Введение к работе
Актуальность исследований. Доминирующая роль углеводородного сырья в мировом энергетическом балансе требует постоянного возобновления его ресурсов. Из-за высокой разведанносги легкодоступных элементов нефтегазоносных бассейнов (НГБ) поиски новых месторождений углеводородов (УВ) все чаще ведутся в усложняющихся горно-геологических условиях. С каждым годок увеличивается количество месторождений, отличающихся нетрадиционными условиями локализации УВ, большими глубинами залегания, сложными условиями бурения скважин. Возрастает доля мелких месторождений. В связи с этим повышаюгся требования к сосгавлекию геологических моделей поисковых и эксплуатационных объектов. Все чаще для этого необходима информация о генезисе того или иного месторождения. Поэтому получение новых знаний в области геологии нефти и газа является безальтернативно необходимой предпосылкой оптимизации процессов подготовки и освоения ресурсов УВ.
Текгонодинамическая оценка процессов, составляющих онтогенез нефти и газа, является одним из наиболее перспективных новых направлений достижения згой цели, что и определяет необходимость и актуальность таких исследований.
Цель работы состоит в разработка тектонодинамической теории нефтегазообразования и исследовании ее применимости для решения теоретических и прикладных вопросов в области генезиса, миграции, аккумуляции нефти и газа (и их ингредиентов), прогнозирования и промышленного освоения их месторождений.
Основные задачи исследований. Поставленная цель достигалась путем решения следующих основных задач:
-
Исследование и теоретическое обоснование концепции тектонодинамической оценки процессов, составляющих онтогенез нефти и газа.
-
Исследование гекгонодинамических механизмов активации процессов генерации УВ, дегазации подземной гидросферы, первичной миграции и аккумуляции УВ при формировании их месторождений.
-
Разработка научно-технических решений по использованию основных положений тектонодинамической концепции для реше-
ния прикладных вопросов в области геологии нефти и газа: раздельный прогноз нефге- и газоносности, происхождение и накопление сероводорода (Н25) в тврригенных комплексах; тектонодина-мическая модель Даулетабад-Донмезского газового месторождения и т.п.
Научная новизна. Автором впервые разработана концепция тектонодинамической оценки условий формирования месторождений -- нового направления изучения нефтегазоносных территорий. Основу диссертации составляет обоснованиэ новых научно-технических решений методами тектонодинамического анализа в области исследования:
механизмов генерации, первичной миграции и собирательной аккумуляции УВ;
механизма дегазации подземной гидросферы при формировании газовых месторождений;
критериев оценки условий раздольного формирования нефге- и газоносности и основных факторов уникальной концентрации нефти (и газа) в НГБ Персидского залива;
моделей генерации H^S и условий его накопления в тврригенных отложениях;
модели сероводородного заражения и строения ловушки Даулетабад-Донмезского месторождения;
текгонодинамических основ интерпретации результатов дешифрирования космических снимков (КС).
Практическая значимость и реализация результатов работы.
Основные методические приемы разработанной новой схемы тектонодинамического анализа нефтегазоносных территорий использовались для решения ряда прикладных задач. Развернутая реконструкция истории формирования и сероводородного заражения Даулетабад-Донмезского месторождения была принята как гектонодина-мическая модель геологической основы его разработки. Исследование вертикальной зональности образования и аккумуляции В^ S (в том числе в герригенных комплексах) положено в основу способа прогнозирования ожидаемого уровня концентрации H2S на планируемых объектах бурения в Туркмении и Афганистане. Текгоноди-намическая оценка условий газонакопления в южных районах Туран-ской плиты использовалась для выбора основных направлений и
объектов газопоисковых работ. Автор диссергации принимал непосредственное участие в геологической обосновании открытия Учаджинского, Сейрабского, Балкуинского, Бабаарапского, Чаачин-ского (Меанинского), Тангикудукского газовых месторождений. Экономический эффект от внедрения разрабоюк, приходящийся на долю авгора, составляет 560 гыс.рублей.
