Геологическая деятельность подземных вод

12

План

1. Геологическая деятельность подземных вод

2. Эндогенные процессы минералообразования

3. Типы залежей нефти и газа

4. Испытание нефтяных и газовых горизонтов

Литература

1. Геологическая деятельность подземных вод

Рис. 1. Круговорот воды в природе

К подземным водам относятся все природные воды, находящиеся под поверхностью Земли в подвижном состоянии. Вопросы происхождения, движения, развития и распространения подземных вод являются предметом изучения специальной отрасли геологической науки - гидрогеологии (греч. "гидро" - вода). Подземные воды тесно связаны с водой атмосферы и наземной гидросферы - океанами, морями, озерами, реками. В природных условиях происходит непрерывное взаимодействие этих вод, так называемый гидрологический круговорот (рис. 1).

Одним из важнейших факторов, определяющих условное начало круговорота, является испарение воды с поверхности океанов, морей и поступление влаги в атмосферу. Наибольшее поступление влаги в атмосферу происходит за счет испарения в океанах. Часть образующегося водяного пара над океаном, конденсируясь, выпадает в виде осадков над самим океаном, завершая так называемый малый круговорот. В отличие от малого большой круговорот обусловлен водообменом между океанами и сушей, когда значительная часть водяных паров с океана переносится воздушными течениями на материки, где при благоприятных условиях, они конденсируются и выпадают в виде атмосферных осадков. Большая часть атмосферных осадков, выпадающих на материки, стекает по поверхности и вновь непосредственно или через реки попадает в океан, часть же осадков просачивается (фильтруется) в горные породы и идет на пополнение подземных вод, образующих подземный сток, и, наконец, некоторый объем вновь испаряется в атмосферу.

Таким образом, распределение выпадающих атмосферных осадков может быть представлено следующей схемой: испарение, поверхностный сток, инфильтрация, или просачивание, подземный сток. Соотношение между указанными составляющими изменяется в зависимости от конкретных природных условий: рельефа, температуры воздуха, растительности, водопроницаемости горных пород и др. В пределах большого круговорота на материках выделяется внутренний, или внутриконтинентальный, круговорот, повторяющийся неоднократно, существенно увеличивая количество атмосферных осадков, выпадающих на сушу и пополняющих подземные воды Короновский Н.В., Ясаманов Н.А. Геология. - М.: Академия, 2003.

.

По условиям залегания, питания и движения среди подземных вод выделяются следующие типы: почвенные воды, верховодка, грунтовые воды, межпластовые воды.

Почвенные воды располагаются в поверхностной зоне промачивания дождевыми осадками и конденсации влаги из воздуха. Это воды висячие, не подстилаемые водоупорами. Они играют большую роль в питании растений, но добыть их колодцами невозможно.

Ниже зоны почвенных вод располагается толща практически сухих пород, содержащих только в небольших количествах плёночную воду. Но если в этой толще имеются прослои или линзы водоупоров, то во влажные сезоны года на них очень долго задерживается некоторое количество воды. Эти временные водоносные горизонты называются верховодки.

В областях с влажным климатом над первым сверху сплошным водоупорным слоем обычно располагается уже более постоянный горизонт подземных вод, насыщающий нижнюю часть проницаемой толщи. Этот первый от поверхности постоянный водоносный горизонт называется горизонтом грунтовых вод. Питаются они за счёт атмосферных осадков и находятся в зависимости от распределения осадков по временам года. В сельской местности используются для водоснабжения (колодцы).

Если ниже горизонта грунтовых вод лежит толща переслаивания водопроницаемых и водоупорных пород, то над каждым водоупором может располагаться особый водоносный горизонт, называемый межпластовым. Областью питания межпластовых вод служат очень удалённые районы, в которых питательный водоносный горизонт выходит на поверхность. Межпластовые воды не зависят от сезонных изменений количества осадков и отличаются большим постоянством в режиме, чем грунтовые воды.

Напор межпластовых вод может иметь региональное распространение и проявляться на обширной площади. Межпластовые воды с большим региональным напором носят название артезианских вод, а содержащие их горизонты артезианских водоносных горизонтов. Большие скопления артезианских вод приурочены к так называемым артезианским бассейнам, которые в большинстве случаев представляют собою огромные мульды или прогибы пластов земной коры. Крупные артезианские бассейны служат важными источниками водоснабжения больших промышленных и сельскохозяйственных районов.

