КІРІСПЕ

Жанғыш қазбалар қатты (шымтезек, қазба көмір, жанғыш тақтатас), сұйық (мұнай) және газ (жанғыш газдар) тәрізді түрлерге бөлінеді. Оларды көбінесе “каустобиолит” деп атайды (грекше: “каустос” – жанғыш, “биос” – өмір және “литос” – тас). Бірақ мұнай мен газ тас болмағандықтан, жалпылама жанғыш қазбалар деген атауды қолданған дұрыс.

Пайдалы қазбалардың бұл тобы үлесіне әлемде өндірілетін минералдық шикізаттың жалпы бағасының 75%-тен астамы келеді. Отын-энергетика балансы хх ғасырда айтарлықтай өзгеріске түсті. хх ғ. басында оның құрамында басты ролді көмір атқарды (>90%), ал ғасырдың ортасында энергетикалық шикізаттың көмірмен салыстырғанда тиімді түрлері – мұнай мен газ кең пайдаланыла бастайды. Осыған байланысты отын-энергетикалық баланста көмірдің үлесі 50%-ке дейін төмендеді. Бірақ, осыған қарамай, көмір өндірісінің абсолют көлемі артумен болды.

Ең iрi көмiрлi алаптар Орталық Қазақстанда орналасқан (Қарағанды, Екiбастұз, Майкөбен). Iрi кенорындар – Шұбаркөл (қоры 2,2 млрд т), Борлы (0,5 млрд т), Самара (1,3 млрд т), сондай-ақ Теңiз-Қоржынкөл алабының барланбаған бірқатар кенорындары да осында.

Мұнай мен газдың барланған қорының негізгі бөлігі Каспий маңы мұнай-газ провинцияда шоғырланған. Мұнда ашылған 122 кенорындар Қазақстандағы көмірсутек қорының 80% бөлігін құрайды (мұнай-3,5 млрд т, конденсат-700 млн т, таза газ 1,7 трлн м³, еріген газ-577 млрд м³). Аймақтың үлесі жалпы республикалық өндірістің мұнай мен конденсат бойынша 44%, ал газ бойынша 49% шамасында.

Радиометриялық және ядролық геофизика әдістері геофизикалық әдістер кешенінде негізгі басты әдістердің бірі болып саналады. Бұл әдістер жоғарғы концентрациялы радиоактивті элементтерді тауып алынған үлгіде және алынған руда мен атаcу орнында сандық бағалау жұмыстарын жүргізеді.

Ядролық геофизика әдістері пайдалы қазбалары мен кен орындарын іздестіру мен барлау жұмыстарында, жалпы геофизикалық әдістер кешенінде және геологиялық, геохимиялық зерттеулерде қолданылады. Геохимиялық әдістерінде кеңінен қолданылатындары: литогеохимиялық түсірілім, бірінші және екінші ореолдар шашырандысынан, радиохимиялық және биогеохимиялық түсірілімдер.

1.1 Жанғыш пайдалы қазбалар туралы жалпы мәліметтер

Жанғыш қазбалар қатты (шымтезек, қазба көмір, жанғыш тақтатас), сұйық (мұнай) және газ (жанғыш газдар) тәрізді түрлерге бөлінеді. Оларды көбінесе “каустобиолит” деп атайды (грекше: “каустос” – жанғыш, “биос” – өмір және “литос” – тас). Бірақ мұнай мен газ тас болмағандықтан, жалпылама жанғыш қазбалар деген атауды қолданған дұрыс.

