месторождений рифовых массивов
.pdf1.Какие параметры определяют структуру пустотного пространства коллекторов?
2.Как Вы оцениваете ситуацию с добычей газа и добычей нефти в России?
3.Что такое «каустобиолиты»? Перечислите их представителей.
4.Какие элементы именуют «элементами органогенами» и почему?
5.В чем состоит отличие нефтей от углей по элементарному составу?
6.Назовите стадии литогенеза и соответствующие им марки углей (стадии углефикации).
7.Почему (по какому признаку) гумусовый (угольный) ряд каустобиолитов именуют рядом метаморфизма?
8.По какому свойству и как классифицируют каустобиолиты битумного (нефтяного) ряда?
9.Как цвет нефтей связан с удельным весом и как подразделяют нефти по величине удельного веса?
10.Как с изменением количества атомов углерода в молекуле метановых углеводородов изменяется их физическое состояние?
11.Какие группы компонентов выделяют в составе газов литосферы и как с изменением формы нахождения газов изменяется соотношение этих компонентов?
12.По какому признаку смеси углеводородных газов делят на жирные и сухие?
13.Что такое газогидраты и при каких условиях они образуются? Какие газы образуют газогидратную форму, а какие — нет?
14.Формы нахождения в природе асфальтов; асфальтитов и озокеритов, их состав и промышленное применение?
15.Как и почему зависят цветность осадочных пород (красноцветы-сероцветы) от содержания рассеянного РОВ?
16.По каким признакам выделяются сингенетичные, эпигенетичные, остаточные и миграционные битумы?
17.От чего зависит величина пористости гранулярных коллекторов?
18.По какой формуле подсчитывается величина коэффициента пористости трещиноватых коллекторов в шлифе?
19.Чем отличаются пластичные флюидоупоры (покрышки) от плотностных?
20.В чем отличие друг от друга (включая гидродинамический режим) пластовых, массивных и литологически ограниченных резервуаров?
21.Перечислите четыре основных типа ловушек нефти и газа.
22.В каких случаях понятия «резервуар» и «ловушка» пространственно совпадают?
23.Перечислите три основные причины появления у залежей наклонных водонефтяных контактов.
24.Чем пространственно отличается форма залежи массивной от пластовой - сводовой?
25.Чем пространственно отличается форма залежей пластовой, литологически ограниченной на моноклинали, от структурнолитологической ?
26.Чем пространственно отличается форма залежи пластовой, стратиграфически экранированной в эрозионном выступе, от структурностратиграфической?
27.Что является признаком гидродинамической разобщенности частей залежи, приуроченных к антиклинали, осложненной разломом?
28.Чем вызвана необходимость выделения на платформах месторождений антиклиналей с совпадением и несовпадением структурных форм?
Консорциум н е д р а |
Консорциума Н е д р а |
29.Какие типы залежей характерны для месторождений соляных антиклиналей и какова принципиальная схема пространственного их размещения в разрезе?
30.Какие типы залежей характерны для месторождений рифовых массивов и какова принципиальная схема пространственного их размещения в разрезе?
31.Какие типы залежей и почему могут быть обнаружены на месторождениях, приуроченных к конседиментационным антиклиналам?
32.Что обозначает термин «форма миграции УВ»? Назовите четыре основные формы миграции УВ в литосфере.
33.Дайте определение следующим видам миграции: первичная, вторичная, рассеяная, фронтальная, струйная, эмиграция, ремиграция.
34.Как реализуется процесс прорыва покрышки и межпластовых перетоков нефти и газа под влиянием избыточного пластового давления?
35.В каких антиклиналях будут разрушены пластовые сводовые залежи в первую очередь при увеличении градиента регионального наклона пластов?.
36.Какие соединения именуются «хемофоссилиямн» и почему они являются признаком органогенного происхождения нефти?
37.В чем различие понятий «нефтегазоматеринские», «нефтегазопроизводящие» и «нефтегазопроизводившие свиты»?
38.Какие закономерности пространственного распределения в осадочном чехле залежей разного фазового состава могут служить доказательством реализации главных зон (фаз) нефтегазообразования?
39.Мировая добыча нефти, ведущие нефтедобывающие страны, динамика изменения добычи нефти в России.
40.История освоения человечеством нефти и природного газа
41.Нефть и газ как сырье для, промышленности химического синтеза
42.Каустобиолиты (определение), ряды каустобиолитов, исходный материал для образования.
