Группы глинистых пород по экранирующей способности

(по А.А. Ханину)

Группа	Максимальный диаметр пор, мкм	Проницаемость абсолютная по газу, м2	Давление прорыва газа, МПа	Экранирующая способность
A B C D E	0,01 0,05 0,30	10-21 10-20 10-19 10-18 10-17	5,5 3,3 0,5	Весьма высокая Высокая Средняя Пониженная Низкая

 

Существуют попытки создания общей классификации покрышек, которая сводится к разделению их по вещественному составу (глинистые, хемогенные и др.) и по широте распространения (региональные, общебассейновые, зональные, локальные). Наиболее крупные залежи нефти и газа обычно располагаются ниже региональных покрышек, которые надежно преграждают путь флюидам. Именно покрышки часто определяют масштабность скоплений и устойчивость существования залежей.

Под природным резервуаром понимают естественное вместилище нефти, газа и воды определенной формы, во всем объеме которого происходит циркуляция флюидов. Исходя из того, что форма природного резервуара определяется соотношением пород-коллекторов с вмещающими их флюидоупорами, то были выделены три крупных группы: пластовые, массивные и литологически ограниченные природные резервуары.

В таблице 2 приведена краткая характеристика основных типов природных резервуаров.

Основное условие, необходимое для образования залежи нефти и газа – наличие ловушки, где происходит улавливание углеводородов, мигрирующих (перемещающихся в земной коре) в природных резервуарах.

Ловушка – это часть природного резервуара, в которой в результате

экранирования флюидов начинается формирование их скопления, а также при отсутствии движения нефти, газа и воды устанавливается их относительное равновесие согласно закону гравитации.

Под воздействием гравитационного фактора подвижные вещества распределяются в ловушке по их плотностям, т.е. нефть и газ всплывают в воде. Распределение флюидов в ловушке выглядит следующим образом - газ сосредотачивается в кровельной части природного резервуара, непосредственно под флюидоупором, ниже поровое пространство заполняется нефтью, вода занимает самое нижнее положение.

Ловушка чаще всего представляет собой участок резервуара с застойными условиями, даже если в остальной части резервуара вода находится в движении. При движении воды наблюдается наклонный водонефтяной раздел, иногда вся нефть может быть вытеснена из ловушки водой.

В зависимости от причин, обуславливающих возникновение ловушек, выделяют следующие наиболее широко распространенные типы: структурный, стратиграфический и литологический. Последние два типа называют неструктурными ловушками.

Большинство пород-коллекторов имеют вид пластов или слоев, которые на сколько–нибудь значительных расстояниях отклоняются от горизонтального положения. Образование ловушки вследствие изменения направления наклона пластов пород обычно обусловлено движениями земной породы; такие ловушки относятся к структурному типу. Углеводороды, мигрируя в коллекторах по восстанию слоев или перпендикулярно к их напластованию по тектоническим нарушениям, попадают в ловушки – своды антиклинальных структур, где и формируются промышленные скопления нефти и газа. Скопления нефти и газа в антиклиналях происходит за счет улавливания движущихся вверх капелек жидкости и пузырьков газа аркой смятых в складку пластов. Одним из специфических видов антиклиналей являются соляные купола. Они частично прорывают слои осадочных пород, а залегающие над ними пласты изгибаются в виде антиклиналей или купола. Помимо антиклиналей и соляных куполов разновидностью структурных ловушек являются тектонически ограниченные (экранированные) ловушки. Ловушка этого типа образуется за счет того, что при сдвиге (взаимном перемещении пластов) проницаемые пласты вверх по восстанию в зоне разлома экранируются непроницаемым глинистым барьером, который эффективно преграждает движение нефти вверх наклонно залегающего пласта. Изменения проницаемости ведут к образованию стратиграфических ловушек.

При замещении пластов–коллекторов непроницаемыми породами возникает стратиграфическая ловушка. Причинами, по которым может измениться проницаемость и пористость пласта, служат изменения условий осадконакопления по площади, а также растворяющее действие пластовых вод. Известно, что стратиграфические ловушки образуются при срезании, эрозии серии наклонно залегающих пластов, в том числе пористых и проницаемых, и последующем их перекрытии плохопроницаемыми породами–покрышками.

Литологические ловушки формируются в связи с литологической изменчивостью пород–коллекторов, выклиниванием песков и песчаников по восстанию слоев, изменением пористости и проницаемости коллекторов, трещиноватостью пород и др.

