Нефтегазовая гидрогеология. Лекция 6. Гидрогеологические условия миграции, аккумуляции, консервации и деструкции нефти и газа

Содержание

Слайд 2

План занятий по курсу

План занятий по курсу

Слайд 3

Гидрогеологические условия миграции, аккумуляции, консервации и деструкции нефти и газа

Условия миграции и

Гидрогеологические условия миграции, аккумуляции, консервации и деструкции нефти и газа Условия миграции
аккумуляции нефти и газа
Условия деструкции углеводородов и их залежей
Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на разных этапах литогенеза

Слайд 4

Генерация

Миграция

Аккумуляция

Консервация

Деструкция

Последовательность существования УВ

Генерация Миграция Аккумуляция Консервация Деструкция Последовательность существования УВ

Слайд 5

Литосферные водные растворы играют одну из главных ролей при образовании, накоплении, перемещении,

Литосферные водные растворы играют одну из главных ролей при образовании, накоплении, перемещении,
рассеянии и разрушении углеводородов
Иногда гидрогеологиче­ские (гидрогеодинамические) условия приобретают главенствующее зна­чение в процессах аккумуляции нефти и газа

В таких случаях говорят о гидродинамических ловушках и гидродинамически экранированных зале­жах нефти и газа

Гидродинамический поток по направлению к центральной части бассейна

Слайд 6

Условия миграции и аккумуляции нефти и газа

Условия, играющие пассивную роль

Условия, играющие активную

Условия миграции и аккумуляции нефти и газа Условия, играющие пассивную роль Условия,
роль

Пассивная роль гидрогеологи­ческих условий заключается в том, что литосферные водные растворы являются средой, в которой протекают процессы миграции и аккумуляции УВ и других веществ. Но пассивность среды можно принять только услов­но, т.к. она может действовать и в качестве, например, химического реа­гента

Активная роль гидрогеологических условий в нефтегазонакоплении выражается в том, что литосферные растворы выступают как транспортирующий (иногда удерживающий) агент, определяющий миграцию нефти и газа, а следовательно, и их аккумуляцию.

Слайд 7

Гидродинамические системы

Система безнапорных (грунтовых) вод

Система напорных (пластовых) вод

по природе энергетического потенциала

Инфильтрационные

Эксфильтрационные

Напор

Гидродинамические системы Система безнапорных (грунтовых) вод Система напорных (пластовых) вод по природе
создается за счет инфильтрации атмосферных и поверхностных вод. Природа энергетического потенциала гидростатическая, и соответственно системы этого типа также называются гидростатическими

Напор в водоносных пластах создается за счет фильтрационного удаления жидкости из одних пластов (или их частей) в другие пласты (или их части) без пополнения запасов из внешних областей питания

Элизионные литостатические
(геостатические)

Элизионные геодинамические

Элизионные термогидродинамические
(термогидратационные)

Напор создается вследствие выжимания вод из уплотняющихся осадков и пород в коллекторы и частично за счет уплотнения самих коллекторов с выжиманием вод из одних частей в другие. В результате процесса уплотнения образуется избыточное количество жидкости

Источником гидростатической энергии является геодинамическое давление

Природа энергетического потенциала обусловлена высвобождением жидкости в процессе термической дегидратации минералов

Слайд 8

Литосферные водные растворы, образующие среду нефтегазообразования и нефтегазонакопления, имеют талассогенную (седиментогенную) природу;

Литосферные водные растворы, образующие среду нефтегазообразования и нефтегазонакопления, имеют талассогенную (седиментогенную) природу;
встречаются литогенные водные растворы, возникающие главным образом при дегидратации глинистых минералов
В качестве вместилищ представляются в основном эксфильтрационные гидрогеодинамические системы, включая также термодегидратационные, в которых создание напора в водоносных коллекторах обусловливает­ся преимущественно проявлением дегидратационных вод, выделяющихся из минералов под влиянием повышенной температуры (100-150°С)

Условия миграции и аккумуляции нефти и газа, играющие пассивную роль

Слайд 9

Условия миграции и аккумуляции нефти и газа, играющие активную роль

Актив­ная транспортирующая роль

Условия миграции и аккумуляции нефти и газа, играющие активную роль Актив­ная транспортирующая
водных растворов проявляется при миграции УВ в виде:
растворов,
эмульсий,
в составе двух- или трехфазно­го потока: главной фазой и (или) определяющим фактором потока яв­ляются водные массы вследствие преобладания над другими жидкими и газовыми фазами в бассейне

Водорастворенная форма миграции для нефтяных УВ (т.е. первичная миграция нефтяных УВ) – не единственная форма переноса вещества

