Количественная оценка масштабов генерации и эмиграции углеводородов

 

  Главная      Учебники - Разные    

 

поиск по сайту           правообладателям           

 

 

 

 

 

 

 



 

Реферат выполнил студент второго курса - Галиновский И.

 

 

 

Количественная оценка масштабов генерации и эмиграции углеводородов

 

При оценке масштабов генерации в данной работе в качестве базового метода предлагается подход, основанный на балансовых расчетах по данным о составе керогена на последовательных стадиях погружения (созревания) материнских пород (В.А. Успенский, С.Г. Неручев, Е.А. Рогозина).

Дается сопоставление коэффициентов генерации  и эмиграции по данным специалистов ВНИГРИ (С.Г. Неручев), НВНИИГГ (О.К. Навроцкий, И.Н. Сидоров) и компании EXXON (таблицы составлены по результатам совместных работ со специалистами НВНИИГГ, ВНИГРИ и EXXON). В программном обеспечении расчеты масштабов генерации и эмиграции УВ выполняются только по вариантам ВНИГРИ и НВНИИГГ, поскольку в варианте EXXON не выделяется тип РОВ OF. Значения коэффициентов эмиграции жидких и газообразных УВ для различных генетических типов РОВ по стадиям катагенеза в весовых процентах от РОВ нк. или Сорг. нк., приведены в таблице 2.

Количественная оценка  масштабов эмиграции жидких и газообразных УВ из РОВ нефтегазопроизводивших толщ (НГПТ) в процессе катагенеза рассчитывается по общепринятым в ОГМ формулам:

       УВЖ = S * h * d * РОВ нк. * k3                                

       УВГ = S * h * d * РОВ нк. * k4                                                 

где: УВЖ и УВГ – весовое количество эмигрировавших соответственно жидких и газообразных компонентов;  S - площадь зоны подсчета; h - мощность (толщина) НГПТ;  d – удельная плотность пород; РОВ нк.  - содержание РОВ в породах на начало катагенеза,  вес. %; k3 и k4 - коэффициенты эмиграции, соответственно жидких и газообразных УВ.

Необходимо отметить, что в рамках данного варианта методики не ставится вопрос диагностики нефтегазоматеринских толщ, а расчеты эмиграции производятся для всех литологических разностей, независимо от содержания в них ОВ, т.е. для нефтегазопроизводящих пород. В отличие от этого, например, в методике EXXON даже не рассматривается

 

 

 

                                                           

 

        Таблица 2.                         

 

Сопоставление коэффициентов эмиграции УВ

 

 

 

 

Ro,%

 

 

 

 

 

 

 

Cтадия

катагенеза

 

 

 

 Тип органического вещества

 

 

 

 Сапропелевый

 

F1(II)

 

 

 

 

 

Коэффициент

эмиграции жидких УВ,% на РОВ исх.

Коэффициент  эмиграции

 газообразных УВ,% на РОВ исх.

Коэффициент эмиграциижидких УВ,% на Сорг.исх. 

Коэффициент эмиграции газообразных УВ, % на Сорг.исх.

 

НВНИИГ

ВНИГРИ

НВНИИГ

ВНИГРИ

НВНИИГ

ВНИГРИ

EXXON

НВНИИГ

ВНИГРИ

EXXON

0,44

ПК3

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,47

 

 

 

 

 

 

 

0,00

 

 

0,00

0,50

МК1

2,00

0,00

4,00

0,82

3,08

0,00

 

6,15

1,39

 

0,52

 

 

 

 

 

 

 

0,00

 

 

0,00

0,58

 

 

 

 

 

 

 

0,00

 

 

0,15

0,60

МК2

4,00

2,79

6,00

0,84

6,15

3,85

 

9,23

1,42

 

0,64

 

 

 

 

 

 

 

2,13

 

 

0,75

0,72

 

 

 

 

 

 

 

10,63

 

 

1,52

0,81

 

 

 

 

 

 

 

21,56

 

 

2,31

0,85

МК3

5,00

24,00

10,00

1,34

7,69

40,68

 

15,38

2,27

 

0,92

 

 

 

 

 

 

 

