О книге проф. В. А. Соколова „Миграция газа и нефти"
Заглавие обширного труда В. А. Соколова уже его содержания, охватывающего не только вопросы миграции газа и нефти, но и нефтегазообразования.
Книга состоит из восьми глав.
Автор начинает с обзора состава и условий нахождения природных газов и нефти. Обзор этот богат фактическими данными, но в нем не упоминается о наличии в нефти полярных и неполярных компонентов, которые создают известные различия в условиях движения нефтей разного состава по породам-коллекторам.
Большой интерес представляют соображения автора по выдвигаемому им вопросу о весовом соотношении в залежах газа и жидкой нефти. Нельзя, однако, согласиться полностью с выводами автора по этому важному вопросу. На стр. 31 сообщается, что общее количество газа по отношению к нефти (в залежах) «составит по весу в среднем примерно 50%, а если учесть газ, потерянный за счет миграции..., то доля газа будет еще выше». Автор возвращается к этому вопросу на стр. 288 и говорит: «на долю газа с учетом его потерь за счет миграции приходится в среднем, по-видимому, не меньше половины (по весу) от общего количества образовавшихся нефти и газа», т. е. уже не 1/3 этого количества, a 1/2. На стр. 299 снова говорится: «на долю газа приходится 50% по весу от количества жидкой нефти». Если на 1 т нефти приходится 1 т или 0,5 т газа, то по объему (при атмосферном давлении и при удельном весе нефти 0,900) на 1 м3 нефти придется примерно до 900 м3 (или 450 м3) газа.
Такие соотношения существуют в некоторых залежах, но едва ли можно принять их за средние. Каковы бы ни были потери свободного газа из-за миграции его, утечка газа, растворенного в нефти, не может понизить его содержания во много раз, что необходимо допустить, если средний газовый фактор для всех залежей действительно доходит хотя бы до 450 м3/м3 (не говоря о более крупных цифрах).
Очень интересна классификация природных газов, данная автором (табл. 5). В ней сопоставляются условия нахождения, состав (с разделением компонентов на три категории в зависимости от количественного их содержания) и происхождение газа. Классификация охватывает все газы земной коры; можно было бы пожелать дополнить ее третий тип («газы осадочной толщи») газами грязевых вулканов.
Существенный вопрос о признаках отличия газов нефтяных и газовых месторождений решается таким образом: в газах первых тяжелые углеводороды (т.у.) являются главными компонентами, а в газах вторых - второстепенными, не всегда встречающимися в значительных концентрациях. Однако из сравнения табл. 1 и 2 видно, что некоторые газовые залежи (например, Бугуруслан, Дагогни) дают газ с содержанием т.у. более высоким, чем иные нефтегазовые (например, Апшеронского полуострова). Таким образом, вопрос о различии, между залежами разных категорий по составу газа остается практически не разрешенным.
Глава II посвящена основным видам миграции газа. Было бы желательно в самом начале рассмотрения вопросов миграции найти обзор различных ее видов с классификацией их по условиям движения нефти и газа, по направленности (по отношению к формированию и разрушению скоплений), по путям миграции и т. д. Характеристика различных видов миграции не дается автором в виде компактной сводки, и он обращается к ней в разных местах книги, в частности в начале главы II. Здесь не совсем ясны определения «локальной» и «региональной» миграции, поскольку трудно судить о «пределах данного месторождения»; возникает вопрос, надо ли понимать под пределом месторождения современные контуры нефтеносности и т.п. В одном месте текста (стр. 85) упоминается о «двухмерной миграции», которая не вошла в общий обзор.
Очень существенно различие, проводимое относительно процессов фильтрации и диффузии, и характеристика этих процесов с количественной стороны. Большой интерес представляют новое уточненное решение задачи о величине диффузионного потока газов в разных условиях и о роли диффузии газов, исследование процесса всплывания газа в жидкости, вывод относительно возможности миграции жидких углеводородов через влажную глину лишь в виде диффузии и др.
Недостаточно освещен очень важный вопрос о распределении газа в слоистой среде. Остается неясным (рис. 36), почему в пласте с пониженной газопроницаемостью содержание газа выше, чем в песчаном пласте и даже чем в самой залежи.
