- •По дисциплине «Геология и геохимия нефти и газа»
- •Часть I. Геохимия нефти и газа
- •1.1 Общие сведения о горючих ископаемых – каустобиолитах 7
- •1.2 Состав, свойства и классификации нефтей 18
- •1.3. Состав, свойства и классификации природных газов 36
- •1.4 Происхождение нефти и газа 60
- •1.5 Литогенез и образование нефти и газа 69
- •Часть II. Геология нефти и газа
- •2.6. Природные резервуары и нефтегазоносные комплексы 94
- •2.7. Формирование и разрушение месторождений (залежей)
- •2.8. Залежи и месторождения нефти и газа, их классификации и
- •2.9. Нефтегазогеологическое районирование и закономерности
- •2.10.3. Контроль знаний модуля 2_10
- •Контроль знаний модуля Введение
- •Общие сведения о горючих ископаемых – каустобиолитах
- •Контроль знаний модуля 1.1.
- •Состав, свойства и классификации нефтей
- •2.1 Элементный и компонентный состав нефтей
- •2.2 Физические свойства и фракционный состав нефтей
- •2.3 Геохимическая эволюция и физическая дифференциация нефтей
- •1.2.4 Классификации нефтей
- •3.Состав, свойства и классификации природных газов
- •3.1 Основные физические свойства природных газов
- •3.2 Характеристика компонентов природных газов
- •3.3 Классификации природных газов
- •3.4 Химический состав газов газовых залежей
- •3.5 Формирование газоконденсатных систем, их состав и свойства
- •3.6 Химический состав газов газонефтяных и нефтяных залежей
- •3.7 Газовые гидраты
- •1.3.8. Контроль знаний модуля 1_3
- •1.4.Происхождение нефти и газа
- •4.1. Развитие представлений о происхождении нефти и газа и их значение для науки и практики
- •4.2 Различия органических и неорганических концепций. Основные гипотезы и факты неорганической концепции
- •4.3 Основные положения и факты органической теории
- •4.4 Варианты решения проблемы происхождения нефти и газа в органической теории. Гибридные представления о происхождении нефти газа
- •Контроль знаний модуля 1_4
- •5.Литогенез и образование нефти и газа
- •5.1 Круговорот углерода в природе, его энергетические источники и значение для образования нефти и газа
- •5.2 Исходное органическое вещество осадочных пород
- •5.3 Седиментогенез и диагенез органического вещества
- •5.4 Состав преобразованного органического вещества
- •5.5 Генетические и геохимические типы нерастворимого органического вещества
- •5.6 Концентрации органического вещества в осадочных породах разных формаций
- •5.7 Формы нахождения органического вещества, фациальные условия формирования и формационный состав основных нефте- и газообразующих осадочных пород
- •5.8 Катагенез органического вещества и его факторы
- •5.9 Шкала градаций катагенеза органического вещества
- •5.10 Вертикальная геохимическая или термобарическая зональность процесса нефте- и газообразования
- •5.11 Характеристика главных зон нефте- и газообразования
- •5.12 Нефте- и газоматеринский потенциал осадочных пород
- •5.13.Контроль знаний модуля 1_5
- •6.Природные резервуары и нефтегазоносные комплексы
- •6.1 Породы-коллекторы
- •2.6.1.1 Основные свойства пород-коллекторов
- •2.6.1.2 Классификации пород-коллекторов
- •2.6.1.3 Изменение коллекторских свойств пород с глубиной
- •2.6.2 Флюидоупоры и ложные покрышки
- •2.6.3 Природные резервуары
- •2.6.4 Ловушки нефти и газа
- •2.6.5 Нефтегазоносные комплексы
- •2.6.6 Термобарические условия в природных резервуарах и нефтегазоносных комплексах
- •2.6.6.1 Горное и пластовое давление
- •2.6.6.2 Причины образования аномальных пластовых давлений
- •2.6.6.3 Геотермические условия в природных резервуарах и нефтегазоносных комплексах
- •2.7. Формирование и разрушение месторождений (залежей) нефти и газа
- •2.7.1 Первичная миграция нефти и газа
- •2.7.2 Вторичная миграция. Классификация миграционных процессов
- •2.7.3 Факторы вторичной миграции нефти и газа
