Ловушки нефти и газа Лекция 2 Ловушки

Ловушки нефти и газа Лекция 2

Ловушки нефти и газа • Термин «ловушка» использовали многие отечественные и зарубежные ученые (А. А. Бакиров, И. О. Брод, Н. Б. Вассоевич, В. Г. Вильсон, Н. А. Еремеко, М. К. Калинко, А. И. Леворсен, К. К. Лэйндс и др. ). • Определение ловушки у разных авторов несколько отличается • И. О. Брод под ловушкой понимал часть ПР, в которой создаются условия для улавливания флюидов и формирования нефтегазового скопления, в ней устанавливается относительное равновесие подвижных веществ. Наличие ловушки — первое условие формирования залежи. • В. Б. Оленин полагал, что ловушки без наличия в них флюидов нельзя уверенно называть ловушками, что только присутствие скопления углеводородных флюидов — залежи определяет ее как таковую. • «Ловушка, в которой присутствует залежь нефти и/или газа, представляет собой участок недр, состоящий из коллекторов и примыкающих плохо проницаемых отложений, способный аккумулировать УВ в своей коллекторской части и заключающий в ее пределах залежь нефти и/или газа» .

КЛАССИФИКАЦИИ ЛОВУШЕК • Впервые ловушки нефти и газа классифицировал американский геологнефтяник Ф. Клапп (1910 -1922 гг. ). • Основные подразделения: антиклинальные; синклинальные; гомоклинальные; куполовидные структуры, или "купола"; несогласия; линзовидные пески; трещины или пустоты, не зависящие от структуры; структуры, обусловленные сбросами. • И. М. Губкин, отмечая большое значение классификации для практики поисков и разведки и для теории геологии нефти и газа, в книге "Учение о нефти" (1932 г. ) развил классификацию Ф. Клаппа, придав ей основополагающее значение. • И. О. Брод (1937 -1962 г. ). выделил три типа ловушек: пластовых, массивных и ограниченных со всех сторон непроницаемыми породами. • А. Леворсен (1967 г. ) предложил выделять ловушки трех основных типов: структурные (ловушки антиклиналей и других структур, связанных с тектоническими деформациями), стратиграфические (стратиграфические, литологические, гидродинамические ловушки) и комбинированные.

Ловушки нефти и газа • Ловушка -- часть ПР, в которой устанавливается равновесие между, с одной стороны, внешним давлением, вызывающим перемещение воды и растворенных в ней веществ, нефти, свободного газа в породахколлекторах, и с другой ~ силами, препятствующими перемещению. (В. В. Семенович, 1987 г. ) • В участках земной коры, где структура пластов, их литологический состав или другие свойства и процессы создают такое противодействие, т. е. экранируют движение, образуется ловушка. • • Г. А. Габриэлянц (2000 г. ) Ловушка - часть ПР, в которой благодаря структурному порогу, стратиграфическому экранированию, литологическому ограничению или другим барьерам возможно образование скоплении нефти и газа. • Наиболее простая ловушка - пласт-коллектор в антиклинали, перекрытый и подстилаемый непроницаемыми породами.

КЛАССИФИКАЦИИ ЛОВУШЕК изгибы ловушки экранирования выступы линзы А сводовые изгибы • Генетико-морфологическая классификация ловушек (В. Б. Оленин, 1977 вид г. ) группа подгруппа разрез Группа и подгруппа выделяется по форме ловушки, Вид – по генезису ловушки. Б син кл. Процессы создающие основные типы ловушек: 1. Осадконакопление – коллектор, покрышка; 2. Деформация пластов; 3. Чередование эрозии и осадконакопления; 4. Изменение геохимических условий в пластах коллекторах – вторичные коллекторы По форме ловушки можно разделить на 4 группы: 1 – изгибы; 2 - выступы; 3 – ловушки экранирования; 4 – линзы и линзовидные ловушки В. Б. Оленин «Нефтегеологическое районирование по генетическому признаку» , М. , «Недра» , 1977 г.