Апробация работы. Основные положения диссергации излагались автором на Международных (Лондон, 1983; Краснодар, 1990), Всесоюзных (Гомель, 1979; Одесса,' 1981; Тюмень, 1981, 1986; Астрахань, 1982; Пермь, 1983; Москва, 1984, 1985, 1988; Ашхабад, 1987) и Республиканских (Львов, 1981; Чарджоу, 1981; Москва, 1981, 1983; Ашхабад, 1986) совещаниях (конгрессах, конференциях ...), на которых обсуждались различные вопросы геологии (и освоения) нефтяных и газовых месторождений (генезис углеводородных газов и их полезных компонентов, миграция УВ, геотектонические, геодинамическио, геохимические закономерности размещения и формирования месторождений, критерии прогноза зон нефге-и газонакопления и т.п.).
По теме диссергации автором' опубликовано более 70 рабог, в том числе 2 авторских свидетельства. Ряд рабог опубликован в Международном геологическом обозрении (.Int. Geо. Rew,). Часть материалов диссергации включена в научно-технические отчеты, выполнявшиеся во іуШГАЗе под научным руководством авгора.
Объем работы. Диссертация помимо введения и заключения состоит из двух разделов, включающих II глав, изложенных на 282 сгр. машинописного текста, иллюстрированного ЧЪ рис. и 3 табл. Библиография содержит 297 наименований.
Проведению исследований способствовало многолетнее плодотворное сотрудничество с профессором Г.И. Амурским. Весьма полезной бнла совместная разработка ряда вопросов с доктором геолого-минералогических наук И.П. Кабревым, профессорами В.И. Ермаковым, Г.А. Зотовым, членом-корреспондентом АЕН РФ В.И. Сгаро-зельским, кандидатами геолого-минаралогических наук С.Н. Алехиным, М.С. Бондаревой, А.В. Бочкаревьм, Е.Я. Гавриловым, В.С.Гончаровым, З.С. Гончаровым, И.Б. Кулибакиной, В.Н. Пашковским, И.Н. Тимониным, 3,Б„ Хуснутдиновым.
При рабоїа над диссертацией автор пользовался консультациями профессоров Н.А. Еременко, В.Н, Корценштейна, В.Н. Николаевского, В.5. Оленина, В.В. Семеновича, В.Л. Соколова, докторов геолого-минералогических наук Н.Б. Валитова, Е.В. Захарова, .В.М. Мурадяна, А.С. Панченко, А.А. Плотникова, B.C. Шейна, кандидатов геолого-минералогических наук Я.А. Берего, Ы.Я. Зыкина, К.Н. Кравченко, Я.Р. Морозовича, В.А. Скоробогатова, М. Фрица на, Ы.О. Хвилевицкого, Т.И. Хенвива.
Автор искренне благодарен всем коллегам за помощь в подготовке диссертационной работы.
РАЗДЕЛ І. ТЕКТОДОДИНАМИКА И ОНТОГЕНЕЗ НЕФТИ И ГАЗА ( ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ)
"... тектонический контроль нефтегазоносности осуществляется в многообразной форме, причем, развитие исследований вскрывает все новые стороны влияния тектоники на нефтегазоносность"
(В.Е. Хаин, 1986. с. 36)
Раздел содержит результаты анализа условий влияния динамики тектонических движений на условия генерации, миграции и аккумуляции УВ.
В главе I.I рассматривается современное состояние проб лемы.
