6. Природные резервуары и ловушки

6.1. Природные резервуары

В земной коре вместилищем для нефти, газа и воды служат породы-коллекторы, заключенные в плохо проницаемые породы. Брод И.О. предложил называть их природными резервуарами.

Природные резервуары - естественные вместилища для нефти, газа и воды, внутри которых эти флюиды могут циркулировать, и форма которых обусловлена соотношением коллектора с вмещающими его (коллектор) плохо проницаемыми породами.

Как видно из определения, под природным резервуаром понимается не часть толщи пород, содержащая нефть и газ, а весь выдержанный на достаточно большом расстоянии резервуар, состоящий из нефтегазопроводящей и нефтегазоупорной частей. В природном резервуаре может происходить циркуляция флюида, а в местах, осложненных ловушками, – формирование залежей нефти и газа.

Природные резервуары бывают самых различных типов и форм. Брод И. О., систематизировав весь материал, выделяет три основных типа природных резервуаров: пластовые, массивные и литологически ограниченные со всех сторон.

Пластовые природные резервуары в природе наиболее распространены пластовые резервуары, представленные коллекторами, ограниченными в кровле и подошве плохо проницаемыми породами (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Пластовый природный резервуар с включением линзовидных тел глинистых пород: 1 - глины; 2 - песчаники

Пластовые резервуары представлены породами-коллекторами, значительно распространенными по площади (сотни и тысячи квадратных километров), характеризующимися небольшой мощностью (от долей метров до десятков метров). Они могут быть сложены как карбонатными, так и терригенными образованиями; часто содержат отдельные линзовидные прослойки непроницаемых пород в толще основного горизонта, что делает их неоднородными по строению, как в вертикальном направлении, так и в горизонтальном.

Массивные природные резервуары представляют собой мощную (несколько сот метров) толщу пластов-коллекторов (поровых, кавернозных, трещиноватых), различного (неоднородные) или одинакового (однородные) литологического состава (рис. 6.2). В толще пластов-коллекторов могут быть непроницаемые прослои, однако все пласты проницаемых пород сообщаются, образуя единую гидродинамическую систему (единый природный резервуар). Над толщей пород-коллекторов залегает мощная толща непроницаемых пород-покрышек.

Рис. 6.2. Схема массивных резервуаров (по Н. А. Еременко): а — однородного, б — неоднородного.

1 — песчаники; 2 — мергели; 3 — глины; 4 — доломиты; 5 — известняки; 6 — алевролиты; 7 — соленосные отложения

Геологический возраст подобных резервуаров может быть различным. Частным случаем массивного природного резервуара являются ископаемые рифы, представляющие собой захороненные под мощной толщей молодых отложений рифовые постройки.

Различают однородные и неоднородные массивные резервуары. Однородные массивные резервуары обычно сложены известняково-доломитовыми толщами, неравномерно насыщенными газом, нефтью и водой.

Неоднородные массивные резервуары часто охватывают значительный стратиграфический интервал. В их строении могут принимать участие самые различные породы: пески, песчаники, известняки.

Иногда массивные резервуары представлены чередованием песчаных пластов с маломощными прослоями глин. В теле таких массивов наблюдаются отдельные участки высокой проницаемости и плохо проницаемые зоны. Благодаря трещинам, разломам или невыдержанности экранирующих свойств глин, пласты-коллекторы образуют единую гидродинамическую систему. Она создается также, когда пласты-коллекторы в результате стратиграфического срезания перекрываются проницаемыми породами.

Литологически ограниченные природные резервуары практически со всех сторон окружены непроницаемыми породами (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Схема литологически ограниченного природного резервуара

Примером такого природного резервуара может служить линза песков в толще глинистых пород. Литологически ограниченные резервуары, по определению Н. А. Еременко, представляют собой «... природные резервуары всех видов, в которых насыщающие их газообразные и жидкие углеводороды окружены со всех сторон практически непроницаемыми породами». Подобные резервуары образуются благодаря изменениям литологического состава пород и наличию проницаемых зон среди непроницаемых.

Как правило, большая часть природного резервуара заполнена водой. Это связано с тем, что либо породы природного резервуара первично насыщены седиментационными, или, как их еще называют, злизионными ("элизио" – выжимание), водами, либо в их поровое пространство внедрились атмосферные, т.е. инфильтрационные воды. Нефть и природный газ по отношению к седиментационной воде являются более поздними образованиями.

Нефть и газ, оказавшись в свободном состоянии в природном резервуаре, заполненном водой, стремятся занять в нем самое высокое положение. Они перемещаются вверх, оттесняя воду (вследствие гравитационного эффекта), до тех пор, пока не достигнут кровли пласта-коллектора (подошвы пласта-флюидоупора).

Дальнейшее их продвижение по пласту-коллектору происходит только в том случае, если кровля пласта наклонена к горизонту. Тогда нефть и газ перемещаются преимущественно вверх по наклонному пласту-коллектору вблизи его кровли. Если на их пути встречается препятствие (литологический экран, изменение наклона пласта на обратное), то в этой части природного резервуара, перед препятствием, образуется скопление нефти и газа.