32,74

 

 

2,97

1,05

 

 

 

 

 

 

 

41,77

 

 

3,44

1,15

МК4

6,00

26,83

18,00

3,96

9,23

45,47

 

27,69

6,71

 

1,25

 

 

 

 

 

 

 

47,25

 

 

3,64

1,53

 

 

 

 

 

 

 

48,59

 

 

5,92

1,55

МК5

6,00

27,68

22,00

4,46

9,23

46,92

 

33,85

7,56

 

1,72

 

 

 

 

 

 

 

48,59

 

 

7,63

1,87

 

 

 

 

 

 

 

48,59

 

 

7,85

2,00

АК1

6,00

27,96

24,00

4,79

9,23

47,39

48,59

36,92

8,12

8,25

2,14

 

 

 

 

 

 

 

48,59

 

 

8,81

2,27

 

 

 

 

 

 

 

48,59

 

 

9,10

2,40

 

 

 

 

 

 

 

48,59

 

 

9,34

2,50

АК2

 

28,10

 

6,29

 

47,63

48,59

 

10,66

9,67

2,68

 

 

 

 

 

 

 

48,59

 

 

9,93

3,50

АК3

 

28,13

 

6,69

 

47,68

 

 

11,34

 

5,00

АК4

 

28,21

 

7,19

 

47,81

 

 

12,19

 

11,00

АК5

 

28,24

 

7,55

 

47,86

 

 

12,80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                        

 

 

 

                                                                                Продолжение Таблицы 2.

 

 

 

 

Ro,%

 

 

 

 

 

 

 

Cтадия

катагенеза

 

 

 

Тип органического вещества

 

Оксисапропелевый OF

 

Коэффициент

эмиграции

жидких УВ,

% на РОВ исх.

Коэффициент

эмиграциигазообразных УВ, % на РОВ исх.

Коэффициент

эмиграциижидких УВ, % на Сорг.исх.

Коэффициент эмиграции газообразных УВ,% на Сорг.исх.

 

НВНИИГ

ВНИГРИ

НВНИИГ

ВНИГРИ

НВНИИГ

ВНИГРИ

НВНИИГ

ВНИГРИ

 

0,44

ПК3

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,50

МК1

0,50

0,30

3,00

0,81

0,71

0,40

4,29

1,07

0,52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,58

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,60

МК2

0,80

0,87

4,50

3,60

1,14

1,14

8,79

4,74

0,64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,85

МК3

1,40

2,03

7,00

4,97

2,00

2,67

10,00

6,54

0,92

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,15

МК4

3,00

3,26

13,00

5,17

4,29

4,29

18,57

6,80

1,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,55

МК5

3,50

4,93

17,00

6,22

5,00

6,49

24,29

8,18

1,72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,87

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,00

АК1

3,50

5,00

20,00

8,08

5,00

6,58

28,57

10,63

2,14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,50

АК2

 

5,31

 

9,61

 

6,99

 

12,64

2,68

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,50

АК3

 

5,44

 

10,55

 

7,16

 

13,88

5,00

АК4

 

 

 

 

 

 

 

 

11,00

АК5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                             Продолжение таблицы 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ro,%

 

 

 

 

 

 

 

Cтадия

катагенеза

 

 

 

Тип органического вещества

 

 

Гумусовый D(III)

 

 

Коэффициент

эмиграции жидких УВ,% на РОВ исх.

Коэффициент

Эмиграции газообразных УВ, % на РОВ исх.

 Коэффициент эмиграции жидких УВ,% на Сорг.исх. 

 Коэффициент эмиграции газообразных УВ, % на Сорг.исх. 