43.Марки углей, (стадии Гглефикации), применение в нефтяной геологии марок углей для наделения стадий литогенеза
44.Рассеяное органическое вещество (РОВ) пород и дисперсные битумы (определения). Кларковое содержание РОВ в породах. Схемы изучения качественного состава РОВ и дисперсных битумов. Задачи, решаемые в нефтяной геологии и изучение РОВ и дисперсных битумов.
45.Физические свойства нефтей. Основные продукты перегонки нефтей. Понятия о газокондеенсатах.
46.Составы нефтей (элементный, компонентный, групповой-углеводородный). Основные товарные свойства нефтей.
47.Компонентный состав горючих углеводородных газов. Формы нахождения углеводородных: газов в литосфере и их состав.
48.Физические свойства углеводородных газов, растворимость, эффузия, диффузия. Газогидраты.
49.Твердые битумы, их классификация, формы нахождения и промышленная ценность.
50.Породы-коллектора (определение). Пористость, виды пористости Проницаемость, виды проницаемости. Принципы классификации коллекторов.
51.Природные резервуары и ловушки нефти и газа (определение). Принципы выделения их разнообразия.
1.Что такое «каустобиолиты»? Перечислите их представителей.
Консорциум н е д р а |
Консорциума Н е д р а |
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
Каустобиолиты (от греч. kaustos - горючий, био... и... лит) - горючие ископаемые, возникшие в результате преобразования органического вещества в земной коре.
Среди различных классификаций каустобиолитов широкое распространение получила генетическая классификация каустобиолитов В.А. Успенского и О.А. Радченко (1964, 1979), в которой каустобиолиты по условиям образования разделяются на два генетических ряда: угольный или гумусовый и нефтяной или битумный (рис. 1).
Каустобиолиты угольного ряда представлены концентрированными формами горючего ископаемого вещества сингенетичного осадкам и осадочным породам – это: торфы, сапропелиты, разнообразные угли и горючие сланцы.
Каустобиолиты нефтяного ряда представлены залежами горючих углеводородных газов, нефтей и её производных – природных битумов, а также их аналогов. Залежи каустобиолитов нефтяного ряда имеют миграционную природу, то есть являются эпигенетичным по отношению к вмещающим горным породам и по генезису разделяются на три линии: окислительную, или гипергенную, термическую, или термально-метаморфическую и фазово-миграционную. В зависимости от степени метаморфизма или окисления природные битумы могут иметь вязкую, вязкопластичную и твёрдую консистенцию, быть растворимыми или не растворимыми в органических растворителях и нефтях (табл. 1).
М.К. Калинко все природные органические вещества нефтяного ряда, включая углеводородные газы и газовые гидраты, объединил термином «нафтиды», который получил широкое распространение.
Существует также особая генетическая ветвь природных битумов, которая не связана своим происхождением с нефтью и представлена продуктами локального воздействия на концентрированное ОВ высоких температур или тектонических напряжений. Природные битумы этой генетической ветви называются нафтоидами, то есть нефтеподобными.
Общие и отличительные признаки и свойства каустобиолитов. Им являются:
1)горючесть;
2)биогенное происхождение;
3)образование в процессе литогенеза в осадках и осадочных породах из ОВ высших растений или планктона, сапрофитов и бентоса;
4)эволюция или преобразование в результате изменения геохимических условий, температуры и давления;
5)преобладание в элементном составе углерода, который образует различные по сложности и молекулярной массе соединения с водородом;
6)присутствие кислородсеро- и азотсодержащих органических соединений.
Консорциум н е д р а |
Консорциума Н е д р а |
При погружении горных пород растет литостатическое давление и пластовая температура. В результате происходят катагенетические преобразования горных пород и содержащихся в них каустобиолитов. Катагенез каустобиолитов заключается в карбонизации или углефикации ОВ. В результате в каустобиолитах растет содержание углерода за счёт уменьшения количества водорода и других гетероатомов. При температурах выше 300 °С, соответствующих региональному метаморфизму все каустобиолиты в результате углефикации превращаются в органический графит.
13.Что такое газогидраты и при каких условиях они образуются? Какие газы образуют газогидратную форму, а какие —
нет?
Все газы, за исключением водорода, гелия, неона и н-бутана, а также легколетучие органические жидкости, молекулы которых имеют размеры, не превышающие 0,69 нм, при соответствующих давлениях и температурах образуют твёрдые растворы с водой, называемые газовыми гидратами, газогидратами или клатратами. Внешний вид газогидратов (ГГ) напоминает снег или фирн (рыхлый лед).