Различные аспекты гекгонодинамического (или сейсмотекто нического, или геодинамического, или энергетического) анализа нефтегазоносности разрабатывались Р.Е. Айзбергом, Г.И. Амурски Я.А. Берето, А.В. Бочкаревым, А.Т. Донабедовым, Р.Г. Гарецким, Н.А. Еременко, Л.М. Зорькиным, К.А. Клещевым, Н.А. Крыловым, ОД. Кузнецовым, А.Н, Резниковым, В.А. Сидоровым, Б.А. Соколовым, Н.Н. Соловьевым, Т.И. Сороко, А.А. Трофимуком, Н.В. Черским, В.Е. Хаиным, В.П. Царевым, B.C. Шейном и др. Его основу составляют следующие обобщенные и в разной мере обоснованные положения:
- энергия тектонических процессов является важным факт ром эволюции нафтидных систем НГБ;
- іекгонодинаиическга преобразования земной коры, со
провождающиеся функционированием различных нелинейных энергети
ческих полей, имеют важное значение в нефтегазообразовании и
-накоплении;
- разнообразные физико-механические поля тектонического
генезиса снижают энергию активации и (или) усиливают интенсив
ность практически всех частных процессов, составляющих онтоге
нез нефти и газа.
В главе 1.2 анализируются некоторые вопросы энергетики в связи с оценкой эволюции природных нафгидных систем.
С момента зарождения учения о геологии нефти и газа энергетика процессов, составляющих онтогенез углвводородсодержащих систем, ставилась в зависимость os гравитационного и теплового полей Земли. По мере его развития все чаще обнаруживалось, что только эти источники энергии не в состоянии обеспечить реализацию, например, таких процессов, как первичная и собирательная миграция УВ / Н.А. Еременко, 1984; Н.Н. Соловьев, Г.И. Амурский, 1985 и др./.
В самом общем виде формирование разномасштабных нефтегазовых систем (от единичных окоплений до протяженных нефтегазоносных поясов) можно представить как результата борьбы двух конкурирующих процессов (или групп процессов): глобальной диссипации УВ и их концентрирования в "тупиковых" зонах.
Нафтидная фаза природной системы, включающей органическое вещество (ОВ), УВ и вмещающие их водонасыщанные горные породы, до достижения меганграфигового состояния, отличающегося наиболее низким уровнем свободной энергии, всегда характеризуются как неравновесная /П.Ф, Андреев, 1967/. Однако скорости самопроизвольного развития как системы в целом, гак и составляющих их фаз, настолько низки, что без подвода энергии извна из-за превалирующей роли диссипагивных процессов оно не может сопровождаться формированием промышленных скоплений УВ.
Среди многочисленных процессов, сопровождающихся выделением энергии, наибольшего внимания заслуживают тектонические. Во-первых, работа, совершаемая тектоническими силами, обеспечивает выделение в земной коре весьма разнообразных видов энергии (тепловой, механической, электромагнитной, сейсмической и др.).
Во-вторых, основным источником этих производных видов энергии являюгся деформирующиеся горные породы. В-ірегьих, не только выделение, но и поглощение большей части вторичной энергии тектонических процессов происходит непосредсгзенно л земной коре, в том числе и в системе осадочные породы - ОБ - флюиды, составляющей основу НГБ.
Одним из глазных, пока еще не учитываемых показателей, является геодинамическое поле напряжений и производимая им работа над системой породы - флюиды. Из-за этого собственно горный породам, по-существу, отводится роль пассивного каркаса, независимо от изменения состояния которого эволюционирует наф-гидная фаза. Однако, именно принудительному энерго- и массо-обмеяу в системе водонасыщенная горная порода - ОБ - Л$, происходящим при ее гектонодинамическом возбуждении, принадлежит главенствующая роль во всех процессах и явлениях, завершающихся, в конечном итоге формированием месторождений нефти и газа.
Важные особенности тектоиодинаиического преобразования земной коры, и, в чаогносги, системы горные породы - ОБ - флюиды в объеме НГБ находят соответствие в результатах уже используемых э промышленности процессах. Это и эксперименты по возбуждению нефтеносных пород взрывом, и многочисленные опытно-промышленные данные по инициированию химических превращений физическими и мзханическими методами, и результаты методов вторичного воздействия на пласт (вибрация, магнитная обработка, механиче-. екая активизация и др.) и т.д. Не менее показательны результаты нефгегеологического осмысливания данных сейсмологии в части изучения предвестников землетрясений на геодинамических полигонах, наблюдений за строительством и эксплуатацией водохранилищ и др.