Источники. В местах пересечения водоносного горизонта оврагами и речными долинами или разрыва водоупорной кровли трещинами происходит вскрытие подземного потока. Подземные воды начинают вытекать в виде ключей, родников или источников на поверхность. По способу истечения воды различают источники нисходящие и восходящие. В первом случае вода спокойно стекает по склону, во втором выходит под напором и всегда бьёт ключом.

Температура подземных вод. Неглубоко залегающие грунтовые воды испытывают сезонные колебания температуры. Воды, залегающие глубже, в поясе постоянных температур, сохраняют неизменную температуру в течение всего года, равную среднегодовой температуре местности. Там, где средние годовые температуры отрицательные, вода в поясе постоянных температур круглый год застывшая. Так образуется многолетняя вечная мерзлота. В Областях, где среднегодовая температура положительная, подземные воды пояса постоянных температур, наоборот, не замерзают даже зимой. Юг Западной Сибири относится к таким областям.

Воды, циркулирующие ниже пояса постоянной температуры, нагреты выше среднегодовой температуры местности и тем выше, чем они глубже залегают. Здесь начинает действовать тепло земных недр.

Химический состав подземных вод. Подземные воды всегда содержат растворённые газы и соли. Образуясь за счёт атмосферных осадков, они заносят с поверхности Земли растворённые в них кислород, азот, углекислоту. Проходя через почву и горные породы, содержащие органическое вещество, они обогащаются сероводородом, метаном и др. углеводородами. Циркулируя по трещинам горных пород, воды обогащаются карбонатами, сульфатами, хлоридами, а также и трудно растворимыми веществами: кремнезёмом, окислами железа и др. Грунтовые воды сильнее зависят от климата, чем межпластовые. В областях с влажным климатом грунтовые воды обычно пресные или слабо минерализованные. В засушливых областях с замедленной циркуляцией вод они обычно сильнее минерализованы, вплоть до солёных, в которых наряду с карбонатами содержатся сульфаты Na, K, Ca, а также хлористые соли.

Характер минерализации подземных вод сильно зависит от состава пород, по которым они циркулируют. Состав растворимых в воде веществ часто определяет её лечебные свойства. В местах выхода подземных вод с лечебными свойствами, так называемых бальнеологических вод, создаются курорты.

Подземные воды на своём пути по порам и трещинам производят в определённых условиях весьма значительную работу химического растворения (коррозию), механического переноса и переотложения вещества. Различают три вида геологической деятельности подземных вод: карст, суффозию и грязевый вулканизм.

Карст. На своём подземном пути вода встречает растворимые породы, к которым относятся галогены (каменная соль), карбонатные породы (известняк, доломит, мрамор), а также сульфаты (гипс, ангидрит). Протекая по трещинкам, вода растворяет породы, отчасти механически размывает их, расширяя путь, часто образуя большие подземные полости и пещеры. Подобную работу производят и атмосферные воды, стекающие по поверхности выходов растворимых пород и просачиваясь в их трещины. Вся совокупность этих процессов носит название карста или карстообразования. Термин происходит от названия известнякового плато Карст к северу от Триеста, в Словении, на северном побережье Адриатического моря. Развитие карста может происходить лишь у поверхности или на сравнительно небольшой глубине от неё, там, где циркуляция подземных вод интенсивна. Более всего распространён карст в карбонатных породах, тогда как соляной и гипсовый карст явление сравнительно редкое. Это объясняется тем, что соли и гипс обычно залегают среди водоупорных глинистых пород, не пропускающих к ним воду. Кроме того, эти породы обычно массивны, не трещиноваты. В дальнейшем речь пойдёт о карбонатном карсте.

Подземные карстовые ходы начинаются обычно с поверхности Земли, поскольку их появление связано с проникновением под землю атмосферных вод. Поверхностной формой проявления карста являются неглубокие рытвины или борозды, вскрытые на поверхности выхода породы дождевыми водами и называемые каррами. Карры иногда покрывают обширные площади, превращая их в неудобную для обработки и даже труднопроходимую местность карровые поля. Иногда вода стекает со всех сторон к какому-либо ходу, образуя вокруг него воронкообразное понижение, называемое карстовой воронкой. На дне воронки располагается водопоглощающее отверстие в виде вертикального или наклонного хода, проделанного водой понор.