КЛАССИФИКАЦИИ ЛОВУШЕК • Генетико-морфологическая классификация ловушек (В. Б. Оленин, 1977 г. ) группа подгруппа по форме 2. Изгибы над ядром диапира 3. Изгибы над разрывом Б синклин. изгтбы II выступы по генезису 1. Изгибы бокового сжатия А сводовые изгибы I изгибы вид 4. Отраженные изгибы 5. Биогенные выступы схематический разрез

КЛАССИФИКАЦИИ ЛОВУШЕК • продолжение группа подгруппа вид по форме по генезису II выступы 6. Эрозионные выступы 7. По разрыву III ловушки экранирования группа 8. По поверхности несогласия 9. Выклинивающиеся 10. Ядром диапира 11. Жерлом грязевого вулкана схематический разрез

КЛАССИФИКАЦИИ ЛОВУШЕК • продолжение группа подгруппа по форме III Ловушки экранирования вид по генезису 12. Запечатанные асфальтом 13. Седиментационные линзы IV Линзы и Линзовидные ловушки 14. Линзы тектонической трещиноватости 15. Линзы выветривания Схематический разрез

КЛАССИФИКАЦИИ ЛОВУШЕК • Г. А. Габриэлянц Все наиболее распространенные в природе ловушки нефти и газа можно разделить на три типа: • 1) связанные со структурными дислокациями; • 2) литологически ограниченные; • 3) стратиграфически экранированные. • В практике разведочных работ на нефть и газ ловушки двух последних типов относят к категории неантиклинальных, а ловушки первого типа называют антиклинальными.

Антиклинальные ловушки Типы антиклинальных структур могут быть различными — от пологих куполов до длинных антиклиналей с симметричными или асимметричными крыльями. Размеры структурных ловушек также различны. Площадь отдельных структур достигает 5000 км 3, высота складок может колебаться от единиц до 1000 м и более. Некоторые складки могут меняться по форме или смещаться с глубиной, в связи с чем наблюдается несовпадение структурных планов на различных глубинах Объемная модель антиклинальной ловушки: 1 - изогиисы кроили, м; 2 -песчаники; 3 - — глины Схема асимметричной складки, свод которой смещается с глубиной. 1 — известняки; 2 - — соли; 3— глины; 4 - ось складки

Антиклинальные ловушки • Тектонически экранированная ловушка Тектонические нарушения —- сбросы, взбросы, надвиги — часто осложняют складки, изменяют их структуру и влияют на условия скопления нефти и газа. Ловушка, экранированная в результате тектонического нарушения антиклинальной складки: 1 - песчаники; 2 - глины; 3 -разрывное нарушение; 4 - залежь нефти и гaзa На отдельных месторождениях в складчатых областях наблюдаются многочисленные тектонические нарушения, что приводит к образованию большого числа самостоятельных залежей в тектонически экранированных ловушках.

Неантиклинальные ловушки • Ловушки, образование которых обусловлено не структурообразующим фактором, а литологическим ограничением или стратиграфическим срезанием. • • Могут образоваться как при осадконакоплении, так и при последующих денудационных и эрозионных процессах. Коллекторы в результате фациальных замещений нередко могут переходить в латеральном направлении в непроницаемые породы и создавать ловушки для нефти и газа. Необходимо не только замещение песчаных отложений глинистыми, но и наличие наклона пластов Ловушка, образованная в результате выклинивания песчаного пласта по восстанию в непроницаемых породах: а — блок-диаграмма; б структурная карта; 1 - песчаники, 2 — глины, 3 - изогипсы кровли, м; 4 - линия выклинивания песчаников Ловушка, формирование которой обусловлено литологическим выклиниванием пластов : 1 - песчаники: 2 – глины, 3 - линия выклинивания пластов-коллекторов, 4 - граница возможного распространения залежи; (а-6 -линия разреза)

Линзовидные ловушки Карта распространения залежей в песчанике (девон) на с-з Пенсильвании В процессе осадконакопления возможно образование песчаных тел линзовидной формы, заключенных в слабопроницаемых породах. 1 — граница распространения залежей. 2 — изогипсы, м

Рифовые ловушки • Для них характерны горизонтальное или наклонное положение нижней поверхности и выпуклая форма кровли. • Рифовые ловушки наиболее значимы с точки зрения нефтегазонакопления среди неантиклинальных ловушек. Рифовые ловушки обладают весьма своеобразным и сложным строением ПР, для которого характерна большая пестрота в распределении пористых и проницаемых участков даже в пределах одного рифа. Карачаганакскос газоконденсатное месторождение. Разрез массивной залежи в теле рифа. Состав отложений резервуара: 1 — слоистые известняки; 2 — ядра рифовых массивов; 3 — обломочный шлейф; 4 — осадки внутририфовой лагуны; 5 — ангидриты

Баровые ловушки • Характерны горизонтальное или наклонное поверхности и выпуклая форма кровли. положение нижней Ловушка барового типа, холмовидная. Волго-Уральский НГБ, месторождение Яблоневый Овраг, бобриковскии горизонт (C 1 v), пласт Б 2