Работа, совершаемая тектоническими силами, в зависимости от интенсивности тектогенеза по величине колеблется в широких пределах. В экстремальных условиях выделяющаяся при этом энергия обеспечивает формирование протяженных динаиомегаморфичвских поясов. Широко известны также многочисленные случаи "локального' метаморфизма пород на берегах крупных разломов земной коры. Наоборот, в тектонически болое спокойных зонах Земли мощность ВЫД6' ления тектонической энергии снижается до некоторого минимальног уровня. Но даже на древнейших щитах, которые скорее по традиции нежели в согласии с современными фактами, до сих пор нередко считаются примерами тектонической пассивности, этот уровень 8
далек or нуля. Даже здесь местами горизонтальная составляющая поля.напряжений нашюго превышает вертикальную /W.Hast, 1974 и др./, что свидетельствует о его геодинамической природе. Яр-кии примером современной активизации внутриплигного гекгогенеза служит Туранская плита, характеризующаяся, как и многие другие (например, Западно-Сибирская), чрезвычайно интенсивной раздробленностью базальных горизонтов осадочного чехла.
В главе 1.3 оценивается влияние физико-механических явлений гектонодинаыического генезиса на нефгегазоносносгь. При деформации в нелинейных геодинаыических полях напряжений горные породы становятся источником разнообразных наложенных энергетических полей. Энергия, затрачиваемая на деформирование, до разрушения материала расходуется на пластическое течение. При этом спонтанно повышается химическая активность вещества за счет возникновения активных центров, генерации свободных радикалов, резкого возрастания подвижности атомов и т.п., что само по себе понижает его устойчивость'при контакте с любым растворителем.
Перед разрушением деформируемые твердые тела испытывают объемное расширение, на что еще в прошлом веке обратил внимание О. Рейнольде. Это явление, получившее название "дилагансия", экспериментально подтвердил П.В. Бриджмен (1949). С физической точки зрения дилагансия рассматривается как процесс генерации трещинной пусготносіи или изменения системы пор и трещин /В.Н. Николаевский, В.И. Шаров, 1986/. Этот процесс неоднократно наблюдался при деформации широкой гаммы геоматериалов /А.Н. Сгаврогин, 1969; Н.Н. Павлова, 1975 и др./, причем, величина разуплотнения, например, карбонатных пород мояег досгигагь нескольких процентов /Т.Н. Юрель, Л.Н. Лавушкин, 1983/.
Любое твердое гепло, разрушаясь излучает акугические и электромагнитные сигналы, достигающие апогея в ареалах потери его сплошности. При акустической эмиссии частота упругих колебаний достигает звукового и даже ультразвукового диапазонов. Деформация кубического блока гранита (ребро 700 мм) позволила зафиксировать 3500 источников акустических сигналов /Г.А. Соболев, 1.В. Кольцов, 1988/. Берега образующихся трещин покрываются разноименными электрическими зарядами, а их раздвижение сопровожда-згея электромагнитный излучением /В.М. Финкель, 1981 и др./.
Каждое из упомянутых физических явлений, происходящих в деформирующихся флюидонасыщенных породах, может становится при-чи"ой инициирования механо-, магнию- и зл9ктрохшіичзоккх процессов. Феноменальные энергетические последствия деформации во-донасыщонных горных пород следует рассматривать во взаимосвязи с пиі'рофизическими преобразованиями твердой фазы и гидродинамическими аффектами.