В тех областях, где карст очень древний, на дне воронок накапливается много смытых остаточных глинистых продуктов растворения известняков. Они часто бывают богаты окислами железа и окрашены в красный цвет, почему получили название terra rossa. Они очень плодородны, покрыты пышной растительностью и являются настоящими оазисами среди голых известковых скал. Ещё более крупные и глубокие карстовые котловины, достигающие глубины многих десятков и сотен метров и занимающие иногда площади в десятки км2, называются полья Добровольский В.В. Геология. - М.: ВЛАДОС, 2001..

Растворяющая работа воды создаёт целую систему подземных карстовых форм в виде различных полостей. Среди последних можно выделить, прежде всего, группу вертикальных и наклонных карстовых ходов, являющихся путями движения воды. К ним относятся карстовые колодцы, достигающие иногда 10-20 м в поперечнике и 200-300 м глубины. Эти ходы ведут в сплошную систему связанных между собой горизонтальных и наклонных туннелей и галерей, нередко расположенных в несколько ярусов и получивших название карстовых пещер. Они бывают весьма велики. Так, суммарная длина всех ходов величайшей в мире Мамонтовой пещеры в США превышает 300 км. По таким пещерам протекают целые подземные реки и ручьи, в их залах умещаются подземные озёра. Вода, проникающая сюда за счёт просачивания атмосферных осадков, содержит много растворённого СО2. Она поэтому легко растворяет известняк, насыщаясь углекислым Са в виде бикарбоната. Попадая на стену или потолок пещеры, вода выделяет часть растворённого СО2 и бикарбонат вновь переходит в среднюю соль. Она трудно растворима и частично выпадает в осадок в виде кальцита.

Са (НСО3)2 СаСО3 + Н2О + СО2

На потолке, стенах и дне пещер постепенно отлагается известковый натёк, часто образующий причудливые формы. Известковые сосульки, растущие с потолка, называются сталактиты, а поднимающиеся им навстречу с пола столбы сталагмиты. Сливаясь, они образуют колонны, украшенные натёками. Карбонат кальция, выносимый источниками и отлагаемый у выхода на поверхность, образует скопления пористого и губчатого кальцитового натёка, называемого известковым туфом или травертином.

Суффозия. Наряду с растворением подземные воды способны в определённых условиях выносить из горных пород твёрдые частички чисто механическим путём. Это процесс суффозии. Она особенно проявляется на выходе восходящих источников напорных вод. Вынос источником глины и песка из водоносного слоя уменьшает постепенно объём слагающей его породы и вызывает тем самым просадку и обрушение части склона, расположенной под источником. Осевшая порода размокает и уносится водой. Постепенно над источником в склоне образуется полукруглая выемка с крутыми склонами суффозионный цирк - обычно небольших размеров. Суффозия на выходе подземных вод является одним из существенных факторов, способствующих возникновению оползней (см. далее). Процесс суффозии, например, интенсивно проявлялся в районе Лагерного сада города Томска.

Грязевый вулканизм. Для возникновения грязевых вулканов необходимы следующие условия: наличие напорных подземных вод, подземных скоплений нефтяных газов и способных разжижаться сильно трещиноватых глинистых пород, дислоцированных и перетёртых до состояния тектонической брекчии. Сущность грязевого вулканизма заключается в следующем. Горючие газы, выделяемые из нефтяных залежей (метан и др.), поднимаются вдоль тектонических разрывов к поверхности и, встречая разжиженные напорными водами глинистые брекчии, выносят их на поверхность. Таким образом, давление нефтяных газов является главной причиной грязевого вулканизма, но без подземных вод, создающих извергающуюся грязь, он также был бы немыслим. Режим извержения грязевых вулканов разнообразен. Иногда извержение происходит спокойно, с переливом через край кратера жидкой грязи. Над кратером вулкана вздувается газово-грязевый пузырь, который лопается и, если в этот момент поднести спичку, газ загорится. В других случаях грязь медленно выдавливается из кратера. Но извержение может сопровождаться и взрывом с самовозгоранием газа. Грязевые вулканы приурочены к залежам нефти, например, они встречаются на Апшеронском полуострове.

2. Эндогенные процессы минералообразования.

Среди эндогенных процессов минералообразования главными являются магматические, пегматитовые и пневматолитово-гидротермальные.