Общая идеальная формула газовых гидратов М∙nН2О, где М – 1 моль конкретного газа. Значения n меняются от 5,75 до 17, в зависимости от состава газа и условий образования гидратов
Условия образования газогидратов определяются составом газа, температурой, давлением и минерализацией воды. Обычно газогидраты образуются при температуре ниже 30 °С и повышенном давлении. Например, при 0 ºС гидрат метана образуется при давлении 3 МПа, а при температуре 25 ºС уже при давлении 40 МПа. Таким образом, чем выше температура, тем выше необходимо давление для образования ГГ.
Кроме того, на равновесные условия образования газогидратов оказывает большое влияние минерализация воды: чем она больше, тем более низкие температуры или более высокие давления необходимы для образования гидратов. Поскольку в гидрат переходит лишь пресная вода, то при их образовании минерализация оставшейся пластовой воды растет. Непосредственно в воде ГГ не образуются потому, что там концентрация растворенного газа не достигает необходимых значений. Образуются ГГ и из свободного газа на разделе: газ-вода.
Образование газогидратов может происходить в пласте в процессе разработки газовой залежи, в стволе скважины или в газопроводе, поэтому прежде чем газ подают потребителям, его осушают.
Условиям образования ГГ в природе соответствуют зоны многолетнемерзлых пород, а также морские и озерные осадки, лежащие на достаточной глубине. Сезонные колебания температуры воды в Мировом океане захватывают только верхний слой толщиной около 100 м. Затем колебания сглаживаются и на глубинах ниже 1500-2000 м температура становится постоянной в пределах от 2 до 3 ºС и только в Арктике падает до минус 0,7 и даже до минус 1,4 ºС. Поэтому образование гидратов происходит в глубоких акваториях не зависимо от широты. Например, гидраты метана образуются на глубинах от 500 до 600 м, а в полярных широтах верхняя граница гидратообразования приближается к поверхности.
Консорциум н е д р а |
Консорциума Н е д р а |
В настоящее время установлено, что условиям гидратообразования соответствует до 23 % площади континентов, особенно Евразии и 90 % площади Мирового океана. Ресурсы гидратного в десятки тысяч раз превышают мировые запасы природного газа. В России газогидраты могут занимать около половины территории суши, которая промерзает на глубину то 500 до 1000 м. Обнаружены они также в придонных осадках Балтийского, Черного и Каспийского морей, озера Байкал.
Ресурсы гидратного газа в акваториях, связывают как с биохимическими газами, так и с глубинными, в том числе катагенетическими газами.
45.Физические свойства нефтей. Основные продукты перегонки нефтей. Понятия о газоконденсатах.
Физические свойства нефти косвенно отражают её химический состав и определяют товарные качества нефти. Они учитываются при составлении технологической схемы эксплуатации залежей, проектировании нефтепроводов. Диэлектрические свойства нефти и её способность люминесцировать используются при проведении поисково-разведочных работ.
Плотность нефти определяется ее массой в единице объема. В нормальных условиях она лежит в пределах от 0,73 до 1,04 г/см3.
В условиях залежи нефть содержит растворенный газ и отличается более высокой температурой. Поэтому в недрах плотность нефти меньше, чем в стандартных условиях от 15 до 40 % и более и может составлять всего 0,3-0,4 г/см3.
Газонасыщенность нефти. Нефть, за исключением высоковязких гипергенно измененных нефтей, всегда содержит в своем составе растворенные газы. Газонасыщенность или газовый фактор (ГФ) – это количество кубических метров природного газа, выделившегося в нормальных условиях при дегазации 1 м3 или 1 т пластовой нефти. Газонасыщенность нефти растет с ростом давления и может достигать значений 600-750 м3/т и более.
Обратная (ретроградная) растворимость нефти в газах. При повышенном давлении и большом объеме газа жидкие УВ переходят в парообразное состояние и растворяются в газах. Меньше всего нефть растворяется в метане. Растворимость компонентов нефти в газах падает с повышением молекулярной массы компонентов.
Давление насыщения пластовой нефти газом. Это давление, при котором нефть предельно насыщена газом, или давление, при снижении которого растворённый газ начинает выделяться из нефти.
Температура застывания и плавления. Эти параметры у различных нефтей зависят от их состава и лежат в широких пределах, от минус 35 до плюс 40 °С. Высокая температура застывания обусловливается высоким содержанием парафинов, а низкая температура – высоким содержанием смол.