Залежь – скопление нефти и газа в ловушке, все части которого гидродинамически связаны.

Залежиобразуются обычно в таких местах, где высокопористые пески отлагались вслед за осаждением обогащенных органическим веществом илов. Флюиды в залежи обычно находятся под давлением, примерно соответствующим гидростатическому, т.е. равным давлению столба воды высотой от поверхности земли до кровли залежи (10 кПа/м). Таким образом, первоначальное давление нефти на глубине, например, 1500 м может составлять 15 000 кПа. В случае появления коллекторских свойств пород одновременно с нефтеобразованием происходит возникновение ловушек вместе с залежью.

Форма и размер залежи в значительной степени определяются формой и размером ловушки. Основным параметром залежи являются ее запасы. Различают геологические и извлекаемые запасы. Под геологическими запасами нефти и газа понимают количество этих полезных ископаемых, находящихся в залежи.

Необходимым условием возникновения залежи является наличие замкнутого субгоризонтального контура (граница ловушки). Замкнутый контур рассматривается как линия, ограничивающая в плане максимальную возможную площадь залежи. Замкнутый контур представляет собой границу, ниже которой углеводороды не могут удержаться. Залежь нефти и (или) газа может распространяться во всем объеме резервуара внутри замкнутого контура или занимать часть его.

Залежи в основном подстилаются подошвенной водой. Если в них присутствуют нефть и газ, то залежи разделяются на газовые и нефтяные. Выделяются следующие границы раздела: водонефтяной контакт (ВНК), газонефтяной контакт (ГНК), газоводяной контакт (ГВК). Скопление свободного газа над нефтью в залежи называется газовой шапкой. Газовая шапка в пласте может присутствовать только в том случае, если давление в залежи равно давлению насыщения нефти газом при данной температуре. Если пластовое давление выше давления насыщения, то весь газ растворится в нефти.

На рисунке 1 показаны примеры изображения газонефтяной залежи на карте и геологическом разрезе.

Залежи нефти и газа типизируются и классифицируются по разным признакам.

По составу флюидов: чисто нефтяные, нефтяные с газовой шапкой, нефтегазовые, газовые с нефтяной оторочкой, газоконденсатные, газоконденсатно – нефтяные, чисто газовые и др.

 

 

 

Рис. 1. Изображение газонефтяной залежи на структурной карте и геологическом разрезе:

1 - нефтяная часть залежи; 2 – внешний контур нефтеносности; 3 – внутренний контур нефтеносности; 4 – газовая часть залежи; 5 – внешний контур газоносности; 6 – внутренний контур газоносности.

 

Соотношения нефти, газа и воды в залежах приведены в таблице 3.

В зависимости от объема нефти и газа, характера насыщения пласта-коллектора, географического положения, глубины необходимого для добычи флюидов бурения и других показателей, по которым оценивается рентабельность разработки, залежи подразделяются на промышленные и непромышленные.

Классификация типов залежей по И. О. Броду

По типу ловушек - наиболее часто используемая классификация залежей нефти и газа, в которой за основу принимаются формы и условия образования ловушек, разнообразных генетически и по морфологии. Также широко известна классификация, в которой главным признаком служит тип природного резервуара (классификация типов залежей по И. О. Броду), где выделены три основные группы залежей: пластовые, массивные, залежи,

Таблица 3

Классификация залежей по соотношению подвижных веществ в природных резервуарах

 

Группы (классы)	Водонапорные залежи	Залежи, подстилаемые водой	Безводные залежи
Чисто газовые залежи	Водонапорные газовые залежи	Подстилаемые водой газовые	Безводные газовые залежи
Нефтяные	Водонапорные нефтяные залежи с газовой шапкой	Подстилаемые водой нефтяные залежи с газовой шапкой	Безводные нефтяные залежи с газовой шапкой
Нефтяные залежи, богатые газом, растворенным в нефти	Водонапорные нефтяные залежи, богатые газом, растворенным в нефти	Подстилаемые водой нефтяные залежи, богатые газом, растворенным в нефти	Безводные нефтяные залежи, богатые газом, растворенным в нефти
Нефтяные залежи, малонасыщенные газом	Водонапорные нефтяные залежи, малонасыщенные газом	Подстилаемые водой нефтяные залежи, малонасыщенные газом	Безводные нефтяные залежи, малонасыщенные газом

 

литологически ограниченные со всех сторон. Считается, что именно тип природного резервуара определяет условия перемещения и дифференциацию флюидов. Первые две группы образуются в природных резервуарах, имеющих региональное распространение и насыщение водой на всем их протяжении. В отличие от них в третьей группе резервуар ограничен со всех сторон непроницаемыми породами, в которых не происходит циркуляции вод.

