Геология нефти и газа 1-2


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Геология нефти и газа
1
-
2 лекции
Бак Елена Петровна
8
-
923
-
222
-
6087
Программа курса
1.
Нефть, газ, конденсат͘ Состав, физические свойства͘ Гипотезы
происхождения͘ Главные зоны нефте
-
и газообразования͘
2.
Породы
-
коллекторы и флюидоупоры͘
3.
Ловушки и залежи нефти и газа͘
4.
Формирование и разрушение месторождений͘
5.
Залежи нефти и газа и их параметры͘
6.
Понятие о запасах и ресурсах нефти и газа, их классификации и
оценка͘
7.
Критерии прогноза и методы поисков разведки
месторождений нефти и газа͘
8.
Закономерности размещения месторождений нефти и газа͘
Нефтегазоносные провинции мира/России͘
Крупнейшие
месторождения нефти и газа͘
9.
Газогидраты͘ Уголь͘ Торф

Petroleum
(нефть
в
английском
и
некоторых
других
языках)
образовано
сложением
двух
слов
:
греч
.
πяτρш

камень
и
лат
.
oleum

масло,
т
.
е
.
буквально
«каменное
масло»,
либо
напрямую
от
греч
.
πюτρяλшιο

масло
.

Происхождение
русского
названия
нефть
точно
не
установлено
.
По
одной
из
них,
слово
пришло
в
русский
язык
из
персидского,
(naft
посредством
турецкого

нем
изменилось
на
тур
.
neft)
.
В
Древней
Персии
существовало
огнепоклонничество,
и
во
время
обрядов
жрецы
черпали
жидкость
из
углублений,
выкопанных
близ
естественных
выходов
нефти
к
самой
поверхности,
а
затем
поджигали
её
;
этот
обряд
назывался
«нафтой»
.
Что такое нефть?

В
немецком
языке
нефть

нем
.
Еrdol
,
что
буквально
означает
«земляное
масло»,
венг
.
кооlаj

«каменное
масло»,
фин
.
vuoriljy

«горное
масло»
.
Что такое нефть?
Нефть

это
природная
смесь
углеводородов
(УВ)
метанового

nH
2
n+
2
),
нафтенового
(
CnH
2
n)
и
ароматического
(
CnH
2
n
-
2
)
рядов
с
примесью
(обычно
незначительной)
сернистых,
азотистых
и
кислородных
соединений
.
(Подсчет
запасов
и
оценка
ресурсов
нефти
и
газа,
Бжицких
Т
.
Г
.
)
-
это
жидкое
полезное
ископаемое,
состоящее
в
основном
из
углеводородных
соединений
.
По
внешнему
виду
это
маслянистая,
чаще
всего
черного
цвета
жидкость,
флюоресцирующая
на
свету
(Геология
нефти
и
газа,
Бакиров
Э
.
А
.
)
-
маслянистая,
бурого
до
почти
черного,
реже
буро
-
красного
до
светло
-
оранжевого
цвета
жидкость,
обладающая
специфическим
запахом
.
Смесь
жидких
углеводородов
метанового,
нафтенового
и
ароматического
а
изредка
и
др
.
рядов
.
В
незначительных
количествах
содержит
сернистые,
азотистые,
кислородные
соединения
и
неорганические
примеси
(Геологический
словарь,
под
.
ред
.
Криштофовича
А
.
Н
.
)
Географическое
распределение нефти
Промышленные
залежи
нефти
известны
на
всех
континентах
земного
шара,
за
исключением
пока
Антарктиды
.
Нефть
до
настоящего
времени
не
обнаружена
в
промышленных
количествах
в
открытом
океане
вдали
от
континентальных
шельфов,
но
пока
и
не
было
больших
поисков
в
этом
направлении
.
Промышленные
скопления
нефти
очень
неравномерно
распределены
на
поверхности
Земли,
почти
две
трети
известных
запасов
сосредоточены
на
территории
Среднего
Востока
.
Топ
-
10 стран мира по запасам нефти
1.
6.
2.
7.
3.
8.
4.
9.
5.
10.
Топ
-
10 стран мира по запасам нефти
35819
28808
23897
18687
15686
14186
13340
8184
6332
5074
Саудовска
͙
Венесуэла
Канада
Иран
Ирак
Кувейт
ОАЭ
Россия
Ливия
Нигерия
млн͘ т
43300
29610
25260
7940
7319
6731
6071
5215
4840
4502
Россия
Иран
Катар
Туркмения
Саудовска
͙
США
ОАЭ
Нигерия
Венесуэла
Алжир
млрд͘ м
3
Топ
-
10 стран мира по запасам
природного газа
Добыча и потребление нефти в мире
Саудовска
͙
Россия
США
Иран
Китай
Канада
Мексика
ОАЭ
Ирак
Нигерия
тыс͘ барр/сутки
Добыча
Потребление
Крупнейшие нефтяные месторождения в мире
(на 01͘01͘2011)
Номер
Месторождение
Страна
Запасы,
млрд͘ т͘
1
Чиконтепек
Мексика
22,1
2
Аль
-
Гавар
Саудовская Аравия
20
3
Большой
Бурган
Кувейт
13
4
Кариока
Сугаф
Лоаф
Бразилия
11
5
Шельф Боливар
Венесуэлла
8,3
6
Верхний
Закум
ОАЭ
8,2
7
Самотлорское
Россия
7,1
8
Северное/Южный Парс
Иран, Катар
7
9
Кашаган
Казахстан
6,4
10
Дацин
Китай
6,3
Крупнейшие газовые месторождения в мире
(на 01͘01͘2012)
Номер
Месторождение
Страна
Запасы,
трлн
м
3
1
Северное/Южный
Парс
Катар, Иран
28
2
Галкыныш
(Южный
Иолонтань
)
Туркмения
21,4
3
Уренгой
Россия
10,2
4
Хейнсвиль
США
7
5
Ямбургское
Россия
5,2
6
Бованенковское
Россия
4,9
7
Маркеллус
США
4,4
8
Штокмановское
Россия
3,9
9
Астраханское
Россия
3,8
10
Дачжоу
Китай
3,8
11
Заполярное
Россия
3,3
12
Ленинградское
Россия
3
13
Русановское
Россия
3
10 крупнейших нефтегазовых компаний
мира по добыче УВ на 31͘12͘2013г͘
(условных баррелей нефти в день)
1.
Saudi Aramco