Консорциум н е д р а |
Консорциума Н е д р а |
Сила поверхностного натяжения. Это важнейшее свойство нефти. От неё зависит способность нефти перемещаться в пористых водонасыщенных пластах. С увеличением поверхностного натяжения растёт капиллярное давление. У воды поверхностное натяжение почти в три раза больше, чем у нефти, поэтому вода быстрее движется по мелким капиллярам.
Молекулярные силы сцепления между водой и породами также больше, чем между нефтью и породами, поэтому вода вытесняет нефть из мелких пустот пород в более крупные. Это обусловливает возможность самостоятельной струйной миграции нефти в водонасыщенных породах по системе сообщающихся крупных пор.
Оптические свойства. Нефть имеет цвет, обладает свойством вращать плоскость поляризации света, люминесцировать, преломлять проходящие световые лучи.
УВ бесцветны, поэтому цвет нефти зависит от содержания в ней неуглеводородных компонентов - в основном смол и асфальтенов. Чем их больше, тем темнее цвет нефти.
Электрические свойства. Нефть является диэлектриком и при трении электризуется. Удельное электрическое сопротивление обезвоженной нефти равно 1010-1014 Ом·м. Сопротивление нефтегазонасыщенных пород зависит от соотношения в пласте нефти и воды. Например, глины имеют удельное сопротивление от 1 до 10 Ом·м, а нефтенасыщенный песчаник – от 10-15 до 1000 Ом·м. Предельные значения электропроводности пород и минералов могут различаться в 1010 раз, то есть в 10 млрд. раз.
Фракционный состав нефти. Нефть содержит компоненты, выкипающие в широком интервале температур – от 35 до 600 °С и поэтому по степени летучести разделяется на составные части или фракции. Фракционный состав является важным показателем качества нефти.
На нефтеперерабатывающих заводах нефть подвергают физической и химической переработке. Процесс физической переработки является первичным и основным. При этом происходит прямая перегонка нефти, которая заключается в термическом разделении нефти на фракции. Разделение основано на различии температур кипения (ТК) разных фракций, которые имеют различную молекулярную массу. Процесс прямой перегонки нефти разделяется на две стадии.
На первой стадии нефть перегоняют при атмосферном давлении и получают легкие светлые нефтепродукты или дистиллятные фракции, выкипающие до 350 °С:
▪бензин (УВ С5-С10) - ТК от 35 до 200 °С;
▪керосин (УВ С11-С13) – ТК от 200 до 250 °С;
▪газойль, дизельное топливо или легкие соляровые масла (УВ С14-С21) – ТК от 250 до 350 °С;
Консорциум н е д р а |
Консорциума Н е д р а |
▪мазут.
Мазут является остатком при переработке тяжелых нефтей. Он состоит из УВ масляной фракции, смол, асфальтенов и гетероатомных соединений, которые составляют тяжелые темные фракции нефти, выкипающие при температуре выше 350 °С.
Мазут поступает на вторую стадию переработки, которая идет в вакууме или с водяным паром во избежание осмоления, то есть окисления при высокой температуре. При этом получают следующие фракции нефти:
▪масла соляровые (УВ С22-С25);
▪масла смазочные (УВ С26-С35);
▪гудрон или нефтяной пек (смолы, асфальтены и УВ С36-С60 и более).
Гудрон является остатком термической переработки мазута. Из него вырабатывают различные марки технического битума, широко используемого в строительстве, в том числе автомобильных дорог, а также получают нефтяной кокс. Используют гудрон и как котельное топливо.
Мазут может быть переработан и по топливному варианту. При этом его разгоняют на фракции, идущие на термический или каталитический крекинг для получения бензинов. Остатком переработки также является гудрон.
Понятие о газоконденсатах
С ростом пластового давления испарение нефти увеличивается. В результае образуются конденсатные газы - газоконденсаты (ГК) или газоконденсатные системы (ГКС). И, наоборот, при падении давления начинается конденсация паров нефти.
Поскольку процессы испарения и конденсации в околокритических состояниях идут в обратном (аномальном) направлении по отношению к процессам, происходящим при обычных условиях, то их называют обратными или ретроградными.
Таким образом, газоконденсаты – это пластовые газообразные углеводородные системы, содержащие нефть в растворенном парообразном состоянии. При растворении нефти первыми начинают переходить в газовую залежь УВ с меньшей молекулярной массой. При дальнейшем повышении давления в неё переходят и более тяжелые УВ, а также смолы и другие неуглеводородные соединения. При снижении давления наоборот, первыми начинают конденсироваться более тяжелые соединения. Выпавшая жидкая фаза ГКС называется
конденсатом.
