ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА (Арвилл Леворсен) - часть 30

 

  Главная      Учебники - Разные     ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА (Арвилл Леворсен) - 1970 год

 

поиск по сайту            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  28  29  30  31   ..

 

 

ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА (Арвилл Леворсен) - часть 30

 

 

объем углекислого газа. В условиях земной поверхности углекислый газ инертен, при

концентрации его свыше 8% он токсичен и вызывает обморочное состояние. В природе

углекислый   газ   образуется   при   воздействии   кислот   на   карбонаты   и   бикарбонаты,

входящие в состав изверженных, осадочных и метаморфических пород; при окислении

углеводородов   на   контакте   их   с   минерализованными   водами;   при   нагревании

карбонатов и бикарбонатов, а также под влиянием определенных видов анаэробных

бактерий, разлагающих углеводороды. В количестве 0,03 об. % углекислый газ входит

в состав атмосферного воздуха. Различные количества его отмечаются во всех типах

изверженных,  метаморфических  и осадочных  пород. Огромные объемы  углекислого

газа поступают в атмосферу с вулканическими эманациями. В растворенном виде он

присутствует в пресной и океанической воде, а также в водах минеральных источников.

Залежи   природного   газа,   обогащенного   углекислым   газом,   распространены   по   пре-

имуществу   в   западных   штатах   -   Монтане,   Колорадо,   Юте   и   Нью-Мексико,-   а   на

месторождении Норт-Парк в Колорадо углекислый газ получают из скважин вместе с

нефтью.   Некоторые   залежи   природного   газа   в   Калифорнии   содержат   до   49%

углекислого газа. Наивысшие известные его концентрации отмечаются в залежах Нью-

Мексико, где углекислый газ составляет в некоторых случаях 99% и более всего объема

газа  в  залежи.  Некоторые  скважины  здесь   могут   дать  от  12 до  26 млн.  куб.  футов

углекислого газа.

Полагают, что крупные залежи углекислого газа в штате Нью-Мексико и в Мексике

образовались   в   результате   вулканических   эманации,   а   частично   и   в   результате   выделения

углекислого   газа   при   термическом   воздействии   изверженных   пород   на   контакте   их   с

известняками;   подобное   же   выделение   углекислого   газа   происходит   в   печах   для   обжига

извести.   Огромное   большинство   залежей   Нью-Мексико,   обогащенных   углекислым   газом,

находится   на   расстоянии   не   свыше   нескольких   миль   от   районов,   характеризовавшихся   в

недавнем прошлом высокой вулканической активностью [100]. Причину высокого содержания

углекислого газа в некоторых залежах Калифорнии усматривают в окислении углеводородов

при их контактировании с минерализованными водами [101].

Интересно отметить, что когда скважина дает углекислый газ, то внезапное расширение

его в стволе вызывает резкое охлаждение труб, бурового инструмента и оборудования на устье

до  очень  низких  температур.   Например,   на   месторождении  Мак-Каллем   в  округе   Джэксон,

Колорадо, в составе газа которого содержится 92% углекислого газа, трубы и резервуары даже

в самый жаркий день покрываются толстым слоем льда или снега [102].

Ниже   приводится   анализ   попутного   газа   (в   %)   получаемого   вместе   с   нефтью   из

песчаников Тенслип (пенсильваний) на месторождении Уэрц-Дом в Вайоминге:

Теплотворная способность этого газа - 677 британских тепловых единиц, он добывается

вместе с нефтью, которая обладает плотностью 35,3°API, и содержит 1,33% серы. Обычно же

теплотворная способность природного газа в среднем составляет 1075 британских тепловых

единиц на 1000 куб. футов.

Сероводород. Сероводород (H

2

S)  -  бесцветный газ с характерным неприятным

запахом;   хорошо   растворим   в   воде   и,   как   правило,   еще   лучше   в   углеводородах.   В

единице объема воды при 0°С и давлении 1 атм растворяется 4,3 таких же объемных

единиц   сероводорода.   Сероводород,   как   в   виде   свободного   газа,   так   и   будучи

растворенным   в   нефти   или   пластовой   воде,   является   активным   агентом   коррозии

металлов. Он токсичен даже в небольших концентрациях: содержание 0,005% этого

газа вызывает довольно острое отравление при воздействии  на дыхательные пути в

течение   длительного   времени,   концентрации   в   0,06-0,08%   в   опытах   с   собаками

