Пересыщенные растворы в природе до начала разработки месторождения

Глава ХШ

ПЕРЕСЫЩЕННЫЕ РАСТВОРЫ В ПРИРОДЕ ДО НАЧАЛА РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Выше мы сказали: перед началом разработки в течение длительного геологического времени в пласте, имеющем газовую шапку, установилось равновесие фаз.

В нефти и в воде растворено столько газа, сколько его могло раствориться при данном давлении и при данной температуре.

Это есть общепринятое мнение. Фактически это мнение может относиться далеко не ко всем газовым и нефтяным месторождениям.. Могут быть случаи, когда до начала разработки в месторождении нет равновесия фаз. В некоторых месторождениях до начала разработки нефть или вода могут представлять пересыщенный газами раствор.

Предположим, что геологически недавно существовало месторождение, имевшее газовую шапку. Предположим, что пласт лежал в среднем на глубине 1000м и имел внутреннее давление около 100 ата. Существовало равновесие фаз. Затем местность подверглась быстрой эрозии и денудации. Эрозия сняла 200 м поверхностных слоев. Нагрузка на пласт уменьшилась. Теперь в пласте давление 80 ата. Соответственно уменьшению давления на ¹/₅, одна пятая часть газа должна выйти из раствора. Но она не выходит. Нет тех условий, которые, как выше мы писали, кроме понижения давления нужны для испарения из воды или нефти легких углеводородов. Жидкость превратилась в пересыщенный раствор, совершенно не соответствующий закону Генри и уравнению Дальтон-Рауля.

Вполне возможно, что аналогичная история произошла с бугурус-ланскими газово-нефтяными куполами. Несомненно, бугурусланский район за последнее геологическое время подвергся сильной денудации, до которой газово-нефтяные пласты лежали на более значительной глубине, чем теперь. Точных анализов газа из середины газовых шапок мы не имеем, но слышали, что газ — очень сухой, а газ нефтяных скважин, выходящий из нефти при эксплоатации, содержит бензина значительно больше. Если это так, изложенное сейчас мнение приложимо к Бугуруслану; вода и нефть Бугуруслана до начала разработки были пересыщены газом, а газ газовой шапки был недо-насыщен более тяжелыми углеводородами.

Также вполне возможно, что и Бакинские районы, не имеющие растительного покрова, за последнее время подверглись сильной денудации. Состав газов бакинских месторождений, показывающий малое содержание бензина, может быть объясняется той причиной, о которой сказано выше. Приведем еще пример. На Тимане в ледниковое время, т. е. геологически недавно, лежала масса льда и снега мощностью, как некоторые думают, до 2000 м и давала соответствующую нагрузку на газовые и нефтяные пласты. Затем этот лед растаял, местность подверглась сильной денудации. Эта денудация Тимана продолжается и в настоящее время. Давление в пластах уменьшилось и продолжает уменьшаться. Нефть превратилась в пересыщенный раствор, а газы более или менее сохранили состав, бывший при большом давлении. Тяжелых углеводородов в них очень мало. Даже вода, залегающая в III пласте, пересыщена углеводородными газами.

На земной поверхности есть места, где происходит обратный процесс. Жидкость недонасыщена газами, а газовая шапка пересыщена углеводородами.

Это есть области опускания, главным образом геосинклинали, заносимые осадками и имеющие прогибающееся дно. Такова, например, геосинклиналь северной части Мексиканского залива, охватывающая побережье Тексаса и Луизианы. Река Миссисиппи ежегодно приносит в северную часть Мексиканского залива более 577 млн. т терригенного материала. Есть и другие реки, впадающие с севера и северо-запада в Мексиканский залив. За время третичного периода в северной части геосинклинали скопилась толща рыхлых слоев свыше

11 км мощности, а под ней есть еще мягкие слои меловой системы. В третичных слоях есть много нефтяйых и газовых месторождений. Параллельно с осаждением терригенного материала шло прогибание книзу дна геосинклинали. Газово-нефтяные пласты, лежавшие раньше на небольшой глубине и представлявшие прибрежные слои, теперь лежат на очень большой глубине (несколько километров). Бурением доказано, что дельта р. Миссисиппи, имеющая площадь 12 ООО кв. миль, очень быстро оседает. В ней на значительной глубине найдены почва, растительный покров и современные деревья, находившиеся геологически совсем недавно на поверхности земли.

Опускание происходит не только путем изгибания слоев, но и по сбросам, т. е. не только пликативно, но и дизъюнктивно. На суше в лесу найдены сбросы, проходящие местами сквозь растущие деревья и расколовшие некоторые толстые деревья на две части. Отходит сторона, обращенная к морю. При таком быстром опускании слоев газы и нефть нефтяных месторождений не успели приспособиться к новым глубинам и новому большому давлению. Газы пересыщены тяжелыми углеводородами. Нефть и вода недонасыщены газом. Закон Генри и уравнение Дальтон-Рауля не соблюдены.

Можем ли мы назвать состояние таких газообразных и жидких пересыщенных растворов «установившимся равновесием». По уравнению Дальтон-Рауля не можем. Но мы можем применить термин «длительное неустойчивое равновесие». При нем вещество находится в напряженном состоянии, готовое перейти в другую фазу, но может не перейти очень долгое время, если для этого перехода не все условия соблюдены. «Напряженное состояние» — явление не редкое в природе.

Кроме геосинклинали Мексиканского залива, на земле есть много областей опускания, содержащих газово-нефтяные месторождения. К числу их относятся: три геосинклинали Калифорнии; оз. Маракайбо в Венецуэле; низовья р. Амазонки, где недавно найдены нефтяные месторождения в Бразилии; северная часть Каспийского моря и низовья Волги, Терека и Сулака; низовья р. Куры; низовья р. Енисей, где найден газ; низовья р. Печоры и т. д.

Обычно денудируемые месторождения при этом поднимаются, так как под них по законам изостазии подтекает магма из-под опускающихся мест.

Итак, есть «месторождения поднимающиеся» и есть «месторождения опускающиеся». В первых вода и нефть пересыщены газами, во вторых недонасыщены. Торпедировать надо первые.

Большая часть газовых месторождений сосредоточена в поднимающихся местах, а большая часть нефтяных — в опускающихся.

Разработка газовых месторождений расстояние между скважинами  »

Библиотека »