Содержание конденсата в газоконденсатах оценивается конденсатным фактором (Кф) или конденсатностью. Кф – это количество граммов или кубических сантиметров стабильного конденсата, выделившегося в нормальных условиях из одного кубического метра пластового газа в процессе его сепарации. Это показатель обратный газовому фактору.
Консорциум н е д р а |
Консорциума Н е д р а |
46. Составы нефтей (элементный, компонентный, групповой-углеводородный). Основные товарные свойства нефтей.
При химическом анализе нефти определяют её элементный, изотопный, компонентный и фракционный состав.
В нефтях обнаружено свыше 70 элементов таблицы Д.И. Менделеева, которые разделяются на главные и основные элементы, а также на микроэлементы.
Главными химическими элементами нефти являются углерод и водород. Содержание углерода составляет 82-87 %, а водорода 12-14 %. В сумме их содержание составляет 96-99 %.
Основные элементы представлены кислородом, серой и азотом. Их общее содержание составляет от 0,5 до 2 %, но может достигать 8 % и более, главным образом, за счет серы.
Микроэлементы содержатся в количестве от одной десятой до одной десятимиллионной доли процента. В сумме они составляют менее 1 %. Главное место среди микроэлементов занимают металлы - это: ванадий (V), никель (Ni), железо (Fe), цинк (Zn) и другие металлы. Содержатся также и неметаллы - галогены: хлор (Cl) бром (Br) йод (I) и другие элементы-неметаллы: фосфор (P) кремний (Si), мышьяк (Аs). Наибольшим содержанием выделяется: фосфор, до 0,1 %, ванадий (V) - 0,03-0,004 %, никель (Ni) - 0,03-0,05 %, железо (Fe) - 0,012- 0,0003 % и цинк (Zn) - 0,0036-0,0004 %. При этом ванадий и никель концентрируются в золе некоторых нефтей в количествах, соизмеримых
сих содержанием в промышленных рудах.
Визотопном составе соединений нефтей преобладают легкие изотопы элементов.
Вобщем, в нефтях определено около 1300 индивидуальных химических соединений, которые разделяются на две группы: углеводородную, состоящую примерно из 900 индивидуальных УВ и неуглеводородную, состоящую примерно из 370 гетероорганических соединений. В обобщённом виде состав нефтей представлен в
Основными компонентами нефти являются углеводороды, которые представлены алкановыми, нафтеновыми, ароматическими и гибридными соединениями. В последнее время в некоторых нефтях обнаружены этиленовые УВ или алкены.
Товарные свойства нефти
Плотность
По плотности можно ориентировочно судить об углеводородном составе различных нефтей и нефтепродуктов, поскольку ее значение для углеводородов различных групп различна. Например, более высокая плотность указывает на большее содержание ароматических углеводородов, а более низкая – на большее содержание парафиновых УВ. Углеводороды нафтеновой группы занимают промежуточное
Консорциум н е д р а |
Консорциума Н е д р а |
положение. Таким образом, величина плотности до известной степени будет характеризовать не только химический состав и происхождение продукта, но и его качество.
= m V
Фракционный состав
Важнейшим показателем качества нефти является фракционный состав.
Фракционный состав определяется при лабораторной перегонке с использованием метода постепенного испарения, в процессе которой при постепенно повышающейся температуре из нефти отгоняют части - фракции, отличающиеся друг от друга пределами выкипания. Каждая из фракций характеризуется температурами начала и конца кипения.
Таким образом фракционирование – это разделение сложной смеси компонентов на более простые смеси или отдельные составляющие.
Содержание воды
При добыче и переработке нефть дважды смешивается с водой: при выходе с большой скоростью из скважины вместе с сопутствующей ей пластовой водой и в процессе обессоливания, т.е. промывки пресной водой для удаления хлористых солей.
В нефти и нефтепродуктах вода может содержаться в виде простой взвеси, тогда она легко отстаивается при хранении, либо в виде стойкой эмульсии, тогда прибегают к особым приемам обезвоживания нефти.
Содержание механических примесей
Присутствие мехпримесей объясняется условиями залегания нефтей и способами их добычи.
Механические примеси нефти состоят из взвешенных в ней высокодисперсных частиц песка, глины и других твердых пород, которые, адсорбируясь на поверхности глобул воды, способствуют стабилизации нефтяной эмульсии. При перегонке нефтей примеси могут частично оседать на стенках труб, аппаратуры и трубчатых печей, что приводит к ускорению процесса износа аппаратуры.
Консорциум н е д р а |
Консорциума Н е д р а |