12,5 млн б/д
2.
Газпром

9,7 млн б/д
3.
National Iranian Oil Co.

6,4 млн б/д
4.
ExxonMobil

5,3
млн б/д
5.
Роснефть

4,6 млн б/д
6.
PetroChina

4,4
млн б/д
7.
BP

4,1
млн б/д
8.
Royal Dutch Shell

3,9 млн б/д
9.
Pemex (Petrleos Mexicanos)

3,6 млн б/д
10.
Chevron

3,5
млн б/д
Крупнейшие месторождения
России
Нефть͗

Самотлорское͖

Ромашкинское͖

Приобское͖

Лянторское͖

Фёдоровское͖

Салымское͖

Уренгойское (НГК)͖

Мамонтовское͘
Газ͗

Уренгойское
;

Ямбургское
;

Бованенковское
;

Штокмановское
;

Ленинградское͖

Русановское
;

Заполярное͖

Медвежье͘
Месторождения нефти и газа в России
Ленинградское
Русановское
Бованенковское
Ямбургское
Заполярное
Медвежье
Уренгойское
Самотлорское
Штокмановское
Ромашкинское
Мамонтовское
Лянторское
Федоровское
Приобское
Салымское
Добыча нефти в России, млн͘ тонн
Объем добычи нефти в РФ в 2013 г. вырос на 1,2% и
c
оставил 523 млн
тонн, добыча газа выросла на 1,5%
-
664 млрд куб. м
Список крупнейших
нефтегазовых компаний России͗

Газпром

Роснефть

Лукойл

Сургутнефтегаз

Башнефть

Транснефть
ОАО «Газпром»

«Газпром»
располагает
самыми
богатыми
в
мире
запасами
природного
газа
.
Его
доля
в
мировых
запасах
газа
составляет
18
%
,
в
российских

72
%
.
На
«Газпром»
приходится
14
%
мировой
и
74
%
российской
добычи
газа
.

Основные
направления
деятельности

геологоразведка,
добыча,
транспортировка,
хранение,
переработка
и
реализация
газа,
газового
конденсата
и
нефти,
реализация
газа
в
качестве
моторного
топлива,
а
также
производство
и
сбыт
тепло
-
и
электроэнергии
.

Владеет
самой
протяжённой
газотранспортной
системой
(более
160
000
км)
.
Протяженности
газопроводов
хватит
на
то,
чтобы
обогнуть
Землю
4
раза
.

В
2012
г
.
Группой
добыто
487
,
0
млрд
м
3
природного
и
попутного
газа,
12
,
8
млн
т
конденсата
и
33
,
3
млн
т
нефти
.
Территория деятельности ОАО «Газпром»
Сербия
Алжир
Ливия
Венесуэла
Боливия
Вьетнам
Таджикистан
Кыргызстан
Ирак
Узбекистан
Казахстан
Из продуктов переработки нефти получают͗

Топливо (бензин, дизельное топливо, мазут, авиакеросин)͖

Пластмассы͖

Синтетический каучук и резина͖

Дорожные и строительные покрытия͖

Синтетические ткани и пленки (нитки, нейлон, лайкра,
полиэтилен)͖

Моющие средства и растворители͖

Краски, лаки͖

Удобрения, ядохимикаты͖

Лекарства (аспирин)͖

Косметика (тени для век, лак для ногтей, часть ароматов
для парфюма)͘
Стоимость нефти
На
стоимость
нефти
влияют
:
1.
количество
добываемой
нефти
в
каждой
из
нефтедобывающих
стран
;
2.
спрос
на
сырье,
особенно
со
стороны
США
;
3.
политическая ситуация в нефтедобывающих
странах͗ цены вырастут в случае
государственного переворота в Нигерии,
военной операции США в Ираке, терактов в
России, из
-
за опасений продолжения ядерных
программ Ирана,͙͖͘͘
4.
природные
катаклизмы
:
штормы,
ураганы,
наводнения

разрушают
нефтяные
платформы
и
НПЗ
;
5.
изменение
технологий
добычи
;
6.
зарплата
рядовых
нефтяников
:
если
она
их
не
устраивает,
рабочие
прекращают
работу
;
7.
конкурентоспособность
других
видов
топлива
Саудовска
͙
Россия
США
Иран
Китай
Канада
Мексика
ОАЭ
Ирак
Нигерия
тыс͘ барр/сутки
Добыча и потребление нефти в мире
Добыча
Потребление
Саудовская Аравия
8͘ здоровье нефтяных шейхов͗ к скачку цен
привела, например, смерть саудовского короля
Фахда
бен
Абдель
Азиза
.
Лекция №2
Горючие
ископаемые
органического
происхождения,
представляющие
собой
продукты
преобразования
остатков
растительных,
реже
животных,
организмов
под
воздействием
геологических
факторов