Среди тектонодинамических производных в онтогенезе нефти и газа наиболее важное значение могут иметь такие явлония к процессы как деформация сдвига, сейсмическая вибрация, ударная волна, дилагансия, вариации электромагнитных полей. Они обеспечивают активное изменение параметров и состояния системы горные породы - ОВ - флюиды и составляющих ее фаз за счет: импульсных вариаций пластового (или порового) давлений; снижения энергии активации химических превращений (повышения химической активности вещества); магнитного усиления химических реакций; повышения активности природных катализаторов; разуплотнения горных пород; флуктуации объема пустотного пространства и проницаемости горных пород; изменения вязкости флюидов; фазовых переходов; коалесцен-цки; кавитации и др.
Необходимость, реальность и неизбежность текгонодинаииче-ского взгляда на онтогенез нефти и газа определяется следующими в различной степени теоретически и фактологически обоснованными положениями:
при естественных темпах передачи осадочным толщам эндогенной тепловой энергии и градиентах гравитационного поля конкуренция процессов генерации и рассеивания УВ в подземной гидросфере НГБ далеко не всегда может завершаться нефге- и газонакоп-лониен;
энергетические поля тектонодинамического генезиса, обладая высокой пространственной и временной анизотропией, периодически обеспечивают и поддерживаюг разность потенциалов в систв' ме горныо породы - ОВ - флюиды;
при наложении вторичных высокоградиенгных энергетических полей на термическое и гравитационное энерго- и массообиен в нафтидных системах НГБ резко усиливаются, благодаря чему возрастают темпы перевода УВ в свободное состояние, что дает начало формированию их залежей.
В главе ІЛ обсуждаются вопросы гекгонодинамической оценки условий генерации УВ. Преобразование ОВ с высвобождением летучих происходит постоянно. Формирование же залеяей УВ и во времени, и в пространстве является лишь частным случаем этого более общего процесса и реализуется тогда, когда темпы генерации и эмиграции УВ начинают превышать интенсивность их естественной диссипации. Поэтому сама по себе информация о степени зрелости ОВ непосредственно не дает однозначных и полных знаний об эволюции летучих продукгов. Однако, именно последнее принципиально важно для понимания условий перехода генерировавшихся УВ от рассеянного к гомогенному состоянию. Этот этап определяет но только долю УВ, участвующих в образовании залеяай, но и в значительной мере ответственен за сосгав и фазовое состояние формирующих их флюидов. Во-первых, потому чго по мере увеличения продолжительности катагенеза ОВ снижается возможность аккумуляции УВ из-за возрастающих относительных масштабов их потерь на растворение, диффузию, сорбцию и т.п. Во-вторых, по причине влияния темпов подвода энергии на выход и соотношение различных ингредиентов продукгов преобразования ОВ. В-гретьих, ввиду того, чго от интенсивности катагенеза ОВ зависят степень сопряженности и условия реализации первичной миграции и собирательной аккумуляции УВ. Возможны и другие ограничения, тем более, чго накапливаются данные об обратной связи между продолжительностью генерации и масштабностью аккумуляции УВ. Поэтому в энергетически вяло развивающихся бассейнах даже при оптимальном уровне преобразования ОВ, в лучшем случае, формируются только мелкие и редкие скопления УВ.
Возможности преобразования ископаемого ОВ под влиянием сейсмотектонических процессов теоретически и экспериментально исследовались Э.Ы. Галимовым (1973), А.А. Трофимуком и др. (1983), Н.В. Черским и В.П. Царевым (1978) и др. Некоторые вопросы оценки условий тектонодинамического инициирования генерации УВ в нефгегазо- и угленосных бассейнах рассматривались Г .И, Амурским, А.В. Бочкаревым и Н.Н. Соловьевым (1985), предложившими новую гекгонодинамическую модель нефгегазообразования.
