Зональность распределения УВ в ОПБ
ЛЕКЦИЯ 7
Происхождение нефти и газа – гипотезы, концепции и теории нефтегазообразования
История взглядов на происхождение нефти
История науки знает много случаев, когда вокруг какой-нибудь проблемы разгораются горячие дискуссии. Такие споры идут вокруг проблемы происхождения нефти - органической или неорганической. Они начались в ХVIII веке и продолжаются до настоящего времени, то затихая, то вспыхивая вновь. Каждое из двух основных направлений взглядов на происхождение углеводородов, подразделяясь на ряд гипотез, важны не только в научном плане, но и для прогнозирования недр на нефть и газ, обоснования направлений нефтегазопоисковых работ.
Проблема органического происхождения нефти к концу XX в. нашла обоснование в осадочно-миграционной теории нафтидогенеза. Гипотезы неорганического происхождения нефти, в свою очередь, подразделяются на вулканическую, карбидную и космическую.
Органическое происхождение нефти
А.Э.Конторович, выделил четыре основных этапа формирования и развития биогенной теории нафтидогенеза :
I -«этап альтернативных догаток» - середина XVIII в. до начала XX в. (М.В.Ломоносов: «О слоях земных», в которой он впервые выдвинул идею об органическом происхождении нефти).
II - «этап формирования гипотезы» -с начала до серединыXX в. (К.Энглер, Г.Потонье, Д.Уайт, И.М.Губкин, Г.П.Михайловский, В.И.Вернадский и др. В.И.Вернадский первый преодолел чисто геологический подход к теории образования нефти и газа и стал разрабатывать проблему нафтидогенеза на стыке геологии, геохимии и биогеохимии. А.Д.Архангельский в 1925-1926 гг. впервые начал систематическое изучение распределения ОВ в осадочных породах, положив начало изучению нефтепроизводящих пород. И.М.Губкин впервые изложил основы биогенной теории нафтидогенеза, показав, что процессы нефтегазообразования в стратосфере начались сразу после зарождения жизни, сформулировав понятие о диффузно-рассеянной нефти, заложив основы учения о стадийности нефтегазообразования).
|
|
|
III - «этап становления основ современной теории нафтидогенеза» и углубления геохимических, геодинамических и флюидодинамических её оснований – от конца 40-х до начала второй половины 80-х гг. XX в. (Г.А.Амосов, А.И.Богомолов, И.О.Брод, Н.Б.Вассоевич, В.В.Вебер, Е.А.Рогозина и другие ученые ВНИГРИ, которые внесли существенный вклад в становление и развитие теории нафидогенеза, обладающую высокой степень прогнозирования, что проявилось в открытиях Волго-Уральской и Западно-Сибирской НГП. На прогресс теории нафтидогенеза огромное влияние оказало развитие аналитической, физической и органической химии, биохимии, многие достижения которых были ассимилированы органической геохимией.
|
|
|
IV - «этап развития биогенной теории нафтидогенеза» (создана нелинейная теория нафтидогенеза, разработана концепция эволюции нафтидогенеза в истории Земли и т.д.). Наиболее полно и систематическую характеристику этого этапа дал в своих работах Н.Б.Вассоевич.
М.В.Ломоносов в 1763 г. в своем трактате «О слоях земных» писал «Выгоняется подземным жаром из … каменных углей … бурая и черная масляная материя … и сие есть рождение жидких разного сорта горючих и сухих затверделых материй … каменная смола, нефть, гагат и сим подобное, которые хотя … разнятся, однако из одного начала происходят».
Таким образом, более 200 лет назад была высказана мысль об органическом происхождении нефти из каменного угля. Органическое вещество: уголь – нефть – газ.
Высокую оценку этой работы дал В.И.Вернадский еще в 1911 году. Он отметил, что М.В.Ломоносову «принадлежат точные и ясные, полные блеска и глубокой мысли первые изложения геологии». И далее В.И.Вернадский писал: «Лишь в первой половине XIX века мы встречаемся с аналогичными концепциями геологии».
Родилась органическая гипотеза.
|
|
|
Немецкие ученые Г.Гефер и К.Энглер в 1888 г. поставили опыты, доказавшие возможность получения нефти из животных организмов (перегонка сельдевого жира при Т =4000С и Р = 10 кгс/см2 - получены масло, горючие газы, вода, жиры, разные кислоты. Из масла плотностью 0.8105 г/см3 состоящего на 9/10 из УВ коричневого цвета последующей разгонкой были получены предельные УВ от пентана (С2Н5) до нонана (С9Н20), парафин и смазочные масла (олефины, нафтены, арены).
В 1919 г. академик Н.Д.Зелинский при перегонке сапропелевого ила из оз. Балхаш получил сырую смолу (63.2 %), кокс (16.0%), газы (СН4, СО2, Н, Н2S – 20.8%). При последующей переработки смолы из нее извлекли бензин, керосин, тяжелые масла.
Казалось проблема решена – нефть и газ производные разложения органики.
Научно-теоретический интерес и практическое значение проблемы образования нефти определил И.М.Губкин – основоположник отечественной школы нефтяников [28].
К середине ХХ в. было доказано единство всех горючих полезных ископаемых (нефти, угля, газа, горючих сланцев), установлена генетическая связь нефти с ископаемым ОВ осадочных пород, разработаны критерии выделения нефтегазоматеринских свит.
