Лекция №1
Страны экспортеры нефти: Саудовская аравия, Россия.
Страны экспортеры газа: Россия, Иран, Катар.
ОПЕК: Ирак, Кувейт, Иран, ОАЭ, Саудовская аравия, Ангола, Алжир, Ливия, Венесуэла, Эквадор.
Вышли: Индонезия, Габон.
ФСЭГ (газовый опек): Россия, Иран, Катар, Алжир, Ливия, Египет, Кения, Венесуэла, Боливия, Эквадор.
Страны-наблюдатели: Нидерланды, Норвегия, Казахстан.
Лидеры по запасам угля: США, Россия, Китай.
По производству: Китай, США, Россия, Индия.
По экспорту: Австралия, Индонезия, Россия.
Доля России в ТЭБ в %.
Ресурсы: нефть – 12%, газ -45%, уголь – 29%.
Добыча: нефть 12,6%, газ 19.6%, уголь 5.1%
Потребление: нефть 3.4%, газ 14,5%, уголь 9.7%
Экспорт: нефть 14.8%, газ 22,9%, уголь 9.8%
В России (доля): 45% газа, 22% нефти, 33% горючего сланца.
Тунгусский угольный бассейн – наиболее перспективный.
Нефть-УРФО, газ – УРФО, шельф.
Разведка:
Механические нарушения поверхности
Выбросы газов – загрязнение атмосферы
Загрязнение (экология)
Терриконы – искусственные отвалы при добыче угля.
Переработка: при сжигании топлива выбрасывается (млн т)
Твердые частицы -14,6 (60% от всех выбросов)
SO4x – 30.3 (22%)
NO – 16.6 (7.5%)
CO – 86.6 (1.9%)
Углеводороды – 23.6% (0.7%)
До 2030 года до 85% энергоресурсов будет приходиться на горючие ПИ.
Мир будет минимизировать зависимость от ОПЕК по нефти, от России по газу.
Нефти и природные горючие газы.
Нефть.
Единицы измерения: 1 баррель =0,136 т нефти. 1 тонна =7,35 баррелей
Элементный состав нефти:
Растворитель: легкие УВ
Растворенные вещества: тяжелые УВ, смолы, асфальты.
С = 82-86% H=12-14% O до 2% S сотые доли до 6-10% N сотые доли до 1.5-2%
Микроэлементы: ( V, Ni, Fe, Zn…) 10^-2 10^-7
3) Групповой состав:
Метан. Группа СnH2n+2 – 15-50% (30%)
Нафтеновая группа CnH2n 30-60% (49%)
Ароматические (бензольные) УВ (арены) CnH2n-6 3-30% (15%)
Гетеросоединения (смол-асфальтеновые) 6%
Асфальтены – нерасстворимые в алканах компоненты (основная доля S)
4) фракционный состав – выделение фракций по температуре:
Бензиновая до 180 (27%)
Керосиновая 140-220 (13%)
Дизельная 180-360 (12%)
Тяжелый газойль и смазочные вещества 360-500 (10-20%)
Остаток (смолы и асфальтены в том числе ) более 500 градусов (15-35%)
До 200 градусов цельсия – легкия (бензиновые)
200-300 средние (керосиновые )
Более 300 – тяжелые (масляные)
5) Физ. И физ-хим-е свойства нефтей:
Нефть в физ отношении сложно организованная дисперсная система.
Плотность
Вязкость
Температура кристаллизации, застывания и вспышки
Растворимость
Оптические и электрические свойства
Металлоносность
Плотность :
Абсолютная – твердые вещества в ед V – г/см3
Большинство нефтей легче воды 0.8-1.05г/см3
Легкие – 0.8-0.87
Средние – 0.871-0.901
Тяжелые – больше 0.901
Относительная (отношение тонн нефти к массе воды при температуре 4 градуса для воды и 20 градусов для Н)
Зависит от состава УВ (наибольшая плотность – арены, наименьшая – алканы), содержания смол и асфальтенов.
Вязкость (свойство оказывать сопротивление при движении). Зависит от содержания смол и асфальтенов, пластового давления, температуры, растворенного газа.
Наиболее распространенная вязкость 0.8-50мПа*с.
Незначительная вязкость меньше 5мПа*с
Маловязкая 5-10
С повышенной вязкостью 10-30
Высоковязкая более 30
Температура кипения 28 градусов, вспышки 35-120 (воспламеняется при контакте с огнем ).
Температура застывания +23- -60(при которой нефть не меняет уровня при наклоне пробирки на 45 градусов).
Температура кристаллизации – образование кристаллов.
Растворимость.
Нефть хорошо растворима в органических растворителях и почти нерастворима в воде.
В воде растворимость возрастает при 100 градусах и при высоком давлении.
Растворимость повышается с увеличением аренов и смол.
Почти всегда нефть содержит растворенный газ.
Оптические и электрические свойства.
Оптически активна, вращающаяся плоскость поляризации света, люминисцентна, преломляет лучи. Диээлектрик R=10010-10014 Ом*м, диамагнетик, отрицательное намагничивание.
Металлоносность.
V, Ni, B, Cr, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Se, Sn, Zn.
