 |
Современные концепции нефтегазообразования. Осадочно-миграционная теория.
|
|
|
|
Большой вклад в развитие органической теории начиная с 1763 года внесли: Ломоносов, Губкин, Вернадский, Зелинский, Андрусов и др. Она господствовала до начала 60-х годов ХХ в. К середине ХХ в. было доказано единство всех горючих ископаемых: нефти, угля, газа, горючих сланцев; установлена генетическая связь нефти с ископаемым ОВ осад. пород; разработаны критерии выделения НМС. Модель нефтеобраз-я 40-50-х гг. ("органическая" теория), рассматривала процесс образ-я нефти как преимущ-нно механич. отжатие глинами битуминозных комп-тов. Созданная вначале 60-х термокаталитич. концепция образования нефти в своей основе имеет хим. реакции, протекающие в узком t-ном интервале. Этот этап генерации УВ нефти ОВ-м был назван ГФН (нефтяным окном). Вассоевич предложил называть концепцию осадочно-миграционной теорией, а не органической или биогенной. Нефть образ-ся абиогенным путем, но источником ее явл-ся ОВ, захороненное в процессе осадконак-я. Т.к. залежь нефти формир-ся только в процессе миграции жидких УВ, то для названия теории происх-я нефти слово "миграционная" явл-ся необходимой составной частью.
В конце 60-х годов в решении проблемы генезиса нефти произошел качественный скачок – была создана концепция о главных фазах нефте- и газообраз-я. НГобраз-е стало рассм-ся как историч. явление, тесно связанное с опред. стадиями эволюции осад. б-на.
Осадочно-миграционная теория происхождения нефти. 1) УВ образ-ся абиогенным путем, но из ОВ пород, захороненного в процессе осадконак-я, за счет термокаталитич. реакции; 2) Потенциал НГМТ закладывается в живом в-ве, формир-ся в диагенезе и реализуется в катагенезе (МК); 3) Ход процесса НГобраз-я определяется, как внутр. структурой ОВ, так и внешними факторами (t-рой, мин. составом, давлением); 4) Миграция – это необходимая составляющая образования УВ, микронефть – первичная производная ОВ; 5) Н и Г образ-ся на опред. катагенетических уровнях, на каждом из этих уровней генерируется нефть опред. составов (МК1-МК3, t=60-1500C) ГЗН и ГФН; 6) Основная генерация УВ происходит в узком t-ном интервале, при невысоких давлениях; 7) НГматеринские породы – это осад. породы обогащенные ОВ, способные при вступлении в ГЗН генерировать Н и Г.
|
|
|
Осн. аргументы в пользу осад-мигр. теории. 1) Все растения и животные орг-мы на З. сост. из углерода и водорода, т.е. на З. имеется обширный орг. материал, вполне обеспечивающий накопление Н и Г; 2) Во многих нефтях найдены порфирины (производные хлорофилла), что свид-т о том, что t-ра в этих нефтях не превышала 2000C, т.к. начиная с этой t-ры порфирины начинают разрушаться. Они окрашивают кровь в красный цвет, а растения в зеленый; 3) Любое живое в-во содержит азот. Во всех нефтях также присутствует азот (0,1-0,3%); 4) Все биологические в-ва и все нефти оптически активны (могут вращать плоскость поляриз. луча).
Первичная миграция нефти.
Миграция Н и Г – любое перемещениеих в з.к. Первичная миграция – процесс перемещения УВ из нефтематер.толщ (НМТ) в породы-коллекторы. НМТ предст. собой глинисто-карб. отл-я, обогащенные РОВ в зонах прогибания в слабовосст. и восст. обстановке. Факторы способствующие первичной миграции: t, градиент Р, уплотнение, трещиноватость пород, тект. движения.
Виды первичной миграции: 1) В виде свободной фазы; 2) В водной среде. При ↑t растворимость УВ↑ особенно при t = 130-1500С. При ↑ Р растворимость несколько ↓. При ↑ минерализации растворимость ↓. 3) В газовой фазе. При ↑ t и Р газ растворяет микронефть и переносит её в зону с более ↓t-рой и образ-ся залежь с газовой шапкой.
Факторы первичной миграции:
|
|
|
1) УВ, образ-ся в стадию диагенеза, выжимаются вместе с водой из осадков при их уплотнении. С погружением г.п. УВ всё более нагреваются. Повышение t-ры обуславливает увеличение объёма нефти и газа, тем самым способствует их перемещению.
2) Движение УВ может активизироваться в рез-те увеличения давления вследствие образ-я больших объемов новых в-в. При погружении пород на большие глубины усиливается генерация газа, и первичная нефть выносится ими из материнских г.п. в виде газового р-ра.
3) Явление диффузии – взаимное проникновение молекул одного в-ва в другое вследствие разности конц-ции и стремлении выровнять их. Другими словами, происходит самопроизвольное перемешивание в-в на молекулярном уровне в направлении уменьш-я конц-ции УВ.