- •2.7.4 Масштабы и направление миграции нефти и газа
- •2.7.5 Аккумуляция нефти и газа в ловушке
- •2.7.6 Время, продолжительность и скорость формирования залежей нефти и газа
- •2.7.7 Методы определения времени формирования залежей нефти и газа
- •2.7.8 Факторы разрушения залежей нефти и газа
- •2.7.9. Контроль знаний модуля 1_7
- •2.8. Залежи и месторождения нефти и газа, их классификации и параметры
- •2.8.1 Масштабы проявления нефтегазоносности на Земле
- •2.8.2 Элементы залежей нефти и газа
- •2.8.3 Классификация и номенклатура залежей нефти и газа по фазовому состоянию
- •2.8.4 Понятие о запасах и ресурсах нефти и газа и их классификации
- •2.8.5 Разделение залежей (месторождений) по величине запасов
- •2.8.6 Классификации залежей нефти и газа по генетическому типу ловушек и по форме природных резервуаров
- •2.8.7. Контроль знаний модуля 1_8
- •2.9. Нефтегазогеологическое районирование и закономерности размещения скоплений нефти и газа в земной коре
- •2.9.1 Цели и основные задачи районирования
- •2.9.2 Принципы и систематические единицы нефтегазогеологического районирования
- •2.9.3 Классификации нефтегазоносных провинций и нефтегазоносных бассейнов
- •2.9.4. Закономерности размещения скоплений нефти и газа в земной коре
- •2.9.5. Контроль знаний модуля 1_9
- •10.Основы разработки нефтяных и газовых месторождений
- •10.1.Объект и система разработки
- •10.2.Классификация и характеристика систем разработки
- •10.3.Контроль знаний модуля 1_10
- •11.Основы технологии переработки углеводородного сырья
- •11.1.Производство бензинов с улучшенными экологическими характеристиками
- •11.2.Улучшение экологических характеристик моторных топлив
- •11.3. Технологические процессы переработки углеводородных систем, улучшающие экологические качества бензинов.
- •11.3.1.Реформулированные моторные топлива
- •11.3.2.Каталитический риформинг
- •11.4 Реактивное топливо
- •2.11.5.Дизельные топлива с улучшенными экологическими характеристиками
- •2.11.5.1.Загрязнение окружающей среды при использовании дизельных топлив
- •2.11.6 Котельные топлива с улучшенными экологическими характеристиками
- •2.11.7.Рациональные направления переработки углеводородных газообразных систем.
- •Контрольные вопросы 11.2:
- •Контрольные вопросы 11.6.1
- •Литература
2.9. Нефтегазогеологическое районирование и закономерности
размещения скоплений нефти и газа в земной коре 187
2.9.1 Цели и основные задачи районирования 187
2.9.2 Принципы и систематические единицы нефтегазогеологического
районирования 189
2.9.3 Классификации нефтегазоносных провинций и нефтегазоносных
бассейнов 196
2.9.4 Закономерности размещения скоплений нефти и газа в земной коре
2.9.5. Контроль знаний модуля 9 199
2.10. Основы разработки нефтяных и газовых месторождений 207
2.10.1.Объект и система разработки
2.10.2.Классификация и характеристика систем разработки
2.10.3. Контроль знаний модуля 2_10
2.11. Основы технологии переработки углеводородного сырья
2.11.1.Производство бензинов с улучшенными экологическими характеристиками
2.11.2.Улучшение экологических характеристик моторных топлив
2.11.3. Технологические процессы переработки углеводородных систем, улучшающие экологические качества бензинов.
2.11.3.1.Реформулированные моторные топлива
2.11.3.2.Каталитический риформинг
2.11.4. Реактивное топливо
2.11.5.Дизельные топлива с улучшенными экологическими характеристиками
2.11.5.1.Загрязнение окружающей среды при использовании дизельных топлив
2.11.5.2.Характеристики отечественныхи зарубежных дизельных топлив
2.11.6 Котельные топлива с улучшенными экологическими характеристиками
2.11.6.1 Улучшение присадками качества котельных топлив
2.11.7Рациональные направления переработки углеводородных газообразных систем.
2.11.8 Экологически эффективные технологии переработки остаточных фракций в битумы.