Залежи нефти и газа в пластовом резервуаре накапливаются при наличии ловушек внутри пласта. Ловушка в пластовом резервуаре образуется либо вследствие структурного изгиба, либо вследствие наличия экранирующей поверхности, срезающей пласт по его восстанию. Образование скоплений нефти и газа возможно, если залегающая под ними вода замыкает залежь. В зависимости от условий формирования ловушки, группа пластовых залежей подразделяется на две подгруппы: сводовые (пластово-сводовые) и залежи экранирования (пластово-экранированных).

Тектонически экранированные (дизъюнктивно экранированные) залежи формируются в том случае, если в результате дизъюнктивных дислокаций моноклинально залегающий пластовый резервуар приходит в соприкосновение с непроницаемыми породами. По генетической природе экраны могут быть сбросами, взбросами, надвигами и сдвигами. Тектонические нарушения часто разбивают пластово-сводовые залежи. Такие комбинированные залежи называют пластово-сводовые тектонически экранированные.

Стратиграфически экранированные залежи приурочены к ловушкам, формирование которых происходит в пластах–коллекторах, срезанных эрозией и несогласно перекрытых плохопроницаемыми породами более молодого возраста. Обычные стратиграфически экранированные залежи формируются после перекрытия пласта коллектора несогласно залегающей непроницаемой толщей. Однако к этому же типу стоит отнести залежи нефти и газа, экранированные или запечатанные асфальтом в период эрозии.

Литологически экранированные залежи приурочены к ловушкам, экраном которых служат литологические замещения проницаемых пород плохопроницаемыми и выклинивания пластов коллекторов. Замещение такого рода приводит к постепенному ухудшению пористости и проницаемости по мере приближения к поверхности выклинивания.

Группа массивных залежей связана с массивными природными резервуарами, ограниченными непроницаемой покрышкой только сверху. Отличительной чертой массивных залежей служит гидродинамическая связь всех частей залежи, несмотря на различие емкостно - фильтрационных свойств и присутствие разделов. Встречаются массивные резервуары литологически относительно однородные и неоднородные, последние распространены значительно шире.

Группа литологически ограниченных (со всех сторон) залежей приурочена к ловушкам неправильной формы, ограниченных со всех сторон непроницаемыми породами. Залежи этой группы обычно мелкие, толщина продуктивных горизонтов редко превышает первые десятки метров, поэтому пластовые давления не могут иметь высоких значений. Такие залежи связаны с резервуарами, имеющими лишь местное распространение.

В этой группе выделяются три подгруппы: залежи, ограниченные плохопроницаемыми породами (наиболее многочисленны), ограниченные водоносными породами и ограниченные частично плохопроницаемыми и частично водоносными породами.

Классификация залежей нефти и газа, по А.А. Бакирову, предложена в лекциях данного цикла.

 

Месторождения нефти и газа

Месторождение нефти и (или) газа – разведанный участок земной коры, заключающий совокупность залежей (одиночную залежь) нефти или газа в ловушках (ловушке), формирование которых обусловлено генезисом и строением этого участка.

С точки зрения разведки и разработки можно дать другое определение: месторождение – это отдельная залежь или группа залежей, имеющих в проекции на земную поверхность полное или частичное перекрытие своих контуров нефтегазоносности.

Месторождения нефти и газа приурочены к структурно-приподнятым участкам, таким как антиклинали, но в региональном плане большинство месторождений располагается в крупных впадинах, так называемых осадочных бассейнах, куда за геологическое время вносятся большие объемы песков, глин и карбонатных осадков.

Существует несколько различных классификаций месторождений нефти и газа: по запасам углеводородного сырья, по числу залежей, по генезису и морфологии структурных форм, с которыми они связаны, по фазовому составу флюидов, по геотектоническому положению и др.

По величине запасов нефти и газа месторождения можно подразделить на мелкие, средние, крупные и уникальные (табл. 4).

 

Таблица 4