вызывали   немедленное   их   отравление   (прекращалось   дыхание,   сердце   переставало

работать   и   наступала   смерть)   [103].   Природные   газы,   содержащие   даже   небольшое

количество   сероводорода,   непригодны   для   сжигания   в   местах,   где   присутствует

человек.   В   связи   с   этим   в   ряде   штатов   приняты   законы,   по   которым   запрещается

употребление   газа,   не   очищенного   от   сероводорода,   если   содержание   последнего

превышает 20-30 гран на 100 куб.футов газа [104]. При добыче природного газа, нефти

или пластовой воды, обогащенных сероводородом, возникают следующие проблемы: 1)

обеспечение   безопасности   людей,   2) предохранение   оборудования   от  коррозии   и 3)

обработка нефти или газа в целях удаления сероводорода.

Хотя сероводород выделяется при вулканических извержениях, присутствует в

газах некоторых минеральных источников и образуется при разложении органического

вещества   растительного   или   животного   происхождения,   можно   полагать,   что   тот

сероводород,   который   входит   в   состав   природного   газа   и   растворен   в   нефти,

образовывался   органическим   или   неорганическим   путем   при   восстановлении

сульфатов до сульфидов. В солоноватоводных и застойных водоемах, в которых не

содержится   растворенного   кислорода,   бактерии   воздействуют   на   соли,   имеющие   в

своем составе химически связанный кислород, в том числе и на сульфаты, входящие в

органическое  вещество,  извлеченные  из выветрелых  минералов или  растворенные  в

воде.   Из   илов   солоноватоводных   озер   были   выделены   различные   микроорганизмы,

способные   образовывать   сероводород   при   восстановлении   сульфатов   до   сульфидов.

Сульфат-редуцирующие   бактерии   обнаружены   также   в   растительном   перегное,

буровом растворе, в придонных водах внутренних морей, в озерных осадках, в кернах

неглубоких   скважин   и   в   воде   некоторых   скважин,   дающих   нефть.   Для   развития

подобных бактерий наиболее благоприятны температуры от 25 до 50°С.

Механизм   образования   сероводорода   неорганическим   путем   в   результате

восстановления сульфатов можно представить уравнением

2C + MeSО

4

 + H

2

О → MeCО

3

 + CО

2

 + H

2

S,

где Me - металл, а С - углерод, входящий в состав органического вещества. По

вопросу о том, какой из двух способов образования сероводорода - органический или

неорганический  -  преобладает, развернулась широкая дискуссия. Однако в настоящее

время большинство исследователей  склонно считать, что основным все же является

бактериальный путь.

Природный газ, содержащий значительное количество сероводорода, обнаружен

во многих районах [105]; наиболее известные среди них: район Панхандл в Техасе;

западный   Техас;   юго-восток   Нью-Мексико   (где   газовые   залежи   приурочены   к

пермским и пенсильванским отложениям); район Тампико-Такспан в Мексике (где с

высоким содержанием  H

2

S  и СО

2

  в газе связано много несчастных случаев); соляные

купола провинции Галф-Кост в Техасе и Луизиане и нефтяные месторождения Ирана.

Присутствие в разрезах провинции Галф-Кост и Ирана большого количества гипсов

указывает  на образование сероводорода  в результате  восстановления  сульфатов под

влиянием битуминозных веществ.

Исключительно   высокое   содержание   сероводорода   в   природном   газе

обнаружено в восточном Техасе, Арканзасе и Вайоминге. Приводим данные анализов

(в %) подобного газа, полученного близ Эмори в северо-восточном Техасе [106].

Теплотворная способность этого газа 956 британских тепловых единиц на 1000

куб. футов. Его удельный вес по воздуху 0,973. При промышленной переработке из 1

млн. куб. футов газа может быть получено 15 т серы.

Газ,   растворенный   в   нефти,   которая   добывается   из   эоценовых   мергелей   на

месторождении Месджеде-Солейман в Иране, содержит 40% сероводорода [107].

Заключение 

В заключение следует еще раз подчеркнуть следующие наиболее существенные

особенности пластовых флюидов:

1.

Химические   и   физические   свойства   каждого   из   присутствующих

пластовых флюидов - воды, нефти и газа - широко варьируют.

2.