На примере Донецкого и ряда других бассейнов показаны особенности формирования диагональной зональности катагенеза углей, как результат наложения субвергикальной, обусловленной
действием теплового потока, и субгоризонтальной, формирующейся под злияниэи тектонических стрессов. Периодические упругоплас-тические и хрупкие деформации горных пород (включающих ОБ) сопровождаются реализацией разнообразных механохимических реакций с выделением УВ, поскольку в таких условиях активность твердой и жидкой фаз системы породы - ОВ - флюиды в значительной мере определяется напряженным состоянием твердой фазы. В твердых телах под воздействием давления и деформации сдвига обнаружена сверхвысокая подвижность атомов и молекул, возрастающая на 10-15 порядков по сравнению с "нормальными" условиями /Н.С. Ени-колопян, 1985/. При деформациях сдвига происходи! генерация свободных органических и неорганических радикалов, условия рекомбинации которых могут контролироваться наложением гектономагнит-ных полей. Радикальный механизм механохимической деструкции угля в условиях норавносюроннего сжатия под влиянием касательных напряжений был подтвержден на образцах каменных углей шахты Петровская в Донбассе /А.А. Галкин и др. 1983/.
Главнейшим следствием периодического гекгонодинамическо-го усиления процессов преобразования ОВ является создание таких промежуточных состояний, при которых в пластовых системах НГБ возникает относительный избыток УВ, что достигается резким увеличением темпов их генерации. В 1988 г. А.Н. Резников предложил использовать при прогнозировании фазового сосгояния углеводородных скоплений условный показатель, динамокатагенеза. По его оценкам, влияние геотермического и тектонодинамического режимов на формирование нефтегазоносносги соизмеримо.
В целом этапы тектонодинамического усиления катагенеза ОВ следует рассматривать как периоды генерационных всплесков (скачков) в истории НГБ (или их элементов) тектонически мобильных территорий, когда нафгидные системы переводятся в энергетически анизотропное состояние, что обусловливает пространственно-временную неравномерность генерационных процессов. Последнее, по мнению Н.А. Еременко (1985), приобретав! важнейшее значение в последующей эволюции НГБ и особенно в процессе первичной аккумуляции УВ. Дискретность преобразования ОВ обусловливает гетерогенность очагов генерации УВ. В активизированных объемах пород формируются узлы нефтегазовыделения, в основном, и обеспечивающие формирование залежей УВ. Пассивно развивающиеся чао-!и зон генерации обеспечиваю! преимущественно фоновое насыщение
углеводородами подземной гидросферы. Есгесгвенная дифференциация очагов генерации по масштабам нефгегазовыделения является одной из главной причин дискретности нефтегазонакоплания.
Проведанный анализ позволяет сделать основные выводы:
-
В процессе развития НГБ на этапах тектонической активизации темпы преобразования ОВ возрастают за счет энергетического вклада гектогенных силовых полей.
-
Следствием периодической аугментации процессов катагенеза ОВ является создание таких промежуточных состояний нафгид-ных систем, при которых в НГБ возникает относительный избыток УВ, обеспечивающий их локализацию в виде залежей.
В главе 1.5 исследуются вопроса гекгонодинамического контроля процессов миграции нефти и газа. Обсуждению проблемы гекгонодинамического или сейсмотектонического инициирования мас-сопереноса в подземной гидросфере посвящен ряд работ /Г.И. Амурский, Н.й. Соловьев, 1982; Г.С. Варганян, Г .В. Куликов, 1982; Э.М. Галииов, 1973; Н.А. Еременко, 1978, 1983; О.Л. Кузнецов, 1981; Ю.А. Пецюха, 1967; В.Г. Громов и др., 1981; Н.Н. Соловьев, Г.И. Амурский, 1982, 1985; Н.В. Черский и др., 1977, I97S, 1985; В.П. Царев, 1979 и др./.
В общем вида суть предлагавшихся теоретических, аналитических и экспериментальных решений в том, чго под влиянием тектогенных силовых полей в системе горные породы - жидкости периодически подавляется активность действия многочисленных по форме проявления конгрсил (поверхностного натяжения, адсорбции, адгезии, вязкости, гидравлических сопротивлений и т.д.), препятствующих удалению воды из пор. При моделировании в водонасыщеиных пористых средах даже газ не обладает внутренней энергией, достаточной для их преодоления. Ещо менее определенными являются пути решения вопроса о первичной эвакуации УВ из юнкодисперсных сред (особенно неуплогняющихся). Ни один из четырех наиболее признанных частных механизмов порвичной миграции УВ (диффузия, в молекулярном растворе, в нефтяной и газовой фазах) ни отдельно, ни в сочетании такжо но обнаруживает пути преодоления дефицита энергии. Поэтому становится все более очевидным, чго в природе миграционные процессы регулируются более общим механизмом, обеспечивающим принудительное перемешание газа (нефти).
