ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА (Арвилл Леворсен) - часть 60

 

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

 

поиск по сайту            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  58  59  60  61   ..

 

 

ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА (Арвилл Леворсен) - часть 60

 

 

Фиг. 10-24. Две карты расположения нефтяных (А) и газовых (Б) залежей на

одной   и   той   же   площади   в   районе   свода   Сабин,   центральная   часть   Лупзпаны   и
смежные территории штатов Арканзас и Техас.

поддерживать   пластовое   давление   на   уровне,   превышающем   давление   кон-

денсации. Выпавший в залежи конденсат адсорбируется на поверхности песчинок и

становится   практически   неизвлекаемым.   Поэтому   газоконденсатные   залежи

эксплуатируются при высоких пластовых давлениях, обеспечивающих газообразное

состояние пластовых флюидов. Конденсат выпадает из газа уже за пределами залежи

в   связи   со   снижением   давления.   Если   основной   целью   является   добыча   именно

конденсата, то осушенный газ вновь сжимается в компрессорах и закачивается под

давлением обратно в залежь, что поддерживает пластовое давление и препятствует

выпадению   конденсата   в   пласте.   Этот   процесс   называется  сайклингом  или

рециркуляцией  и   обеспечивает   наиболее   высокий   коэффициент   извлечения   жидких

углеводородов из газоконденсатных залежей.

Многие   районы   характеризуются   преобладанием   какого-либо   одного   вида

залежей   -   чисто   газовых   или   чисто   нефтяных.   В   некоторых   месторождениях

неглубоко   залегающие   горизонты   являются   газоносными,   ниже   располагаются

нефтяные   залежи,   насыщенные   растворенным   газом,   а   самые   глубокие   горизонты

содержат газоконденсатные залежи. В то же время наблюдаются случаи, когда одни и

те   же   породы   содержат   газовую   залежь   и   в   непосредственной   близости   -   чисто

нефтяную   залежь.   На   фиг.   10-24   показано   распространение   нефтяных   и   газовых

залежей, типичное для многих нефтегазоносных районов.

Может   быть   предложено   несколько   возможных   объяснений   таких

особенностей распространения нефтяных и газовых залежей: 1) ловушки образуются

в   различное   время   даже   в   одной   и   той   же   провинции,   нефть   и   газ   мигрируют   в

различных соотношениях в разное время, в связи с чем одни ловушки заполняются

преимущественно   газом,   другие   -   преимущественно   нефтью;   2)   особенности

образования углеводородов могли быть такими, что в одних отложениях или участках

возникали главным образом газ и углеводороды с низкой точкой кипения (низким

давлением насыщения), а в других - в основном нефть; 3) гидродинамические условия

в прошлом могли привести к удалению нефти из ловушки и заполнению ее чистым

газом; 4) могло происходить избирательное улавливание нефти или газа (см. стр. 525-

526);   5)   коллектор,   в   который   попадает   смесь   мигрирующих   нефти   и   газа,   может

содержать олеофильные частички; нефть в таком коллекторе задержится, а газ будет

мигрировать дальше.

Экономические и правовые вопросы

Инженер-промысловик обязан обеспечить максимально эффективную добычу

нефти и газа при минимуме затрат. Однако, кроме чисто технической стороны, эта

проблема   связана   еще   и   со   многими   экономическими   факторами   и   различными

правилами, устанавливаемыми правительством и промышленниками.

Основными экономическими факторами, с которыми приходится иметь дело

при   решении   вопросов   разработки   залежи,   являются   глубины   скважин,   стоимость

бурения   и   эксплуатации,   продажная   цена   нефти,   арендные   ограничения.

Максимальная прибыль может быть получена в том случае, если стоимость добычи и

транспортировки   нефти   меньше   ее   продажной   цены.   Величина   этой   прибыли

определяется продуктивностью пород и извлекаемыми запасами нефти, так как эти

факторы   обусловливают   тип   и   количество   применяемого   оборудования.   На

промыслах,   дающих   небольшую   прибыль,   устанавливается   лишь   недорогое

оборудование   и   в   минимальном   количестве.   Такое   оборудование,   естественно,   не

может обеспечить высокие темпы добычи, какие дает более дорогое и совершенное

оборудование.   В   некоторых   особых   случаях   месторождения   разрабатываются,

несмотря на то что они не дают прибыли в обычном денежном выражении. К таким

месторождениям   относятся,   например,   отдельные   месторождения,   составляющие

стратегический резерв морского флота США, национализированные месторождения в

некоторых странах и т.п.