Русла палеорек • • • Неантиклннальныс ловушки нефти и газа могут образоваться в руслах палеорек. В ловушках подобного типа литологические барьеры создаются под воздействием эрозионно-аккумулятивных процессов, когда в результате эрозии образуются врезы, в которых впоследствии накапливаются аллювиальные песчано-алевритовые породы. Обычно это линейно вытянутые песчаные тела в руслах палеорек и подводных палеотечений. Ловушка речного типа, шнурковая. Волго-Уральский НГБ, Арланское месторождение, алексинскии горизонт (C 1 v) Литологические ловушки другого типа могут быть обусловлены: неравномерными уплотнением и цементацией, доломитизацией, заполнением пор кальцитом и солью, а также образованием трещин в непроницаемых породах.

Стратиграфические ловушки • Значительная группа неантиклинальных ловушек может быть связана со срезанием ПР и их перекрытием более молодыми непроницаемыми породами. • Главной причиной образования таких ловушек являлись стратиграфические несогласия, поэтому ловушки выделяют под названием стратиграфических. Ловушка, образованная в результате стратиграфически несогласного перекрытия коллекторов непроницаемыми породами: 1 — песчаники; 2 — глины; 3 — поверхность стратиграфического несогласия; 4 - изогипсы кровли, м

Стратиграфические ловушки • • По условиям образования эти ловушки делят на две группы. Первая формируется под воздействием только денудационных процессов эрозионно-останцовые. Ловушка в эрозионном останце на Шакшинском месторождении: 2 - известняки, 2 - глины; 3 - нефть; 4 – поверхность несогласия • Геологический разрез нефтяной залежи Литтон-Спрингс в округе Колдуэлл, Техас Вторая - связана с несогласным перекрытием проницаемых пород непроницаемыми и их изгибом в положительную структурную форму под воздействием тектонических движений - структурно-стратиграфические. Схема залегания нефти в Гнединцевском месторождении: 1 - залежи нефти; 2 - водоносные части ПР; 3 - покрышка (пересажская свита); 4 - глины; 5 - поверхность несогласия

Классификация неантиклинальных ловушек нефти и/или газа Г. А. Габриэлянц (2000 г. )

Классификация неантиклинальных ловушек нефти и/или газа Г. А. Габриэлянц (2000 г. ) Процессы бразования ловушек Структурноседиментационные Литологические В основу классификации положены процессы, приведшие к образованию ловушек Аккумулятивные Типы ловушек Фациального замещения на региольных структурах Фациального замещения на локальных структурах Рифовые Баровые, береговых валов, кос, пляжей Дельтовые, авандельтовые Эрозионноаккумулятивные речные Подводных течений 1) седиментационные Характерные примеры

• • • Структурно-седиментационные Примеры ловушек фациального замещения на структурах (курсовая Морозова Н. , 2011 г. ) Схема размещения месторождений в заливообразных ловушках на внутреннем борту Азово-Кубанского прогиба Месторождения: 1 - Абузы-Апчас, 2 - Кутансское, 3 - Кура-Цеце, 4 - Широкая Балка, 5 - Асфальтовая гора, 6 - Кабардинское, 7 - Хадыженское, 8 - Нефтегорское. а – граница распространения песчаных пачек; б – изогибсы кровли майкопских слоев Схематический рисунок разреза Нефтегорского месторождения (Волго Уральский НГБ) Пески: 1 – нефтеносные, 2 – водоносные.

Примеры дельтовых и авандельтовых ловушек (курсовая Морозова Н. , 2011 г. ) Схема размещения месторождений с залежами нефти и газа в дельтовых песчаниках свиты Мадди (юго-западная часть НГБ Денвер, США): 1 – Хомбре; 2 – Байерс; 3 – Пеория-Норт; 4 – Пеория; 5 – Латинго; 6 – Пончо; 7 – Далл-Найф [10]. Месторождение Пеория (НГБ Денвер, США). Газонефтяная залежь в дельтовых песчаниках J 2, свита Мадди

Структурно-седиментационные Примеры ловушек фациального замещения на локальных структурных элементах. (курсовая Морозова Н. , 2011 г. ) Схема газонефтяной залежи в песчаниках новопортовской толщи (К 1 b-h) Новопортовского месторождения в Западной Сибири 1 - внешний контур газаносности; 2 – внешний контур нефтеносности; 3 – внутренний контур газаносности; 4 – внешний контур нефтеносности; 5 – граница выклинивания коллектора; 6 – изогибсы, м. Схематический разрез

Аккумулятивные Примеры рифовых ловушек Карачаганакское газоконденсатное месторождение. Разрез массивной залежи в биогенном выступе рифового массива (Прикаспийский НГБ)

