Природні резервуари нафти і газу

В природі середовищем для флюїдів служить колектор, який знаходиться серед слабкопроникних порід. При цьому колектор є немовби посудиною (трубою), в якій проходить переміщення нафти, газу і води. Така система одержала назву природного резервуару.

Природний резервуар — це така сукупність породи–колектора і порід–флюїдоупорів, яка утворює в надрах сприятливе середовище для руху флюїдів.

За характером будови породи–колектора і його співвідношення з флюїдоупорами виділяють три основні типи природних резервуарів:

— пластовий, у якого колектор представлений проникним пластом незначної товщини (до десятків метрів), що обмежений флюїдоупорами в покрівлі і в підошві. При цьому колектор повинен залягати не горизонтально, а під кутом до горизонтальної поверхні. В такому резервуарі товщина і літологічний склад зазвичай зберігаються на значній площі, хоча трапляються окремі лінзовидні прошарки непроникних порід. Найбільш характерним в такому резервуарі є боковий рух флюїдів в пласті–колекторі (по нашаруванню).

— масивний, у якого колектор складений потужною (до кількох сотень метрів) товщею порід однакового або різного літологічного складу і перекритий зверху породою–покришкою. Здебільшого колекторські властивості такої товщі значно коливаються. Найхарактернішим є рух флюїдів по вертикалі, оскільки боковий рух обмежений проникними зонами і флюїди не можуть переміщуватись на великі відстані. Окремим випадком масивного резервуара є викопні рифи, що являють собою поховані під товщею непроникних відкладів рифові споруди.

— літологічно обмежений (або неправильної форми), у якого колектор оточений з усіх боків непроникними породами. Наприклад, лінза піску в товщі глинистих порід.

Пастки нафти і газу

Розглянемо пластовий природний резервуар і механізм уловлювання в ньому вуглеводнів.

В природному резервуарі нафта і газ утворюють скупчення лише в певних, сприятливих для цього місцях. Це такі ділянки природного резервуара, де нафта і газ внаслідок наявності перешкоди (екрану) на шляху руху здатні збиратись значною масою. Такі ділянки носять назву пасток нафти і газу.

Отже,пастка нафти і газу — це частина природного резервуара, в якій існують умови для акумуляції і збереження нафти і газу.

Пастка утворюється там, де структури пластів, їх літологічний склад або інші властивості чи процеси екранують рух флюїдів, створюючи йому протидію.

При цьому основними чинниками, які створюють перешкоди руху нафти і газу в пласті, є такі:

· перегин пластів–колекторів і покришок у формі антиклінальної складки;

· різка зміна колекторських властивостей пласта внаслідок переходу однієї породи в іншу;

· контакт проникного пласта з непроникним по тектонічному порушенню;

· зрізання проникних порід непроникними більш молодого віку;

· вилив зустрічного потоку вод, що чинить протидію переміщенню нафти і газу.

В реальних умовах надр перешкоди руху нафти і газу в пласті створюються одночасно кількома факторами, що діють з різною силою. Це призводить до утворення численних комбінованих пасток.

Отже, складовими частинами пастки є: порода–колектор, покришка, екран.

Найбільш поширеною пасткою нафти і газу є антиклінальна складка, в складі якої серед непроникних пластів міститься пласт–колектор.

Основними елементами такої пастки є:

– крило — бокова частина (схил) складки, де пласти мають односторонній нахил. У складці виділяють два крила.

– замок (склепіння) — зона перегину пластів, в якій крила змикаються. Це найбільш піднята частина пастки.

– перикліналь — ділянка складки, де пласти замикаються й переходять з одного крила на друге.

– кут складки γ — кут, утворений продовженими до перетину крилами;

– осьова поверхня (площина) — це уявна площина, що поділяє кут складки навпіл;

– шарнір — лінія перетину осьової поверхні складки з поверхнею будь–якого із пластів, зібраних в складку.

– вісь складки — це проекція шарніру складки на земну поверхню;

– ядро складки — внутрішня частина складки, що знаходиться між крилами і замком.

Основні параметри, що характеризують розміри і потенційну ємність пастки:

– висота пастки (або ) — відстань по вертикалі між точками покрівлі колектора в найбільш піднятій і опущеній частинах;

– довжина пастки L (довга вісь) — це протяжність осі складки в межах найзануренішої замкнутої ізогіпси;

– ширина пастки B (коротка вісь) вимірюється по перпендикуляру до осі складки в межах найзануренішої замкнутої ізогіпси;

– площа пастки визначається в межах найзануренішої замкнутої ізогіпси;

– товщина колектору — відстань між покрівлею і підошвою пласта–колектору.

