Природні резервуари нафти і газу

У земній корі в природних умовах нафту і газ займають пустотное простір гірських порід. Пористі, проникні породи, здатні приймати і віддавати нафту, газ, воду при розробці, - це колектори. Для нафти і газу природного ємністю служить колектор, укладений в погано проникних породах. Такий колектор в неколлекторов, що має певну форму, є як би своєрідним посудиною. І.О.Брод слідом за Р.Вільсоном називає його природним резервуаром.

Природний резервуар - це природна ємність для нафти і газу, всередині якого вони можуть циркулювати і форма якого обумовлена ​​співвідношенням колектора з погано проникними породами.

Американський геолог-нафтовик А.Леворсен під природним резервуаром розуміє лише ту частину колектора, в якій нафта і газ здатні утворити скупчення.

У природному резервуарі нафту, газ, вода знаходяться спільно. Оскільки нафту і газ легший за воду, то вони спливають догори, тому при розгляді природного резервуара особливо велика увага приділяється характеру перекриття його непроникними породами зверху - покришці. Покришка важлива і в іншому плані: створення в резервуарі артезіанської, водонапірної системи можливо тільки при наявності покришки. Звичайно, істотне значення має також наявність нижньої обмежує водоупорной поверхні. Знаходяться в природному резервуарі нафту, вода, газ утворюють енергетичну систему. На розподіл нафти, газу, води в природному резервуарі великий вплив робить сам характер колектора: його потужність, однорідність, ступінь розшарування непроникними прошарками і ін.

Характеризуючи той чи інший природний резервуар, відзначають перш за все такі його особливості: тип колектора, що складає резервуар (порові, тріщинні); співвідношення колектора з обмежуючими його непроникними породами; ємність резервуара; умови залягання резервуара.

І.О.Брод в 1951 р за характером однорідності колекторів і за формою геологічного тіла виділив три типи природних резервуарів:

I - пластові резервуари;

II - масивні резервуари;

III - резервуари неправильної форми, литологически обмежені з усіх боків.

Пластовий резервуар являє собою пласт-колектор, обмежений на значній площі в покрівлі і підошві погано проникними породами (рис. 4.2).

Пласт - елемент шаруватої осадової товщі, литологически однорідний, обмежений двома паралельними поверхнями. Це шар, невелика група шарів, що виділяється по будь-якою ознакою з суміжних шарів (наприклад за наявністю нафти, газу і т.д.).

В такому пластовому резервуарі потужність пласта більш-менш витримується на великих відстанях. Колектор в пластовому резервуарі - литологически однорідний, але може бути і представлений тонким переслаиванием порід, причому породи, колектори - пісковики наприклад, можуть бути відокремлені один від одного незначними по потужності глинистими прошарками, пропластками, іноді виклінівающіміся на невеликих відстанях.

У пластовому резервуарі існує єдина гідродинамічна система, тиск в якій закономірно змінюється в залежності від положення областей харчування і розвантаження вод. Рідина і газ в пластовому резервуарі рухаються по пласту з знижених ділянок з високим тиском в підняті ділянки з меншим тиском.

Масивний природний резервуар являє собою потужну товщу проникних порід, перекриту зверху і обмежену з боків погано проникними породами (рис. 4.3).

Колектори, що складають масивний резервуар, бувають литологически однорідними або неоднорідними. Вони можуть складатися з стратиграфически різновікових порід, розділених перервою.

Масивний резервуар може складатися з чергування різних літологічних порід (пісковиків, доломітів, вивержених порід - серпентинітів), що утворюють єдиний резервуар.

Пористість і проникність таких колекторів обумовлена ​​наявністю в них каверн і тріщин. Зони пористості і проникності в масивних резервуарах не мають суворої стратиграфической приуроченности. Величезна більшість масивних резервуарів на платформах представлено карбонатними колекторами (вапняками, доломітами), в яких можуть бути окремі ізольовані зони з хорошою пористістю і проникністю, і навпаки, зони з невисокими колекторськими властивостями. Для масивного резервуара дуже важлива форма покриває поверхні. У них переміщення рідини і газу в горизонтальному напрямку не може відбуватися на великі відстані, тому що обмежена непроникними зонами.

Резервуари неправильної форми, литологически обмежені з усіх боків, - це такі резервуари, в яких колектор з усіх боків оточений практично непроникними породами. Рух рідини або газу в них обмежена розмірами самого резервуара (рис. 4.4).

Мал. 4.3. Схема однорідного масивного резервуара

Мал. 4.4. Схема резервуара, обмеженого зі всіх сторін

погано проникними породами:

1 пісок; 2 глина

Моделлю такого резервуара є лінза нафтоносних пісковиків, укладена в глинистої товщі.

