Основы нефтепромысловой геологии
Nbsp;
Геология нефтяных и газовых
Месторождений
модуль 1
Что такое нефть? Немного химии, геологии и истории
Сырая нефть это природная легко воспламеняющееся жидкость, которая находится в глубоких осадочных отложениях и хорошо известна благодаря ее использованию в качестве топлива и сырья для химической промышленности.
Нефть и газ известны человечеству уже несколько тысяч лет. Еще в глубокой древности выходы нефти и газа были обнаружены в бассейнах Черного и Каспийского морей и использовались для отопления, смазки, как цементирующий материал и дорожное покрытие, заделывания щелей, смоления судов.
За несколько столетий до н.э. в Китае производилось бурение на нефть с использованием бамбуковых труб. Однако систематическая добыча нефти в мире началась спустя 2000 лет.
С точки зрения химии, нефть это сложная смесь углеводородов с различным числом атомов углерода в молекулах; в их составе могут присутствовать сера, азот, кислород и незначительное количество некоторых металлов.
Ученые еще не договорились в отношении того, как образуется в природе жидкая нефть. В основном предполагается, что остатки растений и животных, которые захоронились в иле, преобразуются в восстановительной среде, которая предохраняет вещество от окисления. Время преобразования не менее 500000 лет, умеренная температура 35 – 40 С и давление 10 атмосфер ведут к преобразованию органического вещества в низкомолекулярные легкие углеводороды, обычно находящиеся в сырой нефти.
|
|
|
Природные углеводороды чрезвычайно разнообразны. Они охватывают широкий круг минералов от черных битумных асфальтов, которые добываются шахтным способом, до светлых летучих нефтей, которые могут использоваться в качестве моторного топлива без дополнительной переработки.
Преимущества нефти и газа перед другими источниками энергии заключается в относительно высокой теплоте сгорания и в простоте использования с технологической точки зрения, более дешевая транспортировка нефти или газа по трубопроводам.
Так, выделится тепла при сгорании:
1 кг нефти - 46 МДж
1 м3 газа -36 МДж
1 кг антрацита -34 МДж
1 кг бурого угля - 9,3 МДж
1 кг дров -10,5 МДж
Транспортировка нефти, газа осуществляется по трубопроводам, в любое время суток, года. Погрузочно – разгрузочные работы практически сведены к нулю.
Применение газа вместо угля дает большую экономию времени и средств, улучшает условия труда, а также санитарное состояние городов, жилых домов, предприятий.
Крылатыми стали слова Д.И. Менделеева о том, что сжигать нефть это все равно, что растапливать печь ассигнациями. Наш современник, американский ученый Р. Лэпп в одной из своих статей говорит: «Я считаю варварством сжигание уникального наследия Земли – углеводородов – в форме нефти и природного газа.»
|
|
|
К сожалению, сегодня более 90% добытых нефти и газа сжигаются в промышленных топках и двигателях автомобилях. Между тем они являются ценным сырьем для переработки.
Из нефти получают:
Масла и смазки – необходимые любому механизму
Синтетический каучук – выработанный из нефти идет на изготовление резиновых изделий
Пластмассы – нашли широкое применение в промышленности и быту
Синтетические волокна – являются основой при производстве тканей
Метанол, формальдегид – применяется для дезинфекции
Хлороформ – применяется в медицине
Четыреххлористый углерод – применяется для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве
Этиловый спирт, полиэтилен, этиленгликоль, белковую биомассу.
Основными потребителями нефти являются США, Япония и Западная Европа.
Крупнейшими производителями нефти считаются Российская Федерация, США, Саудовская Аравия, Мексика.
Оценка мировых доказанных извлекаемых запасов нефти составляет 125 млрд. т. Около 63% этих запасов сосредоточено на Среднем и Ближнем Востоке.
|
|
|
Пик добычи нефти (4,06 млрд.т.) ожидается 2020 году, после чего ожидается период стабилизации. Ресурсы газа значительно более велики. Их хватит на несколько сот лет.
Россия – одна из немногих стран мира, которая полностью удовлетворяет собственные потребности в газе за счет своих ресурсов. Разведанные запасы газа в России составляют 48,1 трлн.м3, что является 33% от мировых запасов. Потенциально ресурсы газа нашей страны определяются как 236 трлн.м3.
Россия является крупнейшим в мире экспортером газа. В 1999 в страны ближнего и дальнего зарубежья было отправлено 204 млрд. м3, а прогноз на 2010 составляет 278,5 млрд. м3.