Жанғыш қазбалар отын-энергетикалық комплекстің негізін қалайтындықтан, экономикада орасан зор мәнге ие. Олар өнеркәсіптің барлық салаларында қолданылады – ауыл шаруашылығы мен коммуналық-тұрмыстық сектордың отын-энергетикалық базасы және химия, коксхимия мен электрод өнеркәсібінің бастапқы шикізаты болып табылады. Пайдалы қазбалардың бұл тобы үлесіне әлемде өндірілетін минералдық шикізаттың жалпы бағасының 75%-тен астамы келеді. Отын-энергетика балансы хх ғасырда айтарлықтай өзгеріске түсті. хх ғ. басында оның құрамында басты ролді көмір атқарды (>90%), ал ғасырдың ортасында энергетикалық шикізаттың көмірмен салыстырғанда тиімді түрлері – мұнай мен газ кең пайдаланыла бастайды. Осыған байланысты отын-энергетикалық баланста көмірдің үлесі 50%-ке дейін төмендеді. Бірақ, осыған қарамай, көмір өндірісінің абсолют көлемі артумен болды.

Көмір, мұнай және табиғи газ энергия мен химиялық шикізаттың жаңармайтын органикалық көзіне жатады. Бірақ жер қойнауындағы көмірдің қоры энергетикалық әлеуеті бойынша мұнай мен газдың қорынан бірнеше есе артық. Болжамдық ресурстарда (ол 12,8 трлн т шартты отын деп есептеледі) көмірдің үлесіне 85 % көлемі келеді. Сондықтан көмір энергия мен химиялық шикізаттың жүздеген жылдарға жететін ең сенімді көзі саналады.

Шымтезек

Қазіргі кезде қазба көмірдің шымтезектен оның жер қыртысында өзгеріске түсу нәтижесінде жаралғаны нақты анықталған. Шымтезек органикалық текті пайдалы қазбаға жатады, өсімдіктердің аса ылғал және ауаның жетімсіздігі жағдайларында солуы мен жартылай ыдырауы нәтижесінде қалыптасады. Шымтезек жаралуда басты ролді бактериялар мен грибоктардың қатысуымен жүретін биохимиялық гумификация процесі атқарады. Өсімдік қалдықтарының негізгі құрылымдық өзгерістері шымтезектіктің жоғарғы қабатында болады. Өсімдік қалдықтарының шымтезек жаралатын қабатта болуы 10 жылдан аспайды, ал өндіріске жарамды шымтезек қабаттарының қалыптасу процесі мыңдаған және ондаған мың жылға созылады.

Шымтезек жаралатын орта шымтезектік деп аталады. Шымтезекті қоректендіретін су мен өсімдіктер өсуінің жағдайларына байланысты шымтезектіктің үш типі бөлінеді: жоғарғы (қалқыма), төменгі және аралық. Қазіргі кезде шымтезек негізінен ауыл шаруашылығында тыңайтқыш ретінде пайдаланылады.

Көмір мен жанғыш тақтатас

Көмір-жанатын қатты шөгінді таужыныс, ол солған өсімдік қалдықтарының биохимиялық, физикалық-химиялық, химиялық және физикалық өзгерістері нәтижесінде қалыптасады. Көмірде органикалық құрамдастармен қатар ұдайы минералдық қоспалар болады, олардың мөлшері 1–2 %-тен 50 %-ке дейін өзгереді. Жанғыш шөгінді жаралымдардың құрамында минералдық заттардың мөлшері 50 %-тен асса, оларды көмірлі таужыныстарға немесе жанғыш тақтатастарға жатқызады.

Түпнұсқа затының құрамы бойынша гумустан, сапропельден және гумус-сапропельден пайда болады. Жер қыртысында ең көп таралғаны гумус көмірі, ал минералдық затының мөлшері жоғары сапропель көмірі (жанғыш тақтатастар) аз таралған. Көмір жаралу үшін қолайлы палеогеографиялық және геотектоникалық факторлардың жиынтығы – өсімдік материал, белгілі бір климаттық жағдайлар, жазық батпақты бедер және өсімдік қалдықтарының жиналуы мен сақталуын қамтамасыз ететін жер қыртысының тектоникалық қозғалыстары болу қажет.

Көне шымтезектiк дамуының орнына (жағалау-теңiз немесе көл жағдайларында) байланысты паралалық (грекше паралос – теңiзге жақын) және лимналық (грекше лимнос -көл) көмiр алаптары жiктеледi. Мысалы, паралалық алаптарға-Донецк, Рур (Германия), Иллинойс (АҚШ), лимналықтарға -Қарағанды, Челябинск, Төменгi Силезия (Польша) және Саар (Германия, Франция) алаптары жатады.