Аккумулятивные Примеры баровых ловушек Схематический разрез месторождения Хардин, США. Нефтяная залежь в баровых песчаниках Дэвис Ловушка барового типа, холмовидная. Волго-Уральский НГБ, месторождение Яблоневый Овраг, бобриковскии горизонт (C 1 v), пласт Б 2

Эрозионно-аккумулятивные Примеры речных ловушек Русловые песчаники формации Офисина в Венесуэле. Карта погребенных русловых отложений на одном из участков Майкопского нефтяного месторождения (и типичный разрез русла)

Классификация неантиклинальных ловушек нефти и/или газа Процессы (продолжение) Типы ловушек Характерные примеры диагенетические эпигенетические п о с т с е д и м е н та ц и о н н ы е cтратиграфические Литологические бразования ловушек палеокарстовые химического выветривания эрозионные структурноденудационные в древней коре выветривания эрозионно-останцовые срезанные несогласием прилегающие к несогласию 2) постседиментационные

Постседиментационные Ловушки неравномерного уплотнения, неравномерной цементации и связанные с диагенетическими трещинами. • Возникновение ловушек обусловлено различной микроструктурой, на которую оказывают воздействия многие факторы, изменяя степень трещиноватости пород. Схема строения резервуара ордовикской свиты Трентон, Мичиганский НГБ

Палеокарствовые ловушки Месторождение Дип-Ривер, США Нефтеносность связана с трещиноватыми и кавернозными доломитизированными известниками свит Роджерс-Сити и Данди среднего девона. Протяженность зоны составляет около 9 км при ширине 500 -800 метров. Коллектор ограничен со всех сторон непроницаемыми карбонатными породами Схематический разрез месторождения Дип-Ривер,

Запечатанной асфальтовой пробкой или окисленной нефтью Нефтяные залежи, запечатанные в головных частях пластов асфальтово-смолистыми пробками, на месторождении Сельрохо (Ким), Западная Туркмения

Ловушки срезанного несогласия. Схематический структурный план и разрез месторождения Уэст-Эдмонд, США

Прилегающие к несогласию Ловушка, прилегающяя к несогласию Разрез месторождения Гиджелпа

Каким образом происходит заполнение коллектора Если миграционные потоки встретят на своем пути локальное поднятие, то УВ-ные флюиды начнут заполнять его, так же как реки и ручьи, попадая в замкнутые понижения рельефа, образуют озера. Начинает формироваться залежь нефти или газа. Скопления УВ образуются также, если миграционные струи «уткнутся» в какой-либо барьер-ловушку – антиклинальный изгиб, непроницаемый разлом, зону выклинивания коллектора, поверхность несогласия и т. п. 1 водонасыщенный песчаник 3 2 миграция нефти нефтенасыщенный песчаник глины НГМП 4 Схема постепенного заполнения нефтью антиклинальной ловушки Вытеснение УВ-ными флюидами воды из порового пространства – основной England (1989, Advances in Org. Geochem. ) механизм заполнения ловушки.

Аккумуляция углеводородных флюидов Пример заполнения антиклинальной ловушки нефтью – миграция в кровельной части коллектора-проводника под покрышкой – баженовская свита (Западная Сибирь)

Концепция точки перелива Скв. № 1 Экран Пласт Точка макс. насыщ. «Заполн. до насыщ. » Мат. порода Предположим, что песчаник распределен равномерно, а разломы – экранирующие Объем ловушек ограничен, что определяется геометрическими параметрами. После того, как ловушка заполняется нефтью, происходит перелив и миграция нефти в следующую структуру. Точка максимальной насыщенности – участок, где происходит утечка.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛОВУШКИ Ловушка состоит из коллектора-резервуара и покрышки. Структурные ловушки Антиклинальная Тектоническая Стратиграфические ловушки Русловая Риф Морфологическая Коллектор -резервуар характеризуется хорошей пористостью и проницаемостью (ФЕС). Покрышка теоретически непроницаема, но может быть слегка проницаема и пропускать 36 легкие УВ.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛОВУШКИ Антиклиналь не нарушенная разломами Вертикальный флюидоупор Углеводороды Покрышка Боковой флюидоупор Точка перелива Давление флюида Пластовое давление непроводящий разлом Частичное пропускание проводящий разлом Проводящая покрышка Эффективный флюидоупор Критический уровень ловушки Эффективный флюидоупор непроводящий разлом Типы ловушек СТРУКТУРНЫЕ Понятие точки перелива применимо только к боковому флюидоупору -это точка, где ловушка не может принять больше УВ из-за: достижения флюидом критического нижнего уровня ловушки (Е, G, àутечки через разлом Оптимальная точка перелива : максимальное структурное замыкание. ( H, ) Эффективная точка перелива не совпадает с оптимальной точкой перелива. 37

