- •Оглавление
- •Предисловие
- •Предисловие автора к первому изданию
- •Предисловие редактора английского издания
- •Часть первая. Введение
- •Глава 1 Введение
- •Глава 2 Распространение нефти, газа и других нафтидов
- •Условия залегания
- •Поверхностные нафтидопроявления
- •Геологический возраст пород-коллекторов
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Часть вторая. Природный резервуар
- •Глава 3 Порода-коллектор
- •Классификация
- •Номенклатура пород-коллекторов
- •Обломочные породы-коллекторы
- •Глины
- •Цементация обломочных пород-коллекторов
- •Хемогенные породы-коллекторы
- •Химически осажденные карбонатные породы
- •Кремнистые породы-коллекторы
- •Породы-коллекторы смешанного происхождения
- •Разрезы буровых скважин
- •Породы-коллекторы морского и неморского происхождения
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 4 Поровое пространство породы-коллектора
- •Пористость
- •Измерения пористости
- •Проницаемость
- •Измерения проницаемости
- •Эффективная и относительная проницаемость
- •Классификация и происхождение порового пространства
- •Первичная, или межзерновая, пористость
- •Вторичная, или промежуточная, пористость
- •Связь между пористостью и проницаемостью
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 5 Пластовые флюиды-вода, нефть, газ
- •Флюиды, содержащиеся в природных резервуарах
- •Источники информации о пластовых флюидов
- •Распределение газа, нефти и воды в резервуаре
- •Вода
- •Классификация вод нефтяных месторождений
- •Характеристика вод нефтяных месторождений
- •Происхождение соленых вод нефтяных месторождений
- •Нефть
- •Измерение количества нефти
- •Химические свойства нефти
- •Ряды углеводородов
- •Другие компоненты нефтей
- •Физические свойства нефтей
- •Природный газ
- •Измерение объема природного газа
- •Состав природного газа
- •Примеси в природном газе
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Антиклинальная теория
- •Классификация ловушек
- •Структурные ловушки
- •Ловушки, связанные с разрывными нарушениями
- •Ловушки, связанные с трещиноватостью
- •Цитированная литература
- •Первичные стратиграфические ловушки
- •Линзы и фациальные замещения обломочных пород
- •Линзы и фации хемогенных пород
- •Вторичные стратиграфические ловушки
- •Гидродинамические ловушки
- •Заключение
- •Комбинированные ловушки
- •Соляные купола
- •Распространение соляных куполов
- •Соляные штоки провинции Галф-Кост
- •Кепрок
- •Происхождение соляных куполов
- •Глава 9 Пластовые условия - давление и температура
- •Пластовое давление
- •Измерение давления
- •Градиенты давления
- •Источники пластового давления
- •Аномальные пластового давления
- •Температура
- •Измерение температуры
- •Геотермическии градиент
- •Использование результатов температурных замеров
- •Источники тепловой энергии
- •Результаты воздействия тепла
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 10 Механика природного резервуара
- •Фазовые состояния
- •Поверхностные явления
- •Поверхностная энергия; поверхностное натяжение; межфазное натяжение
- •Капиллярное давление
- •Пластовая энергия
- •Газ, растворенный в нефти
- •Режим газовой шапки (газонапорный режим)
- •Водонапорный режим
- •Гравитационные силы
- •Комбинированные источники пластовой энергии
- •Движение нефти и газа в залежи
- •Явления, связанные с разработкой залежи
- •Максимально эффективный темп добычи
- •Коэффициент продуктивности
- •Уравнение материального баланса
- •Сверхвысокопродуктивные скважины
- •Малорентабельные скважины и залежи
- •Эксплуатационный период скважин и залежей
- •Вторичные методы разработки залежей
- •Добыча газа
- •Попутный газ
- •Свободный газ
- •Экономические и правовые вопросы
- •Заключение
- •Часть четвертая Геологическая история нефти и газа
- •Глава 11 Происхождение нефти и газа
- •Граничные условия
- •Неорганическое происхождение нефти и газа
- •Органическое происхождение нефти и газа
- •Современные теории органического происхождения нефти и газа
- •Природа органического материнского вещества
- •Современное органическое вещество
- •Органическое вещество неморского происхождения
- •Превращение органического вещества в нефть и газ
- •Деятельность бактерий
- •Теплота и давление
- •Изменение нефти под влиянием теплоты и давления
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 12 Миграция и аккумуляция нефти и газа
