Neft və qazın təbii kollektoru. Kollektorun fiziki xassələri

Neft və qazın təbii kollektoru. Kollektorun fiziki xassələri

Neftin və qazın Yer qabığında hər hansı bir məsaməli muhitdəki

(suxurdakı) təbii yığımına neft və qaz yatağı deyilir. Bu tərifdən gorunduyu kimi, neft və qaz yatağının yaranması ucun suxurların məsaməli olması muhum şərtlərdən biridir. Butun dunyada indiyə kimi muəyyən edilmiş neft yataqlarının 99,99%-i cokmə suxurlarda yerləşir.

Məlum olduğu kimi, oz mənşəyinə gorə suxurlar cokmə, maqmatik və

metamorfik olur. Neft və qaz yataqları əsasən cokmə suxurlarla əlaqədar olduğundan, bu suxurlar haqqında bir qədər ətraflı məlumat verək. Cokmə suxurlar Yer qabığının ust hissəsi ucun səciyyəvi olan termodinamik şəraitdəki suxurlardır. Belə suxurlar cokuntunun sudan kimyəvi, yaxud mexaniki cokməsi, orqanizmlərin suda və quruda həyat fəaliyyəti, muxtəlif suxurların fiziki və kimyəvi aşınma məhsullarının yenidən cokdurulməsi və s. nəticəsində əmələ gəlir.

Cokmə suxurlar ən cox dənizlərdə yaranır. Belə ki, dağları, təpələri əmələ gətirən suxurlar kulək, su və digər amillərin təsiri nəticəsində dağılıb, muxtəlif olculu parcalar və qırpıntılar əmələ gəlir. Caylar bu suxur parcalarını və qırıntılarını gətirib dənizlərə tokur. Yuz min və milyon illər kecdikcə dənizdə bir necə on və yuz metrlərlə qalınlığı olan cokuntulər əmələ gəlir. Bu cokuntulər bərkidikdən sonra cokmə suxurlar yaranır.

Cokmə suxurlar sırasına qum, qumdaşı, əhəngdaşı, dolomit, mergel, gil və s. suxurlar daxildir.

Cokmə suxurlar ilk dəfə su hovzlərinin (dənizlərin və s.) dibində əsasən ufuqi vəziyyətdə yatmış laylar əmələ gətirir. Istər cokuntulərin əmələ gəlməsi vaxtı, istərsə də sonra Yer qabığında baş verən gərginlik (tektonik proseslər) nəticəsində laylar ufuqi vəziyyətdən cıxıb, muxtəlif yatım formaları əmələ gətirir.

Dənizin dibi uzun geoloji dovrlər ərzində cokərsə, əmələ gəlmiş suxurlar bir necə kilometr dərinliyə qədər gomulə bilər. Dəniz dibində əmələ gələn bu cokmə suxurlar boyuk dərinliklərə daxil olduqda sıxlaşıb, yuksək temperatura məruz qalır. Bunun nəticəsində cokmə suxurlar oz tərkiblərini və quruluşlarını dəyişir. Uzun geoloji vaxt kecdikdən sonra temperaturun və təzyiqin təsirindən cokmə suxurlardan tamamilə yeni tipli suxur-metamorfik1 suxur əmələ gəlir. Metamorfik suxurlar maqmatik suxurlardan da yarana bilər. Boyuk Qafqaz dağlarının mərkəzi hissəsində intişar edən kristallik şistlər metamorfik suxurlara misal ola bilər.

Maqmatik (puskurmə) suxurlar yerin dərinliklərində yerləşən maqma adlı murəkkəb kimyəvi odlu kutlənin ocağından ayrılıb soyuması nəticəsində əmələ gəlir. Yer səthinə cıxmayıb Yer qabığının icərisində soyuyan maqma intruziv suxurlar əmələ gətirir. Maqmanın Yer səthinə cıxıb, atmosfer və ya hidrosfer altında soyuması nəticəsində effuziv suxurlar əmələ gəlir.