В главе III рассматриваются вопросы миграции нефти безотносительно к образованию и рассеянию залежей. В ней систематизированы обширные литературные материалы и приведены оригинальные положения. Очень важны выводы относительно вероятной количественной характеристики процесса диффузии нефти в различных условиях.
Вопрос о возможной роли пузырьков газа, тормозящих движение нефти в порах породы, решается так (стр. 114), что в природных условиях при наличии многочисленных разветвленных пор течение жидкой фазы может оставаться непрерывным.
Процесс всплывания частиц нефти в воде, являющийся одним из видов миграции нефти, характеризуется схематически, как будто крупные сгустки, в противоположность мелким каплям, могут перемещаться свободно в воде, а не в более или менее тонкопористой среде, пропитанной водой. Далее если для крупного сгустка подъемная сила больше, то и затрата силы на сообщение некоторого ускорения этому сгустку соответственно больше.
Обстоятельно рассматривается один из основных вопросов образования нефти и накопления ее залежей: о вытеснении нефти из глинистых пород при их уплотнении. Автор находит, что такой процесс может идти в крупном масштабе, пока порода не приобретает характера «настоящей глины» (стр. 123). Дальнейшее исследование этого вопроса должно, следовательно, идти по пути установления тех признаков, которые характеризуют породы, утратившие способность уплотняться и выделять пропитывающие их жидкости.
Эти признаки надо искать, как можно думать, в гранулометрическом составе глинистых пород.
Надо заметить, что в данной главе не освещаются вопросы влияния качества и состава нефти (наличия в ней полярных компонентов и т. д.) на условия ее движения по пористой среде.
Глава IV посвящена подземным водам нефтегазовых месторождений и их движению. Приводятся обобщенные сведения о составе этих вод. Цифровые данные табл. 25 вызывают ряд вопросов: можно ли отнести к «наиболее часто встречающимся» воды с суммой ионов 30 г на 100 г воды; действительно ли калий встречается во всех водах? Отсутствие сульфатов или низкое их содержание в водах нефтяных месторождений объясняется (стр. 143) «восстанавливающим действием нефти». В следующей главе это положение разбирается более детально. Также слишком упрощенно освещается вопрос о распределении сульфатов в краевых водах залежей (стр. 143); это распределение может отступать от приведенной схемы. Очень интересна сжатая характеристика условий циркуляции вод в различных зонах земной коры и масштаба этой циркуляции, с иллюстрацией этого масштаба цифровыми данными, а также выводы относительно возможного перемещения газа и нефти движущейся по пластам водой. Автор доказывает невозможность такого перемещения нефти в значительных размерах и на большие расстояния.
Далее указывается на торможение диффузии солей пластами или пропластками пористых газоносных пород.
В главе V подробно рассматриваются биохимические процессы, связанные с миграцией газа и нефти. Относящиеся сюда вопросы представляют особый интерес не с точки зрения формирования скоплений нефти и газа, а их поисков путем исследования у поверхности земли бактерий и бактериальных образований, связанных с углеводородными газами. Дается интересная сводка по вопросам интерпретации этих наблюдений, восстановления сульфатов и круговорота серы при биохимических процессах.
Глава VI посвящена геохимическим особенностям, характерным для пород, заключающих нефтяные залежи.
Большой интерес представляет рассмотрение вопросов взаимодействия газа и нефти с породами, условий распада органических веществ, погребенных в породах, влияния воздействия радиоактивных элементов на горные породы и органические вещества.
Рассматривается распределение битумов и сходных с ними веществ в породах у поверхности земли; автор приходит к выводу, что без дальнейшего, более детального изучения этих веществ нельзя указать признаки тех битумных аномалий, которые обусловлены миграцией газа из залежей. Интересны указания относительно тех выводов, которые могут быть сделаны по результатам исследования изотопного состава веществ, содержащих углерод. Желательно было бы найти в этой главе более детальное рассмотрение роли углекислоты в биохимических и химических процессах, свойственных нефтегазовым месторождениям. О сере делается сообщение, вызывающее сомнение, будто бы она «после углерода и водорода занимает первое место в среднем составе нефти» (стр. 202). Это справедливо далеко не для всех нефтей; для большинства их кислород по содержанию стоит перед серой.
