МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Физико-технический институт

Кафедра геофизики

Специалист по направлению (специальности)

130102Технология геологической разведки

Специализация «Геофизические методы исследования скважин»

Курсовая работа

Сулейманова Тимура Флюновича

Студента 3 курса очной формы обучения

«Геотермические эффекты нефтегенерации»

Научный руководитель:

Профессор кафедры геофизики

Рамазанов А.Ш. «____»_____________20__г

Дата защиты:____________

Оценка:_________________

УФА - 2015

Содержание

Введение................................................................................................................. 3

1. Геотермическое образование нефти................................................................ 4

1.1. Кероген, бажен, сланцевая нефть............................................................... 7

2. Геотермическое поле........................................................................................ 9

3. Температурные эффекты нефтегенерации.....................................................15

4. Стационарное уравнение теплопроводности.................................................18

Заключение............................................................................................................20

Литература.............................................................................................................21

Введение

Нефть (от персидск. нефт) — природная маслянистая горючая жидкость со своеобразным запахом, в основном состоящая из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и других химических соединений. Нефть относится к ископаемому топливу (каустобиолитам).

На протяжении XX в. - XXI в. нефть является одним из важнейших полезных ископаемых для человечества.

По химическoму сoставу и происхoждению нефть близка к природным горючим газам. Нефть обнаруживается вместе с газообразными углеводородами на глубинах от десятков метров до 5—6 км. Oднако на глубинах свыше 4,5—5 км преобладают газовые и газоконденсатные залежи с незначительным количеством лёгких фракций. Максимальное число залежей нефти располагается на глубине 1—3 км. На малых глубинах и при естественных выходах на земную поверхность нефть преобразуется в густую мальту, полутвёрдый асфальт и другие образования — например, битуминозные пески и битумы.

Область земной коры, в которой образуется нефть, находится на глубине примерно 2000–5500 м и называется нефтяным окном. Тяжелая или незрелая нефть образуется при более низких температурах, легкая или зрелая нефть – при более высоких температурах.

Цель работы: оценить изменение параметров геотермического поля в недрах Земли при генерации нефти.

Параметры теплового поля Земли: геотермический градиент, геотермическая ступень, коэффициент теплопроводности, теплоемкость, плотность теплового потока, величина теплогенерации.

1. Геотермическое образование нефти

Наиболее ранняя - гипотиза Ломоносова М.В. - предполагает образование нефти из органического материала (растительного и животного) через фазу каменного угля с последующей его перегонкой под действием повышенных температур и давлений.

Менделеев Д.И. изложил свою неорганическую гипотезу происхождения нефти из карбидов металлов (карбидная гипотеза), сущность которой в том, что во время деформации земной коры по возникающим разломам поверхностная вода проникала в глубь Земли, встречала на своем пути карбиды металлов, в результате взаимодействия с которыми получались углеводороды. Но стали придерживаться гипотезы Ломоносова М.В.

Первым этапом в долгой истории образования нефти был этап накопления (седиментации и диагенеза) органического вещества (ОВ) в донных осадках с их последующим уплотнением. Органика оседала на дно океана, накапливалась там вперемежку с песком и илом, проходила стадию микробиологического разложения. На небольших глубинах органическое вещество попадает под действие бактерий, в результате из органических веществ образуется биогенный или болотный газ. По составу – это чистый метан. С увеличением глубины залегания пород температура увеличивается, в результате действие бактерий на органическое вещество ослабевает.

После завершения всех стадий первого этапа рыхлый осадок превращается в плотную осадочную породу, в порах которой содержится строительный материал для самой ранней нефти. Осадочная порода, богатая органическими веществами, которые со временем преобразуются в нефть или газ, называется материнской породой.

На втором этапе (этап катагенеза) происходит преобразование органического вещества под воздействием давления и глубинного тепла Земли. Высокое давление и высокая температура способствуют преобразованию погребенного органического вещества в густую вязкую жидкость, получившую название «нефть». Минимальная температура, необходимая для образования нефти в условиях осадочного бассейна, равна примерно 65^оС. Заканчивается преобразование органического вещества в нефть при температуре около 150^оС. Область земной коры, в которой образуется нефть, находится на глубине примерно 2000–5500 м и называется нефтяным окном (рис.1). Тяжелая или незрелая нефть образуется при более низких температурах, легкая или зрелая нефть – при более высоких температурах. При дальнейшем погружении материнской породы из остатков органических веществ образуется термогенный газ. Чем больше глубина, тем выше температура и тем суше образующийся газ. [http://studopedia.net/10_ 21867_obrazovanie-nefti.html]

Рис. 1 Нефтяное окно

Известно, что повышение температуры среды существенно увеличивает скорость реакций, поэтому в преобразовании органического вещества ведущая роль принадлежит глубинному тепловому потоку. Земля, передавая органическому веществу свое тепло, доводит его до состояния нефти. Земля своим теплом как бы подзаряжает органическое вещество энергией, увеличивая его теплотворную способность от величины, свойственной торфу, до величины, свойственной нефти. Таким образом, нефть кроме солнечной энергии впитывает и заключает в себе немалую долю тепловой энергии Земли.

Важным фактором образования нефти и газа является геологическое время. Для образования нефти требуется больше времени, чем для образования газа. Так как повышение температуры ведет к ускорению химических реакций, то нефть может сформироваться при более низких температурах в течение длительного времени или при более высоких температурах достаточно быстро.

При температуре выше 150^оС нефть преобразуется в графит (углерод) и природный газ. Такие температуры воздействуют на осадочные отложения на глубине более 5500 м. Это нижний уровень существования нефти, глубже в коллекторе может находиться только природный газ. Наиболее глубокая действующая нефтяная скважина расположена недалеко от Баку и имеет глубину 5240 м. Можно считать, что очаги генерации углеводородов находятся на глубине 2–10 км.

За всю историю Земли в осадках погребено огромное количество органического вещества. Рождение нефти происходит непрерывно. Возраст нефти может меняться от сотен миллионов лет до 1–2 млн. лет. За последние 400 млн. лет в земной коре образовалось около 12 трлн. тонн условного топлива, из которого примерно 80% приходится на уголь, остальная часть – на нефть и газ. [9. А. Леворсен. Геология нефти и газа.Изд. «МИР». – Москва –1970. – 640 с.- моя настольная книга.]

Вместилищем нефти в земной коре являются пустоты (поры) и трещины в осадочных горных породах. Пористые и трещиноватые горные породы, способные вмещать промышленно значимые количества флюидов, наз. коллекторами. Лучшими природными коллекторами являются пески и песчаники (гранулярные коллекторы), а также известняки (трещиноватые коллекторы). Обязательное условие существования коллекторов в качестве резервуаров нефти и газа - изоляция их от других проницаемых пород практически непроницаемыми породами. Лучшими изоляторами являются глины, проницаемость которых близка к нулю, в то время как пористость может быть существенной. [5]