Təbiətdə rast gələn neft yataqları əsas etibarilə cokmə mənşəli suxurlarla əlaqədardır. Məsələn, SSRİ-də (Azərbaycan, Dağıstan, Şimali Qafqazda), ABŞ-da və digər olkələrin bir cox rayonlarında rast gələn zəngin neft yataqları cokmə mənşəli olan qum və qumdaşılarla əlaqədardır. “İkinci Bakı” adı ilə şohrət tapmış və Ural sıra dağları ilə Volqa cayı arasında yerləşən zəngin neft-qaz yataqları əsas etibarilə cokmə mənşəli, əhəngdaşı, dolomit adlanan suxurlarla əlaqədardır. Yaxın və Orta Şərq olkələrində (İran, Kuveyt, İraq, İordaniya və s-də) rast gələn bir sıra zəngin neft yataqları da əhəngdaşı və dolomitlərlə əlaqədardır.

Onu da qeyd etmək lazımdır ki, ABŞ, Kanada, Meksika və başqa

olkələrdə nadir hallarda, bəzi cuzi neft yığımları maqmatik və metamorfik suxurlarla əlaqədardır. Məsələ ondadır ki, maqmatik və metamorfik suxurlar aşınmaya (pozulmaya), tektonik gərginliyə və s. məruz qaldıqda, onlarda catlar əmələ gəlir. Qonşuluqda yerləşən cokmə suxurlardakı neft bu suxurların catlarına və məsamələrinə toplaşıb, kicik miqyaslı neft yataqları yaradır.

Beləliklə, neft və qaz, əsas etibarilə, cokmə suxurların-qumların,

qumdaşıların, əһəngdaşıların, dolomitlərin məsamə və catlarında toplanaraq yataqlar əmələ gətirir. Onu qeyd etmək lazımdır ki, aparılan tədqiqat nəticəsində һər bir cokmə və məsaməli suxurda neftin toplana bilməyəcəyi muəyyən edilmişdir. Belə ki, butun cokmə suxurlar məsaməli olmalarına baxmayaraq, onların һamısında neft toplana bilmir. Məsələn, cokmə mənşəli gil suxurlarının məsaməlilik əmsalı bəzən qum suxurlarındakından cox olub, 40-50%-ə catır. Gillərdə məsaməliliyin kifayət qədər cox olmasına baxmayaraq, onlar neftin yığılıb, yataq əmələ gətirməsi ucun munasib suxur һesab edilmir. Bunun səbəbi gil suxurlarındakı məsamələrin bir-birilə birləşib, neftin һərəkət etməsi ucun əlverişli kanallar əmələ gətirməməsindədir.

Gil suxurlarında yaranan kanallar o qədər dar olur ki, bu kanalların icərisində neft һərəkət edə bilmir. Qum, qumdaşı, əһəngdaşı və digər suxurlarda isə kanalları əmələ gətirən dənələr arasında yerləşən

boşluqlardan bir-birinə yol vardır. Bu boşluqlar bir-birinə birləşib, neftin kecməsi (һərəkəti) ucun imkan yaradır. Daxilində neft və qaz toplana bilən və yatağın istismarına başlandığı zaman һəmin nefti ozundən buraxa bilən hər һansı bir suxura kollektor deyilir. Neft və qaz kollektor suxurların məsamələrinə toplanaraq yığımlar əmələ gətirir. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, neftin toplanıb yığımlar yaratması ucun əlverişli olmayan bəzi suxurlar, qazın yataqlar əmələ gətirməsi ucun munasib olur.

Kollektor süxurların əsas xüsusiyyətləri. Neft və qaz əsasən terrigen və karbonatlı süxurlarda toplanırlar . Lakin bəzi hallarda münasib şəraitdə neft və qaz yataqları maqmatik və metamorfik süxurlarda da formalaşa bilərlər. Belə yataqlar hal-hazırda 29 ölkədə məlumdur. Məsələn, Qərbi Sibirdəki Şaim neft yatağı qranit bünövrənin aşınmış səthində toplanmışdır; Azərbaycanda Murad- xanlı neft yatağı bu növdəndir. ABŞ-da belə tip yataqlar Texas (Litton-de-Sprinqs yatağı məsaməli və çatlı serpentenitlərdə,yuyulmuş qranitdə), Kolorado (Florens, Qoukrik, Rencli yataqları) və Kaliforniya (Santa-Mariya, Buens-Vista-Hils yataqları) ştatlarında rast gəlir. Bundan başqa bu növ yataqlar Kanadada (Atabaska), Liviyada (Amal-Aucilla-Nafora), Kubada, Vyetnamda və başqa ölkələrdə qeyd olunmuşlar.

