Залежи углеводородов на больших глубинах: особенности формирования и размещения

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ  ЗАДАНИЕ

Залежи углеводородов  на больших глубинах: особенности       формирования и размещения.

Результатами геолого-разведочных  работ  и исследованиями последних  лет доказана возможность открытия углеводородов на больших глубинах (более 4-5 км) промышленных УВ-скоплений, в том числе значительных по запасам. Самая длинная скважина в мире является нефтяная скважина месторождения Одопту-море, пробуренная под острым углом к поверхности земли, проекта Сахалин-1 с длиной 12 345 метров (самая глубокая Кольская сверхглубокая скважина). Задача прогноза и поисков глубокозалегающих залежей УВ зависит от степени изученности условий и факторов формирования и размещения таких объектов. Проблема выявления особенностей формирования залежей УВ на больших глубинах приобретает особую актуальность.

Изменение фазового состояния УВ  с глубиной.

Исследованиями учёных установлены  закономерности распределения УВ в  вертикальном разрезе земной коры. Известно, что для всех бассейнов  наблюдается закономерное изменение  фазового состояния УВ с глубиной. Для простоты изучения можно представить  вертикальную зональность в виде схемы сверху вниз:

Газовые скопления

↓

Жидкие УВ, конденсаты в составе газовой фазы,                           нефтяные оторочки

↓

Чисто нефтяные скопления

↓

Газовые и газоконденсатные шапки и залежи

↓

Чисто газовые  скопления с преобладанием CH4

В основе этих изменений  лежит процесс метанизации (процесс превращения нефти в метан) жидких УВ при повышении температуры.

По К. Ландесу,нормальные нефти начинают преобразовываться  в лёгкие при температуре выше 100 С, при 175 С и более нефтяная фаза исчезает полностью, полная деструкция нефти(нарушение структуры) с образованием высокотемпературных метана и кокса-при температуре в 400-500 С( глубина 10-12 км).Период деструкции УВ описывается  уравнением Больцмана.

Влияние роста температуры  на взаимную растворимость флюидов  позволили выдвинуть идею о наличии  скоплений УВ в виде парообразной нефтегазоводяной (“ нефтегазоконденсатной”) смеси на глубине 6-7 км и более без заметной деструкции при достижении температуры 400 С и более. По-видимому, на этих сверхбольших глубинах решающему влиянию температуры начинает сильно противодействовать давление. В сверхкритических условиях нефть может переходить в особое  парогазонефтяное или “нефтеконденсатное” состояние, столь же устойчивое, как и газоконденсатное. Поэтому на больших глубинах можно прогнозировать  не только газовые, но и нефтяные залежи. В пластовых условиях нефтяные залежи будут находиться не в жидкой, а в газоподобной фазе. Обнаружение таких залежей характерно для сверхбольших глубин (более 7-8 км) в молодых бассейнах, а также древних бассейнов. На скорость накопления продуктов преобразования УВ-систем влияет геологическое развитие (релаксация).

Нефтегазоматеринские  породы на больших глубинах.

Формирование скопление  УВ на больших глубинах происходит благодаря двум процессам:

-преобразование нефтяных залежей, сформированных ранее на меньших глубинах. Этот процесс ведёт к разрушению и исчезновению ранее образованных чисто нефтяных скоплений.

-генерации, эмиграции  и аккумуляции новых порций  УВ при катагенезе РОВ на  больших глубинах. Этот процесс реализуется при большом погружении, за счёт глубинного катагенеза РОВ идёт генерация новых масс УВ.

Нефтегазоматеринские породы глубоких горизонтов представлены в  широком стратиграфическом и  литолого-фациальном диапазоне. На глубине 4-8 км ОВ независимо от своего состава  продуцирует большие объемы  газа и значительно меньше - жидкие УВ. Соотношение вновь образованных газов и нефти таково, что формируются  в основном газоконденсатные залежи и газоконденсатные с нефтяными оторочками. Вероятность образования чисто нефтяных скоплений гораздо ниже.

Изменение коллекторских  и экранирующих свойств вмещающих  пород и покрышек.

Доказано, что на больших  глубинах коллекторами нефти и газа могут быть осадочные породы различного литологического состава: песчано-алевритовые, карбонатные, глинистые, кремнистые, вулканогенно-осадочные и кора выветривания. По мере увеличения глубин залегания пород их пористость (общая и открытая) и проницаемость постепенно понижаются, а плотность возрастает. Изменение этих свойств у каждой литологической разности пород происходит неодинаково. В отложениях, испытывающих более или менее стабильное погружение, раньше всего уплотняются хемогенные породы. Весьма интенсивно уже на небольших глубинах (до 1,5-2 км) уплотняются глинистые разности, а их пористость соответственно при этом снижается. Песчаники и алевролиты без цемента или с небольшим его содержанием уплотняются более или менее равномерно, а их пористость снижается. Ниже темпы уплотнения пород уменьшаются и соответствуют примерно темпу уплотнения глин. Помимо механического уплотнения пород под действием статической нагрузки вышележащих отложений, изменение коллекторских свойств с глубиной обусловлено: заполнением межгранулярного, межформенного и внутриформенного порового пространства, а также трещин и каверн аутигенными материалами, явлениями регенерации кварца, плагиоклазов, полевых шпатов, перекристаллизацией хемогенных пород.

Сохранение породами первичных  коллекторских свойств предопределяется: литолого-геологическими свойствами пласта, химическими свойствами флюидов, механическим влиянием флюидов. Литолого-геологические особенности пород, благоприятствующие сохранению первичных коллекторских свойств, формируются обычно в стадию седиментогенеза. Песчаники и крупнозернистые алевролиты – наиболее распространенные коллекторы. Наличие крупных межформенных и внутриформенных пор, каверн и полостей в известняках, доломитах способствует сохранению или замедленному снижению коллекторских параметров при погружении пород (за счёт механического уплотнения) вследствие существования прочного каркаса.

Очень важную в формировании коллекторских свойств играет растрескивание пород. Исследования показали, что при  растрескивании пород объем порового пространства возрастает незначительно  – от долей до 2-3%, но очень сильно увеличивается проницаемость. Способность растрескиваться свойственна хрупким малопластичным порода м- магматическим, метаморфическим и многим осадочным.

Особенности распределения  запасов УВ с глубиной.

Выводы, полученные в результате изучения данного вопроса, скорее, носят  общий оценочный характер и неполно  отражают истинное состояние ресурсов нефти и газа в вертикальном разрезе.

Многие исследователи  обосновали закономерное уменьшение запасов  нефти и газа в осадочной толще  ниже максимума нефтегазонакопления, расположенного на глубинах 1,2-2,5 км, под  влиянием уплотнения пород-коллекторов  и ухудшения изолирующих свойств  многих толщ-покрышек по мере увеличения глубины их залегания. Общая доля запасов УВ, приходящихся на слой глубже 4-5 км, при этом не определена, но, возможно, не превышает 0,2-0,3% запасов всей осадочной  оболочки. Обобщение и анализ по размещению нефтяных и газовых месторождений в бассейнах такой глубины показывают, что они формируются практически во всех геотектонических типах нефтегазоносных структур, однако концентрация запасов УВ в них весьма неоднородна. Распределение глубоких и сверхглубоких УВ-скоплений по велечине запасов не установлено. В этих условиях возможно использование выявленных статистических закономерностей. Предпологается уменьшение средних запасов месторождений каждого класса ( гигантские, крупные, средние и мелкие ) с увеличением глубины их залегания.