 

НВНИИГ

ВНИГРИ

НВНИИГ

ВНИГРИ

НВНИИГ

ВНИГРИ

EXXON

НВНИИГ

ВНИГРИ

EXXON

 

0,44

ПК3

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,47

 

 

0,00

 

1,16

 

0,00

0,00

 

1,96

0,00

0,50

МК1

0,10

0,12

1,00

1,48

0,15

0,20

 

1,45

2,51

 

0,52

 

 

 

 

 

 

 

0,00

 

 

0,00

0,58

 

 

 

 

 

 

 

0,00

 

 

0,00

0,60

МК2

0,20

0,92

1,50

2,15

0,29

1,56

 

2,17

3,64

 

0,64

 

 

 

 

 

 

 

0,00

 

 

0,00

0,72

 

 

 

 

 

 

 

0,00

 

 

0,00

0,81

 

 

0,95

 

2,34

 

1,61

0,00

 

3,96

0,00

0,85

МК3

0,30

1,02

3,00

2,95

0,44

1,73

 

4,35

5,00

 

0,92

 

 

 

 

 

 

 

0,00

 

 

0,00

1,05

 

 

 

 

 

 

 

0,00

 

 

0,00

1,15

МК4

0,50

1,15

9,00

4,11

0,73

1,95

 

13,04

6,97

 

1,25

 

 

 

 

 

 

 

0,00

 

 

0,02

1,53

 

 

 

 

 

 

 

0,09

 

 

1,45

1,55

МК5

0,50

1,31

12,00

4,83

0,73

2,22

 

17,39

8,19

 

1,72

 

 

 

 

 

 

 

0,09

 

 

7,14

1,87

 

 

 

 

 

 

 

0,09

 

 

8,10

2,00

АК1

0,50

1,48

15,00

5,70

0,73

2,51

0,09

21,74

9,66

9,15

2,14

 

 

 

 

 

 

 

0,09

 

 

10,32

2,27

 

 

 

 

 

 

 

0,09

 

 

10,91

2,40

 

 

 

 

 

 

 

0,09

 

 

11,37

2,50

АК2

 

1,56

 

7,74

 

2,64

0,09

 

13,12

11,97

2,68

 

 

 

 

 

 

 

0,09

 

 

12,44

3,50

АК3

 

1,61

 

8,85

 

2,73

 

 

15,00

 

5,00

АК4

 

1,63

 

10,49

 

2,76

 

 

17,78

 

11,00

АК5

 

1,64

 

15,27

 

2,78

 

 

25,88

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

генерация УВ оксисорбосапропелевым РОВ (OF), связанного, как правило, с мелководными «светлыми» карбонатами, в концентрациях, чаще не превышающих 0.3%.

Такой подход объясняется тем, что в данном случае, методически предусматривается учет потерь первично генерированных и эмигрировавших УВ в процессе их миграции к ловушкам. Таким образом, даже порода, содержащая низкие концентрации РОВ (например, песчаник или известняк с содержанием РОВ 0.25%), самостоятельно не способная обеспечить формирование скоплений УВ, тем не менее, своим генерационным потенциалом "закрывает" часть (или полностью) сорбционной емкости минералогической матрицы и растворяющей способности пластовых вод. Тем самым УВ, генерированные такими породами, непосредственно не участвуя в формировании скоплений УВ в той или иной степени, снижают миграционные потери УВ эмигрировавших из более богатых органическим веществом НГМ пород. Следовательно, учет их генерационного и эмиграционного потенциала  необходим при расчете баланса расходования УВ в ряду генерация - эмиграция – миграция – аккумуляция – консервация в рамках отдельных НГК и, особенно, всего осадочного чехла оцениваемого НГБ.

 

 

 

Глава 5

Моделирование процесса уплотнения осадочных толщ

 

Моделирование процесса уплотнения осадочных толщ, в частности нефтегазоматеринских (НГМТ), представленных, как правило, глинистыми или глинисто-карбонатными породами, необходим как для расчета общих масштабов эмиграции углеводородов из НГМТ, так и для определения масштабов эмиграции в выше- и нижележащий коллектор.

Процесс уплотнения сопровождается уменьшением первичной пористости НГМТ и, соответственно, отжатием из нее седиментационных вод, вместе с которыми происходит процесс эмиграции, генерированных к данному моменту, жидких и газообразных УВ.

Процессы генерации как жидких, так, в особенности, газообразных УВ приводят к увеличению общего объема суммарного органического вещества (Рис. 3). Данный процесс приводит к превышению пластового давления в НГМТ над давлением как в перекрывающем, так в подстилающем её коллекторах, что является дополнительным фактором эмиграции генерированных УВ из нефтегазоматеринской породы. Соответственно направление градиентов давлений и будет определять направления эмиграции УВ.