Ümumiyyətlə, planetimizdə çıxarılan neft və qazın əsas hissəsi (90%-dən çoxu) çökmə mənşəli süxurlarda rast gəlir. Əmələgəlmə şəraitlərinə və petroqrafık tərkiblərinə görə çökmə mənşəli kollektor süxurlar üç böyük qrupa bölünürlər:

Terrigen (qum, qumdaşı, alevrit), karbonat (əhəngdaşı, mergel və dolomit) və qarışıq (terrigen - karbonat).

Kollektorluq ilkin yaxud əlaqəli törəmə məsaməliyə malik bütün növ süxurlarda yaranır və belə süxurlar kollektor adlanırlar.

Kollektorlar aşağıdakı qruplara ayrılırlar: qranulyar, çatlı, ovuqlu və ovuqlu-çatlı. Qranulyar kollektorlara məsaməli və dənəciklərarası boşluğa, yəni məsaməliyə və keçiriciliyə malik olan qumlu-alevritli süxurlar aiddir. Oolit və kristallik dənəvəri strukturlu əhəngdaşı və dolomit süxurları da qranulyar kollektor növünə aid edilir. Çatlılıqla mürəkkəbləşmiş digər qrup karbonat süxurları çatlı kollektor kimi səciyələnirlər. Çatlı kollektorlara həmçinin çatlı alevrolitlər qumdaşları, argillitlər, gilli şistlər, maqmatik və metamorlik süxurlar da daxildir. Boşluqları ovuq və çatlardan ibarət olan süxurlara ovuqlu və ovuqlu-çatlı kollektorlar deyilir.

Süxurların kollektorluq qabiliyyəti əsasən məsaməlik, keçiricilik və s. xüsusiyyətlər ilə səciyyələnir.

Məsaməlik. Istər yarandıqları zaman, istərsə də sonra bütün növ süxurlarda əmələ gəlmiş müxtəlif boşluqlar cəminə məsaməlik deyilir. Təbii qaz və neft isə süxurların həmin boşluqlarında toplantılar əmələ gətirirlər.

Neftin yer qabığında toplanması haqqında əvvəllər heç bir elmi əsası olmayan müxtəlif təsəvvürlər mövcud idi. Həqiqətə uyğun olmayan bu təsəvvürlərə görə neft yer qabığında böyük və geniş boşluqları doldurmaqla göllər və ya çaylar əmələ gətirir. Sonralar neftin yeraltı mağaralarda (boşluqlarda) toplanması fıkri irəli sürüldü. H.B.Abix, N.V.Sokolov, A.V.İvanov və b. isə neftin çat və qırılmalarla əlaqədar olduğunu söyləmişlər.

Deyilənlərdən göründüyü kimi, süxurların kollektor olmaları üçün onların boşluqları olmalıdır. Boşluqlar təkcə ölçülərinə və dənəciklərin formalarma görə yox, həmçinin çatlarına, laylanma müstəvilərinə və boşluqdakı sement materiallarına əsasən də təyin olunur. Süxurlarda olan müxtəlif boşluqların ümumi həcminə ümumi məsaməlik deyilir.

Süxurlarda məsaməlik sedimentasiya, kimyəvi həllolma, eləcə də mexaniki və fıziki proseslərin nəticəsində əmələ gəlir. Əksər karbonat süxurlarda törəmə məsaməlik onların çatlılığı ilə bağlıdır. Belə süxurlarda məsamələr çatlar, kanallar və ovuqlar şəklində ola bilər. Hemogen mənşəli karbonat süxurlarda ovuqların əmələ gəlməsi həmin süxurların qələvisizləşməsi ilə əlaqədardır.

Karbonat süxurların qələvisizləşməsi yaxud dolomitləşməsi prosesi dedikdə, həmin süxurlarda yaranmış törəmə boşluqlar (çatlar) üzrə cərəyan edən su, süxurdakı Ca elementini yuyaraq Mg elementi ilə əvəz edir. Qələvisizləşmə nəticəsində çatlar genişlənərək kanalcıqlara və ovuqlara çevrilirlər. Bu da süxurun kollektorluq qabiliyyətini artırmış olur.

Süxurlarda olan məsamələr bir-birilə əlaqəli və ya əlaqəsiz olur.

