» » Определение направления миграции углеводородов

Определение направления миграции углеводородов

06.08.2016

Для определения направления региональной миграции углеводородов существуют различные методы и приемы. Прежде всего, это определение соотношений коэффициентов заполнения ловушек углеводородов, изучение закономерностей изменения состава нефтей и газов, а также изотопного состава элементов, входящих в состав нефтей и газов. В ряде случаев достаточно эффективным методом является сравнение времени формирования и закономерностей пространственного размещения «пустых» и продуктивных ловушек и времени региональной эмиграции углеводородов из нефтематеринских отложений. Известно, что достаточно часто при формировании залежей нефти и газа в структурных ловушках, осложняющих строение валообразных поднятий, наблюдается постепенное уменьшение степени заполнения ловушек вверх по восстанию слоев по мере удаления от источников генерации углеводородов. Кроме этого, в направлении миграции, как правило, наблюдаются уменьшение плотности нефти, обогащение ее легкими фракциями и снижение содержания смолисто-асфальтеновых компонентов, которые сорбируются породами на путях миграции. Состав углеводородных газов также меняется в процессе миграции. В направлении миграции, как правило, происходит обеднение свободных газов гомологами метана, обладающими наименьшими миграционными способностями и в то же время подверженными в большей степени сорбции и окислению по сравнению с метаном (И.С. Старобинец и др.).
На рис. 11.19 показана схема формирования газоконденсатных залежей в кимеридж-титонских и нижнемеловых отложениях газоконденсатного месторождения Гугуртли благодаря вертикальной миграции углеводородов из келловей-оксфордских отложений.
Определение направления миграции углеводородов

При определении направления миграции углеводородов достаточно эффективно изучение изотопного состава элементов, входящих в состав нефтей, газов и конденсатов. По данным Ф.А. Алексеева и Э.М. Галимова в направлении миграции наблюдается фракционирование изотопного состава нефтей и газов, при котором они обогащаются легкими изотопами и теряют тяжелые.
Наиболее надежные и эффективные показатели миграционных процессов базируются на изучении молекулярного состава нефтей и конденсатов. Влияние миграционных процессов на молекулярный состав углеводородных флюидов является в настоящее время наиболее изученным благодаря работам многих исследователей. В.А. Чахмахчевым, основываясь на сравнительном анализе экспериментальных исследований, а также изучении закономерностей изменения молекулярного состава нефтей и конденсатов в многопластовых месторождениях и в регионально продуктивных горизонтах, был выявлен характер поведения различных соотношений индивидуальных углеводородов в бензиновых фракциях (НК-130 °С) нефтей и конденсатов.
Главной заслугой является то, что в процессе исследований он дифференцировал газонефтяные, нефтяные и газоконденсатные системы и отдельно изучал в них поведение индивидуальных углеводородов в процессе миграции. Было отмечено, что при движении этих систем в породах-коллекторах их состав неодинаково реагирует на изменяющуюся обстановку. Иными словами при вертикальной и латеральной миграции каждая из них имеет свои особенности изменения состава под воздействием разных природных факторов.
На рис. 11.20 представлена принципиальная схема вертикальной ми-фации газонефтяных систем и геохимические критерии, позволяющие идентифицировать эти процессы.
Определение направления миграции углеводородов