каустобиолиты
(от
греч
.
«каусто»

горючий,
«биос»
-
жизнь,
«литос»

камень)
Генетическая классификация
каустобиолитов
(по Успенскому, Радченко, 1961)
Каустобиолиты
по
условиям
образования
разделяются
на
два
генетических
ряда
:
угольный
и
нефтяной
.
Каустобиолиты
угольного
ряда
представлены
концентрированными
формами
горючего
ископаемого
вещества
и
осадочным
породам

это
:
торфы,
сапропелиты,
разнообразные
угли
и
горючие
сланцы
.
Каустобиолиты
нефтяного
ряда
представлены
залежами
горючих
углеводородных
газов,
нефтей
и
еѐ
производных

природных
битумов,
а
также
их
аналогов
Общие признаки и свойства
каустобиолитов͗
1
)
горючесть
;
2
)
биогенное
происхождение
;
3
)
образование
в
процессе
литогенеза
в
осадках
и
осадочных
породах
из
ОВ
растений
или
животных
;
4
)
эволюция
или
преобразование
в
результате
изменения
геохимических
условий,
температуры
и
давления
;
5
)
преобладание
в
элементном
составе
углерода,
который
образует
различные
по
сложности
и
молекулярной
массе
соединения
с
водородом
;
6
)
присутствие
кислород
-
серо
-
и
азотсодержащих
органических
соединений
.
Литогенез
-
вся совокупность процессов образования осадочных пород
.
Главные отличительные признаки
каустобиолитов͗
1
)
отношение
залежей
к
вмещающей
породе
:
каустобиолиты
угольного
ряда
сингенетичны,
а
каустобиолиты
битумного
ряда
эпигенетичны
;
2
)
генетический
тип
исходного
органического
вещества
:
для
каустобиолитов
угольного
ряда
исходным
в
основном
является
ОВ
высших
растений,
а
для
каустобиолитов
битумного
ряда

ОВ
низших
организмов
(планктона,
бентоса,
сапрофитов)
;
3
)
концентрация
исходного
ОВ
в
осадках
и
осадочных
породах
:
каустобиолиты
угольного
ряда
связаны
с
концентрированным
ОВ,
а
каустобиолиты
битумного
или
нефтяного
ряда

с
рассеянным
ОВ
.
Сингенетичный
-
совместно или одновременно образовавшийся.
Эпигенетичный
-
происшедший в результате каких
-
либо вторичных процессов после
первоначального образования данного тела.
Сапрофиты
-
растения, живущие на отмерших, разлагающихся органических веществах.
Что такое нефть?
Нефть

это
природная
смесь
углеводородов
(УВ)
метанового

nH
2
n+
2
),
нафтенового
(
CnH
2
n)
и
ароматического
(
CnH
2
n
-
2
)
рядов
с
примесью
(обычно
незначительной)
сернистых,
азотистых
и
кислородных
соединений
.
(Подсчет
запасов
и
оценка
ресурсов
нефти
и
газа,
Бжицких
Т
.
Г
.
)
-
это
жидкое
полезное
ископаемое,
состоящее
в
основном
из
углеводородных
соединений
.
По
внешнему
виду
это
маслянистая,
чаще
всего
черного
цвета
жидкость,
флюоресцирующая
на
свету
(Геология
нефти
и
газа,
Бакиров
Э
.
А
.
)
-
маслянистая,
бурого
до
почти
черного,
реже
буро
-
красного
до
светло
-
оранжевого
цвета
жидкость,
обладающая
специфическим
запахом
.
Смесь
жидких
углеводородов
метанового,
нафтенового
и
ароматического
а
изредка
и
др
.
рядов
.
В
незначительных
количествах
содержит
сернистые,
азотистые,
кислородные
соединения
и
неорганические
примеси
(Геологический
словарь,
под
.
ред
.
Криштофовича
А
.
Н
.
)
Состав и физические свойства нефтей
Главные
элементы:
С

82
-
87 %,
Н

12
-
14 %
Гетероэлементы
:
S

до 6
-
8 %,
О

до 3,6 %,
N
-
до 1,7 %
S
+О+
N

от 0,5
-
2
до 8
и более %
Микро
-
гетероэлементы
:
Металлы:
V
,
Ni
,
Fe
,
Zn
,
M
о,
Co
,
W
,
Hg
,
U
, и др.
Галогены:
Cl
,
Br
,
I
Неметаллы: Р,
Si
,
Аs
Всего более 70 элементов, с
содержанием от 10
-
1
до 10
-
7
%
Физические свойства нефти косвенно отражают еѐ химический состав и
определяют товарные качества нефти.
1.
Плотность
нефти
определяется
ее
массой
в
единице
объема
.
В
нормальных
условиях
она
лежит
в
пределах
от
0
,
73
до
1
,
04
г/см
3
.
2.
Газонасыщенность
нефти
-
это
количество
кубических
метров
природного
газа,
выделившегося
в
нормальных
условиях
при
дегазации
1
м
3
или
1
т
пластовой
нефти
.
Газонасыщенность
нефти
растет
с
ростом
давления
и
может
достигать
значений
600
-
750
м
3

и
более
.
3.
Обратная
(ретроградная)
растворимость
нефти
в
газах
.
При
повышенном
давлении
и
большом
объеме
газа
жидкие
УВ
переходят
в
парообразное
состояние
и
растворяются
в
газах
.
Гетеро
(греч.)

