Происхождение соленых вод нефтяных месторождений. Отличие воды нефтяных месторождений от современной морской воды

 

Нефтегазовая геология

 

 

Происхождение соленых вод нефтяных месторождений. Отличие воды нефтяных месторождений от современной морской воды

 

Известно, что воды нефтяных месторождений резко отличаются от современной морской воды как по количеству содержащихся в них солей, так и по химическому составу этих солей. И все же полагают, что породы-коллекторы отлагались в морских условиях. Для объяснения изменений характера этих вод было предложено несколько концепций; некоторые из них рассматриваются ниже.

1. Наиболее логичным объяснением высокой концентрации растворенных веществ во многих водах нефтяных месторождений представляются явления, связанные с адсорбционным воздействием на воды частиц глинистых минералов как в толщах глинистых отложений, так и в породах-коллекторах [44]. В содержащих кальций глинах, выносимых в океан речными потоками, в результате ионного обмена ионы кальция замещаются ионами натрия. Последние вместе с другими элементами в виде заряженных ионов непрочно присоединяются к углам и краям раздробленных частиц глин. Соленая вода, адсорбированная на этих заряженных ионах, называется водой с распавшимися связями (broken-bond water) (большая часть воды, адсорбированной на иллите, относится именно к этому типу). Способность глины к адсорбции подобной воды увеличивается с уменьшением размеров глинистых частиц. Адсорбируемые ионы, нейтрализующие ионы глин, могут быть как положительные, так и отрицательные в зависимости от заряда ионов глин. Поэтому и Na+, и Оˉ, и другие ионы различных солей могут адсорбироваться и концентрироваться на глинистых частицах.

Эти адсорбированные ионы могут быть частично освобождены в результате перекристаллизации глин, цементации и диастрофизма. При возрастании давления способность к адсорбции увеличивается, а при возрастании температуры ‑ снижается, но и давление, и температура повышают растворимость солей в воде. Можно полагать, что конечным результатом всех этих различных процессов будет переход адсорбированных ионов в водный раствор по мере отжимания воды из глин во время их погружения и поступления ее в более проницаемые формации.

 

 

2. Наблюдаемое в некоторых случаях высокое содержание растворенных солей в водах нефтяных месторождений, вероятно, объясняется испарением воды во время накопления осадков в замкнутых бассейнах и соответствующим увеличением плотности и концентрации рассолов. Кроме того, соли, заносимые ветрами из прилегающих пустынных районов, могли также попадать в замкнутые бассейны или полузамкнутые морские заливы, впоследствии захороняться и обусловливать первичную высокую соленость этих вод. Хотя подобные факторы и могли влиять на первичные значительные изменения солености, их воздействием невозможно объяснить высокую соленость пластовых вод в формациях, в которых отсутствуют признаки отложения соли. Закономерной связи между концентрацией солей в пластовых водах и солевым режимом бассейнов седиментации не наблюдается.

3. Предполагалось также, что при снижении давления объем свободного газа увеличивается, происходит испарение воды в газ и соответствующее увеличение концентрации остающихся рассолов [45]. Существуют многочисленные данные о выпадении из растворов солей и ряда других минералов при снижении пластового давления в процессе отбора газа и в меньшей степени нефти. Однако количество газа, необходимое для образования таких высоких концентраций, какие часто наблюдаются в коллекторах, столь огромно, что рассматривать этот процесс как сколько-нибудь существенный источник увеличения концентрации солей в водах нефтяных месторождений не представляется возможным [46].

4. Локальные изменения солевого состава вод могут объясняться существованием многочисленных поверхностей несогласия, устанавливаемых в геологических разрезах большинства седиментационных бассейнов. Каждая из этих поверхностей представляет собой границу, где происходит резкое изменение геологических условий и где было возможным смешение разных вод. Некоторые из поверхностей несогласия указывают на такие зоны геологического разреза, где в породы проникали метеорные воды и смешивались с древними пластовыми водами. Другие поверхности несогласия могут соответствовать периодам геологической истории, когда оставшиеся в результате испарения воды рассолы и сухие соли подвергались перераспределению благодаря деятельности ветров и течений и поступали в воды, позже проникшие в подстилающие породы или когда подстилающие поверхность несогласия породы каким-либо иным образом были подвержены воздействию вод с высокой соленостью.

5. Если сильноминерализованные пластовые воды являются реликтовыми, то их высокая соленость может определяться первоначальной высокой соленостью морской воды, в которой отлагались осадки. В настоящее время имеется только очень ограниченное количество данных о составе вод древних морей. В различные периоды геологической истории, например, в океанические воды могли попадать вулканические пеплы, а также газы и обломки пород, выбрасываемых при подводных вулканических извержениях. В результате в локальном масштабе происходило первичное изменение характера океанических вод и их минерализации, что может объяснить некоторые наблюдаемые особенности. Изменчивость свойств пластовых вод в пределах одной и той же геологической формации не позволяет принять первичное увеличение солености морской воды как общую причину высокой минерализации вод нефтяных месторождений, но может помочь в объяснении их некоторых характерных черт.

6. Большинство минерализованных вод нефтяных месторождений содержит главным образом хлористый натрий; отсюда и их название «соленые воды». Примечательным исключением являются залежи Саут-Маунтин и Шилс-Каньон в Калифорнии, где рассолы содержат в основном хлористый кальций [47]. Преобладание этой соли приписывалось вторичному изменению вод в осадках после их захоронения. Полагают, что причиной вторичного изменения явились реакции с нефтью, с отложениями вмещающей формации Сесп (эоцен ‑ олигоцен), имеющими континентальный генезис, а также с вулканогенными осадками, которые могли отлагаться вместе с осадками формации Сесп или телами изверженных пород, интрудировавших породы этой формации. Кроме того, происходили реакции с озерными водами, хлоркальциевые рассолы которых могли сформироваться в результате испарения вод во время отложения осадков.

 

 

К содержанию: Леворсен: ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА

 

Смотрите также:

 

Поиски и разведка месторождений  Углеводороды нефть, газ, конденсат  РЕСУРСЫ МОРЯ. Нефть, газ

 

Закон О нефти и газе о недропользование  Размещение нефтяных и газовых месторождений.