НЕФТИ И ГАЗА

ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИ

Е

ьъът

Р5£>

ГЕОЛОГИЯ

НЕФТИ И ГАЗА

Под редакцией

доктора геолого-минералогических наук, профессора Э.А. Бакирова

2-е издание,

МОСКВА "НЕДРА" 1990

переработанное и дополненное

Допущено

Государственным комитетом СССР по народному образованию в качестве учебника

для студентов нефтяных специальностей вузовББК 26.3 Г 35

———■ -—6Б К 26.3

0.9 Л ДЬ (

* Jts - ■ ^j V .i'OiiiJ.

УДК 553.98(075.8)

Авторы: ЭЛ. Бакиров, В.И. Ермолкин, В.И. Ларин, А, К. Мальцева, ЭЛ. Рожков

Рецензент д-р геол.-минер. наук, проф. С.А. Султанов

Геология нефти и газа: Учебник для вузов /Э.А. Бакиров, Г 35 ВН. Ермолкин, В.И. Ларин и др.; Под ред. Э.А. Бакирова. - 2-е изд., перераб, и доп. - М.: Недра, 1990. 240 е.: ил. ISBN 5-247-00843-Х

Приведены общие сведения о строении Земли, составе земной коры, геологических процессах. Описаны происхождение, миграция и форми­рование залежей нефти и газа, методы поисково-разведочных работ на нефть и газ, закономерности размещения месторождений. Описаны нефтегазоносные провинции СССР и зарубежных стран. Во втором из­дании (1-е изд. - 1980) ряд разделов по общей геологии написан за­ново.

Для студентов нефтяных специальностей вузов.

1804060200 - 284

Г 111-90

043(01) -90

УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ

Бакиров Эрнест Абдуллович Ермолкин Виктор Иванович Ларин Виктор Иванович и др.

ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА

Заi -дующий редакцией Е.Г. Першит, редактор издательства Н.В. Чистякова, технический редактор Н.С. Ашшкина, корректор Я.А. Громова, операторы ИЛ. Налейкина, JIM. Жучкова ИБ № 7630

Подписано в печать с репродуцируемого оригинал-макета 29.10.90.

Формат 60 х 88 1/16. Бум. офсетная № 2. Гарнитура "Пресс-роман".

Печать офсетная. Усл.-печл. 14,70. Усп.кр.-отт. 14,94. Уч.-изд.л. 15,53.

Тираж5870 экз. Зак. №6217/1771-3. Цена50коп.

Набор выполнен на наборно-пишущей машине

Ордена "Знак Почета" издательство "Недра". 125047 Москва, пл. Белорусского вокзала, 3-

Ордена Октябрьской революции и ордена Трудового Красного Знамени МПО "Первая Образцовая типография" Государственного комитета СССР по печати 113054 Москва, Валовая, 28

ISBN 5-247.00843-Х ©Издательство "Недра", 1980

© Коллектив авторов, 1990, с изменениями и дополне­ниями

ПРЕДИСЛОВИЕ

В нефтегазовых вузах и на нефтегазовых факультетах политех­нических институтов страны ведется подготовка инженерных кад­ров по целому ряду технических и экономической специальностям (буровики, разработчики нефтяных и газовых месторождений, эко­номисты и др.). для которых учебными планами предусмотрено изу­чение нефтегазогеологических дисциплин. Качественное усвоение последних невозможно без соответствующих учебников, непосредст­венно предназначенных для студентов указанных негеологических специальностей. Основная цель таких учебников — дать обучающим­ся в сконцентрированной и компактной форме наиболее важный материал не только по общегеологическим вопросам, но и, в первую очередь, по современным фундаментальным проблемам геологии нефти и газа, поискам и разведке их скоплений.

Первый учебник "Геология нефти и газа" для негеологических специальностей был издан в 1980 г. За прошедшее с тех пор время появилась необходимость в его переиздании с целью дополнения новой информацией и исключения устаревших материалов. По сравнению с первым изданием в настоящем учебнике существенно переработан раздел поисков и разведки нефти и газа и повышения их экономичес­кой эффективности, значительно обновлены материалы по нефтегазо­носным провинциям СССР и мира, ряд разделов по общей геологии и геологии нефти и газа написан заново, улучшена структура и ком­поновка книги, помещены контрольные вопросы и составлен ука­затель.

Данный учебник может быть использован студентами геологичес­ких и геофизических специальностей нефтегазового профиля в ка­честве своеобразного справочного пособия благодаря краткости и в то же время достаточной информативности рассматриваемых основных вопросов нефтегазогеологической науки и практики.

При написании книги авторы использовали соответствующие учеб­ники, монографии и справочники, многие из которых приведены в списке литературы, а также учитывали новейшие данные, опублико­ванные в научных журналах.

Часть первая ОСНОВЫ ГЕОЛОГИИ

Изучение Земли неразрывно связано с развитием производитель­ных сил общества. С древних времен человек использовал для своих нужд минеральные богатства. Это выдвинуло проблему выяснения их распределения на Земле и поисков.