Магматические процессы. Прежде, чем рассматривать собственно магматические процессы минералообразования, дадим определения,что такое магма и лава. Магмой называется сложный по составу расплав, содержащий многие химические элементы и их соединения, образующийся в глубинных частях Земли или других планет. Особую роль в магме играют кремнекислородные соединения и поэтому магму часто называют силикатным расплавом, главными составляющими которого являются оксиды кремния, алюминия, железа, магния, кальция, натрия и калия. Остальные элементы присутствуют в магме в существенно меньших количествах. Кроме того, в магме растворены газообразные и летучие вещества (вода, углекислота, углеводороды, сернистые соединения и др.), принимающие активное участие в процессах образования минералов. Минералы, образующиеся при застывании магмы, представляют собой соединения, состоящие из тех химических элементов, которые в ней содержались. При застывании магмы в глубинных частях планет возникают интрузивные или плутонические породы. При движении отдельных блоков земной коры или коры других планет магма выжимается по трещинам или ослабленным зонам на поверхность. При этом магма оказывается в областях меньшего давления, где происходит потеря магмой большей части летучих соединений, растворенных в ней. Магма превращается в лаву. При застывании последней возникают эффузивные или вулканические породы. Обе группы магматических пород получили название изверженных, т.е. образовавшихся из расплавов. Огромные массы изверженных горных пород формировались практически на всех этапах геологического развития планет земной группы и некоторых спутников планет-гигантов. Эффузивные породы при быстром остывании на поверхности планеты раскристаллизовывались не полностью и поэтому в своем составе содержат вулканическое стекло и округлые пустоты, свидетельствующие об обильном выделении растворенных в магме (лаве) газообразных продуктов. Главным признаком всех интрузивных пород является их относительно крупная зернистость и отсутствие аморфного стекла, что свидетельствует о медленной кристаллизации магмы на больших глубинах.

Возникновение магм обычно связывается с внутренней тепловой энергией планеты - радиоактивным распадом некоторых химических элементов и движением отдельных блоков коры планет относительно друг друга. Эти явления приводят к локальному нагреву и плавлению окружающих пород. При движении к поверхности планет магмы различного состава могут смешиваться между собой и растворять захваченные по пути следования обломки других горных пород. Таким образом, возникают магмы различного типа, кристаллизация которых объясняет наблюдаемое разнообразие изверженных горных пород.

В зависимости от содержания SiO2 магмы и, соответственно, магматические или изверженные горные породы подразделяются на ультраосновные, основные, средние и кислые. Первые содержат менее 45% кремнезема, последние - более 65%. Подобные вариации наблюдаются и для других химических элементов. Наиболее распространенным типами пород на Земле являются граниты и базальты.

Последовательность кристаллизации минералов из магмы при охлаждении последней зависит как от ее исходного состава, так и от условий кристаллизации. При движении магмы от области ее генерации к поверхности сульфидные комплексы могут отщепляться от нее и кристаллизоваться независимо от других составляющих силикатных расплавов. Таким путем формировались руды медно-никелевых ликвационных месторождений. От магмы могут отщепляться также некоторые минералы, принадлежащие классу оксидов, образуя, например, хромитовые залежи, часто содержащие элементы платиновой группы. Помимо образования сульфидных и окисных минералов, на ранних стадиях кристаллизации магмы выделяется также островной силикат оливин - (Mg,Fe)2SiO4, являющийся одним из главных породообразующих минералов в ультраосновных и основных изверженных породах.

Общая схема процесса кристаллизации магмы может быть описана так называемым реакционным рядом Боуэна, суть которого сводится к последовательному образованию при падении температуры все более кислых (т.е., обогащенных кремнеземом) темноцветных и светлоокрашенных минералов:

Таким образом, в процессе кристаллизации магмы увеличение ее кремнекислотности при одновременном возрастании роли летучих приводит к образованию на поздних стадиях все более кислых пород.

Некоторые типы магматических пород залегают в форме жил или прожилков. Они образуются в результате заполнения трещин различными минеральными веществами. В трещины из глубинных частей земной коры могли проникать остаточные расплавы, разнообразные пары и газы (флюиды) или горячие водные растворы.

В соответствии с этим жилы по типу источника вещества их слагающих подразделяются на пегматитовые, образовавшиеся в результате собственно магматического процесса на одной из заключительных стадий его протекания, пневматолитовые, в образовании которых приняли участие флюиды, входившие в состав магмы, и гидротермальные, сформированные из горячих водных растворов, поступавших из глубинных частей земной коры.

