Сегрегация нефти и газа. Вытеснение нефти из коллектора.

Нефть из ловушки втесняет соленую воду, оставшуюся на дне древнего моря. Нефть всплывает, продолжая, перемещается вверх, происходит расслоение нефти и вода (сегрегация). Газ легче нефти и находится в самой верхней части ловушки. Оставшаяся вода называется реликтовой.Она полностью не вытесняется из ловушки, являясь своего рода гидрозатвором. Или образует пленку на поверхности гранул, частиц породы. Иногда реликтовая вода попадает в ствол скважины, увлекается нефтью и газом на поверхность.

Нефти из пласта-колектора, перемещается в результате перепада давления. Если давление вверху коллектора (ловушки) снизится, то вода начинает давить снизу на слои нефти в направлении ствола скважины.

Это - водонапорный режим. Аналогично действует и газонапорный режим, но в этом случае газ давит на нефть сверху. Газ сосуществует с водой и нефтью в коллекторах в двух основных видах - растворенный и свободный.Природный газ находится в растворенном виде при высоком давлении и низкой температуре. При выходе нефти на поверхность давление сбрасывается, и газ выделяется из раствора.

Свободный газ в ловушке образует шапку, которая создает дополнительное давление на слой нефти. Растворенный газ предпочтителен при эксплуатации скважины, поскольку снижает вязкость нефти, облегчает приток к устью скважины и ее подъем. Увеличивает дебит.

Поверхность, разделяющая воду, нефть и газ - называются водонефтяным и газонефтяным контактом.

Линия пересечения поверхности контактов с кровлей пласт называется внешним контуром нефтеносности,линия контакта – подошвой пласта – внутренним контуром нефтеносности.

Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой пласта называется его толщиной.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕФТИ

За всю историю добыто -85 млрд тонн нефти, оставлено в недрах отработанных пластов 80-90 млрд тонн, залегает в доказанных запасах около – 140 млрд. тонн, итого 300 млрд тонн. КТО ПРОИЗВЕЛ ТАКОЕ ГИГАНТСКОЕ КОЛИЧЕСТВО ПРОДУКТА?

До середины XIX в. нефть добывалась в небольших количествах, в основном из неглубоких колодцев вблизи естественных выходов ее на дневную поверхность.

Основоположник отечественной нефтяной геологии академик И. М. Губкин в 1932 г. писал: «Только тогда, когда мы будем иметь правильное представление о тех процессах, в результате которых возникла нефть, мы будем знать, каким образом в земной коре образуются ее залежи,…и получим... надежные указания, в каких местах надо искать нефть и как надлежит наиболее целесообразно организовать ее разведку».

В объяснении происхождения нефти и газа противоборствуют две основные концепции. Органическая– утверждает, что нефть и природный газ образовались в осадочном слое земной коры в результате глубокого преобразования остатков животных и растительных организмов, населявших древние моря и озера. Неорганическая – утверждает, что нефть и газ образовались в мантии Земли в результате синтеза углерода и водорода в условиях высокой температуры и давления.

Французский химик Бартло – нефть образовалась при воздействии углекислоты на щелочные металлы.

Химик Биассон - взаимодействие воды, углекислого газа, сероводорода, раскаленное железо.

Все указанные гипотезы подтверждаются химическими реакциями – в результате дают нефтеподобное вещество близкое по химическому составу. Это течение НЕОРГАНИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТИ.

Наиболее последовательной концепцией неорганического происхождения нефти является минеральная - карбидная- гипотеза, предложенная великим русским ученым Д. И. Менделеевым (1837). Согласно его представлениям, нефть возникает в результате взаимодействия паров воды и карбидов металлов ядра Земли. Образующиеся при этом газообразные продукты, в том числе и углеводороды, поднимаются по трещинам вверх в осадочные породы, конденсируются и образуют скопления нефти. Д. И. Менделеев обосновал это и геологическими данными, указав на линейность расположения нефтяных месторождений, приуроченность их к предгорным районам, связь с вулканами и др.

