5. 2. Вторичная миграция нефти и газа

Вторичной миграцией  называется движение углеводородов по проницаемым толщам и пластам в сторону ловушек. Основными причинами вторичной миграции являются:

- гравитационные силы всплывания более легкой нефти в воде (архимедова сила); капиллярные силы; гидродинамические силы: напор воды;

- гидрохимические силы: напор воды, вызванный различим в минерализации вод; геотермические силы: напор воды, вызванный неоднородностью поля температур; процессы перестройки структуры и динамического напряжения: геодинамический переток.

В осадочном бассейне по большей части все эти силы объединяются, и по мере погружения всегда происходит перемещение чередующихся зон перенапряжения и разрядки и, соответственно, постоянно идет переток флюидов. В. П. Савченко была предложена гипотеза струйной миграции нефти в коллекторах, согласно которой, углеводороды, выделяющиеся из материнских пород в коллектор, объединяются в струйки, которые сливаются в потоки, движущиеся по своим каналам, не всегда совпадающим с потоками основной массы воды. Скорость перемещения потоков изменяется от миллиметров до метров в год.

Путями миграции нефти и газа служат поры и трещины в горных породах, а также поверхности наслоений, разрывных нарушений и стратиграфических несогласий, по которым нефть и газ не только мигрируют в земной коре, но и могут выходить на поверхность (рис. 5. 6. ).

Рис. 5. 6. Пути миграции и выхода, связанные: а-г, ж, - с поверхностями разрывных смещений и диапиров, д-е – с поверхностями стратиграфических несогласий, з – миграция с водой по пласту (пласт выходит на поверхность), и – миграция и выходы по трещинам. 1 – соль, 2 – залежи нефти (газа), 3 – поверхность несогласия, 4 – вода, 5 – разрывные смещения (или трещины), косыми крестиками показаны выходы нефти и газа на поверхность. (по Э. А. Бакирову, В. И. Ермолкину, В. И. Ларину и др., 1980 г. ).

При вторичной миграции нефть и газ, попадая в коллектор, заполненный водой, под действием гравитационного фактора стремятся занять наиболее высокое положение и перемещаются вертикально вверх (рис. 5. 4. ).

Всплывание нефти по восстанию пласта при наклонном положении пластового резервуара происходит до тех пор, пока не будет по какой-либо причине прекращено (изгиб пласта в обратную сторону, непроницаемый экран и т. п. ).

Сущность действия гидравлического фактора заключается в том, что вода при движении в пластах-коллекторах увлекает за собой пузырьки газа и капельки (пленки) нефти.

Вторичная миграция обусловлена гидравлическим, гравитационным и другими факторами. Капли нефти и пузырьки газа, попадая в коллектор, всплывают, пока не встретят непроходимую преграду в виде кровли пласта. При наклонном положении пласта, капли и пузырьки, достигшие кровли, начинают перемещаться вверх по восстающей (рис. 5. 7. ), пока и здесь, в свою очередь, не достигнут предела перемещения (непроницаемый экран, изгиб пласта в обратную сторону, зона проявления вторичной кальцитизации, и т. п. ).

Рис. 5. 7. Направления действия гравитационных и гидравлических сил на нефть и газ в водонасыщенном пласте. 1— капля нефти; 2 — пузырек газа; 3 — насыщенный водой пласт-коллектор; направления действия сил: 4 — гравитационных, 5 — гидравлических (по Э. А. Бакирову, В. И. Ермолкину, В. И. Ларину и др., 1980 г. ).

Всплыванию нефти и газа препятствуют силы межфазового трения и молекулярное притяжение стенок пор в породе, а также капиллярные силы, особенно в каналах диаметром менее 0, 05 мм, так как вода, покрывает стенки каналов, и препятствует перемещению по ним нефти. Капля нефти, подталкиваемая гравитационными силами, меняет форму, что приводит к ее удлинению и изменению поверхностного натяжения. При достаточном давлении (или возрастания количества самой нефти) капля ужимается и проскальзывает сквозь пережим. Такое явление именуется эффектом Жамена (рис. 5. 8. ). Если первая капля прошла сквозь пережим, то последующие порции нефти проходят сквозь него уже более свободно.

Рис. 5. 8. Изменение формы капли при сужении порового канала (по О. К. Баженовой, Ю. К. Бурлину, Б. А. Соколову и др., 2004 г).

Смена первичной миграции вторичной происходит последовательно и практически непрерывно; в процессе погружения осадочных толщ и прохождения ими через зоны генерации осуществляется последовательное отщепление все новых и новых «порций» углеводородов и их движение через эти толщи.

Смена первичной миграции вторичной происходит последовательно и практически непрерывно; в процессе погружения осадочных толщ и прохождения ими через зоны генерации осуществляется последовательное отщепление все новых и новых «порций» углеводородов и их движение через эти толщи.

Вторичная миграция направлена преимущественно по восстанию проницаемых пластов и пачек (горизонтальная миграция, латеральная). Переход из одной проницаемой толщи в другую осуществляется по разломам, зонам трещиноватости, поверхностям литологического наслоения и стратиграфическим несогласиям (вертикальная миграция) .

Не случайно наиболее крупные скопления нефти и газа образуются внутри толщ, состоящих из переслаивающихся и замещающих друг друга по простиранию глинистых, и песчаных пачек, а также внутри известняков, доломитов, приобретающих в катагенезе вторичную трещинную пористость.

Процесс аккумуляции тесно связан с дифференциацией углеводородов в ловушке, а также и на путях миграции. Время и последовательность аккумуляции определяется, прежде всего, тектоническим строением региона, формой и генезисом ловушек. В одинаковых термодинамических условиях раньше всего углеводороды заполняют литологические ловушки, затем стратиграфически- и тектонически- экранированные.