Основи промислової геології газу та нафти. Основи геології нафти та газу

Походження нафти

У розвитку поглядів на походження нафти виділяють 4 етапи:

1) донауковий період;

2) період наукових припущень;

3) період формування наукових гіпотез;

4) сучасний період.

Яскравим донауковим уявленням є погляди польського натураліста XVIII ст. каноніка К.Клюка. Він вважав, що нафта утворилася в раю і є залишком благодатного ґрунту, на якій цвіли райські сади

Прикладом поглядів періоду наукових припущень є висловлена ​​М.В.Ломоносовим думка у тому, що утворилася з кам'яного вугілляпід впливом високих температур.

З початком розвитку нафтової промисловості питання про походження нафти набуло важливого прикладне значення. Це дало сильний поштовх до появи різних наукових гіпотез.

Серед численних гіпотез походження нафти найважливішими є: органічна та неорганічна.

Вперше гіпотезу органічного походженнявисловив 1759 року великий російський учений М.В. Ломоносів. Надалі гіпотеза була розвинена академіком І.М.Губкіним. Вчений вважав, що вихідним матеріалом для утворення нафти є органічна речовина морських мулів, що складається з рослинних та тваринних організмів. Старі шари досить швидко перекриваються молодшими, що оберігає органіку від окислення. Початкове розкладання рослинних та тваринних залишків відбувається без доступу кисню під дією анаеробних бактерій. Далі пласт, що утворився на морському дні, опускається в результаті загального прогинання земної корихарактерний для морських басейнів. У міру занурення осадових порід тиск і температура у них підвищуються. Це призводить до перетворення розсіяної органіки на дифузно розсіяну нафту. Найбільш сприятливі для нафтоутворення тиску 15...45 МПа та температури 60...150°С, які існують на глибинах 1,5...6 км. Далі, під впливом зростаючого тиску, нафта витісняється в проникні породи, якими вона мігрує до місця утворення покладів.

Автором неорганічної гіпотези вважається Д.І.Менделєєв. Він помітив дивовижну закономірність: нафтові родовища Пенсільванії (штат США) та Кавказу, як правило, розташовані поблизу великих розломів земної кори. Знаючи у тому, що середня щільність Землі перевищує щільність земної кори, зробив висновок, що у надрах нашої планети переважно залягають метали. На його думку, це має бути залізо. Під час гороутворювальних процесів по тріщинах-розломах, що розсікають земну кору, вглиб її проникає вода. Зустрічаючи своєму шляху карбіди заліза, вона входить із нею у реакцію, у результаті якої утворюються оксиди заліза і вуглеводні. Потім останні за тими самими розломами піднімаються у верхні шари земної кори та утворюють нафтові родовища.

Крім цих двох гіпотез заслуговує на увагу «космічна» гіпотеза. Її висунув 1892 року професор Московського державного університету В.Д.Соколов. На його думку, вуглеводні спочатку були присутні в газопиловій хмарі, з якої сформувалася Земля. Згодом вони стали виділятися з магми і підніматися в газоподібному станіпо тріщинах у верхні шари земної кори, де конденсувалися, утворюючи родовища нафти.

До гіпотез сучасного періоду відноситься « магматична» гіпотеза ленінградського геолога-нафтовика, професора Н.А.Кудрявцева. На його думку, на великих глибинах в умовах дуже високої температури вуглець та водень утворюють вуглецеві радикали СН, СН2 та СН3. Потім за глибинними розломами вони піднімаються вгору, ближче до земної поверхні. Завдяки зменшенню температури, верхніх шарахЗемлі ці радикали з'єднуються друг з одним і з воднем, у результаті утворюються різні нафтові вуглеводні.

Н. А. Кудрявцев та його прихильники вважають, що прорив нафтових вуглеводнів ближче до поверхні відбувається за розломами в мантії та земній корі. Реальність існування таких каналів доводиться широким поширенням Землі класичних і грязьових каналів, і навіть кімберлітових трубоквибуху. Сліди вертикальної міграції вуглеводнів від кристалічного фундаменту в шари осадових порід виявлені у всіх свердловинах, пробурених на великі глибини; Кольському півострові, у Волго-Уральській нафтоносній провінції, у Центральній Швеції, у штаті Іллінойс (США). Зазвичай це включення та прожилки бітумів, що заповнюють тріщини в магматичних породах; у двох свердловинах виявлено і рідку нафту.

Донедавна загальновизнаною вважалася гіпотеза органічного походження нафти(цьому сприяло те, що більшість відкритих родовищ нафти присвячено осадовим породам), згідно з якою «чорне золото» залягає на глибині 1,5...6 км. Білих плям у надрах Землі цих глибинах майже залишилося. Тому теорія органічного походження не дає жодних перспектив щодо розвідки нових. великих родовищнафти.

Є, звичайно, факти відкриття великих родовищ нафти не в осадових породах(Наприклад, гігантське родовище «Білий тигр», виявлене на шельфі В'єтнаму, де нафта залягає в гранітах), пояснення цьому факту дає гіпотеза неорганічного походження нафти. Крім того, у надрах нашої планети є достатня кількість вихідного матеріалу для утворення вуглеводнів. Джерелами вуглецю та водню вважаються вода та вуглекислий газ. Їх вміст у 1 м 3 речовини верхньої мантії Землі становить 180 і 15 кг відповідно. Сприятлива для реакції хімічне середовищезабезпечується присутністю закисних сполук металів, вміст яких у вулканічних породах сягає 20 %. Утворення нафти продовжуватиметься доти, поки в надрах Землі є вода, вуглекислий газ і відновники (в основному закис заліза). Крім того, на гіпотезу неорганічного походження нафти працює, наприклад, практика розробки Ромашкинського родовища (на території Татарстану). Воно було відкрито 60 років тому і вважалося виробленим на 80%. . Таким чином, теорія неорганічного походження нафти не тільки пояснює факти, що ставлять у глухий кут «органіків», а й дає нам надію на те, що запаси нафти на Землі значно більше розвіданих на сьогодні, а найголовніше - продовжують поповнюватися.