Көмірдің құрамы

Петрографиялық құрамы. Көмірді макроскоп зерттеу кезінде (негізінен жылтырлығы бойынша) макротиптер немесе литотиптер (жылтыр-кларен, жартылай жылтыр -дюрен-кларен, жартылай күңгірт - кларен-дюрен, күңгірт - дюрен, витрен, фюзен), сондай-ақ олардың түрлестері бөлінеді.

Элементтік құрамы. Көмір химиясында элементтік құрам деп оның органикалық бөлігіндегі негізгі элементтер - көміртек, сутек, оттек, азот пен органикалық күкірттің мөлшерін айтады. Бұлардан басқа көмір органикалық массасының құрамына фосфор мен кейбір сирек элементтер де кіреді. Олардың мөлшері проценттің мыңдық, ал кейде миллиондық бөлігінен аспайды.

Тікелей химиялық талдау бойынша көміртектің, сутектің, азоттың және күкірттің мөлшері анықталады. Көміртектің мөлшері қоңыр көмірден антрацитке қарай 69 %-тен 96 %-ке дейін артады. Сутек концентрациясы гумус көмірлерде 1,3–6,5 % аралығында өзгереді: қоңыр көмірде – 4–6,5 % тас көмірде – 3,5–6 %; антрацитте – 1,3–3 %. Сутек концентрациясының максимумы (7,5–10,5 %-ке дейін) сапропель көмірлерде байқалады.

Көмірдегі фосфор да зиянды қоспаға жатады. Оның концентрациясы проценттің жүздік бөліктерінен сирек асады, бірақ кейбір жағдайларда оның мөлшері 0,02 % болғанның өзінде, көмір металургиялық кокстің айрықша сорттарын алу үшін қолдануға келмейді деп саналады. Донбасс көмірінің құрамында фосфордың мөлшері <0,01 %, Кузбаста – 0,02 %-ке дейін, ал Қарағандыда – >0,02 % (0,11%-ке дейін). Көмірді кокстегенде фосфор кокстің құрамына өтіп, домналық процесте металдың құрамына өтеді де оның морттығын (салқын күйде сынғыштығын) арттырады.

Топтық құрамы. Қазба көмір құрамында көбінесе мынадай заттар тобы – битумдер, гумин қышқылдары, фульвоқышқылдар (оның ішінде гиматомеланьдар) және көмірдің құрамынан битум мен гумин қышқылдарын айырып алған соң қалатын өнім – қалдық көмір бөлінеді.

Ең iрi көмiрлi алаптар Орталық Қазақстанда орналасқан (Қарағанды, Екiбастұз, Майкөбен). Iрi кенорындар – Шұбаркөл (қоры 2,2 млрд т), Борлы (0,5 млрд т), Самара (1,3 млрд т), сондай-ақ Теңiз-Қоржынкөл алабының барланбаған бірқатар кенорындары да осында. Соңғысында Сарыадыр кенорнында ғана көмiр қоры барланған (179 млн т). Алаптың көмiр ресурстары жалпы алғанда 2,7 млрд т болып бағаланады. Солтүстiк Қазақстандағы ең iрiсi – Торғай энергетикалық қоңыр көмiр алабы, оның қор ресурстары – 52 млрд т, ал барланғаны – 7 млрд т ғана. Мұнда көмiрдiң негiзгi бөлiгi Құсмұрын (қоры 2,6 млрд т), Святогорск (алдын-ала бағалау бойынша 1,4 млрд т.) Орлов (1,1 млрд т), Егiнсай (1,1 млрд т), Приозер (0,4 млрд т), Кызылтал (0,4 млрд т) кенорындарында шоғырланған.

1.2 Мұнай және газ кенорындары. Мұнай мен газдың құрамы

Мұнай – сұйық пайдалы қазба, ол негiзiнен көмiрсутек қосылыстарынан тұрады. Сыртқы түрi бойынша май сияқты бұл сұйықтың түсi көбiнесе қара болады, жарықта флюоресценсияланады. Әр түрлi жатындардағы мұнай химиялық құрамы бойынша бiр-бiрiнен өзгеше болады, сондықтан олардың практикалық мәнi де әркелкi. Мұнайдың құрамын зерттеу, оның геологиялық тарихына қатысты мәселелердi (жаралуы, шоғырлар жасауы және т.б.) шешу үшiн де өте маңызды.

Мұнайдың элементтiк құрамы мiндеттi түрде бес химиялық элемент болуымен сипатталады – көмiртек (83-87 %), сутек (12-14 %), оттек (1,5 %-ке дейiн), күкiрт пен азот.

Мұнай электр тогын өткiзбейдi, сондықтан ұнғымалар қимасындағы мұнайлы қабаттарды анықтау үшiн электр әдiстерi пайдаланылады.

Мұнайдың жылу бөлгiштiгi өте жоғары. Салыстырмалы жылу бөлгiштi, Дж/кг: таскөмiр – 33600; мұнай 43250-45500; табиғи газ (құрғақ) 37700-56600.

Мұнайдың жiктемесi химиялық, геохимиялық, тауарлық және технологиялық көрсеткіштерге негізделеді. Химиялық жiктемеде мұнайдың кластары оның құрамындағы белгiлi бiр басым көмiрсутектер тобы бойынша бөлiнедi. Бұл жiктеме бойынша метанды, нафтендi және ароматты, сондай-ақ өтпелi (метанды-нафтендi, нафтендi-метанды және т.б.) мұнай бөлiнедi.

Газ. Жер қыртысының шөгiндi қабатында жаралатын көмiрсутектi газдар әр түрлi күйде болуы мүмкiн: еркiн, ерiген және қатты. Еркiн күйдегi газ өнеркәсiптiк мәнге ие шоғырлар жасайды. Көмiрсутектi газдар жарасты сулары мен мұнайда жақсы еридi. Газды шоғырлар газы негiзiнен метаннан (98,8 %-ке дейiн) тұрады, оның құрамында гомологты қоспалар мен бейкөмiрсутектi компоненттер: көмiрқышқыл газ бен күкiртсутек болады. Мұнайда ерiген газдар iлеспе мұнай газы деп аталады.

Конденсат – газ конденсат шоғырлардың сұйық бөлiгi. Конденсат деп ақшыл мұнайды айтады, оның тығыздығы 698-840 кг/м³, ол 300⁰ С дейiн толық қайнап шығады және құрамында шайырлы-асфальтты заттар болмайды. Конденсаттың негiзгi компоненттерi 150-200⁰ С-қа дейiн қайнап шығады. Конденсат құрамында метанды көмiрсутектер басым кездеседi.

Жинауыш таужыныстар (коллекторлар). Мұнай, газ бен су сыйыстыруға және өндiрген кезде оларды қайта бөлуге қабiлеттi таужыныстарды коллектор (жинауыш) деп айтады. Оларға терригендік (құм, құмайт, құмтас, құмайттас және кейбір саз таужыныстар) және карбонат (әктас, бор, доломитит) жатады. Жинауыш таужыныстар анықтамасынан туындайтыны, олар сыйыстырушылыққа қабілетті қуыстар жүйесi – кеуек, жарықшақ пен каверналар. Бiрақ сыйыстырушылыққа ие таужыныстардың барлығы мұнай мен газ үшiн өтiмдiлiктi бола бермейдi, яғни коллектор (жинауыш) болмайды. Сондықтан таужыныстардың жинауыштық қасиеттерiн зерттеген кезде олардың қуыстылығын ғана емес, сондай-ақ өтiмдiлiгiн де анықтайды. Кеуек коллекторлардың сыйыстырғыштығы кеуектiлiк деп аталады.

Қабаттардың коллекторлық қасиеттерiн зерттеу керннiң үлгiлерi, кенiштiк-геофизкалық зерттеу материалдары мен ұңғымаларды ағып келуге сынау деректерi бойынша жүргiзiледi.