В 40-50 –е годы модель органического нефтеогазобразования рассматривала процесс образования нефти как преимущественно механическое отжатие глинами битуминозных компонентов, уже образовавшихся в живом веществе и диагенезе в процессе погружения и уплотнения этих глинистых нефтематеринских пород.
|
|
|
Созданная в начале 60 –х годов и развившаяся в 70-80 –е годы термокаталитическая концепция образования нефти в своей основе имеет химические реакции, протекающие в сравнительно узком температурном интервале; этот главный этап генерации УВ нефти ОВ назван Н.Б.Вассоевичем главной фазой нефтеобразования (ГФН), за рубежом – «нефтяным окном».
Итак, прежде чем рассматривать стадии онтогенеза углеводородов, рассмотрим, что собой представляет органическое вещество (ОВ) и какое ОВ составляет основу нефтегазопродуцирующих отложений. Это следующие ОВ:
Сапропели – органо-минеральные осадки озерных водоёмов. ОВ сапропеля образуется преимущественно за счет продуктов распада живущих в воде растительных и животных организмов … .
Сапропелиты – ископаемое ОВ осадочных пород, образовавшееся в основном за счет остатков зоо- и фитопланктона; являются основной органической составляющей пород нефтематеринских свит.
Сапропелито-гумиты – ископаемое ОВ, образовавшееся преимущественно из остатков растений; являются одной из главных составляющих РОВ нефтегазоматеринских и газоматеринской пород.
Гумито-сапропелиты – ископаемое ОВ, образовавшееся преимущественно из остатков растений; являются одной из главных составляющих РОВ нефтегазоматеринских пород.
Гумиты – РОВ континентальных отложений, образовавшееся главным образом за счет остатков высших растений (подгруппа углей группы гумолитов).
Формирование и преобразование осадочных пород проходит стадии диагенеза, эпигенеза и катагенеза.
Диагенез – преобразование осадка в осадочную породу в процессе уплотнения и физико-химического превращения и уравновешивания сред. Диагенез: ранний – главными являются окислительно-восстановительные процессы; поздний – решающую роль играет выравнивание концентраций ионов в поровых водах, приводящие к образованию конкреций.
Эпигенез– вторичные минералогические и структурные изменения осадочных пород в совокупности с изменениями содержащихся в них флюидов (воды, нефти, газа). Эпигенез наступает после диагенеза.
Катагенез – процессы изменения отдельных составных частей горной породы (минералов, РОВ, пустотного пространства, флюидов) при её эпигенезе в результате увеличения глубины погружения и пластовой температуры, происходящие без привноса вещества из внешних источников. Выделяются стадии протокатагенеза, мезокатагенеза и апокатагенеза.
Залежь нефти и/или газа формируется только в процессе миграции жидких или газообразных УВ. Нефть и газ – образования стадийные, формирующиеся на определенных катагенетических уровнях преобразования, причем на каждом из них генерируются УВ определенного состава; выделяются пики ГЗН и ГЗГ.
В разрезах осадочных бассейнов сверху вниз располагаются скопления УВ:
1) ПК1 – ПК2 – небольшие залежи сухого газа;
2) ПК3 - МК11 – залежи нафтено-метановой нефти и полусухого газа, в газовых шапках – полужирный и жирный газ;
3) МК12 – МК2 – в нефтях возрастает содержание метановых УВ, твердых парафинов и легких ароматических УВ, в газовых шапках – жирный газ;
4) МК3 – залежи метаморфизованных, высокопарафинистых нефтей с повышенным содержанием нормальных алканов;
5) МК4 – залежи газоконденсатов;
6) МК5 – залежи сухого газа;
7) МК5 – АК1 и ниже – залежи только метана.
Стадии катагенеза
| I. ПРОТОКАТАГЕНЕЗ | |||
| ПК1 | Б1 |
бурые | клареновые угли Донбасса |
| ПК2 | Б2 | ||
| ПК3 | Б3 | ||
| до 90-1000С | |||
| II. МЕЗОКАТАГЕНЕЗ | |||
| МК1 | Д | длиннопламенные | ГЗН: 80-90–150-1700С глубины 2 – 3,5 км |
| МК2 | Г | газовые | |
| МК3 | Ж | жирные |
ГЗГ: свыше 1700С глубины 3.5-5 км |
| МК4 | К | коксовые | |
| МК5 | ОС | отощенно-спекающиеся | |
| до 200-2200С | |||
| III. АПОКАТАГЕНЕЗ | |||
| АК1 | Т | тощие | ГЗГ - до 5 км |
| АК2 | ПА | полуантрациты | |
| АК3 | А | антрациты | |
| до 3000С | |||
В распределении залежей разного фазового состава УВ по вертикали отмечается сдвиг вверх примерно на половину градации относительно максимума генерации соответствующих флюидов.
Зональность распределения УВ в ОПБ
Итак для большинства осадочных бассейнов (ОБ) сверху вниз по шкале катагенеза:
| ||||||||||
В целом для большинства ОПБ сохраняется зональность сверху вниз: газ - тяжелая нефть - легкая нефть – газоконденсат – газ.
Стадии онтогенеза углеводородов и показатели нефтегазоносности, контролирующие процесс формирования (расформирования) залежей нефти и газа – очаг нефтегазообразования – генерация – миграция – аккумуляция – сохранность – консервация – эволюция (переформирования или расформирование).
Порода нефтегазоматеринская – осадочная порода, содержащаяОВ, которое способно при вступлении в главную зону нефтеобразования (ГЗН – Т0С от 50-60 до 150-170) генерировать нефть: 1) потенциально нефтематеринская, т.е. еще не реализовавшая свой потенциал нефтегенерации; 2) нефтепроизводящая или нефтепроизводившая, еще не исчерпавшая свой потенциал; 3) бывшая нефтематеринская, уже утратившая способность генерировать нефть.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 805; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!