Загалом можна дійти невтішного висновку, що дві основні теорії походження нафти досить переконливо пояснюють цей процес, взаємно доповнюючи одне одного. А істина лежить десь посередині.

Походження газу

Метан широко поширений у природі. Він завжди входить до складу пластової нафти. Багато метану розчинено у пластових водах на глибині 1,5...5 км. Газоподібний метан утворює поклади в пористих і тріщинуватих осадових породах. У невеликих концентраціях він присутній у водах річок, озер та океанів, у ґрунтовому повітрі і навіть у атмосфері. Основна маса метану розсіяна в осадових і вивержених породах. Нагадаємо також, що присутність метану зафіксована на низці планет Сонячна системата у далекому космосі.

Широке розповсюдженняметану в природі дозволяє припустити, що він утворився різними шляхами.

На сьогодні відомо кілька процесів, що призводять до утворення метану:

Біохімічний;

Термокаталітичний;

Радіаційно-хімічний;

Механохімічний;

Метаморфічний;

Космогенний.

Біохімічний процесутворення метану відбувається в мулах, ґрунті, осадових. гірських порідах та гідросфері. Відомо більше десятка бактерій, в результаті життєдіяльності яких органічних сполук(білків, клітковини, жирних кислот) утворюється метан. Навіть нафта на великих глибинах під дією бактерій, що містяться в пластовій воді, руйнується до метану, азоту та вуглекислого газу.

Термокаталітичний процесУтворення метану полягає в перетворенні на газ органічної речовини осадових порід під впливом підвищених температури і тиску в присутності глинистих мінералів, що грають роль каталізатора. Цей процес подібний до утворення нафти. Спочатку органічна речовина, що накопичується на дні водойм і на суші, піддається біохімічному розкладу. Бактерії у своїй руйнують найпростіші сполуки. У міру занурення органічної речовини вглиб Землі та підвищення температури діяльності бактерій згасає і повністю припиняється при температурі 100°С. Однак вже включився інший механізм-руйнування складних органічних сполук (залишки живої речовини) у простіші вуглеводні і, зокрема, метан, під впливом зростаючих температури і тиску. Важливу рольу цьому процесі грають природні каталізатори - алюмосилікати, що входять до складу різних, особливо глинистих порід, а також мікроелементи та їх сполуки.

Чим відрізняється в такому разі утворення метану від утворення нафти?

По-перше, нафта утворюється з органічної речовини сапропелевого типу - опадів морів та шельфу океанів, утворених з фіто- та зоопланктону, збагачених жировими речовинами. Вихідним для утворення метану є органічна речовина гумусового типу, що складається із залишків рослинних організмів. Ця речовина при термокаталізі утворює в основному метан.

По-друге, головна зона нафтоутворення відповідає температурам гірських порід від 60 до 150 ° С, які трапляються на глибині 1,5 ... 6 км. У головній зоні нафтоутворення поряд з нафтою утворюється метан (у порівняно малих кількостях), а також його більш важкі гомологи. Потужна зона інтенсивного газоутворення відповідає температурам 150...200°С і більше, вона знаходиться нижче за головну зону нафтоутворення. У головній зоні газоутворення у жорстких температурних умовах відбувається глибока термічна деструкція не тільки розсіяної органічної речовини, а й вуглеводнів горючих сланців та нафти. При цьому утворюється велика кількість метану.

Радіаційно-хімічний процесутворення метану протікає при дії радіоактивного випромінюванняна різні вуглецеві сполуки.

Помічено, що чорні тонкодисперсні глинисті опади з підвищеною концентрацією органічної речовини, як правило, збагачені ураном. Це з тим, що накопичення органічного речовини в опадах сприяє осадженню солей урану. Під впливом радіоактивного випромінювання органічна речовина розпадається з утворенням метану, водню та окису вуглецю. Остання сама розпадається на вуглець та кисень, після чого вуглець з'єднується з воднем, також утворюючи метан.

Механохімічний процесутворення метану полягає в утворенні вуглеводнів з органічної речовини (вугілля) під впливом постійних та змінних механічних навантажень. В цьому випадку на контактах зерен мінеральних порід утворюються висока напруга, енергія яких і бере участь у перетворенні органічної речовини.

Метаморфічний процесутворення метану пов'язане з перетворенням вугілля під впливом високих температур у вуглець. Цей процесє частина загального процесу перетворення речовин за нормальної температури понад 500 °З. У таких умовах глини перетворюються на кристалічні сланці та граніт, вапняк-в мармур тощо.

Космогенний процесУтворення метану визначає «космічна» гіпотеза утворення нафти В. Д. Соколова.

Яке місце займає кожен із цих процесів загалом, процесі утворення метану? Вважається, що основна маса метану більшості газових родовищсвіту має термокаталітичне походження. Утворюється на глибині від 1 до 10 км. Велика часткаметану має біохімічне походження. Основна його кількість утворюється на глибинах до 1...2 км.