- •Геологические условия миграции и аккумуляции
- •Дальность миграции
- •Первичная миграция
- •Вода, выжимаемая из глин и сланцев
- •Циркуляция воды
- •Седиментационная и переотложенная нефть
- •Вторичная миграция
- •Перенос частиц нефти и газа водой
- •Явления, связанные с капиллярным давлением и давлением вытеснения
- •Плавучесть
- •Влияние растворенного газа на миграцию нефти
- •Аккумуляция
- •Наклонные водонефтяные контакты
- •Литологические и стратиграфические барьеры¹
- •Вертикальная миграция
- •Время аккумуляции
- •Приток нефти и газа
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 13 Глубинная геология
- •Типы глубинных карт
- •Структурные карты и разрезы
- •Карты изопахит ( карты равных мощностей)
- •Карты фаций
- •Палеогеологические карты
- •Геофизические карты
- •Геохимические карты
- •Другие типы глубинных карт
- •Счетно-решающие машины
- •Сухие скважины
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 14 Нефтегазоносные провинции
- •Характер отложений
- •Теория углеродного коэффициента
- •Седиментационные бассейны
- •Нефте- и газопроявления
- •Несогласия
- •Зоны выклинивания проницаемых отложении
- •Региональные своды
- •Локальные ловушки
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Глава 15 Перспективы нефтегазоносности¹
- •Открытие
- •Геологические факторы
- •Экономические факторы
- •Субъективные факторы
- •Заключение
- •Цитированная литература
- •Общие работы
- •Сокращения, принятые в английской литературе по нефти и газу
- •Литература
- •Дополнительный список литературы
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
неправ в своей оценке капиталистической и социалистической систем производства, в
данном случае - развития нефтедобывающей промышленности].
Распространение нефти и газа на земле не ограничивается площадью суши.
Открытие крупных скоплений нефти и газа на акваториях вдоль побережья южной Калифорнии, вдоль берегов Луизианы и Техаса в Мексиканском заливе (см. фиг. 6-33 и
6-35), в Северном море и Персидском заливе (см. фиг. 2-2) свидетельствует о неисчерпаемых потенциальных ресурсах нефти и газа в мелководных зонах,
обрамляющих континенты. Эти морские площади, где дно постепенно погружается до глубины 100 морских саженей,
Фиг. 2-9. Карта распространения материковых шельфов (зачернены) на земном шаре (Petroleum Press Service, London, 1951).
называются материковыми шельфами. Распространение их показано на фиг. 2-9. Общая площадь тех акваторий материковых шельфов, в пределах которых глубина не превышает в основном 300 футов, оценивается в 14 млн. кв. миль [48]. Существующие здесь геологические условия должны быть в основном подобны условиям на прилегающих территориях суши. Однако проблемы разведки и эксплуатации залежей нефти и газа на материковых шельфах должны быть существенно иными, что связано с изменяющейся глубиной дна, мягкостью донных грунтов, штормами, юридической неопределенностью в правах владения акваториями, высокой стоимостью работ и необходимостью прокладывать подводные трубопроводы для транспортировки продукции [49]. В результате расходы на разведку будут здесь намного больше, чем на прилегающих участках суши, а темпы ее значительно ниже.
Геологический возраст пород-коллекторов
Геологический возраст коллекторов (пород, вмещающих нефть и (или) газ)
широко используется при классификации групп залежей и месторождений, провинций и
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
субпровйнций [50]. В ряде случаев он также служит в качестве описательной характеристики, так как коллекторы разного возраста часто различаются своими особенностями нефтегазоносности и геолого-промысловыми показателями. Эти показатели для коллекторов в известняках пермских рифов западного Техаса, например,
иные, чем в ордовикских известняках той же территории. Когда известняки Асмари Среднего Востока называют миоценовыми, это позволяет мысленно отличать их, к
примеру, от девонских известняков Волго-Уральского региона в СССР. Поэтому весьма желательно устанавливать геологический возраст коллекторов, поскольку уже одно это дает возможность идентифицировать эти породы и выявлять их некоторые характерные особенности. Однако возраст коллекторов вовсе не обязательно указывает на время аккумуляции в них нефти и газа. Как будет показано ниже, нефть и газ могли аккумулироваться в залежи на любом этапе после образования резервуара.