другой, иной
Физические свойства нефтей
4.
Давление насыщения пластовой нефти газом
-
давление, при котором
нефть предельно насыщена газом, или давление, при снижении которого
растворѐнный газ начинает выделяться из нефти.
5.
Температура застывания и плавления
. Эти параметры у различных
нефтей зависят от их состава и лежат в широких пределах, от минус 35
до плюс 40

С. Высокая температура застывания обусловливается
высоким содержанием парафинов, а низкая температура

высоким
содержанием смол.
6.
Сила поверхностного натяжения
. От данного свойчтва зависит
способность нефти перемещаться в пористых водонасыщенных пластах.
У воды поверхностное натяжение почти в три раза больше, чем у
нефти, поэтому вода быстрее движется по мелким капиллярам.
7. Оптические свойства
. Нефть имеет цвет, обладает свойством вращать
плоскость поляризации света, люминесцировать, преломлять проходящие
световые лучи .
8. Электрические свойства
. Нефть является диэлектриком и при трении
электризуется.
9. Вязкость.
Вязкостью называется свойство жидкостей и газов оказывать
сопротивление перемещению одной их части относительно другой.
Вязкость нефтей и нефтепродуктов зависит от
температуры, увеличиваясь с ее понижением, а также от химического и
фракционного состава
Фракционный состав нефти
Легкие светлые
фракции УВ
(температура кипения (т.к.)
35
-
350
°
С):
бензин

УВ С
5
-
С
10
(т.к.35
-
200
°
С),
керосин

УВ С
11
-
С
13
(т.к.200
-
250
°
С),
газойль

УВ С
14
-
С
21
(т.к.250
-
350
°
С)
Тяжелые темные
фракции
или мазут
(температура
кипения (т.к.) 350
-
600
°
С):
масла соляровые
-
УВ
С
22
-
С
25
,
масла смазочные
-
УВ
С
26
-
С
35
,
гудрон или нефтяной пек
-
смолы, асфальтены и УВ
С
36
-
С
60
и более
Остаток после
термической обработки
:
гудрон
Нефть
содержит
компоненты,
выкипающие
в
широком
интервале
температур

от
35
до
600

С
и
поэтому
по
степени
летучести
разделяется
на
составные
части
или
фракции
.
Фракционный
состав
является
важным
показателем
качества
нефти
.
Фракцией
называется доля нефти, выкипающая в определенном интервале температур.
Классификации нефтей
Класс нефтей по
содержанию
серы, %
Тип нефтей по
содержанию
фракций,
выкипающих до
350
°
С, %
Группа нефтей
по содержанию
масел, %
Подгруппа
нефтей по
индексу
вязкости
масел
Вид нефтей по
содержанию
парафина, %
I

малосернистые
менее 0,5
Т
1

45 и более
М
1

25 и более
И
1
-
более 85
П
1

до 1,5
II

сернистые
0,51
-
2,0
Т
2

30,0
-
44,9
М
2
-
15
-
25
П
2
-
1,51
-
6,0
М
3
-
15
-
25
И
2
-
40
-
85
III

высокосернистые
более 2,0
Т
3
-
менее 30
М
4
-
менее 15
П
3
более 6,0
Технологическая классификация нефтей (ГОСТ 912
-
66)
в основе лежат
признаки, которые определяют технологические свойства нефти
В
основе
химических
классификаций
лежат
данные
о
соотношении
углеводородных
компонентов
в
составе
нефтей
-
алканов,
нафтенов
и
аренов
.
Генетические
классификации
основаны
на
учете
признаков,
которые
характеризуют
геолого
-
геохимические
условия
накопления
ОВ
и
образования
нефтей
.
Геохимические
классификации
основаны
на
учѐте
признаков
вторичного
изменения
состава
нефтей
в
залежах
ГАЗЫ
ПРИРОДНЫЕ
ГОРЮЧИЕ

смеси
углеводородов
метанового
ряда
и
неуглеводородных
компонентов,
встречающиеся
в
осадочном
чехле
земной
коры
в
виде
свободных
скоплений,
а
также
в
растворённом

нефти
и
пластовых
водах),
рассеянном
(сорбированные
породами)
и
твёрдом

газогидратных
залежах)
состояниях
.
Состав природных газов
Свободные
природные
газы
образуют
скопления,
состоящие
из
углеводородных
и
неуглеводородных
компонентов
.

Главное
значение
имеют
углеводородные
компоненты
:
метан
СН
4
,
этан
С
2
Н
6
,
пропан
С
3
Н
8
и
бутан
С
4
Н
10
,
а
также
пары
жидких
УВ
.

Среди
неуглеводородных
компоненто
в
преобладают
:
азот,
углекислый
газ
и
сероводород
.
Иногда
каждый
из
этих
газов
может
превышать
50
%
и
даже
достигать
100
%
в
составе
газовых
залежей
.
В
меньших
количествах
в
залежах
присутствуют
следующие
газы
:
водород,
гелий,
аргон,
ксенон,
окись
углерода,
а
также
пары
воды
и
ртути
.

Природный
газ,
в
котором
суммарное
содержание
углеводородных
газовых
компонентов
превышает
50
%
,
называется
углеводородным
.

Природный
газ,
способный
гореть
в
смеси
с
воздухом
при
нормальных
условиях
называется
горючим
.
Горючими
являются
газовые
смеси,
содержащие
УВ,
сероводород,
водород
и
окись
углерода
.
В
зависимости
от
количественного
соотношения
метана
и
его
гомологов
углеводородные
газы
разделяются
на
сухие,
тощие
(полужирные)
и
жирные
.

Сухие
газы
состоят
на
95
-
99
%
из
метана
.
Сухими
они
называются
потому,
что
практически
не
образуют
конденсат
.