Флюидтiрек таужыныстар (жапқыштар) Мұнай мен газ шоғырлары таужыныс-коллекторларда, егер олар флюидтерге (мұнай, газ және су) бейөтiмдi таужыныстармен жабылған болса ғана сақталуы мүмкiн. Мұнай мен газ жатындарын жабатын өтiмдiлiгi нашар таужыныстарды жапқыштар деп атайды. Мұнай-газтiрек таужыныстар рөлiн саз, тастұз, гипсит, ангидрит және карбонат таужыныстардың кейбiр түрлестерi атқарады. Ең көп таралғаны саз жапқыштар. Мысалы, монтморилониттi саздың қалқалаушы қасиеттерi каолиниттi сазбен салыстырғанда артық. Тастұз да сенiмдi қалқалаушы (экран) бола алады, өйткенi ол өзiнiң пластикалық қабiлетiне байланысты тұтастығын бұзбай деформацияланады. Жапқыштың қалыңдығы артқан сайын, оның оқшаулағыш қасиеттерi мен биiктiгi үлкен жатындарды ұстап қалу қабiлетi де арта бередi. Үлкен тереңдiктерге саз таужыныстар ылғалдығын жоғалту салдарынан морт денелерге айналып, коллектор таужыныс болып кетуi мүмкiн.

Табиғи резервуарлар мен ұстағыштар

И.О.Брод табиғи резервуарлар деп мұнай, газ бен табиғи сыйыстырушыларды атауды ұсынған. Олардың iшiнде флюидтер айналымда бола алады, ал пiшiнi коллекторға жапсарлас бейөтiмдi таужыныстармен ара қатынасына байланысты. Табиғи резервуарлардың негiзгi үш типі бөлiнедi:қабаттық, тұтас (массивтi) және барлық жағынан литологиялық шектелген. Әлемде жатындардың 80 %-ке жуығы құрылымдық класты ұстағыштармен байланысты, ал басқа жаралымды (рифогендiк, стратиграфиялық, литологиялық) ұстағыштар үлесiне 20 %-ке жетпейтiнi келедi. Мұнай мен газдың антиклин құрылымдармен байланысын XIX ғ. өзiнде Г.В.Абих, Г.А.Романовский, Уайт және т.б. анықтаған. Осы кезде мұнай жатысының антиклиндiк теориясы айтылған.

Мұнай мен газ кенорны – бiр немесе бiрнеше табиғи ұстағыштарда орналасқан мұнай мен газ жатындарының жиынтығы.Ол жер қойнауының өлшемдерi бойынша белгiлi бiр шектеулi алаңында орналасып, бiр құрылымдық элементпен бақыланады. Газ бен мұнай, су мен мұнай жапсарларының бетi тиiсiнше мұнай-газ жапсары (МГЖ) және су-мұнай жапсары (СМЖ) деп айтылыды. МГЖ (СМЖ) бетiнiң өнiмдi қабат жатынымен қиылысқан сызықты мұнайлылықтың (газдылықтың) сыртқы контуры деп аталады. Егер жапсар бетi көлбеу болса, мұнайлылықтың (газдылықтың) контуры планда қабат жабынының изогипсаларына параллель болады.

Мұнай жатындары бар ұстағыштар қалыптасуының ең басты ерекшелiктерiн ескеретiн А.А.Бакировтың жiктемесi бойынша, мұнай мен газдың шектеулi шоғырлары негiзгi төрт класқа бөлiнедi: құрылымдық; литологиялық; рифогендiк; стратиграфиялық жатындар.

Мұнай мен газдың жаралуы негiзiнен көмiрсутектi шикiзат өндiрудiң жоспарланған деңгейлерiн қормен қамтамасыз ететiн барлық iздеу-барлау процесiн жүргiзуге ғылыми негiз болады. Бұл проблеманы шешудiң әр түрлi екi принциптiк жолы бар: бiрiншi тұжырымдама бойынша көмiрсутектердiң (КС) өнеркәсiптiк шоғырлары жаралуының бастапқы материалы биосфераның органикалық заты (ОЗ) болып табылады десе (биогендiк немесе органикалық жаралу теориясы), екiншiсi – олардың жаралуы бейорганикалық (абиогендiк) деп жорамалдайды. Мұнай мен газ генезисiнiң мәселелерi әлi күнге дейiн толық шешiлген жоқ.