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛОВУШКИ Область ухудшенных свойств ТИПЫ ЛОВУШЕК «waste» zone ий ающ тил пор с Под идоу лю ф Резкое замещение Нижний подстилающий и боковой флюидоупоры ий ющ ила ор ст п Под идоу лю ф Нерезкое замещение Критический уровень ловушки Боковой флюидоупор Давление углеводородного флюида Пластовое давление Углеводородный флюид Покрышка Боковой флюидоупор либо ( «waste» zone) СТРУКТУРНАЯ со СТРАТИГРАФИЧЕСКИМИ КОМПОНЕНТАМИ. 38

Стратиграфические ловушки Biddle and Wielchowsky, 1994 (AAPG Bull. ) Ø Стратиграфические ловушки – это когда «изменение в стратиграфии является основным изолирующим элементом пласта, в котором заключена нефть» (Levorsen, 1936). Ø Верхний экран, экран подошвы пласта, поперечный экран. Ø Первичные (литологические) ловушки: Изменение фаций, литологическое выклинивание, эоловые дюны, впадины подводного конуса выноса. Ø Ловушки обусловлены несогласиями. Ø Вторичные ловушки: обусловлены цементацией. Ø Точки утечки, точки перелива встречаются реже.

Структурные ловушки Biddle and Wielchowsky, 1994 (AAPG Bull. ) Ø Структурные ловушки возникают при первичной и вторичной деформации пластов с образованием такой структуры, которая позволяет образование залежи углеводородов. Ø Складки, сдвиги, диапировые складки (диапиры) и их комбинации. Ø Верхний экран, экран подошвы пласта, сдвиговый экран. Ø Точки утечки, точки перелива.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛОВУШКИ Покрышки ИДЕАЛЬНАЯ ПОКРЫШКА Область ухудшенных свойств A = плохого качества коллектор Область ухудшенных = растрескивание = замещение песчаников свойств … B КОНТАКТ ЗАВИСИТ ОТ: - ГЕОМЕТРИИ ЛОВУШКИ - ЕМКОСТИ ПОКРЫШКИ - ЦЕЛОСТНОСТИ ПОКРЫШКИ - ТИПА углеводородного ФЛЮИДА ПРОМЕЖУТОЧНАЯ ВЕРХНЯЯ ПОКРЫШКА Углеводороды Покрышка 41 ЛОВУШКИ Прочность покрышки B больше чем у A за счет капиллярных сил

Наиболее распространенные виды структурных ловушек Biddle and Wielchowsky, 1994 (AAPG Bull. ) Сдвиг Комбинированная складчато / сдвиговая система Верхняя часть соляного диапира Антиклиналь (складка) Соляная диапировая складка

Наиболее распространенные виды стратиграфических ловушек Впадина подводного конуса выноса Изменения поперечных фаций Литологическое выклинивание Карбонатный риф Эоловая дюна

Другие стратиграфические ловушки Ловушка обусловлена несогласием (врезанная долина, перекрытая глинами) Вторичная (диагенетическая) ловушка

Комбинация структурных и стратиграфических ловушек Суб-несогласие В данных ловушках имеется комбинация элементов структурных и стратиграфических ловушек Разлом

Материал для обсуждения на лекции: какие ловушки мы здесь видим?

Материал для обсуждения на лекции : какие ловушки мы здесь видим? NW SE P 20 3. 0 sec 4. 0 sec T. Olig 5. 0 sec E 90 T. Ceno 6. 0 sec 10 km

Аккумуляция • Заполнение ловушки флюидами Миграция нефти заканчивается в ловушке. водонасыщенный песчаник миграция нефти нефтенасыщенный песчаник глины Вытеснение УВ воды из порового пространства – основной механизм заполнения ловушки.

КЛАССИФИКАЦИИ залежей Группа и подгруппа выделяется по форме ловушки, Вид – по генезису ловушки. Процессы создающие основные типы ловушек: 1. Осадконакопление – коллектор, покрышка; 2. Деформация пластов; 3. Чередование эрозии и осадконакопления; 4. Изменение геохимических условий в пластах коллекторах – вторичные коллекторы По форме ловушки можно разделить на 4 группы: 1 – изгибы; 2 - выступы; 3 – ловушки экранирования; 4 – линзы и линзовидные ловушки