Контроль знаний модуля 2_11
Список литературы
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АВПД – аномально высокое пластовое давление
АВПоД – аномально высокое поровое давление
АНПД - аномально низкое пластовое давление
АК – апокатагенез - подстадия литогенеза
АК1 – градация апокатагенеза, соответствующая тощим маркам углей
ГВК – газоводяной контакт
ГГ – газовые гидраты
ГГБ – гидрогеологический бассейн
ГЗГ – главная зона газообразования
ГЗН – главная зона нефтеобразования
ГК – гуминовые кислоты
ГРР – геологоразведочные работы
ЖВ – живое вещество
КОВ – концентрированное органическое вещество
КЗГУ –критическая зона гравитационного уплотнения
МК – мезокатагенез – подстадия литогенеза
МК2 - градация мезокатагенеза, соответствующая газовым маркам углей
МК3 - градация мезокатагенеза, соответствующая жирным маркам углей
НАЛ – неантиклинальные (неструктурные) ловушки нефти и газа
НГБ – нефтегазоносный бассейн
НГК – нефтегазоносный комплекс
НГП – нефтегазоносная провинция
НГО – нефтегазоносная область
НК – начало кипения
НОВ – нерастворимое органическое вещество (кероген)
ОБ – осадочный бассейн
ОВ – органическое вещество
ОСВ – отражательная способность витринита
ПР – природный резервуар
ПК – протокатагенез - подстадия литогенеза
ПК1 - градация протокатагенеза, соответствующая бурым мягким маркам углей
ПКОВ - полуконцентрированное органическое вещество
РОВ – рассеянное органическое вещество
САВ – смолисто-асфальтеновые вещества
ТУВГ – тяжёлые углеводородные газы
УВ – углеводороды
ФЁС – фильтрационно-ёмкостные свойства
ФК – фульвовые кислоты
R – показатель отражения витринита, в процентах
ВВЕДЕНИЕ
Цель изучения – получить представление о структуре и объёме данной дисциплины, связях с другими смежными дисциплинами, а также получить знания об истории добычи и использования нефти и газа и становления геологии и геохимии нефти и газа как научных дисциплин.
Задачи – знать:
объекты изучения геохимии нефти и газа и геологии нефти и газа;
цель и задачи дисциплины, её связь со смежными дисциплинами;
историю развития нефтяной и газовой промышленности, геологии и геохимии нефти и газа.
Объект изучения дисциплины, её цели, задачи, особенности, и связь с другими дисциплинами. Геология и геохимия нефти и газа очень объёмная и сложная по структуре дисциплина. Она состоит из двух частей: геологии нефти и газа и геохимии нефти и газа, которые отражены в названии дисциплины. Обе эти части тесно связаны и опираются на знания общей и структурной геологии, литологии, гидрогеологии, органической химии, геохимии, физики.
Объектом изучения геохимии нефти и газа является состав и свойства нефтей, газов и природных битумов, а также условия и процессы образования нефти и газа.
Объектом изучения геологии нефти и газа являются процессы формирования, условия сохранения и разрушения нефти и газа, а также закономерности размещения их скоплений в земной коре.
Целью дисциплины является: усвоение основных положений и понятий органической теории происхождения углеводородов (УВ) и формирования месторождений нефти и газа для понимания других специальных вопросов нефтегазовой отрасли.
Нефть и газ, также как и подземные воды отличаются от других полезных ископаемых большой подвижностью, то есть способностью при перепаде пластового давления мигрировать или перемещаться в пористой среде земной коры, и в определенных случаях выходить на земную поверхность. Учитывая большую подвижность нефти, газа и воды, а также их гомогенные или однородные газопарожидкие системы часто называют флюидами.
Образование жидких и газообразных УВ происходит в водонасыщенной среде, а формирование и разрушение месторождений нефти и газа связано с миграционными процессами, которые также осуществляются в водонасыщенной среде земной коры. Образно подчеркивая связь нефти и газа с пластовыми водами, выдающийся геолог-нефтяник Игнатий Осипович Брод говорил: «залежи нефти и газа – это капли в океане воды», а другой известный геолог-нефтяник Абдулхалат Абдуллатыпович Бакиров, учитывая миграционную природу месторождений нефти и газа, предложил называть их «местоскоплениями».
История развития нефтяной и газовой промышленности, геологии и геохимии нефти и газа. По одной из версий слово «нефть» происходит от греческого слова «нафта», что означает просачиваться и отражает одно из основных физических свойств нефти.
Нефть используется людьми многие тысячи лет. Об этом свидетельствуют письменные источники и археологические раскопки. Древнейший нефтяной промысел был обнаружен археологами на берегу Евфрата, где добывались окисленная и загустевшая нефть или мальта и её производные – различные природные битумы. Длительное время для добычи нефти рылись ямы и колодцы в местах её высачивания или вблизи залегания природных битумов. Нефть и природные битумы использовались как вяжущее средство при строительстве, как лекарственное средство, зажигательное средство в военных целях, а также для освещения, смазки механизмов, борьбы с вредителями садов и пропитки древесины с целью её сохранения.
Первая нефтеперегонная установка по производству фотогена, как тогда называли керосин, была построена в России в конце XVI века на базе кустарного промысла на р. Ухте у подножия Тиманского кряжа.
С древнейших времён людям известны поверхностные проявления горючего газа, Это были горящие естественные газовые факелы – «вечные», «неугасимые» или «священные» огни. Они часто служили огнепоклонникам объектами для совершения религиозных культов, а морякам Каспия на западном побережье – маяками. В Дагестане есть город, который так и называется «Дагестанские Огни» В настоящее время одна из зон интенсивного газопроявления (дегазации) Земли установлена по периферии Черного моря, где открыто более 1500 газовых факелов или фонтанов (сипов). Среди них имеются и курильщики – газовые источники с карбонатными (кальцитовыми или арагонитовыми) пустотелыми стволообразными постройками.