В геологии используются две параллельные классификации для определения: 1)
времени формирования пород и 2) подразделений стратиграфического разреза земной
коры, т.е. соответственно геохронологического и геостратиграфического
подразделений. Подразделения стратиграфического разреза могут не совпадать с геохронологическими, границы между которыми проводятся по данным о геологическом возрасте, и эти границы являются, следовательно, изохронными поверхностями. Чаще всего выделяются следующие нисходящие по рангу категории геохронологических и соответствующих им геостратиграфичесих подразделений:
Геохронологические |
Геостратиграфические |
подразделения |
подразделения |
Эра (Era) |
Система (System) |
Период (Period) |
Серия (Series) |
Эпоха (Epoch) |
Ярус (Stage) |
Век (Age) |
|
Так, мы говорим «девонский период», когда рассматриваем геологичесское время, но - «девонская система», если нас интересуют породы девонского возраста.
Можно также говорить о канадской серии ордовикской системы, понимая под этим определенную толщу пород, но - о канадской эпохе ордовикского периода, если иметь в виду геологическое время.
Шкала геологического времени, основанная на геохронологической классификации, приведена в табл. 2-2. Если бы классифицировались не временные
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
интервалы, а стратиграфические подразделения разреза, образовавшиеся в эти временные интервалы, то вместо терминов «период», «эпоха» и «век» были бы употреблены термины «система», «серия» и «ярус». Оценка абсолютного возраста в годах дается для каждой из основных временных границ.
Имеющиеся данные указывают на то, что толщи, сформировавшиеся в определенные отрезки геологического времени, гораздо богаче нефтью и газом, чем другие части разреза иного возраста. Например, докеморийские, кембрийские и триасовые отложения дают менее чем по 1 % мировой продукции нефти, а из плейстоценовых отложений она вообще практически не получена. С другой стороны, к
отложениям третичного возраста приурочено 58%, отложениям мелового возраста - 18
и палеозойского - 15% общих извлекаемых мировых запасов нефти. Данные о количестве добытой в прошлом нефти и выявленных к настоящему времени ее запасов в отложениях различного возраста сведены в табл. 2-3.
Только очень небольшое количество промышленных запасов нефти выявлено в отложениях плейстоценового возраста. В поисках причины такой закономерности было выдвинуто множество предположений. Кажущееся отсутствие нефти в наиболее молодых отложениях геологического разреза может объясняться тем, что разведочные работы и в том числе бурение в этих отложениях почти не проводились. Но в основном это может быть обусловлено другими факторами: слишком коротким промежутком времени, недостаточным для того, чтобы в породах накопилась нефть; отсутствием в большинстве случаев непроницаемых покрышек, без которых не может сформироваться ловушка; общим неморским характером этих молодых осадков.
Нефть и газ редки в докембрийских отложениях. В них, правда, описано небольшое количество промышленных скоплений углеводородов [51], но широко развитый метаморфизм и низкая проницаемость большинства
Таблица 2-2 Геохронологическая шкала
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Продолжение табл. 2-2
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
докембрийских пород не позволяют считать их перспективными нефтегазосодержащими отложениями. Большинство скоплений нефти и газа в докембрийских отложениях приурочено к породам, коллекторские свойства которых обусловлены вторичными процессами - выветриванием и тектоническими деформациями, вызывающими возникновение пустот и трещин. Примечательно то что такого рода залежи нафтидов обычно ассоциируются с залегающими в непо-
средственной близости более молодыми нефтегазоносными отложениями,
являющимися источником этих нафтидов. Присутствие нефти и газа в докембрийских отложениях следует считать явлением аномальным, и кровля их обычно должна служить нижней границей разведочного бурения. [Нижняя граница нефтегазоносности определяется не возрастом отложений (так как нефтепроизводящие отложения могли формироваться по меньшей мере с верхнего протерозоя), а степенью их катагенетического преобразования («метаморфизма»). Вступление пород в зону
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
апокатагенеза, в которой карбонизация каменных углей достигает стадии тощих, а
затем и полуантрацитов, кладет предел генерации нефти.]
