IX. 2. Первичная и вторичная миграция нефти и газа

Как отмечалось выше, формирование залежей и месторождений нефти и газа может происходить только путем миграции их из дисперсного, рассеянного в породе состояния. С другой стороны, способность нефти и газа течь и рассеиваться в природной среде отрицательно влияет на сохранность скоплений этих видов полезных ископаемых в течение длительного геологического времени.

Под первичной миграцией нефти понимают перемещение в геологическом пространстве микронефти и пузырьков газа, рассеянных в подземных водах и горных породах, в направлении к коллекторам и ловушкам. В результате этого процесса образуются первичные скопления нефти и газа – макронефть, залежи нефти. Первичная миграция осуществляется в водорастворенном, газорастворенном состоянии, либо в форме мелких пузырьков и капель.

Под вторичной миграцией понимают перемещение в геологическом пространстве макронефти и свободного газа в виде струй и потоков. Вторичная миграция нефти и газа осуществляется в свободном состоянии уже после формировании некоторых первичных скоплений нефти и газа или при перетоках из одной ловушки в другую из одного резервуара в другой при переформировании и разрушении залежей и месторождений. Чем меньше удельный вес углеводородов и чем проще построены их молекулы, тем больше их способность миграции через толщи пород. В природных условиях существует следующий ряд углеводородных веществ по степени возрастания миграционной способности: асфальт-мальты - "мертвая нефть" - недонасыщенная газом нефть - насыщенная газом нефть - смесь нефти и газа - газ с конденсатом - сухой газ.

Миграция жидкостей и газов через пористые и трещиноватые породы осуществляется по законам фильтрации. Миграция через практически непроницаемые среды осуществляется на молекулярном уровне по законам диффузии.

К факторам, влияющим на процесс миграции, относятся давление, температура, гравитация, гидравлика, капиллярные силы, энергия упругости и др.

I. Давление. Под действием геостатического давления происходит уплотнение горных пород и отжатие из них воды, нефти и газа. Геодинамическое давление обусловлено движением подкоровых и внутрикоровых геологических масс. Оно вызывает смятие слоистых толщ в складки, разрывы их сплошности, дополнительное уплотнение горных пород, поднятие и опускание обширных территорий. Гидродинамическое давление (напор движущегося потока воды) определяет направление миграции подземных вод и растворенных в них углеводородов.

2. Температура - главный фактор преобразования РОВ в подвижные углеводороды. Она влияет на вязкость нефти, и при достижении критических значений разрушает сложные молекулы, повышая их миграционную способность.

3. Гравитационный фактор обуславливается разностью плотностей воды, нефти и газа. Он вызывает всплывание газа и нефти через толщи поровой воды. Процесс облегчается, если он происходит не по отдельным каплям, а в виде непрерывных струй и потоков. При малых размерах пор породы и при незначительных перепадах давлений в резервуаре гравитационные силы не в состоянии преодолеть силы трения и свободное движение подвижных веществ прекращается.

4. Гидравлический фактор обусловлен движением подземных вод и проявляется в тех частях артезианского бассейна, где происходит струйное движение вод внутри пластов. Существенную роль он приобретает при движении жидкостей по трещинам. При своем движении вода увлекает с собой капли нефти и пузырьки газа, способствуя их миграции на значительное расстояние.

5. Капиллярные и молекулярные силы играют существенную роль на стадии первичной миграции микронефти из глинистых пород в коллекторы. Чем меньше диаметр пор, тем больше капиллярные силы. Так как вода смачивает породу лучше, чем нефть, то в результате капиллярного давления она вытесняет нефть из мелких пор в более крупные.

6. Энергия, расширения газа. Сжатый газ, находящийся в растворенном состоянии или в газовой шапке, обладает способностью к расширению при снижении давления. При этом возникает дополнительное давление, способствующее вытеснению нефти или воды из ловушки и перетоку их по пласту в вышележащие ловушки.

7. Энергия упругого расширения жидкости и пород. Вода и горные породы на глубине находятся в сжатом состоянии. Коэффициент сжатия воды весьма мал, но при больших объемах воды снижение давления в пласте может вызвать значительное увеличение объема жидкости и ее перемещение в пространства.

Дальность миграции зависит от конкретных геологических условий, обеспечивающих действие необходимых сил и наличия путей миграции. При отсутствии путей миграции и при внутрипоровых давлениях, превышающих пластовое и предел упругости пород, могут возникнуть гидроразрыв и образование трещин. При низких внутрипоровых давлениях и при отсутствии путей миграции нефть и газ остаются в породе в захороненном рассеянном состоянии.

Различают внерезервуарную, внутрирезервуарную и межрезервуарную миграции. Внерезервуарная миграция происходит на ранних стадиях превращения органического вещества в микронефть на стадиях уплотнения глинистых пород и отжимания из нее воды, газа и микронефти, завершается переносом их в природный резервуар. Внутрирезервуарная миграция - это миграция по порам и трещинам пород резервуара, завершается формированием залежей нефти и газа. При этом на путях миграции внутри резервуара происходит разделение мигрирующей газовой и газонефтяной смеси по принципу дифференциального улавливания. Однако во многих случаях миграция приводит к смешению ранее разделившихся нефтей и газов. Межрезервуарная миграция - вторичная миграция, происходит из нижележащего резервуара в вышележащий по зонам тектонических нарушений, трещиноватости и ухудшения качества покрышек.

По направлению в пространстве различают вертикальную и бо­ковую (латеральную) миграции. Направление миграции зависит от особенностей строения артезианского бассейна. И.М. Губкин писал: "Закон передвижения нефти в сущности прост: нефть выбирает линии наименьшего сопротивления и пробирается в каждом отдельном случаев в том направлении, в каком ей это легче сделать".