Внутрішня будова Землі

На цей час сформувалися загальні уявленняпро будову Землі, оскільки найбільш глибокі свердловинина Землі розкрили лише земну кору. Докладніше про надглибоке буріннябуде розказано у розділі, присвяченому бурінню свердловин.

У твердому тілі Землі виділяють три оболонки: центральну – ядро, проміжну – мантію та зовнішню – земну кору. Розподіл внутрішніх геосфер за глибинами представлено в табл.16.

Таблиця 16 Внутрішні геосфери Землі

В даний час є різноманітні уявлення про внутрішній будовіі склад Землі (В.Гольдшмідта, Г.Вашингтона, А.Е.Ферсмана та ін.). Найбільш досконалою моделлю будови Землі визнано модель Гутенберга-Буллена.

Ядро – це найщільніша оболонка Землі. За сучасними даними розрізняють внутрішнє ядро(яке вважається таким, що знаходиться в твердому стані) і зовнішнє ядро ​​(яке вважається перебувати в рідкому стані). Вважається, що ядро, в основному, складається з заліза з домішкою кисню, сірки, вуглецю і водню, причому внутрішнє ядро ​​має залізо-нікелевий склад, що повністю відповідає складу ряду метеоритів.

Далі розташовується мантія. Мантія поділяється на верхню та нижню. Вважається, що верхня мантія складається з магнезіально-залізистих мінералів-силікатів типу олівін та піроксен. Нижня мантія характеризується однорідним складом і складається з речовини, багатої на оксиди заліза, магнію. В даний час мантія оцінюється як джерело сейсмічних та вулканічних явищ, гороосвітніх процесів, а також зона реалізації магматизму.

Вище мантії знаходиться земна кора. Кордон між земною корою та мантією встановлюється по різкій зміні швидкостей сейсмічних хвиль, вона названа розділом Мохоровича, на честь югославського вченого А.Мохоровича, який вперше її встановив.

Такий характер планетарного рельєфу пов'язаний із різною будовоюта складом земної: кори. Під материками товщина літосфери сягає 70 км (загалом 35 км), а під океанами 10-15 км (загалом 5-10 км).

Континентальна кораскладається з трьох шарів осадового, гранітогнейсового та базальтового. Океанська кора має двошарову будову: під малопотужним пухким осадовим шаром розташовується базальтовий, який у свою чергу змінюється шаром, складеним габро з підлеглими ультрабазитами.

Субконтинентальна кора присвячена острівним дугамта має підвищену потужність. Субокеанська кора розташовується під великими океанськими западинами, у внутрішньоконтинентальних і окраїнних морях(Охотське, Японське, Середземне, Чорне та ін.) і на відміну від океанської має значні потужності осадового шару.

Будова земної кори

Земна кора є найбільш вивченою з усіх оболонок. Вона складена із гірських порід. Гірські породи - це мінеральні сполуки постійного мінералогічного та хімічного складу, що утворюють самостійні геологічні тіла, що становлять земну кору Гірські породи за своїм походженням поділяються на три групи: магматичні, осадові та метаморфічні.

Магматичні породиутворилися в результаті застигання та кристалізації магми на поверхні Землі в глибині земної поверхні або в її надрах. Ці породи мають, в основному кристалічна будова. Тварин та рослинних залишківу них не міститься. Типові представники магматичних порід - базальти та граніти.

Осадові породиутворилися в результаті осадження органічних та не органічних речовинна дні водних басейнівта поверхні материків. Вони діляться на уламкові породи, а також породи хімічного, органічного та змішаного походження.

Уламкові породиутворилися в результаті відкладення дрібних шматочків зруйнованих порід. Типові представники: валуни, галечники, гравій, піски, пісковики, глини.

Породи хімічного походженняутворилися внаслідок випадання солей з водних розчинівабо в результаті хімічних реакційу земній корі. Такими породами є гіпс, кам'яна сіль, бурі залізняки, крем'янисті туфи.

Породи органічного походженняє скам'янілими останками тварин та рослинних організмів. До них відносяться вапняки, крейда.

Породи змішаного походженняскладені із матеріалів уламкового, хімічного, органічного походження. Представники цих порід - мергелі, глинисті та піщані вапняки.

Метаморфічні породиутворилися з магматичних та осадових порід під впливом високих температур та тисків у товщі земної кори. До них відносяться сланці, мармур, яшми.

Корінні породи Удмуртії виходять з-під ґрунтів і четвертинних відкладень по берегах річок і струмків, в ярах, а також у різних виробках: кар'єрах, котлованах тощо. Теригенні породи абсолютно переважають. До них відносяться такі різниці, як алевроліти, пісковики і значно менше – конгломерати, гравеліти, глини. Карбонатні породи, що зустрічаються рідко, включають вапняки і мергелі. Усі названі породи, як будь-які інші, складаються з мінералів, т. е. природних хімічних сполук. Так, вапняки складаються із кальциту - з'єднання складу СаСО 3 . Зерна кальциту у вапняках дуже дрібні і помітні лише під мікроскопом.

Мергелі та глини, крім кальциту, містять у велику кількістьмікроскопічно дрібні глинисті мінерали. З цієї причини після впливу на мергель соляною кислотою на місці реакції утворюються освітлені або більше темні плями- Результат концентрації глинистих частинок. У вапняках та мергелях часом зустрічаються гнізда та жилки кристалічного кальциту. Іноді можна бачити і друзі кальциту – зростки кристалів даного мінералу, які приросли одним кінцем до гірської породи.