Геология появилась не сразу в объеме и с задачами настоящего времени. Еще в начале XVIII в. она сливалась с наукой о землеведении, в которой суммировались знания о земном шаре как о планете, о его внутреннем строении, поверхности, обо всем живом на нем. С течением времени объем знаний о Земле многократно увеличился, а объекты исследований стали настолько разнообразными, что зем­леведение естественно распалось на множество самостоятельных отрас­лей. Основной задачей молодой еще в то время (середина XVIII в.) науки геологии становится изучение литосферы (от греч. "литое" — камень) - каменной оболочки Земли. Как наука о Земле, ее проис­хождении и развитии, о зарождении и эволюции животного и расти­тельного мира геология сыграла немаловажную роль в борьбе за ма­териалистическое понимание мира.

На современном уровне знаний геология — это наука, изучающая вещественный состав литосферы, ее строение и процессы, происхо­дящие в ней и на ее поверхности, причины и закономерности возник­новения и развития этих процессов, а также состав, строение и законо­мерности развития Земли в целом. Геология является теоретической основой для поисков, разведки и разработки всех месторождений полезных ископаемых, в том числе нефти и газа.

Глава I

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ЗЕМЛИ, СОСТАВЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

§ 1. Строение Земли

Земля представляет собой тело, форма которого близка к трех-; осному эллипсоиду, сплюснутому у полюсов и по экватору. Расхож­дения с эллипсоидом местами достигают ± 150 м.

По данным, полученным с помощью космических исследований, длина земного меридиана 40008,548 км, а длина экватора 40075,704 км. Средний радиус шара, равновеликого объему Земли, 6371 км.

По геофизическим материалам установлено неоднородное внутрен­нее строение Земли. Упрощенно в ней выделяются ядро радиусом около 3400 км, мантия (или промежуточная оболочка) толщиной примерно 2900 км и земная кора, мощность которой в районах ма-

Рис. 1. Строение Земли (упрощенно)

Земная кора

6371 км

териков 30—50 км (при максимуме 70 км), а в области океанов 5— 8 км (рис. 1). Каждая из этих геосфер, в свою очередь, неоднородна и подразделяется на субоболочки, различающиеся по физико-хими­ческим свойствам. Совокупность этих сфер, составляющих планету Земля, представляет собой динамическую систему, в значительной степени обусловливающую характер геологических процессов, проте­кающих как в недрах, так и на поверхности Земли.

Представление о неоднородном строении земного шара перво­начально базировалось на сравнении плотности горных пород, наи­более широко встречаемых в природе, со средней плотностью Земли. Средняя плотность Земли была вычислена после установления ее раз­меров, она оказалась равной 5,52 г/см³, что значительно превышает плотность горных пород, наиболее распространенных в земной коре (табл. 1).

Последующие геофизические исследования показали, что плот­ность вещества Земли с глубиной изменяется не только постепенно, но на определенных глубинах и резко. Хорошей иллюстрацией ска­занного может служить рис. 2. Как известно, изменение скорости сейсмических волн с глубиной зависит от физических свойств и сос­тояния вещества, в котором они распространяются.

Наиболее изучена земная кора. Она характеризуется довольно резко изменяющейся мощностью и неодинаковым строением. В сред-

Таблица 1

5000 Н, км

3000

1ООО

Рис. 2. График изменения скоростей продольных Vp и поперечных v_g сейсми­ческих волн с глубиной Н

Порода

Плотность, г/см

Порода

Плотность, г/см

Гранит Гнейс Базальт Известняк

2,5—3 2,4

2,7-3,2 2,4-2,8

2,9 2,1-2,2 1,6-2,8 2

Доломит Каменная соль Глина Гипс

нем подошва коры — поверхность Мохоровичича — залегает под кон­тинентами на глубине 40 км, а под океанами на глубине 11—12 км. Средняя мощность океанической коры около 7 км. Земная кора состоит из множества геологических тел, разнообразных по составу, форме и размерам. Мельчайшими в этом множестве являются отдель­ные зерна и кристаллы, которые представляют собой природные хи­мические соединения или самородные элементы, называемые в гео­логии минералами.

В самородном, элементарном виде встречаются золото, платина, серебро, медь, сера, углерод (в виде графита или алмаза) и другие минералы. Число их невелико. Большинство же минералов (более 2000) представляют собой химические соединения, например, различ- ные соли, образующиеся путем выпадения из концентрированных раст­воров водоемов. Широко распространены также минеральные скоп­ления, являющиеся результатом застывания расплавленного вещества Земли. Предполагается, что нижние слои земной коры нацело предс­тавлены минеральными скоплениями, образованными подобным путем.

Геологические тела, состоящие из минеральных зерен или их облом­ков, называются горными породами. Состав, форма и размеры этих тел предопределены условиями образования всей совокупности минераль­ных зерен (и их обломков), составляющих данную породу, и условия­ми, в которых происходило и происходит ее изменение. В соответст­вии с условиями образования выделяются три типа горных пород: осадочные, магматические и метаморфические.