Для расчета масс эмигрировавших УВ из НГМТ в перекрывающий, и в подстилающем её коллекторы важно определить границу раздела, выше которой УВ эмигрируют в перекрывающий, а ниже – в подстилающем коллектор, по которым далее осуществляется вертикальная и латеральная (вторичная) миграция жидких и газообразных УВ.

Вопросы моделирования процесса уплотнения для целей количественной оценки масштабов эмиграции УВ решались с целью получения следующих величин:

1. Приближенное положение границы раздела в глинах, определяющей количество флюидов, эмигрировавших в выше- и нижележащие коллекторы;

2. Оценка объемов вод, мигрировавших при консолидации осадков по каждому из изучаемых коллекторов в отдельности и по комплексу в целом;

3. "Экспресс"- оценка суммарных объемов отжатых вод.

Для определения границы раздела эмиграционных потоков в глинах предложено следующее уравнение:

ho = 1/b * {ln * (bH2 - bH1 + 2) - ln (e-bH2 + e bH1- Kb/ mKпoA

(P2 - P1)}  <=> ho  = 1/b * {ln(2 + b * (H2 - H1))                  

-         ln(e-bH2 + e-bH1 - Kb/*mKпoA * (P2 –P1))

где: ho – положение границы раздела; А – скорость осадконакопления; Н1 и Н2 – соответственно глубины залегания кровли и подошвы глин; Р1 и Р2 – давления соответственно в

 

 

 

Рис. 3 Увеличение общего объема органического вещества и образующихся из него флюидов по мере созревания материнских пород.

 

кровле и подошве глин приведенные к уровню распространения нормальных гидростатических Рпл.; К - проницаемость глин; m- вязкость седиментационных вод.

При отсутствии разницы давлений в коллекторах Р2 = Р1 граница раздела определяется как:

ho  = (H1 + H2) * ln(2 + b * (H2 - H1) 

При Р1¹ Р2 поверхность раздела будет занимать другое положение. В зависимости от величины Р2 - Р1 = DР возможны ситуации существенного смещения границы раздела от средней линии и даже, при  соответствующих  DР, весь отток может происходить, например, только в верхний коллектор. В другом случае, когда генерирующая толща перекрывается слбопроницаемой покрышой, например соленосными отложениями, весь поток эмиграции УВ может быть направлен только в подстилающий коллектор.

Расчеты показывают, что на глубинах более 1 км достаточно даже небольшой разницы  DР (1-2 МПа), чтобы вызвать существенное перемещение границы раздела.

Приводится упрощенный способ оценки объема отжатых из материнских пород пластовых водВ первом приближении можно принять, что разница палеообъема n-го слоя (Vnпалео) (или его элемента) в пределах зоны (или ее участка) и его современного объема Vnсовр соответствует объему отжатых вод (Q) за заданный период времени, т.е. при

       Vnпалеоn  = hnпалео * Sz  и

       Vnсовр = hnсовр * Sz,

где Sz - площадь зоны подсчета (или ее участка)

         Qn = Vnпалео - Vnсовр                 

Соответственно полный отток в пределах зоны (или ее участка) можно определить из суммы оттоков по каждому из n-слоев:

                  n

          Q =  åQn                                     

                  i=1

 Простота подобного приема очевидна и позволяет провести экспресс-оценки общего количества отжатых вод в разрезах любой сложности. Аналогичным образом проводятся упрощенные экспресс-расчеты, если интервал  времени задается от t1-палео до t2-палео. В этом случае, для t2 < t1, вместо    Vnсовр. рассчитывается объем слоя в момент времени t2.

Довольно часто, в случае нормального – гидростатического распределения давления по глубине в целом для разреза или большой его части, применяется упрощенный вариант определения границы раздела в НГМТ. В частности принимается, что из верхних 2/3 части разреза генерирующей толщи эмиграционный поток УВ поступает в перекрывающий коллектор, а 1/3 в подстилающий.

 

 

 

 

////////////////////////////