Теригенні породи поділяються на уламкові та глинисті. Більшість корінної поверхні республіки складена уламковими породами. До них відносяться вже згадані алевроліти, пісковики, а також рідкісні гравеліти, конгломерати.

Алевроліти складаються з уламкових зернят таких мінералів, як кварц (SiO 2), польові шпати (KAlSi 3 O 8 ; NaAlSi 3 O 8 ∙CaAl 2 Si 2 O 8), інших пилуватих частинок діаметром не більше 0,05 мм. Як правило, алевроліти сла просцементовані, комкуваті і на вигляд нагадують глини. Від глин вони відрізняються більшим закам'яненням та меншою пластичністю.

Пісковики - друга поширена корінна порода Удмуртії. Вони складаються з уламкових частинок (піщанок) різного складу- зернят кварцу, польових шпатів, уламків крем'янистих та ефузійних (базальти) порід, внаслідок чого дані пісковики називають поліміктовими або полімінеральними. Розмір піщаних частинок коливається від 0,05 мм до 1 – 2 мм. Як правило, пісковики слабо зцементовані, легко розпушуються і тому використовуються у будівельних цілях як звичайні (сучасні річкові) піски. У пухких пісковиках нерідко зустрічаються прошарки, лінзи та конкреції вапняних пісковиків, уламковий матеріал яких зцементований кальцитом. На відміну від алевролітів пісковикам властива як горизонтальна, так і коса шаруватість. У пісковиках зрідка відзначаються дрібні вапняні раковини прісноводних двостулкових молюсків. Все разом узяте (коса шаруватість, рідкісні копалини) свідчать про річкове, або алювіальне, походження поліміктових пісковиків. Цементація пісковиків кальцитом пов'язана з розпадом бікарбонату кальцію в підземних водах, що циркулювали по порах пісків. Кальцит при цьому виділявся як нерозчинний продукт реакції внаслідок випаровування вуглекислого газу.

Рідше теригенні гірські породи представлені гравелітами та конгломератами. Це міцні гірські породи, що складаються з окатаних (круглих, овальних) або згладжених уламків бурих мергелів, що зцементовані кальцитом. Мергелі – місцевого походження. У вигляді домішки в уламковому матеріалі трапляються темні кремені та ефузиви (стародавні базальти), привнесені пермськими річками з Уралу. Розмір уламків гравелітів коливається від 1 (2) мм до 10 мм відповідно в конгломератах від 10 мм до 100 мм і більше.

В основному, родовища нафти приурочені до осадових порід, хоча існують родовища нафти, приурочені до метаморфічних (Марокко, Венесуела, США), або до магматичних пород (В'єтнам, Казахстан).

13. Пласти-колектори. Пористість та проникність.

Колекторомназивається гірська порода, що має такі геолого-фізичні властивості, які забезпечують фізичну рухливість нафти або газу в її пустотному просторі. Порода-колектор може бути насичена нафтою або газом, так і водою.

Породи з такими геолого-фізичними властивостями, при яких рух нафти або газу в них фізично неможливий, називаються неколекторами.

«КУБАНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

Факультет очного навчання інституту нафти, газу та енергетики.

Кафедра Нафтогазового промислу

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

З дисципліни:

« Геологія нафти та газу»

для студентів усіх форм навчання спеціальностей:

130501 Проектування, спорудження та експлуатація нафтогазопроводів та нафтогазосховищ;

130503 Розроблення та експлуатація нафтових та газових родовищ;

130504 Буріння нафтових та газових свердловин.

бакалаврів за напрямом 131000 «Нафтогазова справа»

Укладач: старший викладач

Шостак О.В.

КРАСНОДАР 2012

ЛЕКЦІЯ 1-ВСТУП………………………………………………………………………… 3

лекція 2- ПРИРОДНІ ГАРЮЧІ КОПАЛЬНІ…………………………………..12

лекція 3- ОСОБЛИВОСТІ НАКОПЛЕННЯ І ПЕРЕТВОРЕННЯ ОРГАНІЧНИХ СПОЛУКІВ ПРИ ЛІТОГЕНЕЗІ………………………………….19

лекція 4 - СКЛАД І ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НАФТИ І ГАЗУ….25

лекція 5 - ХАРАКТЕР ЗМІНИ СКЛАДУ І ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ НАФТИ І ГАЗУ В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД ВПЛИВУ РІЗНИХ ПРИРОДНИХ ФАКТОРІВ…………………………………………………………… 45

лекція 6 - ПРОБЛЕМИ ПОХОДЖЕННЯ НАФТИ І ГАЗУ……………………….56

лекція 7 - МІГРАЦІЯ ВУГЛЕВОДОРОДІВ………………………………………………62

лекція 8 - ФОРМУВАННЯ ЗАЛЕЖІВ…………………………………………………75

лекція 9 - ЗОНАЛЬНІСТЬ ПРОЦЕСІВ НАФТОУТВОРЕННЯ………………….81

ЛЕКЦІЯ 10- ЗАКОНОМІРНОСТІ ПРОСТОРОВОГО РОЗМІЩЕННЯ СКОПЛЕННЯ НАФТИ І ГАЗУ У ЗЕМНІЙ КОРИ…………………………………………101

ЛЕКЦІЯ 11 - МІСТОРОДЖЕННЯ НАФТИ І ГАЗУ ТА ЇХ ОСНОВНІ КЛАСИФІКАЦІЙНІ ОЗНАКИ…………………………………………………….108

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ……………………………………………………………………….112

Лекція 1

Серед найважливіших видів промислової продукції одне з основних місць займають нафту, газ та продукти їхньої переробки.

На початок XVIII в. нафту, переважно, видобували з копанок, які обсаджували тином. У міру накопичення нафту вичерпували та у шкіряних мішках вивозили споживачам.

Колодязі кріпилися дерев'яним зрубом, остаточний діаметр обсадженої колодязя становив зазвичай від 0,6 до 0,9 м з деяким збільшенням донизу для поліпшення припливу нафти до його забійної частини.

Підйом нафти з колодязя проводився за допомогою ручної брами (пізніше кінного приводу) і мотузки, до якої прив'язувався бурдюк (відро зі шкіри).

До 70-х років ХІХ ст. Переважна більшість нафти у Росії у світі видобувається з нафтових свердловин. Так було в 1878 р. у Баку їх налічується 301, дебіт яких у багато разів перевищує дебіт з колодязів. Нафту зі свердловин видобували жолонкою - металевою судиною (труба) заввишки до 6 м, у дно якої вмонтований зворотний клапан, що відкривається при зануренні жолонки в рідину і закривається під час її руху вгору. Підйом желонки (тартання) вівся вручну, потім на кінній тязі (початок 70-х років XIX ст.) та за допомогою паровий машини(80-ті роки).

Перші глибинні насоси були застосовані в Баку в 1876, а перший глибинний штанговий насос - в Грозному в 1895. Однак тартальний спосіб тривалий час залишався головним. Наприклад, 1913 р. у Росії 95% нафти видобуто желонуванням.

Метою вивчення дисципліни «Геологія нафти та газу є» створення бази понять та визначень, що утворюють фундаментальну науку - основами знань про властивості та склад вуглеводнів, їх класифікацію, про походження вуглеводнів, про процеси формування та закономірності розміщення родовищ нафти та газу.

Геологія нафти та газу– галузь геології, що вивчає умови освіти, розміщення та міграції нафти та газу в літосфері. Становлення Геології нафти та газу як науки відбулося на початку ХХ століття. Її основоположником є ​​Губкін Іван Михайлович.

Газ - у вигляді бульбашок або газових фонтанів (грязьові конуси, від метра до сотень метрів) Приклад. Апшеронський півострів, вулкан Тоурагай – 300 м. Конуси спостерігаються в Ірані, Мексиці, Румунії, США.

Природні виходи нафти – з дна водойм, виділяється з дна Каспійського моря, тріщини, нафтові конуси, породи просочені нафтою. Дагестан, Чечня, Апшеронський, Таманський півострів. Такі прояви характерні для сильно порізаної місцевості, де гірські складки врізаються у пласти. Зустрічаються нафтові озера до 50 га. В'язка окислена нафта. Породи, просочені нафтою, називаються «Кірамі», наприклад, просочений вапняк. Кавказ, Туркменія, Азербайджан.

Спочатку достатньо було природних джерел. Зростала потреба в енергії. Закладка колодязів у місцях виходу збільшувала дебіт.

Найпростіший методрозвідки – це буріння свердловин на прямій, що з'єднує два природні виходи або дві вже діючі свердловини. Закладка свердловин наосліп. (Випадок з вороною).

Буріння однієї свердловини коштує близько трьох мільйонів рублів. І лише одна з десяти свердловин може дати нафту. Проблема – підвищити ймовірність виявлення нафти.

В основі цього – наука геологія – склад, будова, історія Землі, а також методів пошуку та розвідки нафтогазових родовищ.

Склад та вік земної кори. Характер основних порід.

Склад та вік земної кори

Земна кора складена з порід, які за походженням поділяються на три групи: магматичні (вивержені), осадові метаморфічні (видозмінені) (метаморфоза)

Магматичні - утворилися в результаті застигання та кристалізації магми, після її впровадження в земну кору або виливання на поверхню мають в основному кристалічну структуру. Ознак тварин та рослинних решток у них немає. Це дуже міцні, монолітні, однорідні масиви, що складають базальтовий та гранітний шари земної кори.

Опадові - результат осадження органічних та неорганічних речовин на дні басейнів та поверхні материків. Льодовикові морени. Вони діляться – на уламкові(валуни, гравій піски, пісковик, глини,) , породи хімічноїпоходження - випадання солей та водних розчинів, або хімічних реакцій у земній корі (гіпс, кам'яна сіль, бурі залізняки, крем'янисті туфи), органічного(скам'янілі останки) та змішаного(суміш – уламкових, хімічних, органічних порід) мергелі, глинисті та піщані вапняки.

Товщина осадового шару 15-20 км. Осадові породи становлять близько 10% земної кори і покривають 75% поверхні Землі.

Більше ¾ всіх корисних копалин – вугілля, нафта, газ, руди заліза та марганцю, розсипи золота, платини, алмазів – пов'язані з осадовими породами.

Метаморфічні– утворилися з магматичних та осадових порід під впливом високих температур та тиску (сланці, мармур, яшми тощо)

Основні поклади нафти та газу зосереджені в осадових породах,Є й винятки. Осадові породи залягають у знижених областях континентів та водних басейнів. У них присутні ознаки тварин і рослинних субстанцій у вигляді скам'янілостей або відбитків.

Певні види органіки існували у певні часові відрізки, тому вік порід логічно пов'язати з наявністю цих ознак.

У геології визначення віку гірських порід обчислюється у прив'язці до періоду існування певного виду рослинного та тваринного світу.