Слайд 10

Условия миграции и аккумуляции нефти и газа, играющие активную роль

Воды, возрожденные из

Условия миграции и аккумуляции нефти и газа, играющие активную роль Воды, возрожденные
дегидратирующихся глинистых минералов, так же имеют значение:
вода, высвобождающаяся при пере­стройке структуры глинистых минералов, обладает аномально высокой растворяющей способностью и может «эвакуировать» из нефтепроизводящих пород значительное количество нефтяных УВ
Вода указанного гене­зиса появляется в существенных объемах при погружении осадочных толщ уже на глубину 2-3 км
Ее количество на целый порядок может превосходить имеющиеся объемы пористого пространства коллекторов

Водная миграция УВ по коллекторам (т.е. вторичная миграция УВ) – миграция вод, возрожденных при дегидратации минералов

Слайд 11

Условия миграции и аккумуляции нефти и газа

Аккумуляция УВ происходит преимущественно (при первичной

Условия миграции и аккумуляции нефти и газа Аккумуляция УВ происходит преимущественно (при
миграции) в эксфильтрационных водонапорных системах
Боль­шое значение при этом имеют локальные конседиментационные поднятия как участки пьезоминимумов, зон разгрузки и, следовательно, как участки нахождения ловушек
Отдельные участки бассейна в периоды общего прогибания испытывают относительное поднятие (замедленное про­гибание); там происходит формирование конседиментационных положи­тельных тектонических форм, которые могут служить ловушками воды, неф­ти и газа. Вследствие меньшей геостатической нагрузки на этих участках давление относительно уменьшается, и возникают пьезоминимумы. Седиментогенные воды направляются к таким локальным участкам, где образу­ются очаги очень медленной скрытой разгрузки через водоупорную кровлю
Вследствие широко распространенной унаследованности тектонического развития подобные гидрогеологические особенности могут существовать (иногда с перерывами) в течение ряда длительных исторических этапов

Слайд 12

Установлено соответствие смещения водных ореолов рассеяния газовых и нефтяных залежей с направлениями

Установлено соответствие смещения водных ореолов рассеяния газовых и нефтяных залежей с направлениями
и скоростями латеральных потоков
Таким образом, имеет место быть латеральная мигра­ция вод и УВ
Распространение сейсмических колебаний на тысячи километров должно способствовать латеральной миграции УВ
При сейсмических колебаниях происходит повышение содержания различных компонентов в водных растворах (например, диоксида углерода приблизи­тельно в 3 раза, а гомологов метана иногда на порядок)
То есть, в геодинамических системах в раствор или водную эмульсию переходит и перемещается вместе с водной фазой много различных веществ, в том чис­ле углеводородов
Таким образом, влияние сейсмотектонических явлений существенно сказывается на гидрогеологических условиях бассейнов

Условия миграции и аккумуляции нефти и газа

Слайд 13

Условия миграции и аккумуляции нефти и газа

Аккумуляция газа и нефти – обособление

Условия миграции и аккумуляции нефти и газа Аккумуляция газа и нефти –
самостоя­тельной углеводородной фазы (частично вместе с неуглеводородными газами) и задержание ее в ловушках
Аккумуляция остается наименее изученным звеном процесса при водной форме миграции, особенно для нефти

Слайд 14

Условия миграции и аккумуляции нефти и газа

Факторы, способствующие выделению (высаливанию) нефтяных УВ

Условия миграции и аккумуляции нефти и газа Факторы, способствующие выделению (высаливанию) нефтяных
из водного раствора в коллекторах и, следовательно, образованию спо­собных к всплыванию масс УВ:
изменение характера поровых каналов, переход от микропор к макропорам (что должно также при­водить к изменению растворяющей способности воды –молекулярное просеивание (ситовый эффект)
воздействие сейсмических коле­баний: могут способствовать всплыванию УВ в водонасыщенной среде кол­лекторов, при завершении вторичной миграции. Обеспечивается собст­венно аккумуляция УВ в ловушках. Силы всплывания УВ должны пре­одолевать противодействие капиллярных сил, а сейсмотектонические явления могут весьма существенно способствовать этому.

