. Ясное изложение теории и тех физических основ, на которых она базируется.

2. Тщательный разбор теории и различных физических и геологических условий, таких, как температура, давление, поверхностное натяжение, артезианские течения, необходимых для осуществления миграции согласно данной теории, а также проверка реальности этих условий в природной обстановке.

3. Исследование нефтяных и газовых месторождений с целью установления возможности их существования в условиях, требуемых теорией.

4. Экспериментальная проверка в том случае, если она возможна.

Можно с уверенностью сказать, что многие авторы различных теорий нефте- и газонакопления не проверяли свои выводы вышеуказанным способом, а, главное, — не занимались рассмотрением вопроса о том, могут ли отдельные физические факторы играть необходимую роль. Этими различными физическими факторами являются температура, давление, распределение давления, поверхностное натяжение и т. п. и скорость движения подземных вод. Геологическими факторами, которые необходимо принимать во внимание, являются: химический состав воды в коллекторах; стратиграфия и присутствие ископаемой воды в нефте- и газоносных песках; положение, занимаемое нефтью и газом в резервуарах; размещение и пространственное положение контактов между различными флюидами; пористость и проницаемость коллекторов. При критическом рассмотрении более старых работ, следует помнить, что в то время, когда они писались, невозможно было получить большую часть перечисленных выше сведений.

О «геологической ограде» для теорий нефте- и газонакопления. Совсем недавно Б.Б. Кокс ввел понятие о «геологической ограде» (geological fence) для теорий происхождения нефти; аналогичную «ограду» полезно было бы применить и к теориям миграции. Она должна представлять собой перечень различных физических условий с указанием пределов их возможных количественных значений. Любая теория, опирающаяся на численные значения тех или иных факторов, выходящие за установленные «оградой» пределы, должна быть (при условии, что в «ограду» не вкрались ошибки) отвергнута. Использование «геологических рогаток» подобным образом обеспечит не только проверку теорий, но также подчеркнет важное значение физических факторов и необходимость получения для них точных количественных данных. Пока геологи считают себя совершенно свободными в выборе тех или иных физических условий, необходимых для выдвигаемых ими теорий, до тех пор трудно будет избавиться от бесполезных и ошибочных теорий. Ниже перечисляются различные физические и иные факторы и характеризующие их цифровые данные:

1. Температура: нормально 80—220°F (25—100°С), крайние пределы 60—400° F (15—200°С) и более,

2. Гидростатическое давление: нормально 800—3200 фунтов на квадратный дюйм (55—225 кг!см2), крайние пределы 500— 9000 фунтов на квадратный дюйм (35—630 кг/см2).

3. Давление сжатия: нормально 2000—8000 фунтов на квадратный дюйм (140—560 кг/см2), пределы 1600—14000фунтов на квадратный дюйм (110—1000 кг/см2) и более.

4. Давление уплотнения: нормально 1200—5000 фунтов на квадратный дюйм (85—350 кг/см2), крайние пределы 800—8000—9000 фунтов на квадратный дюйм (55—550—680 кг/см2) и более.

5. Время: очевидно, по меньшей мере 1 млн. лет, возможно, 10 или 100 млн. лет.

6. Поверхностное натяжение [в условиях недр], вероятно, меньше (но не намного), чем в обычных условиях.

7. Коллекторы были насыщены водой до того, как в них попали нефть и газ.

8. Коллекторы и материнские породы являются гидрофильными, т. е. удерживающими (поглощающими) воду. Однако со временем коллекторы становятся гидрофобными, т. е. отталкивающими воду, вследствие того, что содержащиеся в нефти вещества абсорбируются на поверхности зерен.

9. Растворимость нефти в воде на дневной поверхности составляет около 0,002%, а растворимость газа становится заметной и возрастает с давлением.

10. Средний эффективный диаметр зерен песчаных коллекторов колеблется от 0,5 до 0,05 мм, как правило 0,1—0,2 мм.

11. Обычная проницаемость песчаных коллекторов составляет 100—500 миллидарси, предельная 5—5000 миллидарси.

12. Нефть, как таковая, мигрировала иначе, чем газ и большинство ее компонентов с момента их образования не находилось в газообразном состоянии.

13. Максимальная скорость передвижения соленой воды в коллекторах под воздействием метеорных [атмосферных] вод не превышает 1 дюйма (25 мм) в год. Максимальная горизонтальная скорость передвижения воды в коллекторах, составляет около 3 дюймов (75 мм) в год.

14. Максимальный гидравлический градиент, вызываемый циркуляцией артезианских метеорных вод, равен 1/100 для бассейнов с поперечником в 100 миль (160 км), а в бассейнах с поперечником в 300 миль (480 км) и более он колеблется от 1/100 до 1/250.

15. Наличие в коллекторах чаще соленых, чем пресных вод.

Несомненно, существует много других физических свойств, которые можно было бы включить в «геологическую ограду» для теорий нефте- и газонакопления. Возможно также, что по мере поступления дополнительных сведений, указанные величины будут изменяться, поэтому приведенные цифры следует рассматривать как приблизительные.

Об использовании «геологических рогаток» для проверки теорий нефте- и газонакопления. Если величины, характеризующие различные геологические условия, необходимые для данной теории, лежат далеко за пределами величин, приведенных в «геологической ограде», и если основное, наиболее существенное условие «ограды», противоречащее теории, не может быть отвергнуто, то от такой теории следует отказаться. Если нужные величины лежат в рамках «геологической ограды», то теорию следует принять на проверку, несмотря на то, что другие данные могут с ней не согласовываться. Если точное определение цифровых данных невозможно, то, очевидно, может возникнуть мнение о безопасности рассмотрения физических факторов. Однако при проверке какой-либо теории не всегда необходимо располагать точными величинами. Если по теории для миграции нефти и газа требуется температура в 500° F (260°С), а температура пород в районе, о котором идет речь, никогда не поднималась выше 250° F (120°С), то теория является явно неприемлемой, даже если более точное определение температуры, чем в пределах 50—250° F (10—120°С), невозможно.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: