По характеру пласта мы делим газовые месторождения на семь категорий:
Классификация
газовых месторождений
I. Месторождения,
в которых газоносный пласт состоит из песчаника
II. Месторождения,
в которых газоносный пласт состоит из песка
III.
Месторождения в известняках и доломитах, в которых
газоносный гори
зонт приурочен к древнему эрозионному
рельефу
IV.
Месторождения в пористых известняках и доломитах, не
приуроченные
к древнему эрозионному рельефу
V. Газоносные
темнобурые сланцеватые глины
VI. Месторождения
в вулканических породах. Бывшая пузыристая лава
VII. Трещинные
месторождения. Газ залегает в сети
перекрещивающихся
трещин в твердых породах, почти не имеющих пористости (например в метамор
фических сланцах)
Главное значение имеют первые пять. Промышленное значение
остальных двух невелико. К VI категории
относятся месторождения газа в застывшей пузыристой лаве в штатах Вашингтон и
Орегон. Отдельные скважины давали до 86 000 м3 газа в сутки. Средний
дебит — 15 000 мъ на скважину в сутки. Средний состав газа: метана
81%, азота 10%, этана 8% и углекислоты 1%. Скважины очень долговечны, и
некоторые из них без понижения давления дают газ в течение 18 лет. Но давление
в газоносных зонах, число скважин и суммарная добыча газа в сравнении с
обычными газовыми месторождениями невелики.
Газ в метаморфических сланцах найден в Калифорнии. Были
скважины с большим дебитом. В СССР есть углеводородный газ в системе трещин в
протерозойских кварцитово-слюдистых сланцах в Ухтинском районе. Большая часть
этого газа под давлением растворена в солёной воде, но в верхних частях трещин
под девоном есть газ и в газообразном состоянии. Некоторые скважины давали
небольшие газовые фонтаны. Этот газ добывается.
В месторождениях I и II категорий пористость, главным
образом, первичная. В месторождениях III категории
пористость, главным образом, вторичная. В месторождениях IV категории бывает и первичная и
вторичная пористость, причём в некоторых местах преобладает первичная, а в
других вторичная пористость.
Пористость
и проницаемость месторождений II категории в
общем выше, чем у I категории.
Месторождения I категории мы
можем рассматривать, как месторождения с «уменьшенной первичной пористостью»,
так как песчаники произошли из песков и представляют слежавшиеся или
уплотнённые или сцементированные пески. Это уплотнение и сцементированные зёрен
сопровождалось уменьшением пористости и проницаемости.
С практической точки зрения, кроме пористости и
проницаемости, а следовательно и дебита, имеет большое значение разница
крепости пласта I и II категории. Месторождениям II категории мы не можем назначать
столь высокий процент отбора, как месторождениям I категории.
Число газовых месторождений I категории во много раз превышает число месторождений II категории. Чисто газовые (не нефтяные)месторождения в песках сравнительно редки. Причина: для образования чисто газового месторождения требуется очень длительное геологическое время, и за это время песок успеет слежаться и превратиться в песчаник.
В
месторождениях I и II категории газ обычно не содержит
сероводорода. Многие известняковые и доломитовые месторождения содержат газ с
большой примесью сероводорода, но не все.
Почему же многие известняковые и доломитовые месторождения
содержат газ без сероводорода?
Вот тут и выступает коренное различие III и IV категории.
В месторождения эрозионного рельефа газ пришёл издалека. Он собирался с обширных площадей и шёл с больших расстояний. Это — его вторичное местопребывание. Раньше в этих месторождениях газа не было, так как породы, содержащие в месторождениях III категории газ в настоящее время, раньше лежали под поверхностью суши и местами обнажались. В порах циркулировали воздух и вода.
Только когда этот эрозионный
рельеф был покрыт последующими отложениями, под ним стал собираться газ. Он шёл
преимущественно из соседних областей опускания, из геосинклинальных бассейнов и
т. п., где он мог образоваться не в известняках, а в глинах и поэтому не иметь
сероводорода. Газ эрозионных месторождений Монро, Хью-готон, Сайр и др.
залегает в известняках и доломитах, но не содержит сероводорода. В
месторождения Хюготон и Сайр он пришёл из геосинклинали Анадарко, а в
геосинклиналях главную массу пород составляют глины и пески.
Известняки и доломиты намюрских, серпуховских и турнейских
отложений в Елыпанском месторождении имеют карстовые образования и относятся к
III категории. В них газ почти не
содержит сероводорода. По-видимому, он пришёл с юго-востока, из Нижне-волжской
геосинклинали. Карбонатная свита Бугуруслана не имеет признаков эрозионного
рельефа. В ней газ образовался в известняках и доломитах и содержит много
сероводорода.
Во
многих месторождениях I и II категорий пласты песка или песчаника
имеют более или менее однородное строение, более или менее одинаковую
пористость и не очень сильно меняющуюся проницаемость. Их мощность мало
меняется, и во многих месторождениях эти более или менее однородные пласты
распространяются на обширные площади. Для таких месторождений многочисленными
замерами можно выводить более или менее вероятные средние значения пористости
и проницаемости или устанавливать эти значения для отдельных площадей и для
отдельных прослойков пласта. Словом, мы имеем здесь «пласт», и можем применять
к нему «законы фильтрации газа в пористой среде».
В месторождениях III категории газ двигается в порах, кавернах и каналах самой разнообразной формы. Есть мелкие поры и крупные каверны. Есть широкие каналы, которые раньше, когда этот горизонт лежал на суше, были каналами, по которым циркулировали грунтовые воды. Эти каверны, поры и каналы созданы путём выщелачивания углекислого кальция поверхностными водами. Движение газа в таких каналах нельзя назвать фильтрацией газа в пористом пласте. Да и пласта-то нет, а есть лишь газоносный горизонт, состоящий из сети таких путей. Этот горизонт раньше был древней эрозионной поверхностью. Он приурочен не к определённому пласту, а к древнему рельефу. Он может в горизонтальной или наклонной или волнистой площади пересекать серию ра личных пластов, а именно их головы, выходившие на древнюю поверхность суши, и включать в себя последовательно эти головы. Проницаемость и пористость в месторождениях III категории меняются весьма сильно на коротком протяжении. Достоверные средние величины проницаемости и пористости для этих месторождений мы получить не можем. Крупные каналы обычными стандартными замерами не улавливаются. Ко многим месторождениям, ив том числе очень крупным, мы понятие «проницаемость» прилагать не можем, а следовательно, не можем прилагать и те формулы подземной гидравлики, в которые входит проницаемость.
К числу месторождений IV категории относятся оолитовые известняки и оолитовые доломиты, содержащие газ. В них пористость первичная. Есть известняки и доломиты, содержащие пористость в промежутках между раковинами, в пустотах внутри раковин и т. п. Это также первичная пористость.
Некоторые месторождения этой категории содержат вторичные доломиты, происшедшие из известняков. Как известно, при превращении известняка в доломит сокращается объём минерала или породы и могут возникнуть поры.
Это — вторичная пористость. К числу таких месторождений относятся многие месторождения газа в пласте Трентон в штатах Индиана и Огайо на западном и северо-западном склоне свода Цинциннати. Пласт Трентон относится к нижнему силуру и состоит из доломитов, известняков и доломитизированных известняков. Его мощность — от 150 до 170 м, но скопления газа встречаются лишь в верхних 15 ж.
По-видимому, первоначально он отложился как известняк, но впоследствии известняк местами превратился в доломит, местами — в частично доломитизированный известняк и местами остался известняком. Как известно, чистый доломит содержит 54,35% углекислого кальция и 45,65% углекислого магния.
Пористость пласта Трентон была изучена известным специалистом этого дела А. Ф. Мельчером. Выяснилось, что при возрастании в пласте содержания углекислого магния возрастают его пористость и дебит.
Чистые известняки в этом пласте
показали пористость не выше 5% и не дали газа в промышленных количествах. Там,
где пласт содержит менее 15% углекислого магния, скважины дали малый дебит и
показали давление ниже нормального. Кроме Мельчера, пласт Трентон изучался
геологом Э. Орто-ном. Ортон полагает, что промышленный дебит из
пласта Трентон получается только там, где этот пласт содержит не менее 30% углекислого
магния.
К
месторождениям IV категории
можно применять понятия пористость и проницаемость, но с более значительными
затруднениями, чем к месторождениям I и II категории.