Визуализация in-situ поведения и фазовых состояний водно-углеводородных флюидов при повышенных и высоких температурах и давлениях

Заключение.

Экспериментальные данные, приводимые в главах по изучению in-situ флюидных включений в кварце, выращенном одновременно с взаимодействием гидротермальных растворов с каустогенными породами и нефтью, позволяют наглядно проследить за изменением поведения и фазовых состояний ВУФ в широком интервале температур и давлений. Включения в кварце, образованном при взаимодействии гидротермальных растворов с указанными породами и нефтью при относительно невысоких температурах (280-315^oС) и давлениях порядка 20-50 МПа, характеризуются различным фазовым составом и поведением при нагревании. В случае взаимодействия растворов с каустогенными породами во флюидных включениях, помимо L1, L2 и SB, в газовом пузырьке постоянно присутствуют углеводородные газы (в основном метан). Когда же флюидные включения в кварце образуются при взаимодействии с нефтью при таких же относительно невысоких термобарических параметрах, в газовой фазе, кроме водяного пара, никаких газовых углеводородов не фиксируется. Вместе с тем, в процессе повышения температуры и давления оба типа ВУФ обнаруживают близкое по характеру поведение. При нагревании в них, как правило, вначале исчезает газовая фаза (водяной пар и/или газовые углеводороды) с переходом в двухфазное жидкое состояние с соотношением фаз от L1>L2 до L2>L1. Существование таких двухфазных жидких флюидов без свободной газовой фазы в условиях краткосрочного нагревания в термокамере прослежено до 385-405^oС. При дальнейшем нагревании включения взрываются. Это косвенно указывает на достижение в них давления порядка 80-90 МПа, при котором происходит массовая декрепитация включений в кварце (Наумов и др., 1966). Но при этом часть включений в кварце, выращенном при взаимодействии каустогенных пород с гидротермальными растворами, сохраняется и они переходят в гомогенное состояние. Содержание растворенной водной фазы в таких флюидах достигает 15-20 об. %. Это является важным доказательством возможного существования в земных недрах существенно углеводородных гомогенных флюидов, образованных при взаимодействии гидротермальных растворов с каустогенными породами. В земных недрах благоприятные условия для возникновения подобных гомогенных флюидов могут быть достигнуты на глубинах не менее 10-12 км. Однако эти глубины могут быть и меньшими в условиях локального прогрева окружающих пород за счет внедрившихся магматических тел. Следует заметить, что нефтеподобные жидкие углеводороды должны при этом неизбежно подвергаться крекингу с образованием легких и средних фракций и остаточных твердых пиробитумов. Это находит подтверждение в продолжительных (20-30 суток) опытах по взаимодействию каустогенных пород с гидротермальными растворами при температурах выше 350^oС.

В жидких двухфазных водно-нефтяных включениях в кварце, образованном при взаимодействии гидротермальных растворов с нефтью, из-за постоянной потери герметичности при температурах 360-405^oС гомогенное состояние флюидов, к сожалению, достигнуто не было. Тем не менее, сам факт существования двухфазных жидких водно-нефтяных флюидов с соотношением фаз от L1>L2 до L2>L1 с плотностью водного раствора от 50 до 80 г/см³ без свободной газовой фазы при температурах выше 280^oС и д.н.п. и более, сомнению не подлежит. С учетом средних геотермических градиентов и гидро- и литостатических давлений такие флюиды в подобном водно-нефтяном состоянии без свободного газа могут существовать в земных недрах на глубинах порядка 3.5-4.5 км.

Иными фазовыми превращениями характеризуются ВУФ во включениях в кристаллах кварца, выращенных при более высоких температурах (330-490оС) и давлениях (прослежено до 120 МПа). В обычных условиях такие включения являются многофазными существенно жидкими или существенно газовыми. Помимо обычных фаз (L1, L2, G и SB) в них нередко наблюдаются дополнительные фазы L3 и L4 (возможно, масла), окружающие по периферии выделения основной углеводородной фазы L2 (см. рис. 12, 14). Фазы L3 и L4 растворяются в фазе L2 при 94 и 127^oС, соответственно, а сама фаза L2 полностью растворяется в газовых углеводородах, главным образом, в метане в интервале температур от 240 до 280^oС (и реже до 300^oС) с образованием двухфазного газово-жидкого флюида L1>G. Это принципиально отличает их от двухфазных жидких (нефть-водный раствор) флюидов, возникших при относительно невысоких термобарических параметрах. Нефть (особенно ее тяжелые фракции) в высокотемпературных (от 330 до 500^oС) гидротермальных растворах активно подвергается крекингу с образованием легких бензинокеросиновых фракций. В целом, этот процесс, вероятно, отражает условия, при которых формируются газоконденсатные и нефтегазоконденсатные залежи. Нагревание таких флюидов до температур, несколько превышающих критическую точку воды, приводит к переходу их в гомогенное надкритическое состояние. Это указывает на возможность существования и переноса в земных недрах громадных количеств жидких углеводородов, обогащенных легкими и средними нефтяными фракциями в виде надкритических флюидов. С учетом представлений о средних геотермических градиентах и гидро- и литостатических давлениях, в таком состоянии должны находиться водно-углеводородные флюиды на глубинах более 12-15 км.