Осадочные горные породы образуются в поверхностной части земной коры в результате разрушения и переотложения ранее сущест­вовавших горных пород (песчаник, глина), выпадения осадков из водных растворов (каменная соль, гипс) и жизнедеятельности орга­низмов и растений (коралловые известняки, уголь).

Магматические горные породы образуются в результате застыва­ния расплавленного вещества — магмы — как в недрах земной коры (гранит), так и на ее поверхности (базальт). К метаморфическим относятся породы, образовавшиеся в недрах земной коры в результа­те воздействия высоких температур, давлений и химических преоб­разований (гнейсы, кристаллические сланцы).

Верхний слой земной коры — осадочный — сложен осадочными породами. Скорость прохождения продольных сейсмических волн в этом слое земной коры менее 4,5 км/с.

Второй слой на континентах получил название гранитного вследст­вие того, что скорость поперечных и продольных волн в нем примерно отвечает скоростям, экспериментально полученным для образцов гранита. В строении его принимают участие не только граниты, но и другие магматические и метаморфические горные породы. В гранит­ном слое скорость распространения продольных волн 5,5—6,5 км/с. В океанических впадинах второй слой отличается несколько меньшей средней плотностью и соответственно меньшими скоростями распрост­ранения сейсмических волн. Предполагается, что он состоит из пере-

Ш' ЕЭ' Ш* ЕЗЗ^ ЕЭ⁷ CZ>

Рис. 3. Типы земной коры:

I — океаническая; // — континентальная; III — переходной области, i — области, покрытые водой; 2 - осадочный слой; 3 — гранитный слой континентальной коры; 4 — базальтовый слой; 5 — габбро-серпентинитоаый слой (нижний слой океанической коры) ; 6 — переходный слой (нижний слой континентальной коры); 7 - мантия; в - глубинные разломы

спаивания базальтовых лав с уплотненными осадочными породами¹.

В нижней части земной коры скорость распространения продоль­ных волн повышается с 6 до 7,5 км/с. В этой части коры на континен­тах выделяют (по геофизическим данным) два слоя, а в океанах - один.

По мощности и составу различают три типа земной коры (рис. 3) : континентальную, океаническую и переходных областей.

J

Континентальная кора характеризуется максимальной мощностью, достигающей под горными сооружениями 75 км. На равнйнных терри­ториях она составляет 25—35 км. Верхний слой ее сложен осадочными горными породами небольшой плотности. Максимальная мощность этого слоя 25 км. Ниже располагается гранитный слой. Его мощность достигает 40 км под горными сооружениями и 15-20 км на платфор­мах. В нижней части коры выделяются базальтовый и подстилающий его переходный слой (состоящий из мантийного и корового материа­ла) . Максимальная мощность их соответственно 20 и 25 км. _t Океаническая кора значительно тоньше континентальной и имеет ^трехслойное строение. Верхний слой - осадочный. Мощность его в центральных частях океанов не более 1 км, на периферии - до 10- .15 км и более. Он осадочного слоя континентов он отличается воз- ,растом — не более 180 млн. лет (против 2500 млн. лет на континен­тах) . Средний слой - базальтовый (гранитного слоя в океанической коре нет), мощность его 1,5-2 км. Он состоит в основном из базаль­товых покровов с прослоями брекчий, вулканических пеплов. Ниж­

ний слой представлен породами типа габбро (см. табл. 2) и имеет постоянную мощность (5—6 км).

Кора переходных областей характерна для периферии крупных континентов. В переходных областях выделяют субконтинентальную и субокеаническую кору. Первая характерна для некоторых архи­пелагов островов. Она отличается от континентальной пониженной мощностью (30—35 км) и отсутствием четкой границы между гранит­ным и базальтовым слоями. Субокеаническая кора наблюдается в окраинных и некоторых внутренних морях. По сравнению с океани­ческой она имеет повышенную мощность (за счет осадочного слоя).

Следует отметить, что исследования последних лет свидетельствуют о значительно большей общности строения и состава континентальной и океанической коры, чем это предполагалось ранее.

Промежуточная оболочка (мантия) располагается между v земной корой и ядром Земли в интервале глубин 50-2900 км. Ско­рости распространения сейсмических волн в ней достигают максималь­ных для нашей планеты значений — 13,7 км/с для продольных волн и 7,3 км/с для поперечных.

Промежуточная оболочка по составу близка к ультраосновным породам - перидотитам и пироксенитам (см. табл. 2). В верхней части мантии располагаются первичные магматические очаги.

Ядро Земли — центральное тело нашей планеты, ограниченное поверхностью раздела на глубине 2900 км. На этой глубине скорость продольных колебаний скачкообразно снижается (с 13,7 до 8 км/с), а поперечные волны ядро не пропускает. По современным представле­ниям это тело состоит из внешнего ядра, находящегося в расплавлен­ном состоянии, и внутреннего (с глубины 5100 км), вероятно, твер­дого. Ядро, как предполагают, имеет железоникелевый состав.