Основные типы нефтей.
По содержанию углеводородных компонентов:
Метановые
Метано-нафтеновые
Нафтеновые
Нафтеново-метаново-ароматические
Нафтеново-ароматические
Ароматические
По содержанию серы: малосерные (до полупроцента), высокосерные (больше 2%), серные (0.5-2%).
Битумы (природные) – это продукт преобразования нефтей. Делятся на нафтиды и битумоиды +технические.
Нафтиды – это каустобиолиты нефтяного ряда и их аналоги (нафтоиды).
Битумоиды - это вещества, извлекаемые из групп органическими растворителями.
Нафтоиды – образуются в результате термической деструкции органического вещества.
Шунгит – высшая стадия антраксолита.
ГАЗ.
Состав и свойства
Классификация
Физ свойства
Природный газ – смесь природных УВ и неуглеводородных соединений.
УВ компонента: метан, этан, пропан, бутан.
Не УВ компонента: N, CO2, H2S, He, Ar, H, пары воды.
Классификация:
По условиям нахождения
По происхождению (генезису)
Физическому составу и форме нахождения.
Химическому составу.
По условиям нахождения: газы атмосферы (N 78%), газы гидросферы (CO2 34-56%), литосферы (УВ до 98%)
По генезису:
Биогенные: О2, CO2, CH4, N2, H2S, NH3, N2O, CO
Органолитогенные : CH4,тяжелые УВ газы от C2 до С4, CO2, H2.
Литогенные: СO2, H2, H2S, He, Ar, Xe, SO2, N2, CO, HCl (процессы, происходящие в минеральном скелете г.п.)
По физическому составу и форме нахождения
Свободные
Сорбированные
Растворенные
Газогидратные
Газогидраты - в кристаллической решетке создаются полости с газом. Природные при p>0.17мПа и t 10). Техногенные (при эксплуатации скважин).
Газ свободный сорбированный растворенный газогидрат
УВ +++ +++ ++ ++
N2 ++ + ++ +
CO2 ++ ++ + ?
H2S +++ + + ?
H2 + + + ?
По химическому составу:
Природный газ состоит из: Метановый >50%
УВ 79-9% УВ-ный УВ >50%
N2 1-20% N-ный N>50%
CO2 0.1-10% CO2-ный CO2>50%
H2S 1-6% H2-ный H2>50%
H2 до 3.5% смешанный: УВ-N, CO2-N и т.д.
Инертные газы 0,2-5%
Физические свойства УВ газов:
Плотность метан 0.5
Этан 1
Пропан 1,5 г/см3
Вязкость по сравнению с нефтью мала 0,0001-0,01мПа*с. УВ назы менее вязкие, чем не УВ
Растворимость
До +90 градусов, чем ниже t, тем выше растворимость.
Больше 90 градусов, чем выше t, тем выше растворимость.
Коэффициент растворимости газа в воде зависит от ее t и минерализации. Растворенность УВ газов в нефти в 10 раз выше, чем в воде. Жирный газ лучше растворяется в нефти, чем сухой. Легкая нефть лучше растворяет газы, чем тяжелая. Газы, растворенные в нефти, называются нефтянными.
Состав: CH4 20-60% (тяжелые нефти)
Тяжелые УВ 30-80% (легкие нефти)
Газы древних отложений более обогащены тяжелым УВ и N2/
Растворяемость метана в нефтях в 5 раз меньше, чем этана и в n раз пропана.
N2 в 15 раз менее растворим чем метан.
Газонасыщенность (газовый фактор) – суммарное соединение газа в V флюида (см3/л, м3\м3).
Мах Гф=10м3/м3 для пластовых вод. Рентабельная добыча газа для Гф= 5м3\5м3 (в западной сибири 0.3-1.5м3/м3).
Типы залежей по Гф:
Нефтянная <600м3/т
Нефтегазоконденс 600-900м3/т
Газоконд >900м3/т
Всплывание газа. За счет всплывания газа нефть вытесняется из ловушек.
Диффузия газа. Диффузия ~ t. 1/молек-ая масса
Критическая температура (Ткр) – выше которой газ не переходит в жидкое состояние при любом р.
Ткр: метана 82.4, этана 32.21, пропана 96.63.
Метан, О2, N2 не могут находиться в жидком состоянии в литосфере. Легко сжижаются пропан, бутан, пентан, СО2 и H2S.
Критическое р (Ркр) ниже которой при любой t газ не переходит в жидкое состояние. Газоконденсат – при высоком р и t глубокопогруженных отложениях в газе растворяются пары гексана и другие высокомолекулярные жидкие УВ. При снижении р выпадает жидкость – конденсат.
Сырой конденсат – жидкость, которая выпадает из газа непосредственно в промышленных сепараторах при t и р сепарации.
ГК подчиняются законам обратного испарения и конденсации: при t=const, ниже давление – конденсация, выше давление – испарение.
Конденсаты состоят в основном из УВ и содержат: смол до 3.7%, асфальтены 0.3% , серы до 1.4%, парафина до 4%.