Таким образом, нефть и газ в ближайшей перспективе останутся основными источниками энергии и сырья для человечества.
Основы нефтепромысловой геологии
Для того, чтобы успешно разведать находящиеся в недрах земли залежи углеводородов, необходимо максимально точно определить условия, благоприятные для образования этих залежей.
Отношение безуспешных поисково – разведочных скважин к тем, которые дали хоть какие либо притоки нефти или газа составляет 9 : 1. Кроме того, по оценкам, только одна из семидесяти скважин, пробуренных для поисков новых месторождений нефти или газа, приводит к коммерчески выгодному открытию. Из – за этого только крупные нефтяные компании содержат геологические службы, а многие мелкие компании нанимают геологов – нефтяников как консультантов.
|
|
|
Нефтяная геология сформировалась как признанная наука в начале ХХ века. С этого периода времени начался быстрый рост числа специалистов по нефте – газоразведке; тысячи геологов во всем мире заняты сегодня поисками нефти и газа.
Земная кора состоит преимущественно из трех типов горных пород – вулканических, метаморфических и осадочных. Хотя нефть и газ присутствуют во всех трех типах пород, однако чаще всего они ассоциируются с осадочными горными породами. Известны различные пути образования осадочных горных пород, но основной путь – это отложение под действием ветра или воды или химическое отложение (например выщелачивание). Осадочные материалы подразделяются на обломочные породы (песчаники, сланцы), карбонатные (известняки, доломиты)
Хотя осадочные породы и ассоциируются с нефтью, далеко не всегда они содержат нефть. Согласно большинству теорий, для образования нефти необходимы остатки животных и растений, а также определенная температура и давление.
Жизнь появилась в обширных морях и океанах, которые покрывали значительную часть современных материков. По мере гибели огромного количества животных и растений их остатки опускались на дно водоема и накапливались в иловых отложениях. Реки, морские течения переносили огромные количества песка, ила которые смешивались с органическими отложениями. Многократно отлагались и оседали новые слои. Морская вода и ил предохраняли органические отложения от дальнейшего разложения. По мере накопления новых слоев органических отложений, песка и ила и с течением времени масса покрывающих отложений оказывала огромное давление на лежащие ниже осадочные слои. С увеличением массы слой постепенно опускался. Огромное давление в сочетании с высокой температурой, действием бактерий и химическими реакциями и привело к образованию сырой нефти и природного газа.
Накопление и залегание нефти
Сырая нефть и природный газ находятся в виде флюидов в пространстве пор осадочных пород.
Слой ила, содержащий разлагающиеся остатки растений и животных , называется материнский пласт.Материнский пласт включает темные морские сланцы и морской известняк. В результате постоянного сжатия материнского пласта, который содержит органические отложения, повышение давления и температуры приводит к тому, что нефть и газ начинает выходить наружу из материнского пласта и накапливается в прилежащих проницаемых пористых породах, таких как песчаники, известняки, доломиты. Эти породы являются хранилищами углеводородов и называются породы – коллектора.
Нефтяные месторождения
Горные породы, составляющие земную толщу, подразделены на два основных вида - изверженные и осадочные.
· Изверженные породы-образуются при застывании жидкой магмы в толще земной коры (гранит) или вулканических лав на поверхности земли (базальт).
· Осадочные породы -образуются путем осаждения (главным образом в водной среде) и последующего уплотнения минеральных и органических веществ различного происхождения. Эти породы обычно залегают пластами. Определенный период времени в течение, которого шло формирование комплексов горных пород в определенных геологических условиях называется геологической эрой (эратемой). Соотношение этих пластов в разрезе земной коры относительно друг друга изучается СТРАТИГРАФИЕЙ и сведены в стратиграфическую таблицу.
Стратиграфическая таблица
| Эратема | Система, год и место установления | Индекс | Число отделов | Число ярусов |
| Кайнозойская | Четвертичная,18229, Франция Неогеновая, 1853, Италия Палеогеновая, 1872, Италия | Q N P | 2 3 | 13 7 |
| Мезозойская | Меловая , 1822, Франция Юрская, 1793, Швейцария Триасовая, 1834, Центр. Европа | K J T | 2 3 3 | 12 11 6 |
| Палеозойская | Пермская, 1841, Россия Каменноугольная, 1822, Великобритания Девонская, 1839, Великобритания Селурская,1873, Великобритания Ордовикская, 1879, Великобритания Кембрийская, 1835, Великобритания | P C D S O C | 2 3 3 2 3 3 | 7 7 7 4 6 9 |
Более древние отложения относят к криптозойской эонотеме, которая разделена на АРХЕЙ и ПРОТЕРОЗОЙ.В верхнем протерозое выделен РИФЕЙ с тремя подразделениями и ВЕНД. Таксонометрическая шкала докембрийских отложений не разработана.