Химические и физические свойства флюидов, а также их относительное

содержание в пласте оказывают существенное влияние на миграцию и аккумуляцию в

залежи  нефти  и газа,  а выявление  этих  характеристик  имеет  большое  значение  для

эффективной эксплуатации нефтяных и газовых залежей.

3.

При эксплуатации залежей обычно стремятся получить наиболее важные

данные,   касающиеся   пластовых   флюидов.   Для   вод   нефтяных   месторождений   эти

данные   включают   водонасыщенность,   дебит,   концентрацию   растворенных   солей   и

химический   состав;   для   нефти   –   нефтенасыщенность   пласта,   суточный   дебит   на

единицу падения пластового давления, химический состав, плотность и вязкость; для

природного газа - объем, дебит на единицу падения пластового давления, содержание

конденсата, присутствие примесей и содержание серы.

Цитированная литература

1.

Gran done P., Cook  А.В., Collecting and Examining Subsurface Samples of

Petroleum, Tech. Paper 629, U.S. Bur. Mines, 67 p., 1941.

2.

Pyle H.C, Sherborne J.E., Core Analysis, Tech. Publ. 1024, Petrol. Technol.,

1939; Trans. Am. Inst. Min. Met. Engrs., 132, pp. 33-61, 1939.

Pollard   T.A.,   Reichertz   P.P.,   Core-Analysis   Practices   -   Basic   Methods   and   New

Developments, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 36, pp. 230-252, 1952.

3.

Lidd1e R.A., The Van Oil Field, Van Zandt County, Texas, Bull. 3601, Univ.

of Texas, 82 p., 1936.

4.

Cupps С.Q., Lipstate Ph.H., Jr., Fry J., Variance in Characteristics of the Oil in

the Weber Sandstone Reservoir, Rangely Field, Colorado, RI 4761, U.S. Bur. Mines, 68 p.,

1951.

Espach R.H., Fry J., Variable Characteristics of the Oil in the Tensleep Sandstone

Reservoir, Elk Basin Field, Wyoming and Montana, RI 4768, U.S. Bur. Mines, 24 p., 1951.

5

Case L.С. et al., Selected Annotated Bibliography on Oil-Field Waters, Bull.

Am. Assoc. Petrol. Geol., 26, pp. 865-881, 1942.

6

Wasson Th.,Wasson I.B., Cabin Creek Field, West Virginia, Bull. Am. Assoc.

Petrol. Geol., 11, pp. 705-719, 1927.

7

Reger D.B., The Copley Oil Pool of West Virginia, Bull. Am. Assoc. Petrol.

Geol., 11, pp. 581-599, 1927.

8. Davis R. E., Stephenson E. A., Synclinal Oil Fields in Southern West Virginia,

Structure of Typical Am. Oil Fields, Am. Assoc. Petrol. Geol., Tulsa, Okla., 2, pp. 571-576,

1929. 9 Crawford J.C, Waters of Producing Fields in the Rocky Mountain Region, Tech. Pub.

2383, Trans. Am. Inst. Min. Met. Engrs., 179, pp. 264-285, 1949. 10 Case L. C, The Contrast

in Initial and Present Application of the Term'Connate, Water, Journ. Petrol. Technol., 8, №

4, p. 12, 1956.

11.

Fettke Ch.R., Core Studies of the Second Sand of the Venango Group from Oil

City, Pa., Trans. Am. Inst. Min. Met. Engrs., pp. 219-230, 1927. (Фетке был первым, кто

еще в 1926 г. отметил, что нефтеносные песчаники первоначально не были насыщены

нефтью, но содержали значительное количество воды.)

12.

Вruсе W.A., Welge H.L, The Restored-state Method for Determination of Oil

in Place and Connate Water,  in  Production Practice and Technology, Am. Petrol. Inst., pp.

166-174, 1947.

13.

Trask P.D., Compaction of Sediments, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 15, pp.

271-276, 1931.

14.

Rail С.G., Taliaferro D.В., A Method for Determining Simultaneously the Oil

and Water Saturations of Oil Sands, RI 4004, U.S. Bur. Mines, 16 p., 1946. Сaran J.G., Core

Analysis - an Aid to Profitable Completions, Mines Magazine, pp. 19-24, 1947.

15.