Если но счигаїь влияния очонь медленного уплогнзния гранулярных пород, флюидонасыщенные толщи, как правило, рассматриваются как пассивный элеценг подземной гидросферы, определяющий лишь энергетически наиболее выгодное направление миграции УВ. При эг.>м практически не учитывается, по крайней мере, три важных обстоятельства, боз которых оценка условий массопереноса оказывается далеко неполной. Во-первых, миграционные процессы не ставятся в зависимость ог энергообмана в системе горная порода -- флюид. Во-вторых, как следствие, игнорируется возможность передачи упругой энергии, запасенной горными породами, насыщающим! их флюидами, т.е. она не оценивается как активная составляющая энергетики массопереноса. В-грегьих, не рассматриваются электромагнитные эффекты, которые влекут за собой изменение таких характеристик системы порода - флюид, как вязкость газа (нефти, воды), фазовая проницаемость и др. Работа тектонических сил, определяющих вариации напряженного состояния земной коры, оказывается ответственной за периодические весьма существенные изменения практически всех параметров системы порода - флюид, определяющих условия массопереноса. Поэтому при тектонодинамическом возбуждении даае такие породы, как глины, могут быть трансформи рованы до состояния проницаемых.
В качестве основных производных флуктуации напряженного состояния горных порд наибольшего внимания заслуживают дилатан-сионные явления и сойсмоакусгичеокие колебания. Они вызываюг пе риодически повторяющиеся изменения пегрофизических характернее пород. За счет кратковременного импульсного вакуумирования внов образующихся пустот (трещин) при дилатансии может происходить парообразование в жидкой фазе (например, нефти). В процессе ээе куации первично рассоянного газа (нефти) из уплотняющихся гонке дисперсных, а также кремнисто-карбонатных толщ наиболее важную роль играют дила га но ионные явления. При миграции газа в гомогеї ной фазе (в коллекторе) преодоление контрсил, препятствующих всплыванию, обеспечивается в основном упругими деформациями пористо-проницаемых СРЄД В УСЛОВИЯХ ПеремеННО-НапрЯЖеННОГО COCTOJ ния земной коры. Собирательная миграция (первичная аккумуляция, энергетически поддерживается воздействием сейсмоакустических п лей (кавитация, механический срыв дисперсно-рассеянной фазы) и дилатансионными процессами (в том числе за счет принудительной дегазации пластовых вод). 1^
Природная реализация текгонодинамического механизма миграции газа обеспечивает сколько угодно малую продолжительность формирования (от начала генерации) его месторождений. А это, в свою очередь, является чрезвычайно важным для "преодоления барьера" естественного рассеивания газа (диффузия, химическое разрушение, вынос пластовыми водами и др.), масштабы которого прогрессивно возрастают с увеличением промежутка времени между генерацией газа и формированием ого месторождения.
В главе 1.6 обосновывается текгонодинамический механизм дегазации подземной гидросферы при формировании залежей газа.
По оценкам Л.М. Зорькина и др. (1980) и В.Н. Корценштейна (1980) в подземной гидросфере НГБ рассеянно настолько большое количество растворенного газа, что перевод лишь 2-3% его в гомогенное состояние, мог бы обеспечить формирование всех известных в мире газовых месторождений. Однако, проблема собирательной миграции (первичной аккумуляции) газа (как и нефти) до сего дня пренебрежительно редко привлекает внимание исследователей.