Тощие
газы
состоят
из
метана
на
90
-
95
%
и
содержат
пары
жидких
углеводородов,
которые
при
снижении
давления
образуют
конденсат
в
количестве
от
10
до
30
см
3

3
.

Жирные
(конденсатные)
газы
также
состоят
в
основном
из
метана,
но
его
содержание
составляет
менее
90
%
.
Содержат
они
и
пары
жидких
высококипящих
УВ,
которые
при
снижении
давления
образуют
конденсат
в
количестве
боле
30
см
3

3
.
Конденсат
-
продукт,
выделенный
из
природного
газа
при
снижении
давления
и
(или)
температуры
и
представляющий
собой
смесь
жидких
углеводородов

5
-
С
7
)
.
Основные физические свойства
природных газов
1.
Плотность
газов
-
масса
вещества
в
единице
объема,
выражается
в
г/см
3
(кг/м
3
)
2.
Растворимость
газа
в
жидкостях
.
Зависит
от
состава
и
соотношения
жидкостей
и
газа,
давления
и
температуры
.
Объем
газа,
растворенный
в
пластовых
условиях
в
единице
объема
или
массе
жидкости
и
измеренный
в
нормальных
условиях
(при
атмосферном
давлении
и
температуре
20

С),
называют
газонасыщенностью
.
Растворимость
газа
в
нефти
повышается
с
ростом
давления
и
уменьшается
с
ростом
температуры
;
она
растет
в
ряду
C
1
-
C
4
.
Растворимость
газа
уменьшается
с
увеличением
плотности
нефти
.
Давление,
при
котором
данная
нефть
полностью
насыщена
газом,
называется
давлением
насыщения
;
если
давление
в
залежи
падает,
то
газ
выделяется
в
свободную
фазу
.
Основные физические свойства природных
газов
3.
Вязкость
газа

это
внутреннее
трение,
возникающее
при
движении
газа
.
В
отличие
от
жидкости,
вязкость
газа
растет
с
уменьшением
молекулярной
массы
и
увеличением
температуры
и
давления
.
4.
Фильтрация
газа
или
эффузия

это
движение
газа
через
пористую
среду
под
влиянием
перепада
давления
.
5.
Всплывание
газа
.
Разница
плотностей
воды/нефти
и
газа
составляет
подъемную
силу
газа
.
Она
служит
причиной
всплывания
свободного
газа
в
порах
или
трещинах
пород,
заполненных
водой
или
нефтью
.
6.
Гидратообразование
.
Газы
способны
при
определенных
термобарических
условиях
создавать
с
водой
твердые
растворы,
которые
называются
газовыми
гидратами
или
кристаллогидратами
.
Классификации природных газов
Первую классификацию природных газов составил В.И. Вернадский, в 1912 году.
В этой классификации газы были разделены на три группы:
1)
по форме или условиям нахождения в природе;
2)
по источникам происхождения или генезису;
3)
по химическому составу.
Классификации природных газов по условиям
(формам) нахождения в природе
В наиболее общем виде выделяются следующие три
формы существования природных газов:
1.
свободные газы атмосферы
;
2.
водорастворенные
газы гидросферы
(океанов,
морей, озер, прудов и рек);
3.
газы земной коры
.
Газы этих форм постоянно взаимодействуют, то есть
переходят из одних условий существования в другие.
Формы нахождения природных газов в земной
коре (В͘В͘ Доценко͖ 2007)
Рассеянные формы
Концентрированные формы
Растворенные
в
пластовых
водах
менее
м
3
на
1
м
3
или
на
1
т
.
воды
Залежи
свободных
газов
;
например,
Уренгойское
газовое
месторождение
содержит
10
трлн
.
м
3
газа
Содержащиеся
в
открытых
и
закрытых
порах
горных
пород
в
свободном
состоянии
Растворенные
в
залежах
нефти
;
например,
нефтяные
месторождения
Большой
Бурган
и
Гавар
содержат
по
1
трлн
.
м
3
газа,
растворенного
в
нефти
Сорбированные
минеральной
частью
горных
пород
Водорастворенные
газы
пластовых
вод,
при
их
высоком
газосодержании,
порядка
5
-
10
м
3
на
1
м
3
или
на
1
т
.
воды
Сорбированные
рассеянным
органическим
веществом
осадочных
пород
Сорбированные
торфами,
углями
и
горючими
сланцами
Залежи
газовых
гидратов
Газовые
струи
(проявления)
из
магматических
очагов,
грязевых
вулканов,
разрушающихся
газовых
залежей
Генетические классификации природных газов
А.А. Карцев (1969)
Газы земного генезиса
Космогенные газы
1
.
Хемогенные
газы
:
СО
2
,
H
2
S
и
др
.
1
.
Инертные
газы
:
N
2
,
Аr
2
.
Радиогенные
газы
:
Не,
Аr
и
др
.
3
.
Биогенные
газы
:
О
2
,
Н
2
,
H
2
S
и
многие
др
.
4
.
Техногенные
газы
:
СО
2
и
др
.
М.И Суббота и А.В. Романюк

.
Биохимические
газы
:
СО
2
,
СН
4
,
N
2
,
СО,
N
2
О,
N
О
2
,
Н
2
,
N
Н
3
,
H
2
S
,
С
2
Н
4
,
О
2

.
Газы
химического
генезиса
:
СО
2
,
СН
4
,
СО,
С
n
Н
2
n
,
Н
2
и
др
.