Pollard   T.A.,   Reichertz   P.   P.,   op.   cit.  (note  2).   (Рассмотрено   несколько

методов определения водонасыщенности пород-коллекторов.)

Пропуск стр. 213-218

Глава 6 Пластовые ловушки: общие сведения и структурные ловушки

Антиклинальная теория. Классификация ловушек. Структурные ловушки,

связанные с образованием складок, сбросов, трещин.

Первым из главных элементов нефтегазового природного резервуара, как уже

упоминалось,   является   порода-коллектор,   вторым   -   наличие   сообщающихся   пор,

способных в совокупности вмещать и удерживать скопления углеводородов. Третий

элемент - нефть, вода и газ, находящиеся в движении, либо способные перемещаться, -

заполняет сообщающиеся поры. Четвертый элемент - это ловушка, т.е. место, попадая в

которое нефть и газ прекращают дальнейшее перемещение.

Поскольку нефть и газ легче воды, а коллекторы обычно имеют региональный

уклон, хотя часто и слабый, нефть и газ движутся в воде как в вертикальном, так и в

горизонтальном   направлении,   пока   не   встретят   на   своем   пути   непроницаемые   или

слабопроницаемые   породы.   Непроницаемый   слой,   перекрывающий   коллектор,

называется  покрышкой  (roof  rock)¹.   Покрышка,   имеющая   вогнутость   выпуклой

стороной вверх, препятствует миграции нефти и газа по вертикали и горизонтали и тем

самым   способствует   образованию   залежей.   Такой   внешний   барьер   является

структурной   ловушкой.  Латеральное   уменьшение   проницаемости   пласта   в   связи   с

фациальным   замещением   его   или   нарушения   последовательности   напластования   и

другие стратиграфические изменения в соотношении с породой-покрышкой образуют

внутренний барьер, или стратиграфическую ловушку

2

.

Структурная   ловушка   представляет   собой   результат   преобразования   формы

коллектора; стратиграфическая же ловушка возникает благодаря изменениям свойств

самой породы. При разнице гидравлических напоров, обусловливающей нисходящий

поток   воды,   который   препятствует   направленной   вверх   миграции   углеводородов,

образуются  гидродинамические   барьеры  (fluid  barriers).   Повышенные   градиенты

гидродинамического   потенциала   обычно   возникают   там,   где   сокращается   сечение

потока,   что   происходит,   например,   при   уменьшении   мощности   проводящей   толщи

пород или ухудшении ее проницаемости.

[Обращает   на   себя   внимание   условность   применяемой   для   ловушек

терминологии и особенно неточность определений некоторых понятий.

Структура  по-древнегречески означает  строение.  То или иное строение, т.е.

структуру, имеют все ловушки, все горные породы. Американцы под «структурой» в

геологии нефти и газа стали понимать тектоническую структуру. Вошло в обиход,

1

Используется   также   термин   «кепрок»   (cap  rock),   но   он   больше   подходит   для

обозначения пород кровли соляных штоков.

²А. Леворсен   и   другие   американские   авторы   обычно   шире   понимают   термины,

связанные со словом «стратиграфия»и производными от него («стратиграфический» и др.), чем
мы. В понятие «стратиграфия» они включают также и элементы понятия о литологии. То же
самое можно сказать и в отношении стратиграфических ловушек А. Леворсена они охватывают
как собственно  стратиграфические,  так и  лито логические  ловушки (по распространенной у
советских геологов-нефтяников классификации). Читатель должен учитывать это, поскольку
терминология ловушек, данная в книге, оставлена при переводе почти везде без изменений.-
Прим. ред.

сначала  в  США,  а  затем,  к   сожалению,  и   у  нас,  называть   «структурой»   отдельную

складку или вообще изгиб слоев. Против этого в свое время безуспешно возражал акад.

А.Н. Заварицкий.

Правильнее,   конечно,   говорить   о   структурно-тектонических   или

дислокационных   ловушках.   Такое   название   уже   само   по   себе   является   основным

элементом генетического определения данного типа ловушек.

Критерии,   которые   положены   в   данной   главе   в   основу   разграничения

структурных   и   стратиграфических   ловушек   (о  стратиграфических  ловушках   см.