Датой появления нефтяной промышленности России принято считать 1864 год, когда под руководством предпринимателя полковника А.Н. Новосильцева в урочище Кудако, которое находится в районе города Крымска, была пробурена первая нефтяная скважина. Ручное бурение было известно давно, но бурение этой скважины осуществлялось ударным способом с механическим приводом бурового станка (Нефть СССР; 1987). Механический способ бурения ускорял сооружение скважин, по сравнению с ручным способом в 25-30 раз. Это значительно удешевляло и облегчало их строительство. Нефтяной фонтан, полученный на Кубани, стимулировал бурение новых скважин и через год, их там было уже около 50.
В 1859 году был получен приток нефти из скважины глубиной 20 м, пробуренной Э. Дрейком в местности Ойлкрик в предгорьях Аппалачей (штат Пенсильвания, США). Примерно в это же время началось бурение нефтяных скважин в Канаде, Германии, Румынии и Италии.
В результате в 1900 году добыча нефти в мире составила 19,9 млн. тонн, из них почти 12 млн. т. было добыто в России, в основном в районах городов Баку и Грозного, где к этому времени нефтяная и нефтеперерабатывающая отрасли промышленности получили значительное развитие.
Таким образом, нефть, а затем в ХХ веке и газ довольно быстро превратились в важнейшие стратегические топливно-энергетические ресурсы и ценнейшее сырьё для химической промышленности. Продукты, получаемые из нефти и газа, используются сейчас во всех отраслях мирового хозяйства, поэтому прямое или косвенное обладание запасами и ресурсами нефти и газа, а также путями их транспортировки во многом определяет экономическое и политическое значение государств в мировом сообществе, и является «тайной пружиной мировой политики».
Нефть и газ в настоящее время добывают в интервале глубин от 200 до 8000 м на пяти континентах в самых разных ландшафтных и горно-геологических условиях - на равнинах и в горах, в жарких и арктических пустынях. Их добывают также в акваториях - из под дна морей и океанов с толщиной вод до 4000 м. Это территории шельфов и континентальных склонов.
Доказанные мировые запасы по состоянию на 2001 год составляли: нефти - 142,3 млрд. т., газа в 150,2 трлн. м3, а в России: нефти - 6,6 млрд. т., газа – 48,1 трлн. м3. Ежегодная добыча нефти составляет около 3,5 млрд. т., природного газа – 2,2 трлн. м3. Активизация и оптимизация поисково-разведочных работ ещё пока способствует опережающему возобновлению запасов нефти и газа. Кроме этого в мире существуют огромные запасы природных битумов – 300-400 млрд. т.
Становление геологии нефти и газа как научной дисциплины началось с развитием промышленной добычи нефти. С расширением фронта поисково-разведочного бурения на площадях поверхностных нефтепроявлений появились первые непродуктивные скважины, и тогда возникла потребность в обобщении результатов бурения и анализе размещения залежей нефти. На начальном этапе местоположение скважин выбиралось наугад. В США такие скважины называли «дикими кошками».
Развитие геохимии нефти и газа началось в конце ХIX века и было связано с изучением вопросов происхождения нефти, нефтепроизводящих пород и изучением органического вещества (ОВ), содержащегося в осадках и осадочных породах как в рассеянных, так и в концентрированных формах. Уже в ХIX веке существовало две гипотезы происхождения нефти и газа – органическая или биогенная и неорганическая или минеральная. Каждая из них имела ещё и различные варианты. Эти гипотезы и теории развиваются и в настоящее время.
Интенсивным этапом развития геологии и геохимии нефти и газа явилась середина ХХ века. В это время были решены многие фундаментальные проблемы, органическая гипотеза превратилась в теорию. Тем не менее, и сейчас геология, и геохимия нефти и газа решают сложные задачи, которые связаны с расширением фронта и глубин, в которых ведутся поисково-разведочные работы. Все это ведет к накоплению большого объема новых материалов, которые часто не укладываются в рамки установившихся представлений, поэтому органическая теория постоянно совершенствуется. Развиваются и неорганические гипотезы происхождения нефти и газа. Появились также различные гибридные или смешанные концепции, и различные полигенные или дуалистические концепции происхождения нефти и газа.
Многие проблемы геологии и геохимии нефти и газа решаются и на кафедре геологии нефти и газа ЮФУ, которая вышла из авторитетной грозненской школы нефтяников.