Дальность миграции

Одним из основных вопросов в проблеме формирования залежей нефти и газа является дальность миграции: формируется ли залежь в основном из местной нефти или эта нефть поступила со стороны и какова тогда вероятная дальность миграции - одна миля или много миль? Некоторые исследователи полагают, что миграция может происходить лишь в очень незначительных масштабах, т.е. нефть и газ образовались фактически на месте своего теперешнего залегания [3]. Если это так, то целиком снимается проблема вторичной миграции, и разведочные работы должны направляться на поиски благоприятных ловушек в областях нефтегазообразования.

Лучшим доказательством местной миграции нефти из вмещающих материнских пород, очевидно, могут служить залежи нефти и газа в изолированных линзах пористых и проницаемых пород, связанных с зонами фациальных замещений, рифовыми и песчаными зонами. Эти линзы возникали, как правило, в высокобитум инозных материнских породах и представляли собой в течение длительного времени наиболее близко расположенный коллектор. Нефть и газ отжимались в этот коллектор вместе с водой по мере уплотнения вмещающих глин и других пород и занимали наиболее крупные поры, поскольку капиллярное давление в этом случае было недостаточным для того, чтобы оттеснить воду из тонкозернистых осадков и заместить ее нефтью. Таким образом, в этих случаях нефть и газ как бы профильтровывались сквозь тонкозернистые породы и аккумулировались в более проницаемых зонах.

С другой стороны, имеется немало доказательств миграции нефти и газа на довольно значительные расстояния до их аккумуляции в залежах. Рич [4], один из наиболее выдающихся сторонников гипотезы дальней миграции, полагает, что нефть выжимается из пород в мобильных, интенсивно деформирующихся зонах земной коры и заполняет водонасыщенные пласты, которые он назвал «пластами-переносчиками». В этих пластах нефть и газ движутся до тех пор, пока не попадут в ловушки.

Можно привести несколько доводов в пользу представлений о способности нефти мигрировать на значительные расстояния по проницаемым породам от областей нефтеобразования в зоны концентрации и аккумуляции, где могут формироваться залежи.

1. Непосредственным указанием на способность нефти и газа к движению являются их естественные выходы на поверхность. В некоторых случаях можно наблюдать движение нефти и газа вместе с водой или даже независимо от последней.

2. Добыча нефти и газа из залежей ‑ тоже доказательство способности нефти и газа двигаться сквозь проницаемые породы. Дальность этого перемещения зависит от расстояний между скважинами, обычно составляющих ¹/₈-½ мили (200-800 м) для нефтяных скважин и около 1 мили (1,5-2 км) для газовых скважин. Если период разработки залежи достаточно длителен и сеть скважин редкая, расстояние, которое должны пройти нефть и газ, чтобы быть извлеченными на поверхность, без сомнения, окажется очень большим. Внутри ствола скважины нефть и газ могут двигаться вместе с водой или без воды. Пласты, содержащие до 50% поровой воды, иногда в течение длительного времени отдают чистые нефть и газ.

3. Структурные ловушки нередко образуются значительно позже, чем коллекторы. Залежи, сформированные в ловушках позднего заложения, обычно приурочены к регионально выдержанным пластам. Нефть, сконцентрированная в таких ловушках, несомненно, прошла путь, более длинный, чем нефть, скопившаяся в изолированных линзах внутри толщи битуминозных глин.

4. Размеры и типы ловушек во многих случаях остаются неизменными на протяжении всего периода геологического развития региона. В то же время такие процессы, как повторное складкообразование, сбросообразование, наклон слоев, эрозия, поднятие, отложение новых толщ осадков, растворение и цементация, действующие регионально по всему осадочному бассейну или провинции, могут привести к самым различным изменениям гидродинамических условий, температуры и давления и многих других физических свойств пород и флюидов. Изменение каждого из этих факторов вызывает увеличение или уменьшение объема нефти и газа, способного удержаться в ловушке, или изменение положения залежи в этой ловушке. Все это также свидетельствует об относительно свободном перемещении нефти и газа в коллекторе.

Мы знаем, что распределение в настоящее время нефти и газа в залежи по их плотности соответствует современным условиям в ловушке, включая ее современную форму и современный гидродинамический градиент. Если это соответствие справедливо теперь, оно должно было быть справедливым; и в течение всей геологической истории залежи. Иными словами, гравитационное распределение пластовых флюидов в ловушке во все времена должно было соответствовать положению ловушки и изменяться при изменении этого положения. Для того чтобы гравитационное равновесие в залежи сохранялось при изменении пластовых условий, нефть и газ должны более или менее свободно перемещаться по пласту, причем в некоторых случаях дальность такого перемещения может измеряться милями.

Палеозойские отложения в Техасе, Оклахоме и Канзасе характеризуются региональным наклоном на запад. Положение многих залежей изменилось в соответствии с изменением региональной структуры, но гравитационное распределение пластовых флюидов сохранилось. На фиг. 12-1, А

Фиг. 12-1. Схематические разрезы, показывающие залегание пород в пермское (А) и настоящее (Б) время, северная Оклахома [5, стр. 1122, фиг. 7].

Длина разрезов около 75 миль (120 км).

показана структура северной части Оклахомы ко времени отложения пермских осадков; подошва перми в данном случае принимается за горизонтальную плоскость. К началу пермского времени мисспсппскпе известняки были регионально наклонены на восток-юго-восток; пенсильванские песчаники, залегающие между пермскими и миссисипскгош отложениями, также оказались наклоненными в восток-юго-восточном направлении. Нефть и газ, находившиеся в этих песчаниках, должны были переместиться в наиболее высокие участки пластов, т.е. к их западным границам. В предмеловое время регион испытал наклон на запад (фиг. 12-1, Б). Пенсильванские песчаники Бербанк-Бартлсвилл-Гленн, ранее погружавшиеся в восточном направлении, в настоящее время погружаются, причем более интенсивно, на запад. Нефтяные залежи в связи с этим ныне располагаются вдоль восточных, наиболее приподнятых границ этих песчаников. Таким образом, в период от пермского до настоящего времени нефть в пенсильванских песчаниках мигрировала от западных границ их распространения до восточных в соответствии с изменением направления погружения слоев [5] (см. также фиг. 7-12). С другой стороны, изменение наклона нижнепенсильванских песчаников Датчер было относительно невелико, направление их погружения все время оставалось восточным, и современные залежи нефти обнаруживаются, как правило, вдоль западной границы их распространения. Следовательно, можно сделать вывод, что в одних случаях совершенно очевидна миграция нефти и газа на короткое расстояние, тогда как в других случаях столь же очевидна их миграция на большое расстояние. По-видимому, если нефть и газ будут перемещаться даже с очень небольшой скоростью, дальность этого перемещения за геологическое время может составить десятки и даже сотни миль, в зависимости от расстояния от области нефтегазообразования до ближайшей ловушки. Если это расстояние невелико, как это обычно бывает, миграция нефти и газа также будет короткой. Когда передвигающиеся нефть и газ не встречают на своем пути препятствия, они мигрируют до тех пор, пока не достигнут ловушки или экрана, способ­ных их удержать, или не выйдут на дневную поверхность. Дальность этого перемещения может измеряться десятками и сотнями миль, однако маловероятно, чтобы на всем этом пути нефть и газ не встретили какой-либо ловушки.