|
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.
|