Класифікації пасток

Складність геологічних процесів зумовлює велику різноманітність пасток нафти і газу.

За наявністю або відсутністю вуглеводнів розрізняють такі пастки:

– продуктивні, які вміщують промислову кількість нафти і газу;

– непродуктивні або „порожні”.

За механізмом формування, який визначає характер перешкоди руху нафти і газу, пастки поділяють на такі основні типи: склепінні, тектонічні, літологічні, стратиграфічні, комбіновані. Деякі дослідники поділяють пастки на два типи: структурні та неструктурні. При цьому структурними пастками вони вважають склепінні пастки, а решту пасток — неструктурними.

Склепінні(антиклінальні) пастки утворились внаслідок антиклінального перегину пластів-колекторів природного резервуару.

За формою в плані серед антиклінальних пасток розрізняють:

– куполоподібні пастки (куполи), у яких ;

– брахіантикліналі: ;

– лінійні (лінійно витягнуті): і більше.

Пастки склепінного типу найпоширеніші на родовищах нафти і газу.

Тектонічні (розривні, диз’юнктивні, прирозломні) пастки сформувались внаслідок розриву суцільності природного резервуару та зіткнення пласта-колектору в площині порушення з непроникними породами. Такі пастки ще називають тектонічно екранованими. Вони часто пов’язані з тектонічними порушеннями типу скиду та підкиду і можуть бути приурочені до:

– крил антиклінальних складок;

– перикліналей антиклінальних пасток;

– монокліналей.

Літологічні пастки формуються в тих частинах природного резервуару, де відбувається зміна складу або колекторних властивостей одновікових порід.

Серед них виділяють:

– літологічно екрановані пастки, які утворились внаслідок виклинювання (зменшення товщини до нуля) колектора вгору за підняттям пласта;

– лінзоподібні(неправильної форми) пастки, які сформувались в результаті обмеження проникних тіл непроникними з усіх боків.

Стратиграфічні пастки сформувались внаслідок ерозії (розмиву) колекторів під час перерви в осадконагромадженні та наступного перекриття їх непроникними породами-покришками. Поверхню, яка при цьому відокремлює колектор від покришки, називають поверхнею стратиграфічної незгідності.

Серед цього типу найчастіше трапляються:

– стратиграфічно екрановані пастки, у яких моноклінальний пласт-колектор зрізаний і перекритий непроникними породами молодшого віку;

– еродовані залишки давнього рельєфу (наприклад, кора вивітрювання фундамента, яка незгідно перекрита непроникними породами).

Утворення тектонічно, літологічно і стратиграфічно екранованих пасток можливе лише при виконанні однієї важливої умови. Вона полягає в тому, що в плані ізогіпса покрівлі колектору повинна замикатись в обидва боки на лінію екрану, утворюючи з ними єдиний замкнутий контур. Така умова виконується в таких випадках:

а) покрівля колектору зазнає поперечної структурної ундуляції (підняття і занурення шарнірів складок);

б) поверхня екрану утворює не плоску, а вигнуту поверхню.

Гідродинамічні пастки формуються переважно в пластових природних резервуарах, в колекторі якого утворюється перешкода рухові нафти і газу шляхом гідродинамічного впливу зустрічного потоку води.

Комбіновані пастки утворюються при спільній дії кількох геологічних факторів. Наприклад: структурно-стратиграфічна; літолого-стратиграфічна.

Поклади нафти і газу

Поклад нафти чи газу — це природне концентроване скупчення нафти, газу або цих обох корисних копалин одночасно в породі-колекторі. Нафта і газ в межах покладу утворюють в порожнинному просторі породи суцільну фазу. Поклад закономірно пов'язаний з пасткою нафти і газу.

При заповненні пастки флюїдами їхнє розміщення в колекторі проходить диференційно (роздільно) за густинами відповідно до законів гравітації та капілярних явищ. Газ, що має найменшу густину, займе порожнинні канали в найвищій частині колектору. Під газом в порожнинному просторі колектору розташовується нафта, а під нафтою — вода.

В разі наявності в надрах нафтогазоконденсатного покладу, то в пластових умовах конденсат буде розчиненим в газі, тобто він буде в газоподібному стані й рідкої фази в пастці не утворює.