Осн силой, вызывающей движение флюидов, является разница давлений в НГматер. пласте и природном резервуаре. В процессе погружения, под д-ем статической нагрузки НГматер. пласт испытывает уплотнение, в нем происходит рост горного давления практически равного геостатическому.
Первичная миграция Н может осущ-ся в виде самостоятельной жидкой непрерывной фазы. Известно, что Н плохо смачивает большинство минералов, и лишь пов-ти частиц, имеющих битуминозное покрытие, родственное нефти, образуют пути, благоприятные для ее движения. Движение потоков УВ может облегчаться наличием прожилок и трещин, заполненных керогеном. Поверхностное натяжение, обычно возникающее на границе двух сред — воды и нефти, исчезает, и новообразованным УВ легко подниматься вверх. Эта гидрофобная система рассм-ся как путь перемещения УВ.
Флюиды движутся в направлении уменьшения свободной энергии. Два главных фактора, определяющие величину свободной энергии — это давление и потенциальная энергия. Флюиды движутся в направлении уменьшения потенциальной энергии только тогда, когда этот фактор явл-ся преобладающим. Если бы он преобладал всегда, флюиды могли бы мигрировать только вглубь З., потому что в гравитац. поле З. потенциальная энергия уменьшается по направлению к центру З.
Динамическое давление, обусл. направленным действием тект. процессов, также может оказывать влияние на процессы первичной миграции. Динамический стресс вызывает уплотнение пород, приводящее к выжиманию флюидов, в рез-те действия динамического фактора возникают системы напряжений, а как следствие этого, системы нарушений, зон трещиноватости и др. участков, что способствует движению флюидов.
|
|
|
Вторичная миграция нефти.
Вторичная миграция — это движение флюидов по пластам-коллекторам, разрывным нарушениям, трещинам, пов-тям стратиграф. несогласия, ведущее к разделению нефти и газа. Третичной миграцией считается перемещение залежей Н и Г.
Факторы вторичной миграции:
1) Гравитационный фактор – благодаря этому фактору возможно накопление нефти и газа в ловушках.
2) Гидравлический фактор – активная гидродинамическая обстановка, кот. возникает при движении вод, не только способствует всплытию нефти и газа, но и способствует перемещению УВ.
Главным св-вом геол. среды, обеспеч. протекание процессов миграции явл-ся его неоднородности по пористости, прониц-ти и стр-тект. признакам. Миграция опред-ся по литол. и тект. признакам, кот. определяют ее пути и места аккумуляции УВ.
Когда УВ переходят из тонкозернистых пород в грубозернистые, они попадают в условия более низких Р и более высокой солености пластовых вод. Если флюиды мигрируют по восстанию непрерывных песчаных слоев из уплотняющихся отл-ий осад. б-на, то они попадают в зоны более низких t-тур. Все эти факторы могут вызывать частичное выделение из р-ров газов и жидких УВ. Выделяющиеся из р-ра УВ могут образовывать высокодисперсные частицы коллоидных размеров, или глобулы. Вторичная миграция УВ по пластам-коллекторам может происходить в р-ре, в диспергированном состоянии или в виде нефтяной или газовой фазы до тех пор, пока мигрирующие флюиды не встретят на своем пути непроницаемую преграду, у кот. происходит их аккумуляция.
Благодаря силе всплывания УВ-ные частицы поднимаются к кровле пласта-коллектора при условии, что они достаточно малы для того, чтобы проходить через поры и соединяющие их каналы в породах-коллекторах. Большинство УВ-ных частиц, мигрирующих из тонкозернистых глин в грубозернистые пески, имеют небольшой размер и могут свободно перемещаться по песчаным слоям. Только после того, как эти частицы начнут объединяться в более крупные агрегаты, их миграция становится ограниченной.
|
|
|
Хотя скорости миграции флюидов, отжимаемых во время уплотнения осад. отл-ий, очень низкие, они достаточны для переноса дисперсной нефти на большие расстояния по проницаемым слоям за геол. время. Флюиды, движущиеся со скоростью 6 м/100 лет, за миллион лет пройдут расстояние в 60 км.
Скопления УВ-ных частиц, достаточно большие для образ-я непрерывной фазы, также могут мигрировать на большие расстояния по проницаемым пластам-коллекторам.
Направление миграции опред-ся тект. строением р-на, т.к. Н и Г при движении выбирает пути наименьшего сопротивления и мигрирует в этом напр-ии. Геохимическое сопоставление нефтей из залежей и битумоидов из материнских пород показало, что вертикальная и горизонтальная миграция по проницаемым песчаным слоям, зонам трещиноватости и пов-тям несогласия происходит на гораздо большее расстояние, чем предполагалось прежде.
|
|
|