Геохронологія земної кори.

Оскільки основні відомі родовища нафти та газу зосереджені в осадових породах, необхідно приділити додаткову увагу.

Осадові породи зустрічаються у знижених місцях континентів та у морських басейнах. Вони часто зберігаються останки тварин і рослинних організмів, населявших Землю у різні часи як відбитків і скам'янілостей. Оскільки певні види організмів існували лише протягом певних проміжків часу, то вік порід стало можливим пов'язати з наявністю тих чи інших останків.

Час формування земної кори 3-3,5 млрд. років ділиться на епохи, які поділяються на періоди, періоди – на епохи, епохи – на століття.

Товща гірських порід, що утворилася протягом ери, називається групою, протягом періоду - системою, протягом епохи - відділом, протягом століття - ярусом. Товщина горн порід утворена в епоху – група, протягом періоду – системою, протягом епохи – відділом, протягом століття – ярусом.

Найдавніша ера – археозойська- «Ера початку життя». У породах цього віку залишки рослинності та тварин зустрічаються дуже рідко.

Наступна ера - протерозойська- «Зоря життя». У породах цієї ери зустрічаються скам'янілості безхребетних тварин та водоростей.

Палеозойська ера, тобто. «Ера стародавнього життя», характеризується бурхливим розвитком тварини та рослинного світу, Інтенсивними гороосвітніми процесами У цих породах знайдено більше запасів вугілля, нафти, газу, сланців.

У цих породах знайдено великі покладивугілля, нафти, газу та сланцю.

Мезозойська, тобто. «Ера середнього життя», також характеризується сприятливими умовамидля утворення вуглеводнів та вугілля.

Кайнозойськаепоха, тобто. «Ера нового життя», найближча до нас, з максимально сприятливими умовами для утворення родовищ корисних копалин. До цього періоду належать найпотужніші родовища вуглеводнів.

Поняття про створення родовищ нафти. Схема розміщення свердловин, методи впливу на пласт - внутрішньоконтурне і законтурне заводнення. Поняття контролю за розробкою родовища.

Поняття про методи підвищення нафтовіддачіпластів. Теплові методи

Нафтовімісце народження

Гірські породи, що становлять земну товщу, поділені на два основні види - вивержені та осадові.

· Вивержені породи-утворюються при застиганні рідкої магми в товщі земної кори (граніт) або вулканічних лавна землі (базальт).

· Осадові породи-утворюються шляхом осадження (головним чином водному середовищі) та подальшого ущільнення мінеральних та органічних речовин різного походження. Ці породи зазвичай залягають пластами. Певний періодчасу протягом якого йшло формування комплексів гірських порід у певних геологічних умовназивається геологічною ерою(ератемою). Співвідношення цих пластів у розрізі земної кори щодо один одного вивчається СТРАТИГРАФІЄЮ і зведено до стратиграфічної таблиці.

Стратиграфічна таблиця

Стародавніші відкладення відносять до криптозойської еонотеми, яка розділена на АРХЕЙ і ПРОТЕРОЗОЙ. Таксонометрична шкала докембрійських відкладень не розроблена.

Усі гірські породи мають пори, вільні простору між зернами, тобто. мають пористість. Промислові скупчення нафти (газу) містяться головним чином осадових породах - пісках, пісковиках, вапняках, є хорошими колекторами для рідин і газів. Ці породи мають проникність, тобто. здатністю пропускати рідини та гази через систему численних каналів, що зв'язують порожнечі в породі.

Нафтаі газзустрічаються в природі у вигляді скупчень, що залягають на глибинах від кількох десятків метрів до кількох кілометрів від земної поверхні.

Пласти пористої породи, пори та тріщини якої заповнені нафтою, Називаються нафтовими пластами (газовими) або горизонтами.

Пласти, в яких є скупчення нафти ( газу) називаються покладами нафти ( газу).

Сукупність покладів нафтиі газу, сконцентрованих у надрах на одній і тій же території та підпорядкованих у процесі утворення однієї тектонічній структуріназивається нафтовим (газовим) родовищем.

Зазвичай поклади нафти (газу) буває приурочена до певної тектонічної структури, під якою розуміють форму залягання порід.

Пласти осадових гірських порід, що спочатку залягали горизонтально, в результаті впливу тисків, температур, глибинних розривів піднімалися або опускалися в цілому або відносно один одного, а так само згинали складки різної форми.

Складки, звернені опуклістю нагору, називаються антикліналями, а складки спрямовані опуклістю вниз - синкліналями.

Антикліналь Синкліналь

Сама висока точкаантикліналі називається її вершиною, а Центральна частинасклепінням. Похилі бічні частини складок (антикліналей та синкліналів) утворюють крила. Антикліналь, крила якої мають кути нахилу, однакові з усіх боків, називається куполом.

Більшість нафтовихі газовихпокладів світу присвячені антиклінальним складкам.

Зазвичай одна складчаста система верств (пластів) є чергування опуклостей (антиклиналей) і увігнутостей (синкліналей), причому у таких системах породи синкліналей заповнені водою, т.к. вони займають нижню частину структури, нафту (газ) А, якщо вони зустрічаються, заповнюють пори порід антикліналей. Основними елементами, що характеризують залягання пластів, є

· Напрямок падіння;

· Простягання;

· кут нахилу

Падіння пластів - це нахил шарів земної кори до горизонту, Найбільший кут, що утворюється поверхнею пласта горизонтальною площиноюназивається кутом падіння пласта.