В естественных условиях растворенно-рассеянное состояние углеводородных газов является наиболее устойчивым, поэтому самопроизвольная (т.е. боз совершения работы) дегазация таких сисгеи практически исключавгся. Возможность дегазации погребенных пластовых вод обычно ставят з зависимость от двух процессов, ведущих к снижению давления в системе: восходящего перемещения газированной жидкости или уменьшения глубины залегания вмешающих ое пород. Среди других объяснений упоминаются увеличение минерализации пластовых вод, изменение их температуры, смешение вод разной минерализации. Однако, ни один из этих чрезвычайно медленно протекающих процессов не является достаточным для реализации перехода выделяющегося газа ог капельно-рассеянного к гомогенному состоянию, при котором становится возможней его струйная миграция. Еще В.П. Савченко подчеркивал, что в водонасыщенных породах никакая существенная миграция газа в виде изолированных пузырьков невозможна, а В.Н. Корценштейн - что "газовая струя, едва возникнув гут же прекратит свое существование, поскольку для ее питания необходимы значительные массы гомогенного гааа" (1982, с.П94).
Улики формирования месторождений путем как восходящей миграции свободного газа, гак и дегазации пластовых вод изучены, например, в Предкавказье /А.С. Панченко, 1985 и др./. Послоднее
становися возможным, если обеспечивается механизм принудительной мобилизации капельно-рассеянного газа до гравигационно-сво-бодного состояния. В природной обстановке этот процесс монет осуществляться при следующих тектонодинаиическшс воздействиях и преобразованиях системы горные породы — флюиды:
I-периодическом разуплотнении водонасыщенных пород, обуславливающем вынужденную дегазацию газонасыщенных пластовых флюидов за счет импульсного вакуумирования пустотного пространства и кавитации;
2-вибрации и ультразвуковой эмиссии, вызывающих срыв пленок сорбированного и снижение устойчивости защемленного газа;
3-вариациях пластовых давлений в нелинейном гидрогеода-форыационном поле Земли /по Г.С. Варганяну и Г.В. Куликову, .1982/, создающих дополнительные местные перепады давлений, изменяющих энергетическое состояние целиков газа, защемленных на путях миграции.
При этом следует иметь ввиду, что на этапах тектонодина-мической активизации земной коры,названные преобразования происходят на фоне роста масштабов генерации и эмиграции газа из генерирующих толщ, что значительно повышает общую газонасыщенвость водоносных комплексов. Синхронное проявление этих процессов создает весьма благоприятные условия для перехода газовой фазы от капельио-рассеянной к гомогенно-концентрированной форме нахождения. Более того, возникающие в условиях повышенного фонового га-зонасыщэния подземной гидросферы гомогенные скопления газа, способные к перемещению (всшшванию), в процессе миграции будут увеличиваться в объеме.
Для выяснения масштабов принудительного газовыделения, необходимых для формирования таким образом газовых месторождений, была выполнена оценка абсолютной газоемкосги нижне-средне-юрского угленосно-терригеиного комплекса юга Туранской плиты в ареале - гак называемой Ыургабской впадины. На глубинах до 2300-2400 м и более 3500 ы в объеме рассеянных в нижна-средне-юрских отложениях газов заметно преобладает доля сорбированных УВ (главным образом, ОВ). И лишь в интервале 2400-3500 м объемы воднорасгворенного и сорбированного газов соизмеримы по величине. Потенциальное количество рассеянного газа в толще пород объемом около 15.Ю4 км3 оказалось разным 150-200 трлн.м , в том
числа воднорастворенного 30-35 трлн.м3 (близкие цифры, но при ином соотношении разных форм рассеянного газа, ранее были получены примарно для той жа территории В.И. Лариным),
Таким образом, если в результате проявления тектонодина-мического механизма дегазации подземной гидросферы всего лишь около 1% объема рассеянного газа окажется мобилизовано до состояния свободной фазы, это обеспечит формирование месторождений с суммарными запасами около 1,5-2,0 грлн.м3.