Газ по содержанию конденсата:
Незначительный <25
Малый 25-100
Средний 100-200
Повышенный 200-300
Высокий 300-500
Уникальный >500
По составу УВ газ:
Сухой (метан >85%, конденсат 10см3/м3,Гф >100000м3/м3)
Тощий (метан 50-85%, конденсат 10-30, Гф 33000-110000)
Жирный (тяжелый УВ до 50%, конденсат 30-90, Гф 11000-33000)
Этановые (С2, С3, С4) и конденсаты (С5 и выше) – юзаем щас эту тему.
Промышленные скопления образуют сухие газы, попутные, нефтяные.
Нефть, газ и растворенные в нем жидкие компоненты гидрофобны (способны находится в коллекторах).
Геология нефти и газа.
Нефтегазоносные толщи имеют субаквальное происхождение.
Элементы нефтегазоносных толщ, слагающие природные резервуары.
Породы-коллекторы и флюидоупоры.
Пустоты: поры менее 1мм, каверны более 1мм, трещины.
Флюидоупор (покрышка, экран) – г.п. без пустот или с их малыми размерами.
Ёмкостная фильтрация – свойства зависят от: минеральный состав г.п., формы и размеры зерен (их укладки), наличие и состав цемента.
Ё-Ф свойства:
Пористость первичная и вторичная
Проницаемость
Нефтегазонасыщенность
Удельная плотность пор
Водонасыщенность
РЕЗЕРВУАРЫ.
Пластовый резервуар - это тело в слоистой толщи, протяженность которых по латерали значительно больше мощности.
Массивный резервуар – образован мощной толщей, разные хар-ки размера примерно сопоставимы.
Резервуары неправильной формы или литологически ограниченны.
Природные резервуары всегда заполнены водой (первично (седиментационная), вторичной (инфильтрационная)).
Ловушка – это часть природного резервуара, в котором накапливается УВ.
Залежь – скопление нефти (газа) в ловушке.
Нефтегазоносный комплекс – это часть разреза осадочного бассейна, содержит нефть и газ, амуипауиопцулптио
Характеризующаяся единством условий накопления пород, формированние флюидоупоров.
Основные характеристики нефтегазоносных комплексов:
Возраст и условие накопления
Объем комплекса
Литологический состав
Сочетание коллекторов и ловушек
Условия залегания нефти
Ловушки
Классификация ловушек:
По условиям образования
По условию размещения
По форме ловушек
Структурные – образованы в результате изгиба слоев.
Стратиформные – сформированы в результате эрозии пластов-коллекторов и перекрывания их непроницаемых г.п.
Тектонические – в результате вертикального перемещения.
Литологические – замещение пористых проницаемых г.п. непроницаемыми.
Термобарические условия в залежах.
Давление.
Горное: геостатическое (от вышележачих пород), геотектоническое (от напряжений)
Гидростатическое
Пластовое – давление жидкости в пустотах коллектора
Градиенты давления: геостатический для пород 2.3г/см3 (0.23атм/м) и гидростатический для воды 1.1-1.2 г/см3 (0.11-0.12атм/м)
Аномально высокое и низкое давление.
Причины АВД:
Гравитационное уплотнение
Тектоническое напряжение резервуаров
Приток высоконапорных вод в замкнутые коллекторы
Локальные геологические факторы
Плюсы АВД – увеличивает время естественной эксплуатации месторождений
Минусы АВД – аварии в процессе бурения, (фонтаны), увеличение стоимости скважин.
Температура.
Геотермальный градиент: 1,8-3 градуса на 100 метров. Влияет на фазовое состояние, вязкость, миграция.
Закономерности свойств в залежах
Плотностная дифференциация
Нефть: градиенты плотность = 0,002-0,003 гр\см3 (100м) (осложняется взаимодействием с водой и породами.)
Для газов обратная ситуация: более тяж газ вверху
Происхождение нефти
Биогенная теория – содержится в осад. Гп, морских и озерных фаций. Нет в магматических гп, древнее докембрия. Компоненты нефтей синтезируются из органики в лаборатории. Не встречается при Т выше 150градусов. Всегда содержит порфирины, производные хлорофила. Оптически активны, присутствуют соединение с N. В почвах развиваются нефтеподобные вещ-ва.
Абиогенная теория – присутствие метана и аммиака в атмосфере. Соединения С+N+H есть в (?). Вулканические газы содержат метан и другие газы, битумы кимберлитов.
Стадия образов. Нефти:
Накопление ОВ
Генерация УВ
Миграция УВ
Аккумуляция УВ
Консервация УВ
Разрушение УВ
Рассеянное органическое вещ-во (РОВ)
Сапропелиты – продукт преобразования низших растений и простейшей микрофауны (глина)
Гуммиты – продукт преобразования высших наземных растений (уголь)
Липтобиолиты - продукт преобразования наиболее устойчивых компонентов высших растений (смолы)
Генерация УВ – на стадии катогенезиса
НГ – материнские породы – осадочные и горные породы, способные в определенных геологических условиях выделять свободные УВ флюиды (на стадии диа-,ката- генезиса)
НГ-материнский потенциал – отношение образующихся УВ из ОВ к общему объему ОВ на стадии протокатагенеза.