.
Газы
дегазации
мантии
:
СН
4
,
Н
2
,
N
Н
3
,
N
2
,
СО
2
,
S
О
2
,
H
2
S
,
СО,
Н
2
О
и
др
.
V
.
Газы
радиоактивного
распада
и
радиохимического
генезиса
:
Не,
Ar
,
Rn,
Н
2
,
О
2
V
.
Газы,
образующиеся
под
воздействием
космических
лучей
:
Н,
Не,
Н
2
,
О
2
,
N
2
,
О
3
В. И. Ермакова и др. (1990)
Биогенные:
О
2
, СО
2
, СН
4
,
N
2
,
H
2
S
,
NH
3
, С
2
Н
6
, С
3
Н
8
,
С
4
Н
10
Органолитогенные:
СН
4
, С
2
Н
6
, С
3
Н
8
, С
4
Н
10
,
СО
2
, Н
2
,
H
2
S
и др.
Литогенные:
СО
2
, Н
2
,
H
2
S
, Не,
Ar
,
Xe
,
SO
2
,
N
2
,
CO
,
HCl
,
HF
,
Cl
,
NH
3
Rn и др.
Классификации природных газов по
химическому составу
Газы
газовых,
газоконденсатных
и
нефтяных
месторождений
образуют
разнообразные
смеси,
состоящие
из
углеводородных
и
неуглеводородных
компонентов
.
Природные
газовые
смеси
осадочного
чехла
по
соотношению
компонентов,
с
учетом
классификации
Л
.
М
.
Зорькина
(
1973
),
предложено
разделять
следующим
образом
:

азотные
(
N
2
более
50
%
),

углеводородные
(СН
4
и
др
.
более
50
%
),

кислые

0
2
более
50
%
),

водородные

2
более
50
%
)

смешанные
,
когда
концентрация
любого
компонента
не
превышает
50
%
(азотно
-
углеводородные,
углекисло
-
азотно
-
углеводородные
,
углеводородно
-
углекислые
и
т
.
д
.
)
Формирование состава газовых залежей
Углекислый
газ
.
Содержание
углекислого
газа
в
газовых
залежах
изменяется
от
долей
процента
до
100
%
.
Источниками
углекислого
газа
в
природных
газах
являются
процессы
окисления
УВ
.
В
ряде
случаев
углекислый
газ
имеет
термокаталитическое,
поствулканическое
или
метаморфическое
происхождение
.
Например,
углекислым
газом
обогащены
газовые
месторождения,
расположенные
вблизи
вулканических
областей,
областей
недавней
тектонической
активизации
и
метаморфизации
карбонатных
пород
.
Накопление
углекислого
газа
в
залежах,
может
происходить
в
результате
глубинного
выщелачивания
карбонатов
при
температуре
около
100
0
С
.
Азот
.
Содержание
азота
в
природных
газах
колеблется
от
сотых
долей
процента
до
90
-
99
%
.
Может
иметь
различное
происхождение
:
атмосферное,
биогенное
и
небольшое
его
количество

глубинное
.
Формирование состава газовых залежей
Сероводород
.
Концентрация
сероводорода
в
природных
газах
обычно
составляет
от
0
,
01
до
25
%
,
но
иногда
она
достигает
100
%
.

Сероводород
чаще
всего
образуется
в
результате
биологического
восстановления
сульфатов
подземных
вод
сульфат
-
редуцирующими
бактериями
.

На
больших
глубинах
в
жестких
термобарических
условиях
сероводород
образуется
в
результате
термокаталитического
преобразования
сернистых
компонентов
нефтей
и
химического
восстановления
сульфатов
УВ
.

При
температурах
более
200
0
С
и
в
присутствии
воды
возможно
превращение
метана
с
образованием
и
углекислого
газа
и
водорода
.
При
наличии
в
породах
сульфатов
водород
восстанавливается
до
сероводорода
.
В
результате
формируются
залежи
смешанного
углекисло
-
сероводородно
-
углеводородного
состава
.

Часть
сероводорода,
возможно,
имеет
глубинное
происхождение
.
Формирование состава газовых залежей
Водород
.
Этот
газ
способен
мигрировать
через
толщи,
непроницаемые
для
углеводородных
газов,
поэтому
его
скопления
в
осадочной
толще
возможны
только
при
наличии
очень
надёжных
низкопроницаемых
покрышек
.
В
составе
залежей
свободных
газов
водород
обычно
содержится
в
незначительном
количестве
.
Известны
немногочисленные
залежи
природных
газов,
содержащие
от
13
до
28
%
водорода
.
Гелий
.
В
залежах
свободных
газов
гелий
содержится
от
тысячных
долей
процента
до
9
%
.
Залежи
газов
с
концентрацией
гелия
выше
0
,
05
%
относятся
к
промышленным
месторождениям
гелия
.
Гелий,
содержащийся
в
свободных
и
нефтяных
газах,
имеет
радиогенное
и
глубинное
происхождение
.
Формирование состава газовых залежей

Аргон͘
Его концентрации составляют от 0,003 до 0,5 %͘ В
залежах углеводородных газов аргон может иметь
атмосферное или радиогенное происхождение͘
Атмосферный или воздушный аргон попадает в газовые
залежи посредством инфильтрационных (просочившихся с
поверхности) вод͘

Неон, криптон, ксенон
.
Содержание этих редких газов
находится в пределах от n·10
-
5
до n·10
-
9
%.