Пегматитовые процессы. В конце основной стадии магматической кристаллизации остаточный расплав заметно обогащается кремнеземом, глиноземом, щелочами и летучими компонентами. Наряду с этим он также концентрирует в себе значительные количества редких и рассеянных элементов (Li, Be, B, F, Rb, Cs, р.з.э., Mo, Zr, Hf, Ta, Nb, Th, U и др.), размеры ионных радиусов которых не позволили им войти в структуры обычных породообразующих минералов. Обилие легколетучих компонентов (главным образом Н2О) обуславливает низкую вязкость остаточного расплава, из-за чего последний может легко проникать в трещины и полости вмещающих его пород. Дальнейшая кристаллизация такого расплава приводит к образованию пегматитовых жил. Пегматиты обычно образуются в ассоциации с кислыми (граниты) или щелочными (нефелиновые сиениты) породами. По своему минеральному составу пегматиты близки к материнским породам - главная их масса состоит из тех же породообразующих минералов, однако число и распространенность второстепенных минералов в пегматитах в некоторых случаях существенно больше, чем в материнских породах. Так, например, в гранитных пегматитах кроме породообразующих минералов (полевые шпаты, кварц, слюды) иногда наблюдаются фтор- и борсодержащие соединения (топаз - Al2[SiO4](F,OH)2, турмалин - Na(Mg,Fe)3Al6[Si6O18] (BO3)3(OH)4), минералы бериллия (берилл - Be3Al2Si6O18), лития (литиевые пироксены и слюды), редкоземельных элементов, ниобия, тантала и др. Большинство пегматитов обладает крупнозернистой структурой; отдельные минералы в них иногда достигают гигантских размеров. Во многих пегматитовых жилах наблюдается зональное строение, выраженное в закономерном распределении минералов.

В некоторых случаях пегматитовый расплав-раствор может проникать по трещинам в контрастные по составу вмещающие интрузив породы. При этом в результате взаимодействия вмещающих пород с остаточным расплав -раствором состав последнего может измениться и стать существенно отличным от состава пегматитов, залегающих в материнских породах. Такие пегматиты по классификации академика А.Е. Ферсмана относятся к пегматитам линии скрещения, в отличие от рассмотренных выше пегматитов чистой линии. Важно подчеркнуть, что все пегматиты образуются в конце собственно магматического процесса и занимают как бы промежуточное положение между глубинными магматическими породами и постмагматическими пневматолито-гидротермальными образованиями.

Пневматолито-гидротермальные процессы. Явление пневматолиза (от греческого "пневма" - газ) протекает в тех случаях, когда вследствие перепада давлений происходит вскипание остаточного расплав-раствора и вся жидкость переходит в газообразную фазу, вступая при этом в реакцию с ранее выделившимися твердыми минералами.

Если отщепление летучих, в том числе и паров воды, на заключительной стадии кристаллизации магмы или образования пегматитов происходило на больших или средних глубинах, то высвободившиеся при этом летучие соединения в газообразной форме могли вступать в химические реакции с вмещающими породами, производя так называемый контактовый метаморфизм. Степень метаморфизма и состав получающихся продуктов определялись главным образом химической активностью флюида и составом реагирующей с ним породы. Наиболее интенсивные изменения установлены для зон контактов гранитных массивов с известковистыми породами. В результате разнообразных реакций замещения (метасоматических реакций) в этом случае возникают породы, получившие название скарны. Источниками вещества для их формирования послужили как вмещающие породы, так и некоторые составляющие части магмы. С образованием скарнов нередко связаны крупные месторождения железа, вольфрама, молибдена и некоторых других металлов.

Если отщепление летучих в магматическом очаге или пегматитовых телах происходило на относительно малых глубинах, то дальнейшая миграция (удаление от магматического очага) такого флюида могла привести, в конечном итоге, к образованию другого типа жильных тел. В тех случаях, когда формирование минерального вещества в этих жилах происходило выше критической точки воды (374,5°С), т.е. активную роль в этом процессе играли пар и флюиды, принято говорить о собственно пневматолитовом генезисе. Если формирование минерального вещества происходило ниже критической точки воды, т.е. вода в качестве самостоятельной жидкой фазы играла существенную роль в процессе образования минеральных ассоциаций, говорят о гидротермальном генезисе.