подстрочное примечание на стр. 219), также нельзя признать удачными (по крайней

мере   в   той   формулировке,   которая   приведена   выше   и   которая   принадлежит,   по-

видимому,   редактору   2-го,   посмертного   издания   книги   А.   Леворсена).  Форма

коллектора (резервуара), а следовательно, и его непрерывность изменяются в ловушках

обоих   типов:   в   одних   благодаря   изгибу   слоев,   в   других   -   их   размыву   или

выклиниванию, первичному (фациальному) или вторичному (например, в результате

сброса).

Логически более строгой является классификация ловушек именно как ловушек,

т.е.   по   тому   фактору,   который   обусловливает   их   способность   остановить   движение

флюидов   и   обеспечить   накопление   нефти   и   газа.   В   одних   случаях   причиной

возникновения ловушек является выклинивание коллектора (резервуара). Это ловушки

выклинивания, полузамкнутые или замкнутые (если выклинивание во все стороны). В

другом   случае   коллектор   (резервуар)   не   выклинивается   и   причиной   образования

ловушки   является   гидродинамика.   Это  незамкнутые  (или  гидравлические)  ловушки.

Такое   деление   ловушек   впервые   было   предложено   в   «Спутнике   полевого   геолога-

нефтяника» (II, Гостоптехиздат, 1954).]

Природные   резервуары   бесконечно   разнообразны.   Практически   каждая

седиментационная   поверхность   в   той   или   иной   степени   претерпевала   деформацию,

большинство   же   из   них   подвергались   деформации   неоднократно.   Латеральные

изменения свойств пород являются скорее правилом, чем исключением, и направление

движения   пластовых   флюидов,   несомненно,   не   оставалось   постоянным   в   течение

геологического   времени,   поскольку   оно   реагировало   на   беспрерывные   изменения

гидравлического   напора.   [У   автора   говорится   об   изменении   потенциометрического

уровня   (potentiometric  surface).   В   нашей   литературе   обычно   пользуются   другими

терминами,   относящимися   к   близким,   но   не   тождественным   понятиям:

эквипотенциальные поверхности, пьезометрические уровни; нередко просто говорят о

гидродинамических   напорах.]   Относительная   роль   каждого   из   этих   факторов   в

формировании любой конкретной залежи может быть выяснена только после полного

разбуривания месторождения и его эксплуатации в течение ряда лет.

Задача   геолога-нефтяника   в   том   и   состоит,   чтобы   попытаться  до   открытия

залежи наметить места наиболее благоприятных сочетаний перечисленных факторов.

Сведения, которыми он располагает, обычно весьма отрывочны: геофизические данные

часто ненадежны; разрезы скважин, которые могли бы пролить свет на строение недр,

отсутствуют   или   широко   разбросаны;   давление   флюидов   не   известно,   а   обнажения

невелики   или   слишком   удалены   одно   от   другого.   Эту   скудную   информацию

приходится   как-то   комбинировать   и   экстраполировать   на   большие   расстояния   и

глубины. Из всех основных элементов природного резервуара до начала бурения легче

всего   поддается   определению   наличие   ловушек,   связанных   со   структурными

особенностями залегания коллекторов. Структурно-геологические исследования могут

осуществляться   различными   методами:   геологическим   картированием,   мелким

колонковым   бурением,   подземным   картированием   и   геофизической   съемкой.

Поскольку   большинство   природных   резервуаров   обнаруживают   хотя   бы

незначительную   деформированность,   наиболее   ценные   сведения,   подтверждающие

предшествующее   прогнозирование,   дает   структурное   картирование;   оно   становится

основой   прогнозирования   в   тех   случаях,   когда   ловушки   контролируются

деформациями   отложений,   содержащих   коллекторы.   Однако   определение   типа

резервуара   (коллектора),   включая   такие   параметры,   как   особенности   его

распространения, пористость и проницаемость, гораздо труднее. Эти свойства нельзя

исчерпывающе   охарактеризовать   без   соответствующих   данных,   которые   можно

получить только при исследовании разрезов буровых скважин, а также при изучении

каротажных диаграмм, бурового шлама, керна, при построении профильных разрезов и

структурных карт, отражающих распространение пород-коллекторов, их соотношения с

другими   породами,   несогласия   в   напластовании.   Чтобы   собрать   данные,   которые

можно   положить   в   основу   прогнозирования   местоположения   участков,   наиболее

благоприятных с точки зрения нефтегазонакопления, требуется построение различных

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  28  29  30  31   ..