Практически   разработка   всех   месторождений   нефти   и   газа   регулируется

различными правилами. Наиболее полный контроль осуществляется в тех странах, где

государство является собственником минеральных ресурсов и само добывает их. Но

даже   в   таких   странах,   как   США,   где   отдельные   землевладельцы   являются

собственниками   минеральных   ресурсов,   заключенных   в   недрах   их   владений,

государством осуществляется определенный контроль за эксплуатацией нефти и газа

с   целью   повышения   эффективности   разработки   месторождений   и   сведения   к

минимуму   потерь   национальных   ресурсов.   Эти   правила   обычно   составляют   часть

законов   об   охране   недр   в   данном   штате,   провинции   или   в   целом   по   стране   и

определяют   темп   добычи,   методы   цементирования   и   крепления   скважин,

использование   соленых   и   минерализованных   вод,   максимально   эффективное

использование пластовой энергии. Опыт научил промышленников тому, что наиболее

эффективная   разработка  месторождений   в  конечном   счете   оказывается   и  наиболее

выгодной. Многие правительственные постановления, направленные на повышение

эффективности   разработки   месторождений,   были   приняты   по   инициативе   именно

дальновидных   промышленников.   При   предоставлении   крупных   правительственных

концессий   нефтедобывающим   компаниям   всегда   оговаривается   максимально

эффективный   способ   разработки   месторождений.   Довод   один  -  это   наиболее

выгодный путь добычи нефти и газа.

Постоянное повышение нефтеотдачи  -  проблема в основном техническая. Но

максимальное извлечение нефти из пласта возможно лишь в том случае, если усилия

как техников, так и предпринимателей будут направлены к одной цели  -  наиболее

полному   использованию   пластовой   энергии.   Поскольку   нефть,   остающаяся   в

истощенном   пласте,   становится   практически   неизвлекаемой,   потеря   пластовой

энергии равносильна потере нефти.

Заключение

Основные положения механики пласта применительно к геологии нефти и газа

следующие:

Огромная   масса   новых   количественных   и   полуколичественных   данных,

постоянно пополняющих наши знания о процессах, происходящих в продуктивном

пласте,   заставляет   существенно   менять   многие   старые   представления   о   механике

пласта и составлять новые.

Природный резервуар  и насыщающие  его флюиды  - это сложный комплекс

многих   взаимосвязанных   переменных,   чувствительных   к   различным   изменениям.

Изменение одной из переменных тотчас ведет к нарушению установившегося в пласте

равновесия, что в свою очередь обусловливает возникновение ряда новых процессов.

Несомненно,   в   течение   геологического   времени   такие   изменения   происходили

неоднократно,   и   мы   можем   представить   себе,   что   почти   каждое   изменение

геологических   условий   в   прошлом   отражалось   на   истории   нефтяных   и   газовых

залежей. Из этого следует, что знание общих черт истории геологического развития

того или иного района может быть использовано для более обоснованных поисков

новых   месторождений   нефти   и   газа.   Мы   видим,   что   изучение   практически   всех

отраслей   геологической   науки   необходимо   для   правильного   понимания

геологического строения и истории развития района.

Механика   пласта   позволяет   установить,   что   огромные   количества   нефти

остаются   в   пласте   иеизвлеченными,   но   она   также   показывает.-   и   это,   пожалуй,

важнее,- почему нефть стала неизвлекаемой. Все. что мы знаем о породе-коллекторе и

насыщающих   ее   флюидах,-   еще   один   шаг   в   направлении   решения   грандиозной

проблемы «Как добыть неизвлекаемую нефть?» Возможно, что в США, добывших за

всю историю нефтяной промышленности огромное количество нефти, будет найдено

решение этой проблемы. Однако следует иметь в виду, что это .решение зависит не

только от одних геологов.

Цитированная литература

1.

Еlkins L.Е., Petroleum Reservoir Mechanics, Scientific Monthly, 70, № 2, pp. 122 -

126, 1950.

2.

Sage В.Н., Lасеу W. N., Volumetric and Phase Behavior of Hydrocarbons, Stanford

Univ. Press, Stanford, California, 299 p., 1939.

3.

Sherborne J.E., Fundamental  Phase Behavior of Hydrocarbons, Tech. Pub. 1152,

Trans. Am. Inst. Min. Met. Engrs., 136, pp. 119-133, 1940. Clark N. J., It Pays to Know

Your Petroleum, World Oil: Part I, pp. 165-172, 1953: Part II, pp. 208-213, 1953. (Четкое

изложение   проблемы   фазового   состояния   углеводородов   в   различных   пластовых

условиях и при различных условиях разработки залежи.

Пропуск стр. 454-457.

ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ НЕФТИ И ГАЗА

Происхождение   нефти   и   газа   и   способы   их   миграции,   ведущие   к   образованию

залежей, - две взаимосвязанные проблемы, над которыми геологи уже немало лет ломают

голову, но и до сих пор еще не найдены удовлетворительные ответы на многие вопросы

[1]. Обе проблемы достаточно близки между собой [автор называет их спаренными (twin)],

и решение одной из них может пролить свет на понимание другой. Трудности частично

обусловлены   недостаточной   адекватностью   результатов   лабораторных   анализов

[вероятно, имеется в виду сопоставимость их с природными процессами].