Минеральный состав пневматолитовых и гидротермальных жил крайне разнообразен. Жилы в большинстве случаев сложены кварцем, карбонатами, которые заключают в себя скопления самородных элементов (Au, Ag, Bi), сульфидов, селенидов и теллуридов таких элементов как Mo, Bi, Cu, Zn, Ag, Pb, Sb, Hg и др., оксисоединений вольфрама, Mo, Sn, U и некоторые другие минералы. Именно с пневматолитово-гидротермальными процессами связано образование крупных месторождений редких (W, Mo, Sn, Bi, Sb, As, Hg), цветных (Cu, Pb, Zn), благородных (Au, Ag) и радиоактивных (U, Th) металлов.

В соответствии с температурой образования гидротермальные месторождения подразделяются на высокотемпературные (гипотермальные), возникшие при температурах 400-300°С, среднетемпературные (мезотермальные) с температурами образования минеральных ассоциаций от 300 до 150 400-300°С и низкотемпературные (эпитермальные), формирующиеся при температурах 150-50 400-300°С. Гидротермальные месторождения, расположенные вблизи магматического очага - обычно высокотемпературные, а расположенные на удалении от магматического очага - низкотемпературные.

3. Типы залежей нефти и газа.

В основе большинства разработанных к настоящему времени классификаций залежей нефти и газа лежат генезис и строение заключающих залежи ловушек и природных резервуаров. Однако эти признаки характеризуют в первую очередь не собственно залежи нефти и газа, а природные резервуары или содержащие их элементы земной коры. Поэтому описание подобных классификаций дается в разделах, специально посвященных указанным элементам.

Ниже приводятся классификации залежей по вязкости, плотности нефтей и содержанию в них серы при давлении 0,1 МПа и температуре 20 °С:

Нефти Вязкость, мПа-с

Маловязкие <5

Средневязкие 5--10

Повышенной вязкости 10--30

Высоковязкие >30

Нефти Плотность, кг/м3

Легкие <870

Средние 870--910

Тяжелые <910

Нефти Содержание серы, %

Малосернистые <0,5

Сернистые 0,51--1,9

Высокосернистые >1,9

В пластовых условиях физико-химические параметры УВ подвержены существенным изменениям (табл. 1).

Природные газы по составу УВ подразделяются на сухие и жирные. Сухие газы состоят преимущественно из метана, содержание этана и пропана--в пределах нескольких процентов, более тяжелые УВ отсутствуют (или встречаются в десятых и сотых долях процента). Жирные газы содержат УВ от метана до декана, а также следы УВ от С11 до C16. Конденсат представляет собой смесь УВ -- пентана и тяжелых гомологов метана, находящихся в газообразном состоянии в пластовых условиях. Пример классификации залежей УВ по их фазовому состоянию приведен в табл. 2.

Пока не создано обоснованной классификации залежей по их энергетической характеристике. Н. А. Еременко в 1968 г. предложил выделять семь групп залежей (табл. 2), увязывая их с внутренней энергией залежи (рис. 2). Перечисленные группы залежей представляют собой непрерывный ряд с постепенными взаимными переходами. В условиях земной коры при изменении геологической обстановки или при разработке возможен переход некоторых залежей из одной группы в другую.

Для разработки залежей большое значение имеет режим пласта, который определяется энергией, обеспечивающей движение нефти в пласте к забоям скважин. Продвижение нефти к забоям скважин может осуществляться под действием: 1) силы тяжести нефти, газа и конденсата; 2) упругого напора газовой залежи или газовой шапки; 3) расширения растворенного газа; 4) расширения сжатой нефти; 5) напора законтурных вод; 6) расширения сжатой воды; 7) упругих сил породы Короновский Н.В., Ясаманов Н.А. Геология. - М.: Академия, 2003.

. Как правило, в пласте все эти силы действуют одновременно, поэтому часто наблюдаются смешанные режимы.

Естественные режимы могут быть обусловлены внутренней и внешней энергией (по отношению к залежи). Внутренняя энергия обеспечивается силой тяжести, напором газовой залежи (газовой шапки), энергией растворенного газа и расширения сжатой нефти. Внешняя энергия-- это напор и упругость законтурных вод и упругие силы породы.

