Кафедра общей и прикладной геофизики
Реферат
по гидрогеологии
на тему:
«Движение флюидов: происхождение нефти и формирование месторождений углеводородов»
Выполнил: студент группы 3152
Черников М. А.
Проверил: Джамалов Р. Г.
Дубна, 2004
Реферат посвящен одной из сложнейших проблем современной геологии – флюидодинамике осадочных бассейнов (ОБ), происхождению нефти и формированию месторождений углеводородов (УВ), обсуждаемой в научной литературе более 100 лет и не нашедшей кнастоящему времени однозначного решения. В докладесделана попытка обобщения накопившейся кнастоящему времени информации, включающей огромный и разнообразный теоретический, экспериментальный и эмпирический материал о нефтегазоносных структурах, геохимических исследованиях, геодинамике, гидрогеодинамике и др.
Проблема происхождения нефти и формирования месторождений УВрассматриваетсяисключительно с гидрогеологических позиций, включая региональные закономерности формирования глубоких подземных вод в пределах артезианских бассейнов, и в первую очередь положение в пространстве областей питания, разгрузки и транзита.
При работе над рефератом автор пытался не обойти ни одного факта, свидетельствующего в пользу той или иной "теории" происхождения нефти: органической (осадочно-миграционной, биогенной, флюидодинамической и других разновидностей органической теории), минеральной (неорганической, эманационной), базирующейся на представлениях о широких масштабах дегазации Земли и других гипотезах. Реферат сделан главным образом на публикациях последних лет, данных ряда совещаний и конференций, посвященных этой проблеме и собравших крупных специалистов, разрабатывающих различные направления исследований в области происхождения нефти и формирования месторождений УВ. Это:
1. Международная научно-практическая конференция "Генезис нефти и газа и формирование их месторождений как научная основа прогноза и поисков новых скоплений", Чернигов, февраль 2002 г.; 2. Научно-практическая конференция "Перспективы нефтегазоносности кристаллического фундамента на территории Татарстана и Волго-Камского региона", Казань, декабрь 1998 г.; 3. Международная конференция "Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть и газ", Москва, май 2002 г.; 4. Шестая международная конференция "Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. К созданию общей теории нефтегазоносности недр", Москва, май – июнь 2002 г.
Несколько вводных замечаний.
– Под флюидами понимается газ, вода, нефть, расплавленные горные породы (магма), движущиеся под действием градиента давления.
– Под флюидодинамикой понимается не только восходящая субвертикальная миграция флюидов (газоводяная смесь различного состава и температуры), но также движение по напластованию пород инфильтрационных, элизионных вод и флюидов различного генезиса, т.е. пространственное трёхмерное движение.
– Представляется преждевременным называть теорией ту или иную концепцию (взгляды) о происхождении нефти и формировании месторождений УВ. Любая теория должна не только объяснять всю совокупность фактов, наблюдаемых на природных объектах, но и являться основой прогнозирования с высокой степенью достоверности перспектив нефтегазоносности и поисков промышленных месторождений УВ в том или ином регионе. Пока ни та, ни другая "теории" и их модификации этого сделать не в состоянии. Поэтому в настоящее время следует говорить лишь о концепциях, или гипотезах происхождения нефти.
Сейчас проблема формирования глубоких флюидов далека от своего решения. Связано это с рядом причин, главными из которых являются:
1. Сложность объекта исследования, заключающаяся в том, что:
а) глубокие флюиды обладают переменной плотностью в пространстве, в связи с чем возникает ряд методических сложностей при оценке направлений и скоростей их движения. На практике это приводит к тому, что для одного и того же региона (участка разведки) на одном и том же фактическом материале различными исследователями строятся карты с разнонаправленными, нередко противоположными направлениями движения флюидов;
б) формирование глубоких флюидов осуществляется в упруго-деформируемых средах. Следовательно, при любых построениях необходимо учитывать внешнее воздействие, т.е. влияние естественных геодинамических процессов, а в нарушенных хозяйственной деятельностью человека условиях – антропогенное воздействие. Необходимость учета внешнего воздействия на систему флюид – горная порода приводят к значительному усложнению уравнений, описывающих движение флюидов;
в) формирование глубоких флюидов практически всегда сопровождается фазовыми переходами в системе флюид – порода. Эти взаимосвязанные процессы при переменных во времени термодинамических условиях приводят к существенному изменению емкостных и фильтрационных свойств пород, изменению химического и газового состава флюидов и их температуры, новоминералообразованию, т.е. к частичному или полному преобразованию как пород, так и флюида.