Süxur nümunəsində olan boşluqlar həcminin onun ümumi həcminə olan nisbətinə məsaməlik əmsalı deyilir. Qırıntı süxurların məsaməlik dərəcəsi dənəciklərin forma və ölçülərindən, düzümündən, cilalanmalarından, sıxlaşma və sementləşmə dərəcəsindən asılı olaraq dəyişir.

Azərbaycan neft yataqları üçün orta məsaməlik 18-25%, Stavropol vilayəti üçün 30-40%, Volqoqrad vilayəti üçün 20-27% - dir. Karbonat süxurlar üçün məsaməlik 3-30% arasında dəyişir. Gillərdə məsaməlik 40-50%-ə qədər ola bilər, lakin bu subkapilyar və qapalı məsaməlikdir.

Məsamələr ölçülərinə görə adi superkapilyar (kapilyardan böyük), kapilyar və subkapilyar (kapilyardan kiçik) olur. Superkapilyar məsamələrin ölçüsü 0,508 mm-dən böyük, kapilyarınkı 0,508 - 0,0002 mm, subkapilyarınki isə 0,0002 mm-dən kiçik olur.

Keçiricilik. Kollektor süxurları səciyyələndirən ikinci əsas göstərici onların keçiriciliyidir.Keçiricilik neftli layların neftvermə qabiliyyətini müəyyənləşdirir. Süxurlarda təbii şəraitdə müəyyən təzyiq altında maye və qazın hərəkətetmə xassəsi keçiricilik adlanır. Başqa sözlə, süxurun flüidləri özündən süzdürə bilməsi qabiliyyətinə keçiricilik deyilir. Keçiricilik məsamə boşluqlarının strukturu ilə sıx əlaqədardır. Deməli, keçiriciliyin dərəcəsinin təyin olunması, məsaməliyi daha dərindən öyrənməklə mümkündür. Neft, qaz və suyun (flüidlərin) məsamələr üzrə hərəkəti prosesinin öyrənilməsi neft-qaz yataqlarınm istismar və işlənilməsində böyük əhəmiyyətə malikdir.

Keçiriciliyin səciyyələndirilməsi fransız mühəndisi A. Darsinin adı ilə bağlıdır və Darsi qanunıı adlaınr. Bu qanuna görə:

Q=Fk(p₁-p₂)/Lµ

burada Q - mayenin sərfı , sm³/san; F- məsaməli süxurun en kəsiyinin sahəsi, sm²; p₁-p₂ - məsaməli süxur nümunəsinin əwəlində və axırında yaranan təzyiqlər fərqi, MPa; L - suxur nümunəsinin uzunluğu, sm; p -mayenin özlülüyü, sp; k —keçiricilik əmsalıdır.

Keçiricilik əmsalı qranulyar süxurlar üçün yuxarıdakı düsturdan belə təyin olunur:

K=QµL/F(P₁-P₂)

Keçiricilik əmsalı millidarsi (md), Darsi (d), 10^-3 mkm², 10^-15 m² kimi vahidlərlə ölçülər.

Çatlı süxurların keçiricilik əmsalı isə :

K = 85000 b² • m olur

burada : b - çatların orta en kəsiyi; m - çatların məsaməliyidir.

Süxurların keçiriciliyi ilə məsaməliyi arasında kəmiyyətcə funksional asılılıq yoxdur. Bunlar arasında ancaq keyfiyyət əlaqəsi vardır. Məsələn, yaxşı məsaməli süxur keçirici olmaya da bilər. Gil süxurlarının bəzən yüksək (40 - 50%) ümumi məsaməliyi olduğu halda, keçiriciliyi yox dərəcəsində olur. Çünki bu məsamələr subkapilyar olmaqla bərabər, həm də qapalı olurlar. Əksinə, bəzi qumdaşı və eləcə də əhəngdaşı süxurları nisbətən kiçik (8-15%) məsaməlik əmsalına malik olduqları halda məsamələrin əlaqəli olması səbəbindən müəyyən keçiriciliklə səciyyələnirlər. Belə süxurlar həm yüksək neftvermə qabiliyyətinə və həm də yüksək neft məhsuldarlığına malik ola bilərlər. Kollektorların ümumi məsaməliyi ilə keçiriciliyi arasında asılılığın olmamasına dair daha bir misal göstərmək olar.