Лінія, що лежить у площині пласта і перпендикулярна до його падіння, називається простяганням пласта

Структурами, сприятливими для накопичення нафти, крім антикліналів, є монокліналі. Монокліналь - це поверх залягання пластів гірських порід з однаковим нахилом в один бік.

При утворенні складок зазвичай пласти лише зминаються, але з розриваються. Однак у процесі гороутворення під дією вертикальних сил пласти нерідко зазнають розриву, утворюється тріщина, вздовж якої пласти зміщуються відносно один одного. При цьому утворюються різні структури: скидання, скидання, насуви, грабели, горети.

· Скидання - зміщення блоків гірських порід відносно один одного по вертикальній або круто похилій поверхні тектонічного розриву. Відстань по вертикалі, на яку змістилися пласти, називаються амплітудою скидання.

· Якщо по тій же площині відбувається не падіння, а підйом пластів, то таке порушення називають скиданням (зворотним скиданням).

· Надвіг - розривне порушення, при якому одні маси гірських порід насунуті на інші.

· Грабель - опущена за розломами ділянка земної кори.

Горет - піднята за розломами ділянка земної кори.

Геологічні порушення надають великий впливна розподіл нафти (газу) у надрах Землі - в одних випадках вони сприяють її нагромадженню, в інших навпаки, можуть бути шляхами обводнення нафтогазонасиченихпластів або виходу на поверхню нафти та газу.

Для утворення нафтового покладу необхідні такі умови

§ Наявність пласта-колектора

§ Наявність над ним та під ним непроникних пластів (підошва та покрівля пласта) для обмеження руху рідини.

Сукупність цих умов називається нафтовою пасткою. Розрізняють

§ Звідову пастку

§ Літологічно екрановані

§ Тектонічно екрановані

§ Стратиграфічно екрановані

Нафта та природний газ

План вивчення теми

• 1. Нафта, її елементний склад.
• 2. коротка характеристика фізичних властивостейнафти.
• 3. Вуглеводневий газ.
• 4. Компонентний склад та коротка характеристика фізичних властивостей газу.
• 5. Поняття про газоконденсат.
• 6. Походження нафти та газу.
• 7. Нафта як джерело забруднення природного довкілля.

Нафта та природний газ - цінні корисні копалини. І.М.Губкін зазначав, що розгадка походження нафти має як науково-технічний інтерес, а й першорядне практичне значення, т.к. вона дозволяє отримати надійні вказівки, у яких місцях шукати нафту, і як доцільно організувати її розвідку.

Походження нафти - одне з найскладніших і досі остаточно невирішених проблем природознавства. В основу існуючих гіпотез покладено уявлення про органічне та неорганічне походження нафти та газу.

Нафта являє собою суміш вуглеводнів, що містить кисневі, сірчисті та азотні сполуки. Залежно від переважання низки вуглеводнів нафти може бути: метанові, нафтенові, ароматичні.

Товарні якості нафти залежить від вмісту парафіну. Розрізняють нафти: малопарафіністі трохи більше 1 %, слабко парафіністі - від 1% до2; високопарафіністі понад 2%.

Основні фізичні властивості нафти характеризує щільність, об'ємний коефіцієнт, в'язкість, стисливість, поверхневий натяг та тиск насичення.

Вуглеводневий газ знаходиться у надрах Землі у вигляді самостійних скупчень, утворюючи чисто газові поклади або газові шапки, а також у розчиненій воді. Горючий газ є сумішшю граничних вуглеводнів метану, етану, пропану і бутану, нерідко у складі газу присутні більш важкі вуглеводні пентан, гексан, гептан. Вуглеводневі гази зазвичай можуть містити вуглекислий газ, азот, сірководень та невеликі кількості рідкісних газів (гелію аргону, неону).

Природні вуглеводневі гази мають такі фізичні властивості, щільність, в'язкість, коефіцієнт стисливості газу, розчинність газу рідини.

Що таке нафту, природний газ?

Якими основними властивостямимають нафту, гази?

Які є теорії походження нафти?

Які нафти називають парафіністими?

Якими властивостями мають нафту?

Основні:

Додаткові: стор.93-99

Умови залягання нафти, природного газу та пластової води у земній корі

План вивчення теми

• 1. Поняття про породи - колектори. Групи порід – колекторів.
• 2. Порові простору в гірських породах, їх види, форма та розміри.
• 3. Колекторські властивості гірських порід.
• 4. Гранулометричний склад.
• 5. Пористість, тріщинуватість.
• 6. Проникність.
• 7. Карбонатність.
• 8. Методи вивчення колекторських властивостей.
• 9. Нафтогазонасиченість порід - колекторів.
• 10. Породи – покришки. Поняття про природні резервуари та пастки. Водонафтові газонафтові контакти. Контури нафтогазоносності.
• 11. Поняття про поклади та родовища нафти та газу.
• 12. Руйнування покладів.
• 13. Пластові води, їхня промислова класифікація. Рухлива та пов'язана вода.
• 14. Загальні відомостіпро тиск і температуру в нафтових та газових пластах. Карти ізобарів, їх призначення.

Короткий виклад теоретичних питань.

Природний резервуар - природне містище для нафти, газу і води, всередині якого вони можуть циркулювати і форма, якого обумовлена ​​співвідношенням колектора з породами, що вміщають його (колектор) погано проникними. Виділяють три основні типи природних резервуарів: пластові, масивні, літологічно обмежені з усіх боків.