В 1950 г. профессор Н. А. Кудрявцев выдвинул магматическуюгипотезу образования нефти. По его мнению, на больших глубинах - в мантии Земли – в условиях очень высокой температуры углерод и водород образуют углеводородные радикалы - СН, СН2 и СНз. Вследствие перепада давления они перемещаются по веществу мантии в зоны глубинных разломов и вдоль этих разломов поднимаются вверх, ближе к земной поверхности. По мере понижения температуры в верхних слоях эти радикалы соединяются друг с другом и с водородом. В результате образуются более сложные нефтяные углеводороды. Дальнейшее движение углеводородных газов и нефти приводит их или на поверхность Земли, или в ловушки, возникающие в проницаемых осадочных породах, а иногда и в кристаллических на границе с первыми. Передвижение углеводородов происходит по заполненным водой трещинам и вызывается огромным перепадом давления на пути миграции и в местах образования нефти в осадочной толще, а также разностью плотности воды и нефти.

Имеется и космическаягипотеза неорганического происхождения нефти и газа, базирующаяся на крупных достижениях науки в области планетарной космогонии. Исследования спектров небесных тел показали, что в атмосфере Юпитера и других больших планет, а также в газовых оболочках комет встречаются соединения углерода и водорода. Во всех без исключения метеоритах выявлены простейшие органические соединения, путем экстрагирования извлечены битумы, в которых обнаружены углеводороды алифатического и ароматического происхождения, аминокислоты и глюкоза. Опираясь на эти данные, русский геолог В. Д. Соколов выдвинул гипотезу, согласно которой углеводороды образовались на ранних высокотемпературных стадиях существования Земли, на этапе ее «горячего развития» путем синтеза углерода и водорода. В 1957 г. академик АН УССР В. Б. Порфирьев предложил обновленный вариант космической гипотезы. По его представлениям, углеводороды, существовавшие в первозданном веществе Земли, при ее остывании и формировании как планеты, поглощались остывающей магмой и позднее, поднимаясь по трещинам, внедрялись в осадочные породы.

Все гипотезы неорганического происхождения нефти и газа базируются на следующих основных положениях:

• Синтез углеводородов возможен неорганическим путем (например, синтез Фишера-Тропша).

Однако это не соответствует условиям, которые существовали на Земле. Термодинамический анализ параметров магматического расплава, внедряющегося в осадочную оболочку, свидетельствует о том, что возникновение и существование более сложных углеводородов, чем метан, невозможно.

• Температура образования углеводородов нефти, рассчитанная из соотношения содержания ряда изомеров углеводородов в предположении, что нефть представляет собой равновесную систему углеводородов, очень высока (свыше 600°С).

• Нефть или ее признаки присутствуют в изверженных и метаморфических породах, в продуктах деятельности современных вулканов, в трубках взрыва и в космических телах.

Действительно, известно около 30 промышленных или полупромышленных залежей нефти, приуроченных к изверженным и метаморфическим породам; кроме того, имеется упоминание более чем о 200 случаях минералогических включений углеводородов в изверженных или метаморфических породах.

• Скопления нефти и газа приурочены к зонам разломов в земной коре.

• Гипотеза биогенного происхождения нефти и газа не объясняет: а) существования огромных концентраций нефти в гигантских месторождениях, а также уникальных скоплений битумов (Атабаска, Мелекесская впадина, Оленекское поднятие); б) причин отрыва рассеянных углеводородов от материнской толщи и их дальней миграции.

Критике концепции неорганического происхождения нефти и газа посвящено значительное количество работ. Возможность неорганического происхождения нефти и газа показана лишь лабораторными экспериментами, подтверждающими возможность синтезирования углеводородов в условиях высоких температур и давлений. Однако в опытах нельзя точно моделировать весь сложный неразрывный процесс образования углеводородов, условия их миграции и скопления. Что касается остальных аргументов в пользу неорганического происхождения нефти (нефтепроявления в кристаллических породах, высокая температура образования нефти, связь месторождений нефти с разломами и др.), то они или находят объяснение с позиции органического происхождения нефти, или же сами по себе недостаточно убедительны (определение температуры образования нефти по ее составу, связь месторождений с разломами). Неорганическая теория не объясняет ряда важных закономерностей в размещении месторождений нефти и газа, в частности вертикальной зональности образования углеводородов различного состава и фазового состояния их скоплений, связи времени образования ловушки с ее нефтегазоносностью и т. п.

Хотя в настоящее время проблема образования нефти и газа остается открытой, большинство ученых поддерживает гипотезу органического происхождения нефти.