Ртуть
.
В основном концентрация ртути в природных газах
лежит в незначительных пределах от 1·10
-
8
до 3·10
-
3
г/м
3
͘ Но
иногда она может достигать очень высоких значений от 3 до
14 г/м
3
͘ Накоплению паров ртути могли способствовать
ртутоносные термальные воды или ртутоносная
пирокластика͘
Пирокластика
-
отложения,
образующиеся
при
извержении
вулкана
(бомбы,
лапилли,
шлаки,
пемза
и
др
.
)
.
Химический состав газов,
растворенных в нефти
Газы,
растворённые
в
нефти
называются
нефтяными
или
попутными
нефтяными
.
Нефтяной
газ
представляет
собой
смесь
газо
-
и
парообразных
углеводородных
и
неуглеводородных
компонентов,
выделяющихся
из
пластовой
нефти
при
её
дегазации
в
результате
изменения
давления
и
температуры
.
Качественный
состав
попутных
нефтяных
газов
не
отличается
от
природных
свободных
газов
.
Они
содержат
метан,
его
гомологи,
азот,
углекислый
газ,
сероводород,
гелий,
аргон
и
другие
компоненты
.
Однако
количественное
отличие
часто
бывает
весьма
существенным
.
Содержание
метана
в
них
может
не
превышать
20
-
30
%
,
зато
значительно
больше
его
гомологов,
включая
высшие
УВ
.
Поэтому
нефтяные
газы
относятся
к
жирным
.
Конденсат
-
продукт,
выделенный
из
природного
газа
при
снижении
давления
и
(или)
температуры
и
представляющий
собой
смесь
жидких
углеводородов

5
-
С
7
)
.

по
внешнему
виду

бесцветная
или
слабоокрашенная
жидкость
плотностью
700

800
кг/м
3
с
температурой
начала
кипения
30

70

С
.

Состав
примерно
соответствует
бензиновой
или
керосиновой
фракции
нефти,
или
их
смеси
.

ценное
сырьё
для
производства
моторных
топлив,
а
также
для
химической
переработки
.
Происхождение нефти и газа
Неорганическая теория
предполагает, что углерод
и водород соединялись
вследствие высокого
давления и температуры
глубоко под землей, и,
таким образом,
образовывали нефть и
газ͘
Органическая теория
утверждает,
что
нефть
и
газ
образовались
из
останков
растений
и
животных
.
Причем
из
растений
при
прочих
равных
условиях
главным
образом
образуется
газ,
из
животного
вещества

нефть
(Осадочно
-
миграционная
теория)

Христианская
религия
выдвинула
свою
версию
происхождения
нефти
на
Земле
.
Эта
теория
восходит
ко
времени
сотворения
мира,
когда
земля
была
настолько
плодородна,
что
жир
пропитывал
ее
от
поверхности
до
больших
глубин
.
После
грехопадения
и
изгнания
Адама
и
Евы
из
райского
сада
часть
этого
«жира»
испарилась,
а
часть
ушла
глубоко
в
недра,
а
затем
Всемирный
потоп
превратил
его
в
нефть
.

Авторитетный
в
свое
время
немецкий
геолог
-
нефтяник
Г
.
Гефер
рассказывал
об
одном
американском
нефтепромышленнике
конца
XIX
века,
который
полагал,
что
нефть
возникла
из
мочи
китов,
скапливавшейся
на
дне
полярных
морей,
откуда
по
подземным
каналам
она
проникла
в
другие
регионы
.
Неорганические теории

В
1892
году
М
.
А
.
Соколов
выдвинул
гипотезу
космического
происхождения
нефти
.
Суть
еѐ
-
минеральный
синтез
УВ
из
простых
веществ
на
космической
стадии
формирования
Земли
.
Предполагалось,
что
образовавшиеся
углеводороды
находились
в
газовой
оболочке,
а
по
мере
остывания
поглощались
породами
формировавшейся
земной
коры
.
Высвобождаясь
затем
из
остывавших
магматических
пород,
углеводороды
поднимались
в
верхнюю
часть
земной
коры,
где
образовывали
скопления
.
В
основе
этой
гипотезы
были
данные
о
наличии
углерода
и
водорода
в
хвостах
комет
и
углеводородов
в
метеоритах
.

Д
.
И
.
Менделеев
считал,
что
во
время
горообразовательных
процессов
по
трещинам
-
разломам,
рассекающим
земную
кору,
вглубь
поступает
вода
.
Просачиваясь
в
недра,
она
в
конце
концов
встречается
с
карбидами
железа,
под
воздействием
окружающих
температур
и
давления
вступает
с
ними
в
реакцию,
в
результате
которой
образуются
оксиды
железа
и
углеводороды,
например
этан
(
2
FeC
+
3
H
2
O
=
Fe
2
O
3
+
C
2
H
6
)
.
Полученные
вещества
по
тем
же
разломам
поднимаются
в
верхние
слои
земной
коры
и
насыщают
пористые
породы
.
Так
образуются
газовые
и
нефтяные
месторождения
.
Основные аргументы неоргаников͗

Установленное
наличие
радикалов,
углеродистых
соединений
и
УВ
в
газопылевых
облаках
межзвёздной
среды,
в
атмосферах
Юпитера
и
спутника
Сатурна
Титана
.
Наличие
метана
в
атмосферах
планет
-
гигантов
Юпитера,
Сатурна,
Урана
и
Нептуна
;

Пространственная
связь
скоплений
нефти
и
газа
с
разломами
земной
коры
;

Нахождение
нефти
и
газа
в
магматических
и
метаморфических
породах,
кимберлитовых
трубках
и
вулканических
выделениях
.
Органическая теория
Нефтеобразование

стадийный,
весьма
длительный
(обычно
50
-
350
млн
лет)
процесс,
начинающийся
ещё
в
живом
веществе
.
Выделяется
ряд
стадий
:
1.
Осадконакопление

во
время
которого
остатки
живых
организмов
выпадают
на
дно
водных
бассейнов
и
накапливаются
вместе
с
осадками
.
2.
биохимическая

