Факторы, обуславливающие миграцию УВ

История большинства осадочных бассейнов всегда характеризуется проявлением в определенные моменты времени регионального складкообразования, вызывающего изменения регионального наклона, горообразования или значительного нагревания (в результате магматической деятельности), различные изменения гидродинамики и др.

Причины и движущие силы, обуславливающие процессы генерации, первичной миграции (эмиграции), миграции, аккумуляции и разрушения залежей УВ и определяющие характер этих процессов носят название факторов нефтегазоносности. К числу основных факторов относят: силу тяжести; геостатическое, геодинамическое и гидростатическое давления; температуру; уплотнение пород; гидравлику; физико-химическое взаимодействие горных пород с РОВ; подземные воды и газы. Непосредственная количественная

оценка степени влияния каждого из этих факторов обычно затруднена.

Уплотнение пород. Решающий фак-              Рис. 4.3. Схема взаи.мосвязи процесс°в

тор для первичной миграции. При уплотне-              складкообраз°вания и миграцш УВ

нии осадочных пород уменьшение объема их пустотного пространства (увеличение ее плотности) происходит за счет сближения осадочных зерен, слагающих породу, а также заполнения пустот в результате образования новых минералов, перекристаллизации ранее существующих минералов и механического перераспределения материала в процессе пластической деформации.

Основную роль при уплотнении пород играет вес вышележащих толщ. Различие коэффициентов уплотнения пород разного литологического состава способствует от- жатию поровых седиментационных вод (элизионный водообмен) с растворенными УВ из областей большего уплотнения (пелитовые, тонкоотмученные породы) в области меньшего уплотнения (песчаники, карбонаты и т.

Донные пелитовые отложения имеют очень высокую первоначальную осадочную пористость (70-80 %). По мере их накопления происходит уплотнение расположенных ниже слоев и выжимание, содержащейся в них воды. Песчаные и карбонатные породы, имеющие жесткий структурный скелет, уплотняются менее значительно. Между поровым пространством глинистых пород и порово-трещинным пространством более жестких, проницаемых терригенных пород создается перепад давления. В замкнутых микропорах между частичками глинистых минералов давление превышает гидростатическое и может приблизиться к геостатическому. В порах практически не сжимаемых пород-коллекторов давление близко к гидростатическому. Чем больше опускаются на глубину породы, тем больше перепад давления, который может достичь 80-100 атмосфер на глубине 1000 м. Образовавшиеся в стадию диагенеза нефтяные УВ («юная» нефть) выжимаются из осадков вместе с водой.

Особую роль в процессе механического уплотнения глин и отжатия флюидов при миграции нефти играет то обстоятельство, что скорость уплотнения равномерно снижается по мере погружения пород на большие глубины. С погружением породы все более нагреваются, что обусловливает увеличение объема нефти и газа и тем самым способствует их перемещению. Движение УВ может активизироваться также в результате увеличения давления вследствие образования больших объемов новых веществ. При погружении пород на боль-

шие глубины усиливается генерация газа, и первичная нефть выносится им из материнских пород в виде газового раствора, что доказано экспериментальными исследованиями [66].

Диффузия. Диффузия играет существенную роль в первичной миграции и в формировании фазы свободных углеводородных, выделившихся из водорастворенного состояния. Диффузия представляет собой один из механизмов взаимного проникновения молекул одного вещества в другое вследствие разности концентрации и стремления выравнить их. Диффузия УВ всегда происходит в направлении областей меньших концентраций. Поэтому наличие диффузионного потока над скоплениями УВ в земной коре приводит скорее к разрушению залежей и рассеиванию УВ.

Гравитационный фактор. При вторичной миграции нефть и газ, попадая в коллектор, заполненный водой, стремятся занять наиболее высокое положение, иначе говоря, перемещаются вертикально вверх. Миграция флюидов по пластам-коллекторам в значительных масштабах становится возможной при наличии наклона пласта и перепада давления. А.Л. Козлов считает, что наклон пласта 1 т 2 м/км создает достаточные условия для перемещения нефти и газа под действием гравитационных сил, выражающегося во всплывании их в водонасыщенных породах. Благодаря гравитационному фактору возможно накопление нефти и газа в ловушках.

Гидравлический фактор. Сущность действия гидравлического фактора заключается в том, что вода при движении в пластах-коллекторах увлекает за собой пузырьки газа и капельки (пленки) нефти. Миграция нефти и газа вместе с водой может происходить и в сорбированном (водой) состоянии - это одна из наиболее распространенных форм их перемещения в хорошо проницаемых породах (внутрирезервуарная миграция). В процессе движения воды нефть и газ могут образовывать самостоятельные фазы. Дальнейшее перемещение выделившихся из воды нефти и газа происходит за счет гравитационного фактора в виде струй по приподнятым частям валообразных поднятий. Таковы основные факторы миграции нефти и газа в коллекторах с хорошей проницаемостью. В плохо проницаемых породах (алевролитах и глинах) основным фактором миграции является избыточное давление в подстилающих газонасыщенных толщах, обусловливающее диффузию газа.

Гидротермальный фактор. Количество воды, отжимаемой при уплотнении, с глубиной погружения уменьшается. Благодаря пластовым температурам, увеличивающимся с глубиной, объем воды возрастает. Такое явление служит благоприятным фактором для миграции УВ на значительных глубинах. Гидротермальная модель с наиболее открытой системой пор, характерна для нормальных и смешанных фаций морского мелководья.

Процесс миграции флюидов под влиянием гидротермальных условий протекает направленно от разогретых участков к холодным, от погруженных толщ в сторону неглубокозалегающих и от центра бассейна к его периферийным участкам. Роль гидротермального фактора сводится к усилению процесса сжатия потока флюида при погружении.

Осмотические процессы. Под термином «осмос» понимают процесс перемещения молекул растворителя через слабопроницаемую (непроницаемую для молекул растворенного вещества) перегородку под влиянием разности концентраций растворенного вещества по обе стороны от перегородки. Роль полупроницаемых перегородок, создающих предпосылки для осмотических процессов, выполняют некоторые глинистые породы, имеющие субкапиллярные поры.

Во многих осадочных бассейнах минерализация пластовых вод возрастает с глубиной или с ростом уплотнения пород. Эти величины минерализации обычно выше, чем минерализация морской воды (около 35 х 10-3). В недоуплотненных зонах минерализация ниже, чем в зонах нормального и смешанного уплотнения. Основной причиной таких колебаний минерализации считают фильтрацию ионного обмена глинами [140].

Ионная фильтрация глинами и глинистыми сланцами прослеживается лабораторными методами. И те, и другие породы отфильтровывают соли из раствора, значит флюиды, проходящие через глинистые породы должны быть более пресными, чем первичный раствор. Минерализация меняется обратно пропорционально по отношению к пористости глинистых сланцев, т. е. она возрастает по мере уменьшения пористости. Следовательно, минерализация должна возрастать от центра к периферии каждого слоя глин.

Различие осмотического давления вследствие изменения минерализации не очень значительно, по сравнению с градиентом давления, обусловленным уплотнением. Так как поток жидкостей, связанный с осмотическими явлениями, движется в том же направлении, что и под воздействием уплотнения, то первичная миграция УВ из глин в проницаемые породы резервуара значительно облегчается.