Все горные породы имеют поры, свободные пространства между зернами, т.е. обладают пористостью. Промышленные скопления нефти (газа) содержатся главным образом в осадочных породах - песках, песчаниках, известняках, являющихся хорошими коллекторами для жидкостей и газов. Эти породы обладают проницаемостью, т.е. способностью пропускать жидкости и газы через систему многочисленных каналов, связывающих пустоты в породе.
Нефть и газ встречаются в природе в виде скоплений, залегающих на глубинах от нескольких десятков метров до нескольких километров от земной поверхности.
Пласты пористой породы, поры и трещины которой заполнены нефтью, называются нефтяными пластами (газовыми) или горизонтами.
Пласты, в которых имеются скопления нефти (газа) называются залежами нефти(газа).
Совокупность залежей нефти и газа, сконцентрированных в недрах на одной и той же территории и подчиненных в процессе образования одной тектонической структуре называется нефтяным (газовым) месторождением.
Обычно залежь нефти (газа) бывает приурочена к определенной тектонической структуре, под которой понимают форму залегания пород.
Пласты осадочных горных пород, первоначально залегавшие горизонтально, в результате воздействия давлений, температур, глубинных разрывов поднимались или опускались в целом либо относительно друг друга, а так же изгибались в складки различной формы.
Складки, обращенные выпуклостью вверх, называются антиклиналями, а складки направленные выпуклостью вниз - синклиналями.
 |
Антиклиналь Синклиналь
Самая высокая точка антиклинали называется ее вершиной, а центральная часть сводом. Наклонные боковые части складок (антиклиналей и синклиналей) образуют крылья. Антиклиналь, крылья которой имеют углы наклона, одинаковые со всех сторон, называется куполом.
Большинство нефтяных и газовых залежей мира приурочены к антиклинальным складкам.
Обычно одна складчатая система слоев (пластов) представляет собой чередование выпуклостей (антиклиналей) и вогнутостей (синклиналей), причем в таких системах породы синклиналей заполнены водой, т.к. они занимают нижнюю часть структуры, нефть (газ) же, если они встречаются, заполняют поры пород антиклиналей. Основными элементами, характеризующими залегание пластов , является:
· направление падения;
· простирание;
· угол наклона
Падение пластов- это наклон слоев земной коры к горизонту, Наибольший угол, образуемый поверхностью пласта с горизонтальной плоскостью, называется углом падения пласта.
Линия, лежащая в плоскости пласта и перпендикулярная к направлению его падения, называется простиранием пласта.
Структурами, благоприятными для скопления нефти, помимо антиклиналей, являются также моноклинали. Моноклиналь- это этаж залегания пластов горных пород с одинаковым наклоном в одну сторону.
При образовании складок обычно пласты только сминаются, но не разрываются. Однако в процессе горообразования под действием вертикальных сил пласты нередко претерпевают разрыв, образуется трещина, вдоль которой пласты смещаются относительно друг друга. При этом образуются разные структуры: сбросы, взбросы, надвиги, грабены, гореты.
· Сброс - смещение блоков горных пород относительно друг друга по вертикальной или круто наклонной поверхности тектонического разрыва.Расстояние по вертикали, на которое сместились пласты, называются амплитудой сброса.
· Если по той же плоскости происходит не падение, а подъем пластов, то такое нарушение называют взбросом (обратным сбросом).
· Надвиг - разрывное нарушение, при котором одни массы горных пород надвинуты на другие.
· Грабен - опущенный по разломам участок земной коры.
·
 |
Горет –приподнятый по разломам участок земной коры
Геологические нарушения оказывают большое влияние на распределение нефти (газа) в недрах Земли - в одних случаях они способствуют ее скоплению, в других наоборот, могут быть путями обводнения нефтегазонасыщенных пластов или выхода на поверхность нефти и газа.
Для образования нефтяной залежи необходимы следующие условия
§ Наличие пласта- коллектора
§ Наличие над ним и под ним непроницаемых пластов (подошва и кровля пласта) для ограничения движения жидкости.
Совокупность этих условий называется нефтяной ловушкой. Различают:
§ Сводовую ловушку
§ Литологически экранированные
§ Тектонически экранированные
§ Стратиграфически экранированные
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 1037; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!