Следует иметь в виду, что в процессе разработки человек может активно влиять на режим пласта, изменяя его по своему усмотрению.

Естественные режимы, существование которых обусловлено энергией, заключенной непосредственно в залежи (внутренней энергией), могут быть увязаны с классификацией залежей по содержанию в них нефти, газа и конденсата (см. рис. 2).

Таблица 1

Классификация залежей УВ по физико-химической характеристике нефти (Г.Ф. Требин, Н.В. Чарыгин, Т М. Обухова, 1980 г.)

Рис. 2. Классификация залежей по содержанию в них нефти, газа, конденсата и по естественным режимам.

I--VII -- группы залежей

Режимы: 1-- гравитационный; 2 -- растворенного газа; 3 -- упругий газовой шапки; 4 -- упругий

Таблица 2

Классификация и номенклатура залежей УВ по фазовому состоянию и количественному соотношению газа, нефти и конденсата (В. Г. Васильев, Н. С. Ерофеев, С. С. Коробов и др., 1966 г.)

В качестве попытки разностороннего рассмотрения залежей следует представить классификацию залежей УВ по следующим признакам Справочник по геологии нефти и газа /Под ред. Еременко Н.А. - М.: Недра, 1984. - С. 214-215..

Таблица 3

Классификация залежей по содержанию в них нефти, газа и конденсата

4. Испытание нефтяных и газовых горизонтов.

Геологическое строение месторождений часто бывает достаточно сложным. В его пределах может существовать несколько самостоятельных структурных этажей. Разведка и разработка таких месторождений чрезвычайно усложняется. Возникает необходимость изучения соотношения в плане контуров залежей между собой и с контурами структурных поверхностей (по соответствующим, обычно кровельным поверхностям). А.Э. Конторовичем и др. предлагается классификация, разработанная с учетом возможной сложности строения месторождения Справочник по геологии нефти и газа /Под ред. Еременко Н.А. - М.: Недра, 1984. - С. 232..

Безусловно, одной из главных характеристик месторождения является тип и число залежей. С числом залежей тесно связан вопрос о выделении базисных продуктивных горизонтов для их разведки и разработки. Обычно этот важный вопрос выпадает из поля зрения авторов классификаций. В этом отношении выгодно отличается классификация, предложенная коллективом сибирских ученых.

Для любого месторождения должны быть установлены категория и размеры запасов полезного ископаемого. В некоторых классификациях специально учитывается и размер запасов. Для количественной оценки запасов месторождения часто используется плотность запасов -- числа тонн нефти или кубических метров газа, приходящееся на 1 км2 площади месторождения.

Таблица 4

Классификация месторождений УВ [15]

Как уже отмечалось, запасы нефти, газа и конденсата должны характеризоваться не только количественно, но и качественно. Первостепенное значение здесь приобретает фазовое соотношение УВ в залежах.

В разрезе нефтяных месторождений можно выделить несколько зон, специфичных по условиям нахождения в них залежей нефти и газа. Н. А. Еременко предложил выделять в месторождениях пять вертикальных зон, которые встречаются не во всех классах нефтяных месторождений. Особенности распределения вертикальных зон накладывают отпечаток на тип месторождений и залежей нефти и газа. Вертикальная зональность контролирует глубины возможного нахождения залежей, присущие им давления (нормальное, избыточное и аномальное), температуру, а следовательно и свойства нефти и газов, закономерности их изменения по разрезу и т. д.

Большая мощность осадочной толщи месторождений, сложность их геологического строения, наличие многочисленных залежей в условиях различных давления и температуры весьма осложняет их рассмотрение. По-видимому, необходимо не только изучать отдельные залежи, входящие в месторождение, и встречающиеся между ними водоносные горизонты, но и выяснять закономерные взаимосвязи между ними; необходимо изучать закономерные изменения по месторождению таких параметров, как температура и давление (не только в залежах, но и в промежуточных горизонтах).

Литература

Добровольский В.В. Геология. - М.: ВЛАДОС, 2001. - 320 с.

Короновский Н.В. Общая геология. - М.: МГУ,2003.

Короновский Н.В., Якушова А.Ф. Основы геологии. - М.: Высшая школа,1991.

Короновский Н.В., Ясаманов Н.А. Геология. - М.: Академия, 2003.

Справочник по геологии нефти и газа / Под ред. Еременко Н.А. - М.: Недра, 1984. - 480 с.