VII.I. Закономерности изменения свойств нефтей и газов внутри залежей.

Нефть и газ генетически тесно связаны между собой, имеют единый источник образования – рассеянное органическое вещество вмещающих пород. Поэтому в природе они всегда находятся совместно либо в одной и той же залежи, либо на одном и том же месторождении, в одном и том же бассейне. В природе нет нефтей, не содержащих растворенного газа.

Газ и нефть легко растворяются друг в друге, т.е. газ является растворителем для нефти, нефть – для газа. Растворимость газа в нефти при прочих равных условиях зависит от углеводородного состава газа и нефти. В целом, чем ближе химические и физические свойства нефти и газа, тем выше их взаимная растворимость. Лучше всех в газах растворяется гексан – С₆Н₁₄.

Таблица 13

Растворимость газа в нефтях

Из таблицы видно, что растворимость газов в нефтях возрастает с увеличением молекулярного веса газа.

Изменение свойств нефтей и газов в значительной мере обуславливаются изменением пластовых температур и давлений. Под давлением насыщения понимают давление газа, растворенного в нефти. Если нефть недонасыщена газом, то давление насыщения ниже пластового давления. При увеличении газонасыщенности нефти возрастает давление насыщения, и при достижении уровня пластового давления газ начинает выделяться в свободную фазу с образованием газовой шапки. При дальнейшем возрастании газовой фазы начинает проявляться обратная (ретроградная) растворимость нефти в газе: газы обогащаются тяжелыми углеводородами. Нефть залежи либо полностью растворяется в газах (при этом образуется газоконденсатная залежь), либо сохраняется в виде нефтяной оторочки. Чем больше давление, тем больше жидких углеводородов может быть растворено в газе. При снижении давления из газоконденсатной смеси жидкие углеводороды выделяются в свободную фазу, образуя конденсатную оторочку.

В сухом газе содержание тяжелых углеводородов составляет менее 5%, в жирном – около 50%. Внутри любой газовой или нефтяной залежи существует углеводородная неоднородность. Нефти и газы в залежи распределяются послойно в соответствии с законом гравитации: легкие компоненты всплывают вверх и располагаются в самой высокой части ловушки, а наиболее тяжелые – внизу, вблизи ВНК. Особенно хорошо это заметно в залежах, имеющих большую высоту. Например, на месторождении Махач-Кала в Предкавказье в присводовой части плотность нефти составляет 0,840 г/см³, а на крыльях – 0,842 – 0,844 г/см³. Такая закономерность характерна и для месторождений Западной Сибири.

Изменения свойств нефтей и газов в залежах после их образования может идти либо по линии гипергенезиса, либо по линии катагенезиса. Гипергенные изменения происходят в зонах малых глубин, низких температур и давлений под влиянием законтурных вод, содержащих окисляющие реагенты – кислород, углекислоту, сульфаты и др. Такие условия возникают, в часности, при поднятии залежей тектоническими силами в близповерхностные области. Гипергенные изменения начинаются в зоне ВНК, затем медленно распространяются на всю залежь. Происходит возрастание содержания в нефтях серы, смол, асфальтенов, потеря газовых фракций и общее утяжеление нефтей.

Заметное влияние на состав нефтей оказывает и состав вмещающих пород. В карбонатных коллекторах нефти более сернистые, более тяжелые, чем в терригенных коллекторах. Некоторое влияние оказывает также фильтрующее свойство глинистого цемента в коллекторах: чем больше глин в цементе, тем легче нефти, т.к. более всего адсорбции подвержены асфальтены и смолы.

Иногда наблюдаются обратные изменения плотности нефтей в залежах. Большей частью увеличение плотности вверх по залежи наблюдается при наличии связи с поверхностью Земли, реже – в залежах с неустоявшимся равновесием вследствие более позднего поступления в нее дополнительных порций легких углеводородов.

Изменение свойств нефтей может происходить и под влиянием вторичных перетоков по зонам разрывных нарушений и повышенной трещиноватости. Вблизи таких зон происходит смешение нефтей различных глубинных зон, либо утяжеление их вследствие окисления поверхностными водами в зоне разлома и потери растворенных газов. Длительное существование любой залежи сопровождается диффузией газов через покрышки.

Катагенные изменения нефтей и газов происходят в зонах больших глубин в услових высоких температур и давлений. Такие условия возникают при погружении залежей в результате последующих тектонических процессов. Катагенез нефтей сопровождается разрушением сложных углеводородных молекул, увеличением объема залежей, уменьшением плотности и вязкости нефтей, возрастанием обратной растворимости нефтей в газах, преобразованием нефтегазовых залежей в газоконденсатные. В резервуарах замкнутого типа при этом возникает АВПД.