Гірські породи, що мають здатність вміщувати нафту, газ і воду і віддавати їх у промислових кількостях під час розробки, називаються колекторами. Колектори характеризуються ємнісними та фільтраційними властивостями.

Покришками називають погано проникні гірські породи, що перекривають і екранують скупчення нафти та газу. Наявність покришок - найважливіша умовабезпеки накопичень нафти та газу.

Пастка - частина природного резервуару, в якому завдяки структурному порогу, стратиграфічному екрануванню, літологічному обмеженню можливе утворення скупчень нафти та газу. Будь-яка пастка є об'ємною тривимірною формою, в якій в силу ємнісних, фільтраційних і екрануючих властивостей накопичуються і зберігаються вуглеводні.

Міграцією нафти та газу називаються різні переміщення цих флюїдів у товщі гірських порід. Розрізняють міграцію первинну та вторинну.

Під покладом нафти та газу розуміються локальні промислові скупчення цих корисних копалин у проникних колекторах - пасток різного типу. Просторово обмежена ділянка надр, що містить поклад або кілька покладів нафти і газу, розташованих на одній площі, називається родовищем.

Запитання для самоконтролю на тему:

Які є види природних резервуарів?

Основні властивості порід – колекторів?

Що таке пастка?

Види пасток нафти та газу?

Види міграції нафти та газу?

Види родовищ нафти та газу?

Нафтогазоносні провінції

План вивчення теми

• 1. Районування нафтогазоносних територій Росії, перспективність розвитку;
• 2. Поняття про нафтогазоносні провінції, області та райони, зони нафтогазононакопичення.
• 3. Основні нафтогазоносні провінції та області Росії.
• 4. Найбільші та унікальні нафтові та нафтогазові родовищаРосії.
• 5. Характеристика нафтогазоносних провінцій, що мають розвинуту нафтову промисловість(Західно-Сибірській, Волго-Уральській, Тімано-Печорській, Північно-Кавказькій, Східно-Сибірській).
• 6. Основні риси геологічної будовита нафтогазоносність.

Короткий виклад теоретичних питань.

На сході європейської частини РФ розташовуються великі території Волго - Уральська, Прикаспійська нафтогазоносні провінції.

Волго - Уральська нафтогазоносна провінція міцно увійшла до історії нафтогазовидобувної промисловості країни під назвою Другого Баку.

Західно-Сибірська нафтогазоносна провінція відповідає епіпалеозойській платформі, займає значну частинутериторії величезної Західно-Сибірської низовини.

Прикаспійська нафтогазоносна провінція, розташована на південному сході європейської частини РФ

Необхідно розглянути їх основні риси геологічної будови, нафтогазонність, родовища нафти та газу.

Запитання для самоконтролю на тему:

• 1. Загальна характеристикаВолго – Уральській нафтогазоносній провінції?
• 2. Загальна характеристика Західно-Сибірської нафтогазоносної провінції?
• 3. Загальна характеристика прикаспійської нафтогазоносної провінції?
• 4. Основні риси геологічної будови провінцій?

Основні та додаткові джерелапо темі

Основні: стор.92 -110; 119 – 132; 215 - 225

Додаткові: стор.105-122

Режими покладів нафти та газу

План вивчення теми

• 1. Джерела енергії в пластах, коротку характеристику режимів роботи нафтових та газових покладів
• 2. Природні режими нафтових та газових покладів, геологічні чинники їх формування та прояви.
• 3. Тиск насичення та його вплив на режим роботи покладів.
• 4. Коротка характеристика водонапірного, упруговодонапірного, газонапірного (режиму газової шапки), розчиненого газу та гравітаційного режимів.
• 5. Характеристика природних режимівгазових та газоконденсатних покладів.
• 6. Визначення режимів роботи покладів у процесі дослідно-промислової експлуатації.

Короткий виклад теоретичних питань.

Пластова енергія в покладах нафти та газу може бути така: натиск крайових вод; пружні силинафти, газу та води; розширення газу розчиненого у нафті; тиск стисненого газу; сила тяжіння. Прояв пластової енергії обумовлюється характером підземного резервуара, типом покладу та формою покладу; колекторськими властивостями пласта всередині покладу та поза нею, складом та співвідношенням флюїдів у покладі, віддаленістю від галузі живлення пластових вод та умовами розробки.

Режимом покладу називається характер прояву пластової енергії, що рухає нафту і газ по пласту до вибоїв свердловин і залежить від природних умовта заходів щодо впливу на пласт.

Залежно від джерела пластової енергії, що забезпечує пересування нафти з пласта в свердловину, існують такі режими нафтових покладів: водонапірний, напруговодонапірний режими; режим розчиненого газу; газонапірний та гравітаційний режими. При одночасному прояві енергії кількох видів прийнято говорити про змішаний або комбінований режим

У розробці газових родовищ використовують водонапірний, газовий, змішаний режими. Водонапірний режим зустрічається дуже рідко.

Технологія розтину продуктивних горизонтів зумовлює підвищення продуктивності свердловин, що покращує приплив нафти і газу зі слабопроникних пропластків, що в кінцевому рахунку сприяє збільшенню нафтовіддачі пластів.

Методи розкриття пластів залежно від пластового тиску та ступеня насиченості пласта нафтою, ступеня дренування, положення газо - водонафтового контакту та глибини залягання пласта та інших факторів.

Конструкцію вибоїв свердловин вибирають з урахуванням літологічних і фізичних властивостей та розташування свердловин на поклади, тому вибої свердловин можуть бути відкритими або з обсадженими стовбурами.

Запитання для самоконтролю