Таблица 2-3 Мировая добыча нефти и ее запасы (на 31 декабря 1947 г.)
Однако в ряде исследований было показано, что в докембрийских отложениях содержится органический углерод. Ранкама [52] установил, что в десяти образцах докембрийских пород Финляндии отношение изотопов углерода С¹² и С¹³, измеренное на масс-спектрометре, колеблется между 90,2 и 92,9. Это отношение почти не отличается по величине от отношения этих изотопов в битуминозных отложениях,
нафтидах и растительном угольном материале, включая каменный уголь, где оно изменяется от 90,1 до 94,1. В веществах же неорганического происхождения, таких, как графит, алмаз, кальцит и писчий мел, отношение углерода С¹² к С¹³ характеризуется величиной 87,9-90,2. Водоросли в архейских отложениях были описаны Грунером [53],
который установил также их присутствие в породах верхнего гурона, где отмечены,
кроме того, следы бацилл и железистых бактерий [54]. На основании своих исследований Грунер сделал заключение, что железо и кремний, которые сформировали крупнейшие месторождения железа Миннесоты, приносились в море реками, богатыми органическим веществом. Рассеянные битумы, установленные в породах формации Нонсач докембрийского возраста в северном Мичигане [39], также указывают на возможное присутствие углеводородов органического происхождения в докембрийское время.
Видимо, только те регионы Земли, где докембрийские изверженные породы обнажаются на поверхности или где они перекрыты маломощным чехлом аллювиальных и ледниковых отложений, а также континентальных песчаников и гравелитов, лишены всяких перспектив для поисков промышленных залежей нафтидов.
Наиболее крупные из таких регионов располагаются на территории обширных древних щитов, например на северо-востоке Северной Америки, в Сибири, на большей части
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
центральной и южной Африки, в Скандинавских странах, а также на Бразильском щите
вЮжной Америке.
Срасширением объема разведочных работ на нефть и газ становится все более очевидным, что потенциально нефтегазоносными могут быть отложения любых геологических возрастов. Главное качество, которым должны обладать эти отложения, -
присутствие в породах связанной системы пор (проницаемость), развитой в достаточной мере, чтобы обеспечить возможность аккумуляции и сохранения залежей.
Непродуктивность отложений некоторых геологических систем, особенно кембрийской и триасовой, и незаинтересованность геологов в поисках нефти и газа в этих отложениях в большинстве случаев можно объяснить только отсутствием или недостаточным количеством буровых и исследовательских работ. В настоящее время установлено, что отложения этих систем продуктивны в различных районах земного шара, и очень трудно предсказать, отложения каких систем окажутся в конце концов наиболее богатыми нефтью и газом, если, разумеется, вести расчет на единицу объема пород.
Тем не менее преобладающее количество добываемых сейчас нефти и газа приходится на отложения третичного возраста, что, можно полагать, объясняется несколькими причинами:
1. Третичные отложения включают мощные толщи неметаморфизованных морских пород, для которых характерна латеральная литологическая изменчивость,
присутствие проницаемых пород-коллекторов, непроницаемых покрышек,
многочисленных ловушек (как локальных, так и региональных), а также соответствующих материнских пород, генерирующих нефтяные углеводороды.
2. Палеогеновая и неогеновая системы расположены в верхней части геостратиграфического разреза осадочного чехла Земли; поэтому только очень небольшая часть этих отложений была уничтожена эрозией. Процессы эрозии воздействуют в первую очередь на повышенные участки рельефа поверхности, а
поскольку эти участки обычно совпадают с поднятиями в структурном плане, эрозия разрушает многие ловушки, заполненные нефтью и газом. В третичных отложениях,
следовательно, от разрушения сохранилась большая часть залежей.
3. Третичные породы образованы главным образом за счет переотложенного материала, снесенного с предтретичных антиклинальных поднятий. Этот материал,
возможно, содержал некоторое количество нефти из крупных залежей, которые были приурочены к размытым отложениям. Большая часть этой нефти должна была, конечно,
испариться, окислиться, разрушиться под воздействием бактерий или от других причин,