В настоящее время применяются  быстрые методы экстракции  и хроматографии,

позволяющие производить экспресс-анализы отдельных углеводородов до С

10

  и даже до

С

40

, что дает иногда возможность проследить путь углеводородов (УВ) от материнского

вещества до залежи. Залежь  -  это уже конечный результат ряда предыдущих процессов,

точно  определить   которые  мы  пока   не  в  состоянии.  Многие  из  этих  неизвестных  или

недостаточно   хорошо   изученных   процессов   должны   быть   исследованы   в   ближайшее

десятилетие, что позволит получить более полные представления о геологической истории

нефти и газа.

Для   объяснения   происхождения,   миграции   и   аккумуляции   нефти   и   газа   было

предложено   много   теорий,   но   все   они   страдают   теми   или   иными   существенными

недостатками и не позволяют полностью восстановить всю цепь событий. Более ранние

теории основывались на лабораторных экспериментах, в которых пытались воспроизвести

условия   в   недрах,   и   на   геологических   данных,   полученных   в   процессе   разведки   и

разработки   месторождений   нефти   и   газа.   Современные   теории   базируются   на   данных

новейших   аналитических   исследований,   в   частности   на   геохимии   изотопов   углерода.

Однако любая теория, претендующая на приемлемость, должна основываться на общих

природных   процессах,   происходящих   не   только   в   условиях   разрабатываемых

месторождений, но и в самой различной геологической и географической обстановке [2].

Нефтяные углеводороды встречаются, хотя и в малых количествах, в самой земной коре, и

их происхождение нельзя объяснять с позиций теории, предусматривающей какие-либо

исключительные и необычные условия.

В   настоящее   время   большая   часть   геологов   придерживается   представления   о

трехстадийной   последовательности   образования   нефти,   ее   миграции   и   аккумуляции   в

залежи.

1.   Растворимые   углеводороды,   асфальтово-смолистые   компоненты,   подобные

таковым в нефти, и собственно нефть с нерастворимым в ней органическим веществом

откладываются   в   рассеянном   состоянии   вместе   с   осадками,   преобразующимися   в

глинистые сланцы и другие породы-неколлекторы. Некоторые из этих углеводородов и

асфальтово-смолистых   компонентов   сходны   или   тесно   связаны   с   аналогичными

соединениями   в   состав   организмов,   захоронявшимися   вместе   с   осадками   (многие

исследователи   утверждают,   что   именно   такие   организмы   являются   основными   постав.

ками первичного материнского материала для нефти и газа). Более слои углеводороды и

неуглеводородные соединения могли образоваться с помощью каких-то дополнительных

источников энергии или химических реакций.

2. Когда вода выжимается из глин при их уплотнении под весом вышележащих

пород, нефть и газ выносятся этой водой и попадают в прилегающие к глинам коллекторы,

например в песчаники. Последние с этого момента становятся продуктивными пластами.

Этот процесс, известный как первичная миграция, должен происходить главным образом

во время послеседиментационного уплотнения осадков и приводить к отделению нефти и

газа от окружающей воды. Нефть, движущаяся в процессе первичной миграции, состоит

из нефтяных углеводородов и асфальтово-смолистых компонентов.

Следующий этап миграции нефти и газа,  вторичная  миграция, происходит уже в

пласте-коллекторе  благодаря  плавучести  нефти  и движению  воды  сквозь проницаемые

породы. Нефть и газ перемещаются вместе с водой до участков, где дальнейшее движение

прекращается: так образуются залежи нефти и газа.

Глава 11 Происхождение нефти и газа

Граничные условия. Неорганическое происхождение нефти и газа. Органическое

происхождение:   природа   органического   материнского   вещества;   современное

органическое   вещество.  Превращение   органического   вещества  в  нефть  и газ:  действие

бактерий; теплота и давление; изменения нефти и газа.

Теории происхождения нефти и газа¹ могут быть подразделены на две основные

группы - органические и неорганические - по их отношению к исходному генерирующему

веществу.   В   первых   гипотезах   предполагалось  неорганическое   происхождение   нефти.

Современные   гипотезы,   за   немногими   исключениями,   развивают   представления   об

органическом   исходном   веществе.   Теории   неорганического   происхождения   нефти

вызывают   все   большее   количество   возражений.   Однако   полностью   исключать

возможность  участия  неорганических  веществ,  в особенности  водорода,  в образовании

нефти и газа нельзя, поэтому такие гипотезы иногда находят приверженцев.