В главах V и VI большое внимание отводится выделениям углеводородных газов на поверхности, как признакам наличия в недрах скоплений газа. Признается, что газ может выделяться только из залежей. Однако можно думать, что поток, хотя бы слабый, может быть связан и с малоуплотненными, незавершенными скоплениями.
В главе VII рассматриваются нефтегазопроявления на поверхности как следствия миграции нефти и газа.
В схеме «наиболее часто встречающихся выходов нефти и газа» (стр. 71), неудачно показаны случаи, связанные с несогласным залеганием пород; рис. 6 выглядит как изображение взброса (случай, схожий с рис. 2), а на рис. 7 изображен случай, который надо отнести к редким.
В этой главе автор возвращается к некоторым вопросам, изложенным в предыдущих главах (II, V и VI). Вполне понятно, что наблюдения на поверхности немного дают для изучения собственно миграции газа по породам в силу осложняющих эти наблюдения обстоятельств, на которые указывает автор, (создание «газового фона», выделение углеводородных газов при почвенных процессах и т. п.). Поэтому автор рассматривает нефтегазопроявления на поверхности и связанные с ними геохимические особенности как поисковые признаки наличия в недрах залежей, с точки зрения интерпретации данных газовой и геохимической съемки.
Автор приводит интересные сведения, подтверждающие явление выделения газа по тектоническим трещинам и значение содержания в газе тяжелых углеводородов. Неясна картина, изображенная на рис. 77. Почему концентрация мигрирующего газа наиболее высока в наименее проницаемых пластах?
Вопрос о геохимических показателях нефтеносности рассмотрен автором полно, включая радиоактивные явления. Большой интерес представляет сводный обзор этих показателей (табл. 37). Нельзя не заметить, однако, что этот обзор охватывает слишком широкий круг явлений. Например, наличие в почвенном воздухе закиси азота едва ли дает возможность сделать какие-либо определенные выводы; хлор, углекислый кальций и некоторые другие компоненты слишком распространены, чтобы их можно было числить в списке геохимических показателей нефтеносности. Важный вопрос о значении наличия в газе тяжелых углеводородов (о котором упоминалось выше) решается так (стр. 275): «т.у. встречаются в значительных концентрациях только в газах нефтяных месторождений»; можно было бы добавить - и газоконденсатных.
Список геохимических показателей газоносности недр следовало бы дополнить описанными в литературе своеобразными образованиями, относящимися к углеводам и находимыми на выходах газов, - альгаритами и «парафиновой грязью».
В заключении главы автор обращается к практическому значению геохимических методов поисков залежей нефти и газа.
Автор совершенно прав, говоря, что «совместное применение геологических, геофизических и геохимических методов даст возможность наиболее правильно решать задачи поисков нефти» (стр. 277), но вопреки автору данные геохимических методов не могут дать ясного ответа на вопрос о наличии или отсутствии нефтегазовой залежи на известной площади, и только бурение скважин решает этот вопрос категорически.
Автор справедливо указывает на необходимость совершенствования геохимических методов, но он слишком схематично освещает вопрос об их практическом значении, говоря, что прогнозы этих методов подтвердились «в среднем примерно в 60% случаев» (стр. 276). Этот важный вывод желательно было бы видеть более развернутым. Ссылка на сводку американского разведчика Л. Горовица малоубедительна, поскольку в условиях США надо еще разбираться в вопросе об объективности названного автора. Сводки Ф. Лехи, данные В. Вер-Вибе и других ученых не дают оснований для таких выводов.
Глава VIII отведена вопросам образования и рассеяния скоплений нефти и газа. Вводная часть этой главы по существу является вступлением ко всей книге, и эту часть можно было бы поместить во введении. В ней, в частности, дается более правильное определение термина «ловушка для нефти и газа», чем приведенное на стр. 37.
После обзора (который хочется назвать традиционным) гипотез происхождения нефти автор приходит к важному положению о том, что «образование нефти начинает идти на значительных глубинах, по-видимому, не менее 1-2 км и глубже», а в илах образуются лишь «промежуточные продукты» (стр. 301). Принимая такую концепцию, остается выяснить, насколько эти продукты далеки от нефти.
Обстоятельно излагаются схемы аккумуляции газа и нефти.