процессы
уплотнения,
обезвоживания
и
биохимические
процессы
в
условиях
ограниченного
доступа
кислорода
;
уплотнение
осадка
.
Формируются
нефтегазоматеринские
породы,
обогащенные
органическим
веществом
.
3.
протокатагенез

опускание
пласта
органических
остатков
на
глубину
до
1
,
5

2
км,
при
медленном
подъёме
температуры
и
давления
;
Преобразование
органического
вещества
.
Начинается
процесс
образования
газа
.
4.
мезокатагенез
или
главная
фаза
нефтеобразования

опускание
нефтегазоматеринских
пород
на
глубину
до
3

4
км,
при
подъёме
температуры
до
150

C
.
При
этом
органические
вещества
подвергаются
термокаталитической
деструкции,
в
результате
чего
генерируются
нефть,
конденсат
и
жирный
газ
.
Далее
за
счёт
перепада
давления
происходит
миграция
нефти/конденсата/газа
в
пласты
-
коллекторы,
а
по
ним
в
ловушки
;
5.
апокатагенез
керогена
или
главная
фаза
газообразования

опускание
пласта
органических
остатков
на
глубину
более
4
,
5
км,
при
подъёме
температуры
до
180

250

C
.
При
этом
органическое
вещество
теряет
нефтегенерирующий
потенциал
и
реализовывает
метаногенерирующий
потенциал
.
Основные факты подтверждающие
органическую теорию
1.
Способность
нефти
вращать
плоскость
поляризованного
света,
что
свойственно
только
биологическим
системам
.
2.
Второе
доказательство
связи
нефти
с
живым
веществом

присутствие
в
нефти
реликтовых
углеводородов,
которые
являются
биологическими
маркерами
между
нефтью
и
исходным
органическим
веществом
.
3.
Связь
между
запасами
нефти
и
газа
с
объемом
нефтегазоматеринских
отложений,
находившихся
в
очаге
генерации
.
Исходное органическое вещество
Исходное
ОВ,
поступающее
в
осадки,
может
быть
континентального
и
морского
происхождения
Происхождение
континентальное
морское
Состав
Высшие растения
Фито
-
, зоопланктон,
бентос
Компонентный
состав
Углеводороды,
лигнин
Белки, углеводороды,
повышенное
содержание
липидов
ОВ гумусового типа
ОВ сапропелевого типа
Генерируемые УВ (в
одних
и тех же
условиях)
Преобладает газ
Преобладает нефть
Лигнин
образует
каркасную
или
скелетную
ткань
высших
растений
и
вызывает
их
одревеснение
.
Осадочные
породы,
содержащие
ОВ,
которое
при
определенных
условиях
способно
генерировать
нефть
и
(или)
газ,
в
количествах,
достаточных
для
формирования
при
благоприятных
условиях
промышленных
скоплений
УВ
называются
нефте
-
и
(или)
газоматеринскими
.
Чаще
всего
это
глины,
реже

карбонатные
и
песчано
-
алевритовые
породы
.
К
числу
факторов,
обеспечивающих
превращение
рассеянного
в
осадках
органического
вещества
(РОВ)
в
нефть,
относятся
температура
,
давление
,
катализаторы
,
деятельность
микробов
,
зараженность
бассейна
сероводородом
и
др
.

Температура
влияет
благоприятно
на
процесс
нефтегазообразования
только
до
предела
300
-
500

С,
свыше
этой
температуры
начинается
разрушение
нефтяных
углеводородов
.

Давление
способствует
в
изменении
пористости
и
плотности
пород
.
В
результате
увеличения
давления
породы
уплотняются
.
Происходит
отжим
седементационной
воды
и
происходит
отток
микронефти
.
Процесс
дегидротации
-
основная
причина
миграции
из
нефтепроизводящих
толщ
.

Наличие
восстановительной
среды
для
нефтеобразования
является
обязательным
.
В
присутствии
кислорода
начинается
разложение
органики
.
Сероводород
(H
2
S)
рассматривается
как
индикатор
восстановительной
среды
:
чем
его
больше,
тем
восстановительнее
среда
.

При
контакте
нефти
с
пластовыми
водами
начинается
процесс
разрушения
ее
микроорганизмами
.
В
первую
очередь
распаду
подвергаются
более
легкие
фракции
нефти
.
Интенсивность
генерации УВ

Температура ГЗН
-
от 80 до 160

С.
Температура ГЗГ
-
от 160
-
260

С.

Глубины ГЗН в среднем составляют от
1,5 до 3,5 км (до 7,5 в глубоких
впадинах).
Глубины ГЗГ от 3,5 до 7,5 км (до 17 км в
глубоких впадинах).
Первый
максимум
газообразования
(ВЗГ)
проявляется
в
пределах
протокатагенеза
и
представляет
собой
зону
генерации
жирных
газов
или
газоконденсатных
систем
.
Интенсивность
генерации
УВ
здесь
выше
у
сапропелевого
ОВ
по
сравнению
с
гумусовым
.
Помимо
метана
в
составе
газов
присутствует
большое
количество
его
гомологов
и
низкокипящих
нефтяных
УВ
.
Характеристика
главных зон нефте
-
и газообразования
Второй
максимум
газообразования
(ГЗГ)
проявляется
на
границе
мезо
-
и
апокатагенеза
и
представляет
собой
зону
генерации
сухих
газов
(метана)
.
Интенсивность
генерации
метана
здесь
выше
у
гумусового
ОВ
по
сравнению
с
сапропелевым
ОВ
.
Благодарю за внимание!

Приложенные файлы

  • pdf 6176692
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 5

Добавить комментарий