Хотя теория органического происхождения нефти и газа общепризнана, существует

много различий в представлениях некоторых исследователей относительно тех или иных

сторон и деталей этого процесса и значения различных исходных [для углеводородов]

веществ.   Какие   отложения   являются   преимущественно   материнскими   -   морские   или

континентальные?   В   какой   мере   нефть   образуется   за   счет   углеводородов   живых

организмов   и   в   какой  -  в   результате   изменения   асфальтово-смолистых   компонентов

[битумов]? Какова природа энергии, обусловливающей эту трансформацию? В качестве

возможных источников энергии назывались бактериальная деятельность, температура и

давление, радиация и каталитические явления, действующие отдельно или в той или иной

комбинации.

Теории аккумуляции нефти и газа непосредственно связаны с представлениями о

их происхождении. Некоторые геологи полагают, что нефть и газ образовались на месте

своего нынешнего залегания или в непосредственной близости от современных залежей.

Другие допускают миграцию УВ из областей образования в области накопления, при этом

они   считают,   что   области   образования   совсем   не   обязательно   должны   находиться   по

соседству с областями  накопления.  Одни теории развивают представления  о миграции

нефти вместе с действующей водой, другие - независимо от этого движения. Одни геологи

утверждают,   что   исходный   материал   отлагался   в   глинистых   осадках   или

трансформировался с ними в нефть, а позже мигрировал в коллекторы; другие полагают,

что исходный материал, скорее всего в виде

¹Интересующийся читатель может ознакомиться с детальной сводкой по этим проблемам,

составленной X.Д. Гедбергом (Н. D. Hedberg, Geologic Aspects of Origin of Petroleum, Bull. Am.
Assoc. Petrol. Geol., 48, № 11, pp. 1755-1803, 1964), содержащей обширную библиографию. [Эта

статья   в   русском   переводе   М.Ф.   Двали   пол   редакцией   В.А.   Соколова.выпущена   в   1966   г.
издательством   «Недра»   в   виде   отдельной   брошюры:   X.Д.   Гедберг,   «Геологические   аспекты
происхождения   нефти».   Работы   советских   ученых   по   самым   различным   вопросам   проблемы
нефтегазообразовашш,   опубликованные   до   июля   1965   г.,   приведены   в   библиографическом
указателе   «Происхождение   нефти   и   газа»,   «Наука»,   М.,   1966.   Более   поздние   советские   и
иностранные работы по той же проблеме можно найти в сб. «Генезис нефти и газа», «Недра», М.,
1967, и в сборнике с тем же названием, выпущенном в 1966 г. издательством «Наука».]

коллоидального   раствора   или   воднорастворенного   органического   вещества,

концентрировался в самих коллекторах или даже непосредственно в ловушках и уже там

превращался в нефть и газ. Каждая теория располагает существенными аргументами в

свою  пользу,   но  встречает   и  не   менее  существенные  возражения.   [В  настоящее   время

проблема нефтеобразования в принципе решена, и многие гипотезы потеряли свою силу.

Дискутироваться могут лишь частные, но достаточно важные стороны проблемы в рамках

осадочно-миграционной теории генезиса нефти.]

Принимаемая  теория  нередко  предопределяет  и методику  поисково-разведочных

работ. Если, например, геолог придерживается представления об образовании нефти in

situ, он будет искать районы, где были условия, благоприятные для нефтеобразования.

Сторонник   миграции   нефти   и   газа   на   некоторое   расстояние   от   областей

нефтегазообразования будет основное внимание уделять поискам благоприятных ловушек

и барьеров на путях миграции УВ. Тот, кто стоит на точке зрения преимущественной роли

в   нефтегазообразовании   морских   осадков,   будет   ориентировать   поиски   на   морские

отложения, в то время как геолог, придерживающийся противоположной точки зрения, -

на   районы,   сложенные   пресноводными   или   континентальными   отложениями.   Если

признается   возможность   миграции   нефти   и   газа,   то   вопрос   о   преимущественной   роли

морских или неморских отложений в образовании углеводородов теряет свое значение,

поскольку в этом случае на первый план выступают условия концентрации нефти и газа в

ловушках на пути миграции УВ.

Граничные условия

Асфальтово-смолистые компоненты¹, аналогичные встречающимся в нефтях, могут

быть   синтезированы   в   лабораторных   условиях   из   различных   исходных   веществ.

Лабораторные условия, конечно, значительно отличаются от реальных условий в недрах

нефтяных и газовых месторождений. В связи с этим целесообразно указать на некоторые

из   этих   условий,   чтобы   убедиться,   увязываются   ли   данная   теория   или   результаты

лабораторных экспериментов с реальной геологической обстановкой, господствующей в

известных   нефтяных   и   газовых   месторождениях,   т.е.   не   выходят   ли   они   за   пределы

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  58  59  60  61   ..