Гидрогеологические условия играют важную роль в аккумуляции нефти и газа, что в большОй мере связано с актив­ной транспортирующей ролью водных растворов в миграции УВ

Слайд 15

Условия разрушения углеводородов и их залежей

Разрушение, как и консервация нефтяных и газовых

Условия разрушения углеводородов и их залежей Разрушение, как и консервация нефтяных и
залежей, проис­ходит в водной среде, а сами литосферные воды вместе с некоторыми из растворенных в них веществ являются основными факторами деструкции залежей.
Пути разрушения нефтяных и газовых залежей и месторождений:
Механический: заключается в том, что нефть и га­зы уносятся движущимися водами во взвешенном состоянии и в составе многофазных потоков
Физико-химический: состоит в растворении содержимого залежей в водах при соответственно изменяющихся условиях
Химический: в результа­те окисления УВ растворенными в водах веществами, главным образом кислородом и сульфатами
Биохимический: при участии бактерий в процессе деструкции

Слайд 16

Механическая (гидравлическая) деструкция нефтяных и газовых залежей

Начинается с образования наклона нефтеводяного или

Механическая (гидравлическая) деструкция нефтяных и газовых залежей Начинается с образования наклона нефтеводяного
газо­водяного контакта

Схема зависимости между наклоном нефтеводяного контакта и пьезометрической поверхностью:
1 - газ, 2 - нефть,
3 - вода, 4 - направление движения воды

- угол между поверхностью нефтеводяного контакта и горизонталь­ной плоскостью

рв, рн - плотность соответственно воды и нефти

i - гидравлический уклон

Зависимость наклона поверхности нефтеводяного (или газоводяного) контакта от гидравлического уклона описывается вы­ражением:

Слайд 17

Механическая (гидравлическая) деструкция нефтяных и газовых залежей

Зависимости углов наклона нефтеводяного контакта от

Механическая (гидравлическая) деструкция нефтяных и газовых залежей Зависимости углов наклона нефтеводяного контакта
гидрав­лических уклонов и плотности неф­ти и газов Шифр кривых - плотность нефтей и газов

Для тяжелых (более плотных) нефтей наклон нефтеводяного контакта гораздо больше, чем для легких (менее плотных) нефтей и газов:

Слайд 18

Механическая (гидравлическая) деструкция нефтяных и газовых залежей

Наклоны газоводяного и нефтеводяного контактов могут

Механическая (гидравлическая) деструкция нефтяных и газовых залежей Наклоны газоводяного и нефтеводяного контактов
служить критериями направления движения вод
Если наклон нефтеводяного (газоводяного) контакта круче угла паде­ния крыла сводовой ловушки, то нефть (газ) полностью вымывается из нее, залежь исчезает. Это и есть механическое разрушение залежей водами

Слайд 19

Механическая (гидравлическая) деструкция нефтяных и газовых залежей

Условие сохранения залежи от механического разрушения

Механическая (гидравлическая) деструкция нефтяных и газовых залежей Условие сохранения залежи от механического
водой:

Угол наклона поверхности нефтеводяного (или газоводяного) контакта

Угол падения пласта на крыле ловушки

Слайд 20

Механическая (гидравлическая) деструкция нефтяных и газовых залежей

При обычно встречающихся в нефтегазонос­ных комплексах

Механическая (гидравлическая) деструкция нефтяных и газовых залежей При обычно встречающихся в нефтегазонос­ных
гидравлических градиентах залежи сухого газа могут удерживаться практически любыми ловушками
Нефтяные залежи уже при гидравлических градиентах 0,005-0,01 должны вымываться из пологих ло­вушек (угол падения на крыльях менее 1°)
Нефтяные залежи значительно менее устойчивы против гидравлической деструкции, чем газовые
При наличии рассолов с относительной плотностью 1, 2 и очень легких нефтей минимальные углы падения должны быть уменьшены примерно в 2,5 раза
Для тяжелых нефтей при пресных водах углы падения, наоборот, должны быть значительно увеличены – примерно в 2 раза

Слайд 21

Физико-химическая деструкция нефтяных и газовых залежей

Физико-химическому разрушению путем растворения в пластовых водах

Физико-химическая деструкция нефтяных и газовых залежей Физико-химическому разрушению путем растворения в пластовых
подвержены газовые залежи
При повышении пластового давления (при погружении), метан, образующий залежи, будет растворяться и залежь постепенно может исчезнуть
Особо благоприятны для растворения газо­вых залежей условия при температуре, превышающей 100-120°С, когда растворимость метана в воде резко возрастает
Нефтяные УВ по сравнению с метаном и его ближайшими гомологами в воде растворяются хуже, поэтому физико-химическая деструкция нефтяных залежей путем растворения в водах встречается в несущественных масштабах
Можно предполагать, что происходит и иногда преобладает се­лективное растворение отдельных компонентов нефтей