В силу многообразия и неоднородности минералого-литологического состава пород, неоднородности теплового и флюидодинамического полей, неоднородности поля напряженности эти процессы протекают с разной интенсивностью и с разными последствиями в каждой точке пространства, что формирует существенную неоднородность многих геологических и физических полей.
2. Отсутствие единой методологии изучения нефтегазоносных горизонтов. В настоящее время преобладает, к сожалению, односторонний подход. Прежде всего это проявляется в том, что изучаются отдельные аспекты этой проблемы в отрыве от других. Например, все выводы о направлениях движения основаны на анализе карт пластовых давлений без изучения емкостных и фильтрационных свойств вмещающих пород. Нередко при изучении формирования глубоких флюидов выдвигается какая-либо гипотеза, которой отводится доминирующая роль, и забывается при этом о многофакторности их формирования, т.е. отсутствует комплексный подход и всесторонний анализ с количественной оценкой (хотя бы в факторно-диапазонной постановке) всех возможных процессов, совместно или порознь определяющих формирование глубоких флюидов. В большом объеме фактического материала ищется подтверждение этой гипотезы и, как правило, находится.
Ярким примером некоторой однобокости является представление о компрессионном движении глубоких флюидов на элизионных этапах развития ОБ. В основу этих представлений положен реальный физический процесс – уплотнение горных пород вообще и глинистых в частности на протяжении всей геологической истории развития нефтегазоносных бассейнов, в процессе которого в свободное состояние переходят все виды вод (поровая, связанная, кристаллизационная) и поступающие затем в хорошо проницаемые породы и создающие там повышенные пластовые давления. При этом пластовые давления там больше, где больше мощность и глубина погружения глинистых пород. Если это так, то движение глубоких флюидов направлено из наиболее погруженных частей ОБ к их периферии. При этом не принимаются во внимание ни скорости приращения горной нагрузки и их соотношение со скоростями релаксации пластовых давлений, ни соотношение фильтрационных сопротивлений хорошо и слабопроницаемых пород, ни соотношение инфильтрационного и элизионного питания, отнесенных к единице времени и площади и др. Такой упрощенный подход создает иллюзорные представления о направлениях движения глубоких флюидов, основанные, тем не менее, на реальном физическом процессе.
Не менее показательна в односторонности подхода к формированию глубоких флюидов теория файлюации А.Г. Арье (1987 г.). В этой теории обосновывается движение флюидов на молекулярном уровне в тонкодисперсных породах при градиентах давления менее начального градиента. Однако исследования показывают, что фактические величины горизонтальных и вертикальных градиентов пластовых давлений значительно выше (на 1 – 2 порядка) и достигают единицы. При этом игнорируется факт, что на больших глубинах породы обладают преимущественно трещинной проницаемостью, глинистые отложения превращаются в породы с жесткими структурно-кристаллическими связями и также обладают трещинной емкостью и проницаемостью.
3. Неравномерность степени изученности НГБ как в плане, так и в разрезе. Это обстоятельство необходимо учитывать при решении практических задач, отдавать отчет в достоверности получаемых результатов и осторожно относиться к получаемым выводам [1].
1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ГИПОТЕЗЫ (ТЕОРИИ) ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТИ
Более 150 лет осуществляется промышленная добыча нефти и газа. Тем не менее до сих пор ученые не достигли согласия по вопросам генезиса нефти. Проблема происхождения нефти и газа, как проблема генезиса любого полезного ископаемого, сложна из-за многофакторности причинно-следственных связей и явлений, существующих в природе. В настоящее время практически существуют две основные теории: органическая (осадочно-миграционная гипотеза и др.) и неорганическая (минеральная, эманационная гипотезы и т.д.). Наряду с давно существующими осадочно-миграционной и абиогенной гипотезами происхождения нефти и газа в последние годы по этой проблеме опубликовано несколько новых представлений, претендующих на роль обобщающих теорий нафтидогенеза: флюидодинамическая (Б.А. Соколов и др.); геосинергическая (А.Е. Лукин); осадочно-неорганическая(И.И. Чебаненко, Н.И. Евдошук и др.); осадочно-флюидодинамическая (Б.П. Кабышев, Ю.Б. Кабышев) и др.