Қазақстанды мұнай-газгеологиялық аудандау

Қазақстанда 210-нан аса мұнай мен газ кенорындары анықталып, барланған. Олардың ішінде 102 мұнай, 29 газконденсат, 33 мұнайгаз конденсат, 6 мұнай-газ, 11 газконденсат кенорны бар. Барланған өндірілетін мұнай қоры шамамен 4,4 млрд т (әлем қорының 3,2 %-і), газ-2,0 трлн м³ (1,5 %), конденсат-0,7 млрд м^3. Қазақстанның болжамдық мұнай ресурсы 17 млрд т-дан асады, оның ішінде құрлықтағысы-7 млрд, теңіздегісі 10 млрд т-дан астам; газдың болжамдық ресурсы -146,4 трлнм³.

Мұнай мен газдың барланған қорының негізгі бөлігі Каспий маңы мұнай-газ провинцияда шоғырланған. Мұнда ашылған 122 кенорындар Қазақстандағы көмірсутек қорының 80% бөлігін құрайды (мұнай-3,5 млрд т, конденсат-700 млн т, таза газ 1,7 трлн м³, еріген газ-577 млрд м³). Аймақтың үлесі жалпы республикалық өндірістің мұнай мен конденсат бойынша 44%, ал газ бойынша 49% шамасында. Мұнда мұнай мен газконденсаттың мынадай бірегей кенорындар орналасқан: Теңіз, Қарашығанақ және Қашаған (Каспий теңізінің қайраңында). Олардың жиынтық үлесі мұнай мен газ өндірісінің жалпы балансында 30%-тен асады.

Оңтүстік Маңғыстау мен Солтүстік Үстірт-Бозашы аймағында ең ірі кенорындарға Өзен, Жетібай, Қаражанбас, Солтүстік Бозашы жатады. Бұл аймақтың үлесі көмірсутек өндірудің жалпы республикалық балансының 50% бөлігін құрайды.

Мұнайдың өнеркәсіптік қоры Оңтүстік Торғай мұнай-газды алабында анықталған (Құмкөл, Майбұлақ, Ашысай, Ақшабұлақ және т.б.). Мұнда 11 кенорын барланған, олардың ірісі Құмкөл (1990 ж. Бастап өндірісте). Бұл аймақтың мұнай өндірісіндегі үлесі 10% шамасын құрайды.

Атап айтатыны, ірі кенорындар қорының республикада мұнайдың негізгі өндірісіндегі үлесі 80% шамасында (Теңіз, Өзен, Қарашығанақ, Жетісай, Қаламқас, Жаңажол, Қаражанбас, Құмкөл). Өндірістегі басқа кенорындардың үлесі-11%, қалған мұнай-газ қоры даярлану мен барлау үстіндегі кенорындарда шоғырланған.

Конденсат бойынша Қарашығанақ кенорнының үлесіне оның республикадағықорының 11% мөлшері келеді.

Өнеркәсіптік газдылық сондай-ақ Шу-Сарысу ойпаңында да анықталған. Мұнда Айрақты, Амангелді, Придорожное және т.б. Оларда барланған жәнебағаланған таза газдың қоры 30 млрд м³шамасында.

Қазақстандағы басқа алаптарды (Теңіз, Сырдария, Шығыс Арал, Зайсан, Ертіс маңы, Алакөл, Іле ойпаты, Солтүстік Қазақстаг батымы), сонымен қатар Каспий маңы қайраңының алаңдары мен Арал теңізінің суайдыны да мұнай-газдылық перспективасы бойынша жоғары бағаланады. Республиканың мұнай мен газға деген перспективалары әлі таусылудан алыс.