Слайд 22

Химическая деструкция нефтяных и газовых залежей

Химическая деструкция нефтяных и газовых залежей путем

Химическая деструкция нефтяных и газовых залежей Химическая деструкция нефтяных и газовых залежей
окисле­ния УВ кислородом и сульфатами, растворенными в пластовых водах, имеет большое значение
Этот про­цесс тесно переплетается с биохимической деструкцией, которая заключа­ется в «поедании» УВ бактериями, и оба эти вида разрушения залежей нефти и газа следует рассматривать вместе

Аэробное окисление УВ осуществляется растворенным в водах ки­слородом
Известно, что растворенный кислород встречается в литосферных водах в некоторых случаях до глубин 500-600 м, а возможно, и еще глубже в количестве от сотых долей до 4-5 мг/л в зависимости от гидрогеологических условий, скорости движения инфильтрационных вод, обогащенности пород сульфидами и органическими веществами
В водах, примыкающих к нефтяным и газовым залежам, кислород почти никогда не встречается
До залежей, расположенных достаточно далеко от зон инфильтрации, кислород «добирается» лишь при очень большой ско­рости инфильтрационного водообмена или при очень большой длительно­сти инфильтрационного этапа, когда окисляются все способные к окисле­нию компоненты вод и минералы данного водоносного комплекса
Наи­большему воздействию растворенного кислорода, естественно, подверга­ются те залежи, которые расположены ближе всего к зонам инфильтрации

Слайд 23

Химическая деструкция нефтяных и газовых залежей

Большое значение имеет окисление УВ сульфатами, так

Химическая деструкция нефтяных и газовых залежей Большое значение имеет окисление УВ сульфатами,
как сульфа­ты в том или ином количестве присутствуют в большинстве литосферных вод и рассолов:

Особенно важное значение имеет температурный фактор:
Газовые (метановые) залежи не подвергаются абиогенному окислению сульфатами (при температуре выше 95°С они полностью защищены от этого вида разрушения)
Нефтяные залежи могут в какой-то степени окисляться за счет сульфатов и при более высокой температуре, причем интенсивность их абиогенного окисления при высокой температуре возрастает

Слайд 24

Химическая деструкция нефтяных и газовых залежей

Окисление УВ растворенными окислителями происходит в основном

Химическая деструкция нефтяных и газовых залежей Окисление УВ растворенными окислителями происходит в
на контакте с водами
Скорость окисления залежи в целом бу­дет тем больше, чем больше площадь поверхности газоводяного и нефтеводяного контактов по отношению к объему залежи.
Окисление «водоплавающих» залежей и залежей с вклинивающи­мися пропластками, содержащими промежуточные воды, будет идти ско­рее, чем залежей, имеющих только краевые воды
Залежи небольшой высо­ты будут окисляться быстрее, чем высокие

Влияние формы залежей и относи­тельных размеров газоводяного и нефтеводяного контактов на окисление залежей:

Слайд 25

Химическая деструкция нефтяных и газовых залежей

Особую роль играет образование в результате окисления

Химическая деструкция нефтяных и газовых залежей Особую роль играет образование в результате
у нефтеводяных контактов слоя очень плотных нефтей и асфальтоподобных веществ (битумов), а также вообще неполное окисление УВ (т.е. не до углекислоты и воды), приводящие не к уничтожению, а к химическому перерождению нефтяной залежи
Наличие у нефтеводяного контакта слоя (оторочки) очень плотной нефти или асфальтоподобного нетекучего битума мощностью до нескольких метров – весьма распространенное явление.
Эти переродившие­ся в результате окисления части залежей должны служить препятствием, как бы барьером, для окисления остальной части залежи.
Механизм распро­странения процесса окисления на всю залежь при таких условиях не совсем изучен (однако, известны достаточно многочисленные случаи полного окислительного перерождения нефтяных залежей)

Слайд 26

Химическая деструкция нефтяных и газовых залежей

Превращение всего содержимого нефтяной залежи в смолы,

Химическая деструкция нефтяных и газовых залежей Превращение всего содержимого нефтяной залежи в
органи­ческие кислоты и другие кислородосодержащие соединения представляет собой уже полное исчезновение нефтяной залежи как таковой и появление залежи твердого битума
При окислении метана никаких промежуточных продуктов и со­стоящих из них оторочек не образуется
В процессе окисления метана и его ближайших гомологов газовая залежь может обогащаться углекисло­той, но ввиду резко повышенной по сравнению с углеводородами раство­римости данного газа существенного количественного значения это обо­гащение не имеет.
Химическое перерождение газовых зале­жей при окислении не играет большой роли, хотя может идти еще остаточ­ное накопление азота
Основной результат окисления газовых залежей – их полное разрушение

