Полная версия

Главная arrow География arrow Геохимические дистанционные поиски месторождений

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В НЕФТЯНЫХ ЗАЛЕЖАХ

Протекающие в нефтяных залежах различные геохимические процессы, в которых участвуют как нефть, так и геологическая среда, приводят к изменению свойств существующих веществ или к образованию новых веществ, служащих предметом геохимического поиска.

Природная смесь углеводородных и неуглеводородных компонентов, которая в пластовых и в поверхностных условиях всегда находится в жидком состоянии, называется нефтью. Основная масса нефти содержит жидкие и растворенные газообразные вещества.

К наиболее важным свойствам нефти относятся плотность, оптическая активность, элементный и фракционный состав, температура застывания и плавления, давление насыщения, вязкость, молекулярный вес, поверхностное напряжение, сжимаемость и др. Физические свойства пластовых нефтей в значительной мере отличаются от свойств дегазированных (поверхностных) нефтей и зависят от влияния температуры, давления и растворимости газа в нефти.

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ В НЕФТЯНЫХ ЗАЛЕЖАХ

Выделяют четыре основных вида геохимических процессов, протекающих в нефтяных залежах:

  • • метаморфизм нефтей, происходящий одновременно с породами и водами;
  • • окисление нефтей с сопутствующими процессами;
  • • осернение нефтей (парагенез нефтей и серы);
  • • процессы физического характера (испарение, сорбция, гравитационная дифференциация).

Метаморфизмом нефтей называют процессы, протекающие с повышением температуры и давления при погружении их на глубину.

В зависимости от термобарических и гидрогеологических условий на нефть влияют две группы факторов — катагенные и гипергенные. Действие факторов катагенеза — повышение температуры ведет к диспропорционированию водорода, перераспределению его между компонентами нефтей, т.е. в передаче атомов водорода от одних молекул к другим, вследствие чего образуются низкомолекулярные, преимущественно метановые УВ.

Высокомолекулярные ароматические УВ (сложные молекулы) распадаются на более простые формы, происходит разрыв химических связей, снижение удельного веса нефти. Пределом ката-генных преобразований является уничтожение залежи, т.е. превращение нефти в метан и углерод (графит). В катагенной зоне нефть находится в относительно динамическом равновесии. При подъеме участка земной коры залежь нефти приближается к поверхности и входит в зону гипергенеза — зону действия факторов разрушения и выветривания, эрозии, влияния инфильтрационных вод, где преобладают процессы окисления и физической дифференциации (дегазация нефти, выпадение твердых парафинов, обогащение нефти за счет этого смолисто-асфальтеновыми компонентами), отмечается рост плотности и вязкости, уменьшение содержания алканов.

Процессы гипергенеза значительно заметнее и контрастнее по своим воздействиям на нефть, чем процессы катагенеза, так как охватывают залежи на больших глубинах. В зоне водонефтяных контактов (ВНК) в результате анаэробных и аэробных процессов, протекающих в системе «нефть — газ — вода», идет интенсивное окисление, образование в приконтурных водах нефтяных кислот, минеральных зерен (Р.Х. Сахибгареев и др.).

По характеру и степени изменения нефтей зону гипергенеза разделяют на две подзоны: верхнюю — подзону идиогипергенеза (собственно гипергенеза) и нижнюю — криптогипергенеза (скрытого гипергенеза). В верхней подзоне с наличием кислорода начинается аэробное окисление нефти, в нижней подзоне — анаэробное окисление нефти.

Окисление нефтей в залежах происходит за счет участия в них бактерий и микроорганизмов, питающихся определенными углеводородами при снижении температуры до 80—75°С, когда становится возможной деятельность микроорганизмов; за счет связанного кислорода в виде газа 02 при близости к дневной поверхности или растворенного в воде за счет изменений в окружающей нефть среде; за счет солей, растворенных в воде, и прежде всего, сульфатов, сульфатных минералов и минералов группы лимонита.

Сформировавшиеся залежи нефти и газа в результате взаимодействия углеводородов и сульфатных вод претерпевают существенные изменения:

  • • УВ распадаются на воду и углекислоту с одновременным образованием сероводорода;
  • • метановые углеводороды (в том числе твердые парафины) окисляются до С02 и Н20;
  • • циклические УВ при окислении образуют кислородные соединения (кислоты и смолы), за счет чего нефть обогащается смолами и кислотами;
  • • окисление сопровождается дегидрогенизацией и полимеризацией — нефть обогащается тяжелыми компонентами;
  • • при окислении может происходить образование метана;
  • • останки мертвых бактерий могут присоединяться к смолистым веществам, которые являются главными продуктами окисления. Результатом окисления нефтей является отсутствие сульфатов

в водах нефтяных месторождений. Изменяется среда, образующиеся при окислении смолы могут выпадать из раствора, сорбироваться породами; кислоты растворяются в водах; метан, выделяясь, образует газовую фазу; в водах появляются сода, мыла нафтеновых кислот, сульфаты натрия.

Наглядно процесс окисления углеводородов выражен в чисто газовых горизонтах, в которых нередко отмечаются изменения в составе газа, его упругости в связи с соотношением газа и воды различного состава, относительное обогащение его инертными газами, что связано с внутрипластовым окислением. Наличие сероводорода и углекислоты в составе газовой смеси указывает на течение процесса окисления в настоящее время.

Интенсивное движение сульфатных вод ускоряет процесс разрушения залежей, что приводит к увеличению удельного веса нефти, появлению в ней сернистых соединений. Процессы окисления, происходящие на границе нефть — вода, нередко разрушают нефть (нефтяную оторочку), подстилающую скопления газа.

Благодаря почти противоположному характеру эволюции нефтей в зонах катагенеза и гипергенеза, общий диапазон изменения их свойств по площади зон нефтегазонакопления и по разрезу может быть весьма велик, причем на коротких отрезках разреза в смежных горизонтах могут отмечаться глубокие различия в составе и свойствах нефтей.

Осернение нефтей. Парагенез — совместное нахождение минералов или химических элементов, возникающее в результате одновременного или последовательного образования. Сероводород, который присутствует в нефтяных пластах, появляется в результате восстановления сульфатов или при разложении некоторых сернистых компонентов нефти при высоких температурах. Образующиеся вещества (сера, пирит, оксид железа (II, III) остаются в породах. При приближении залежей к поверхности и наличии свободного 02 могут образовываться залежи серы (серная шляпа) нефтяных месторождений. Образующиеся сера и сероводород могут реагировать с углеводородами, образуя ряд сернистых образований. Чаще всего эти процессы преобладают в карбонатных коллекторах.

Физические процессы. Гравитационная дифференциация (разделение нефти, газа и воды по плотности), т.е. в верхней части залежи скапливается газ, в средней — нефть, в нижней — вода. Чем больше высота залежи, тем больше расслоение флюидов. При интенсивной гидравлической связи нефтей с атмосферой из них выделяются сначала растворенные газы, а затем легкие фракции, т.е. происходит испарение нефтей, и оставшаяся нефть обогащается тяжелыми компонентами. Фильтрационное фракционирование наблюдается при прохождении нефтей через глинистые толщи: происходит адсорбция горными породами тяжелых фракций или выпадение в породы из нефти твердых парафинов — озокеритов (Предкарпатская нефтегазоносная провинция). Установлено, что перечисленные процессы могут происходить в нефтяных залежах одновременно [23].

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>