Такі резервуари зустрічаються в трьох різновидах.

1. Резервуари неправильної форми, обмежені з усіх боків непроникними породами. Наприклад, «шнурковий» піщаник тульського горизонту на Покровському родовищі в Самарській області.

2. Резервуари, обмежені з усіх боків породами, насиченими водою.

Такий резервуар зустрінутий в Аппалачського басейні США, де грубозернистий піщаник заповнений нафтою, в оточенні тонкозернистого пісковика, заповненого водою.

3. Зустрічаються резервуари, обмежені і водою, і литологически, тобто комбінація вищеописаних типів.

У природному резервуарі нафту і газ мігрують, рухаються і спливають до покрівлі. Подальший рух можливо, якщо покрівля резервуара має нахил. Якщо ж на шляху руху зустрінеться бар'єр, екран, то нафта і газ будуть накопичуватися, утворюючи поклад.

Частина природного резервуара, в якій може утворитися і зберегтися поклад нафти і газу, називається пасткою.

У пласті-колекторі, обмеженому погано проникними породами, перешкода руху нафти і газу створюють різні причини.

1. сводообразно форма вигину пласта-колектора і пласта-покришки. Це - результат тектонічних рухів. Це найбільш проста пастка - пласт-колектор в антиклинали. Основні параметри; що визначають форму та обсяг такої пастки, такі: її площа, її висота, товщина пласта-колектора.

2. Освіта пастки можливо і тоді, коли проникний пласт вгору по підняттю повністю виклінівается в непроникних породах або заміщається непроникними породами. Нерідкі випадки, коли пастка утворюється в результаті стратиграфически незгодного перекриття пласта-колектора непроникними породами більш молодого віку.

Найбільш поширені в природі пастки нафти і газу можна розділити на три типи:

- пастки структурних дислокацій або структурні пастки;

- пастки литологически обмежені;

- пастки стратиграфически екрановані.

У практиці пошуків нафти останні два типи пастки - це неантиклинального пастки, а структурні пастки - це антиклінальні пастки.

В освіті литологических і стратиграфических пасток головним фактором є процеси седиментації. У процесі накопичення опадів в прибережних частинах палеоморей виникали галактика тіла пісковиків, або, наприклад, якщо було давнє русло річки звивистій форми, при заповненні пісковиками формувалися «шнурковим» тіла пісковиків. Є пастки комбінованих типів: в їх формуванні брали участь і литологический, і стратиграфічний чинники.

На жаль, на сьогодні єдиної класифікації пасток нафти немає. Іноді пастки і поклади ідентифікуються і класифікація пасток і покладів збігається.

Один з учених - нафтовиків В.Б.Оленін пастки з нафтою або газом за формою ділить на чотири групи:

3) пастки екрановані;

4) лінзи і лінзоподібні пастки.

Серед пасток першої групи він виділяє вигини бокового стиснення; вигини, утворені над ядром діапіра; відображені вигини; вигини, утворені над розривом.

У другій групі їм виділені біогермних і ерозійні виступи.

Група пасток екранування містить шість різновидів:

- пастки екранування по розриву;

- пастки екранування по поверхні незгоди;

- пастки екранування жерлом грязьового вулкана;

- пастки екранування ядром діапіра;

- пастки запечатування асфальтом. Четверта група охоплює: седиментаційних лінзи;

- лінзи тектонічної тріщинуватості.

Є ще пастки гідродинамічного екранування - «висячі» поклади, коли поклад притискається до покрівлі пласта напором води, що рухається.

Американський геолог-нафтовик А.Леворсен виділяє:

а) структурні пастки, у яких верхня обмежує поверхню вигнута опуклою стороною вгору в зв'язку з будь-якої деформацією колекторського пласта;

б) стратиграфические пастки, основним фактором формування яких є деякі відхилення в стратиграфических співвідношеннях або в літологічному складі пластів, або і те й інше разом. До цих відхилень відносяться фаціальні заміщення, локальна зміна проникності, виклинювання пласта-колектора по повстанню, незалежно від того, чим воно обумовлено;

в) комбіновані пастки - комбінація двох типів пасток, описаних вище.

Різноманітність геологічних процесів обумовлює різноманітність, безліч форм пасток.

Вивчення морфологічних типів різних пасток нафти і газу дозволяє розробляти оптимальну методику їх виявлення, картування, розвідки. З'ясовуючи же генезис, походження пасток, ми будемо знати, де їх шукати, а це - вже інша задача.

Як бачимо, вивчення морфогенезу різних пасток має і теоретичне, і практичне значення.