Слайд 27

Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на

Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на
разных этапах литогенеза

Генерация

Миграция

Аккумуляция

Консервация

Деструкция

Цепочка существования углеводородов:

Этапы литогенеза:

Седиментогенез

Диагенез

Катагенез

Метагенез

Метаморфизм

Слайд 28

Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на

Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на
разных этапах литогенеза

При седиментогенезе водные растворы литосферы могут играть косвенную роль в накоплении (на дне водоема) опреде­ленных органических и минеральных компонентов, которые в дальнейшем могут обеспечивать нефегазогенерационный потенциал седиментитов
Речь может идти, например, о субаквальной разгрузке (в море) термальных рассолов, как связанных, так и не связанных с процессами вулканизма, но так или иначе влияющих на характер седиментации, в том числе на накоп­ление в осадках ОВ

Слайд 29

Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на

Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на
разных этапах литогенеза

В диагенезе гидрогеологической средой служат иловые водные рас­творы
В них происходит биохимическая переработка захороненных в осадках ОВ
В зависимости от интенсивности перемешивания иловых рас­творов с придонными водами морского (или иного) бассейна меняется сте­пень биохимического преобразования органических компонентов осадков
Это влияет на нефтегазогенерационный потенциал осадков и образующихся из них пород, а значит, на возможность и харак­тер процессов генерации и аккумуляции УВ в дальнейшем

Слайд 30

Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на

Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на
разных этапах литогенеза

На подстадии протокатагенеза водные растворы в постепенно уплотняющихся глинистых и других породах играют роль среды для тер­мокаталитических процессов изменения ОВ, постепенного «созревания» этих веществ для максимальной генерации УВ
По мере удаления этих вод и уменьшения обводненности седиментитов ускоряется подготовка глав­ной фазы нефтеобразования
Воды, выжимаемые из интенсив­но уплотняющихся глин в менее уплотняющиеся коллекторские породы, выносят туда часть органических соединений, тем самым участвуя уже в начальной реализации нефтегазогенерационного (особенно га­зогенерационного) потенциала пород

Слайд 31

Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на

Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на
разных этапах литогенеза

Гидрогеологические условия подстадии мезокатагенеза, с которой связана главная фаза нефтеобразования, заслуживают особого внимания
Здесь важнейшее значение приобретают дегидратационные воды, высвобождающиеся из кристаллогидратного состояния в глинистых минералах (прежде всего в монтмориллоните)
Именно эти воды и формирующиеся на их основе растворы представляют существеннейшие элементы как среды, так и транспорта при миграции УВ из мест (очагов) их образования
Пространственное распространение водных растворов, растворитель в которых в существенной мере представлен дегидратационными водами, в целом близко совпадает с главной зоной нефтеобразования

Слайд 32

Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на

Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на
разных этапах литогенеза

На подстадии апокатагенеза продолжает сказываться определенное влияние гидрогеологических факторов на аккумуляцию нефти, и особенно газа.
В начале этой подстадии дегидратационные воды (возни­кающие в относительно меньших количествах, чем ранее) продолжают иг­рать роль среды и отчасти эвакуатора при интенсивной эмиграции метана из газопроизводящих пород, что отвечает главной зоне газообразования.
С дальнейшим течением апокатагенеза главным образом связаны уже процессы деструкции УВ
Важное значение приобретает также хими­ческая активность самого вещества воды, приводящая к разложению (кон­версии) метана и других УВ и к образованию вследствие это­го углекислого газа

Слайд 33

Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на

Роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа на
разных этапах литогенеза

При метагенезе и гипергенезе аккумуляции как нефти, так и углево­дородных газов в существенных масштабах уже не происходит:
либо нефтегазогенерационный потенциал пород полностью реализован до наступ­ления этих стадий литогенеза
либо условия для его реализации (включая аккумуляцию нефти и газов), особенно гидрогеологические, неблагопри­ятны
При гипергенезе преобладают процессы инфильтрации вод в оса­дочную толщу из внешних геосфер (в отличие от эксфильтрации вод для всех рассмотренных стадий): они понижают температуру, привносят из­вне окислители
Такие гидрогеологические условия препят­ствуют протеканию процессов нефтегазогенерации и способствуют дест­рукции УВ и их скоплений

Слайд 34

Спасибо за внимание!

Спасибо за внимание!
Имя файла: Нефтегазовая-гидрогеология.-Лекция-6.-Гидрогеологические-условия-миграции,-аккумуляции,-консервации-и-деструкции-нефти-и-газа.pptx
Количество просмотров: 58
Количество скачиваний: 2