Большой интерес представляют суждения о возможности перемещения нефти в глинах и о выжатии нефти из глинистых пород. Остаются недостаточно освещенными вопросы о том, все ли глинистые породы или лишь некоторые (в зависимости от текстуры, гранулометрического состава и т. д.) допускают движение сквозь них нефти и какими признаками должны отличаться породы, из которых часть нефти была выжата.
«Висячие» залежи (стр. 313) упоминаются как бы мимоходом; они заслуживают более обстоятельного рассмотрения, так как дают ценный материал для суждения о миграции нефти.
Обращаясь к проблеме образования многопластовых залежей типа тех, которые известны, например, в Апшеронской области, автор склоняется к объяснению их генезиса путем сперва вертикальной миграции - по трещинам, а затем латеральной - по песчаным пластам. Подобная гипотеза долгое время являлась общепринятой; но мере накопления новых данных о распределении нефти на далеких крыльях антиклинальных поднятий и в пластах, выклинивающихся на этих крыльях вдали от сводов, о составе нефти в различных пластах и т. д., наряду с этой гипотезой выросло признание и той, в которой основная роль в образовании многопластовых залежей отводится латеральной миграции (вверх по восстанию пластов) аутигенной нефти (образовавшейся в самой нефтеносной толще). Современная дискуссия идет о доле относительного участия того и другого типов миграции в формировании залежей.
Автор справедливо указывает на то, что концепция о латеральной миграции встречает ряд затрудняющих ее признание вопросов, не находящих ясного ответа, но не менее (если не более) серьезные возражения вызывает и другая концепция - вертикальной миграции аллотигенной нефти из свит, подстилающих нефтеносную толщу. Как видно, автор правильно отошел от той первоначальной схемы вертикальной миграции, по которой пути миграции связывались с трещинами и разломами на сводах складок. По мысли автора образование залежей шло таким путем. Сперва протекало «выдавливание воды (и нефти? - М. А.) и газообразных веществ из глинистых пород в песчаные и иные коллекторы. Затем накопление нефти и газа в этих коллекторах за счет вертикальной миграции» (стр. 325). (Если накопление шло в тех же коллекторах, то почему нельзя отнести его за счет внутриформационной и латеральной миграции? - М. А.) «В дальнейшем в результате подъема осадочных пород и складкообразования происходила третья фаза аккумуляции благодаря продвижению нефти и газа в сводовые части пластов» и т. д.
Если толща осадочных пород, о которых говорится при описании третьей фазы, та же, где залегают коллекторы второй фазы, то концепция автора очень близка к той, по которой многопластовые залежи образовались путем латеральной миграции. Если же признать, что это две разные толщи и нефть попала из нижней в верхнюю по трещинам, то необходимо дать ответы на ряд возникающих при таком допущении вопросов о характере трещин, их генезисе, местоположении и т.д.
Все подобные гипотетические концепции требуют иллюстрации конкретными примерами разведанных залежей (как это сделано ниже для залежей на платформах), иначе эти концепции остаются оторванными от действительности. Для платформенных залежей автор доказывает несостоятельность объяснения их генезиса путем далекой латеральной миграции. Очень интересны соображения насчет возможной роли изменения температурных условий Русской платформы с течением геологического времени. Интересны также новые данные о размерах возможных потерь залежами газа вследствие диффузии его.
В заключении книги дается резюме по основным рассмотренным в ней вопросам, составленное без лишних гипотетических допущений.
Книга В.А. Соколова является ценным источником для изучения проблемы формирования нефтегазовых месторождений и связанных с ними проявлений газа на поверхности; эти темы получили разностороннее и ясное освещение по литературным данным и по исследованиям автора; вопросы, наиболее близкие автору, разработаны оригинально, с количественным учетом явлений перемещения газа по горным породам. Проблемы миграции газа и нефти охвачены полно. Можно указать, в дополнение к упомянутому, лишь на очень редкие вопросы, оставленные без рассмотрения (например, о роли в процессах миграции геостатического давления на пласты проницаемых пород).
Автор говорит (стр. 276) о «недооценке возможностей использования геохимических методов при нефтепоисковых работах», но не дает по существу таких новых теоретических положений в области интерпретации результатов практического применения этих методов, которые могли бы устранить констатируемую им недооценку.
По каждой главе приводятся обстоятельные списки литературы, которые окажут немалую помощь читателям, желающим более глубоко ознакомиться с различными темами.
М. Абрамович