НОУ ІНТУІТ, Лекція, Горючі породи
Необхідні умови для формування нафтових та газових покладів
Поклад - це одиничне скупчення нафти чи газу гірських породах. Сукупність покладів, присвячених єдиної біологічної структурі, називається родовищем.
Щоб утворилася поклад чи родовище, необхідно поєднання певних умов (колектори, покришки, пастки, міграція).
Колектори - це будь-які гірські породи, які можуть вміщати в себе та віддавати рідини та гази. Усі породи поділяються на три групи: осадові, магматичні, метаморфічні. До осадових відносяться відкладення, що раділи при осадженні різного матеріалу у водних басейнах він безпосередньо на суші. Це піски, пісковики, глини, вапняки, шомити, кам'яна сіль тощо.
Магматичні породи виникли з магми під час її остигання (граніт, базальт і т.д.). Метаморфічні утворилися при зміні діжкових або магматичних порід під дією високих температур або явищ (сланці, мармур, гнейс, кварцит та ін.).
Найкращі колекторські властивості мають піски та інші породи, що складаються з уламків різної величини.
Колекторські властивості визначаються пористістю та проникністю. Пористість - це сумарний обсяг всіх порожнин у породі. Вона оцінюється коефіцієнтом пористості (m) - ставленням сумарного обсягу порожнин () у зразку породи до загального обсягу зразка ()
У пісковиків і пісків = 20 - 25%, у вапняків - 3 -5%, Якщо, наприклад, нафта повністю заповнює поровий простір, то при - 20% в 1 м 3 породи буде міститися 0,2 м 3 нафти.
Проникність - це здатність порід пропускати крізь себе рідини або газ. Проникність виражається через коефіцієнт, що вимірюється в дарсі (Д). Піски та пісковики мають проникність0,5 - 1,0 Д або 500 - 1000 мільярди (мД); вапняки - 5-20 мД; глини, кам'яна сіль практично непроникні.
Вапняк, який у звичайному вигляді непроникний для нафти, будучи посіченим мікро- та макротрешинами, стає колектором.
Якби вся товща осадових порід складалася з колекторів, то нафта і газ не змогли б скупчитися в поклад. Вони б піднімалися вгору, спливаючи на поверхні. Тому необхідною умовою накопичення покладу є присутність в осадовій товщі пласта або пластів, непроникних для нафти та газу порід - своєрідних екранів, здатних затримати вертикальний рух флюїдів до землі.
Такі практично непроникні породи називаються шинами. Зазвичай ними бувають глини, кам'яна сіль, гіпси, інколи ж вапняки без тріщин. У Західному Сибіру та Середній Азії, наприклад, поклади нафтових та газових родовищ утримуються покришками завтовшки 20-30 м.
Для утворення покладу, крім покришки, потрібна пастка. Це пласт особливої форми, потрапивши в який нафту і газ виявляються ніби в безвиході. Зазвичай пастки поділяються на структурні та неструктурні. Типовим прикладом структурної пастки є антиклінальні складки.
Антикліналь - це вигин пласта опуклістю вгору. Зворотна форма називається синкліналлю. Антикліналь - найбільш поширена пастка. В Україні майже 90% знайденої нафти та газу пов'язано з антиклінальними пастками, за кордоном - близько 70%.
Приклади пасток структурного типу
Розміри антиклінальних структур різні: загалом довжина 5-10 км, ширина 2-3 км, висота (амплітуда) 50-70 м. Відомі гігантські антикліналі. Наприклад, найбільше родовище Гавар (Саудівська Аравія) має розміри 225x25 км, висоту 370 м, а розмірнайбільшого газового родовища Уренгой (Україна) 120x30 км. при висоті 200 м.
Іноді поклади утворюються у давніх похованих руслах річок. Вперше така пастка із покладами нафти було встановлено І.М. Губкіним у Майкопському районі Передкавказзя 1911 р.
Поховані рифи - це колишні колонії коралів, перекриті пізнішими породами. Рифи складаються з пористого вапняку, з великими кавернами. Найбільші родовища, пов'язані з рифами, відомі у південно-східній Мексиці. Ланцюжок окремих рифів утворює тут дугу на суші 180 км, шириною 2-3 км (в акваторії Мексиканської затоки). Поховані тут рифи містять поклади УВ, відомі високими дебітами нафтових свердловин: вкв. 4 Серро-Асуль давала на добу 35 620 т. нафти; вкв. Потреро-дель-Льяно давала 13700 тонн на добу (всього вона дала 13 млн. тонн нафти), що є світовим рекордом видобутку для однієї свердловини.
Міграція нафти та газу - найважливіша умова формування родовищ. Вона відбувається в проникних породах разом із підземною водою, яка зазвичай насичує поровий простір. Переміщення нафти і газу пластом може відбуватися в розчиненому або вільному стані. Напрямок міграції визначається перепадом тисків і походить з області більшого тиску область меншого тиску. Фахівці називають ці галузі "п'єзомаксимуму" та "п'єзомінімумами". Під час руху нафти у розчиненому стані розчинником зазвичай буває вода. Рухаючись по пласту, підземна вода неминуче потрапляє в область відносного п'єзомінімуму, при зниженні тиску зменшується і здатність води, що розчиняє, -відбувається виділення нафти або газу у вільну фазу. Причому, чим більше падає тиск, тим більше виділяється УВ з води. У вільному стані нафту та газ також здатні мігрувати, вонияк би спливають у воді внаслідок різниці густин.
Як правило, у земній корі не зустрічається поодиноких скупчень нафти до газу. Вони розташовуються цілими "родинами", як опеньки в лісі. Одна така "родина", пов'язана однотипними пастками, утворює зону нефтегазонакопления. Декілька зон, присвячених одному великому структурному елементу кори, об'єднуються в нафтогазоносну область, а останнє - в нафтогазоносні провінції.