Как видно из рис. 11.20, все разработанные геохимические критерии определения направлений миграции поделены на безусловные и условные. К безусловным критериям отнесены изменения величины плотности, содержание смол, асфальтенов, и их соотношения, а также изменения значения коэффициента жирности газов, представляющего собой отношение тяжелых газообразных углеводородов к метану (C2+выс/CH4), значения изотопного состава углерода δ13C газов и т.д. В условные критерии вошли показатели углеводородного состава нефтей во фракции C12-C32. которые можно использовать только в информационных целях. Как утверждает В.А. Чахмахчев, хроматографические эффекты распределения нефтей по разрезу многопластовых месторождений хорошо проявляются в продуктивных породах ряда нефтегазоносных областей. Классический пример этому - положительные градиенты изменения плотности нефтей и других ее свойств с глубиной. Это наблюдается в разрезах продуктивной толщи Апшеронского полуострова, юрских и меловых отложений Восточного Предкавказья, свиты Монтерей Калифорнии, рифогенных образований свиты Ледук (Канада) и др. Для разработки геохимических критериев определения направления латеральной миграции В.А. Чахмахчев изучил количественные соотношения газовых и жидких углеводородных фаз в цепи ловушек, приуроченных к единым антиклинальным зонам и продуктивным пластам. Выбор этих объектов был продиктован тем, что скопления углеводородов в ловушках подобной зоны сформировались по принципу дифференциального улавливания. В соответствии с этим принципом, на каждом этапе формирования залежей в условиях (рпл ≤ рнас) в ловушках образуется последовательный рад газонефтяных скоплений, в которых закономерно меняются общий объем и состав нефтяных газов.
Интересно отметить, что после формирования залежей, в случае дальнейшего погружения этой зоны и, соответственно, увеличения пластового давления, в одних случаях наблюдается полное растворение газовых шапок в нефтях, а в других случаях - только частичное растворение газов (рис. 11.21).
Определение направления миграции углеводородов

Из рисунка следует, что газонефтяная система, перемещаясь вверх по восстанию пласта-коллектора от одной ловушки к другой, вследствие самопроизвольных явлений ретроградной конденсации, начинает последовательно терять жидкую фазу. В результате подобного массопереноса, ловушки, расположенные ближе к источникам генерации, обогащаются легко конденсируемыми соединениями (аренами, твердыми парафинами). В наиболее удаленных структурах конденсируются углеводороды, обладающие лучшей растворимость в газах (например, низкомолекулярные алканы).
При этом каждая ловушка заключает в себе собственные особенности состава газонефтяной системы и не имеет аналогов в смежных структурах.
Латеральный массоперенос углеводородных систем характеризуется относительно широким набором геохимических критериев, семь из которых отнесены к безусловным. Они подтверждаются как экспериментальными исследованиями, так и анализом состава флюидов в залежах.
К разряду условных критериев отнесены показатели, полученные в ходе лабораторных исследований. Однако они не всегда проявляются в природных условиях.
Несколько иная картина происходят при латеральной миграции газоконденсатных систем. Для газоконденсатных систем, в отличие от газонефтяных, характерно, что жидкие углеводороды являются растворимой фазой, а газообразные - растворяющей. Поэтому геохимическая информативность жидкой фазы газоконденсатных систем намного возрастает.
На рис. 11.22 изображены схемы миграции и схемы формирования газоконденсатных залежей.
Определение направления миграции углеводородов

Из рис. 11.22 следует, что сжатые газы в коллекторе находятся в условиях Pпл < рт.р (давления точки росы или начала конденсации). Далее система, перемещаясь вверх по восстанию пласта коллектора, объединяющего сообщающиеся ловушки, как и в случае газонефтяных систем, начинает терять жидкую фазу вследствие самопроизвольных явлений ретроградной конденсации. В результате подобного массопереноса, ловушки, расположенные ближе к источникам генерации, обогащаются легко конденсируемыми соединениями (аренами, твердыми парафинами). В наиболее удаленных структурах конденсируются углеводороды, обладающие лучшей растворимостью в газах (например, низкомолекулярные алканы). При этом механизме формирования залежей каждая ловушка, так же, как и при миграции газонефтяных систем, имеет свои собственные особенности, не имеющие аналогов в смежных структурах. Газовая составляющая газоконденсатной системы при дальнейшем - продвижении постепенно теряет гомологи метана, что выражается в направленном снижении величины коэффициента жирности газов.
Латеральный массоперенос газоконденсатных систем характеризуется относительно широким набором геохимических критериев, семь из которых отнесены к безусловным. Все они связаны с термобарическими факторами преобразования газоконденсатных систем. Это подтверждается как экспериментальными исследованиями, так и хроматографическими анализами состава флюидов в залежах. К разряду условных автор отнес показатели, полученные в ходе лабораторных исследований, так как они не всегда проявляются в природных условиях.
В.А. Чахмахчев внес значительный вклад в понимание миграционных процессов и определения направлений и масштабов миграции различных по фазовому состоянию углеводородных систем. Его исследования имеют большое значение при изучении особенностей формирования скоплений углеводородов и осуществления раздельного прогноза нефтегазоносности недр на локальном и зональном уровнях.