геология нефти и газа ответы

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Некоторые группы учёных (П.Н. Кропоткин, Э.Б. Чекалюк, Р Робинсон, Т. Голд и др.) продолжали

и давлениях, соответствующих верхней мантии Земли (100 км и более), могут образовываться основные компоненты нефти. Кроме хорошо известного факта вулканической дегазации (выбросы глубинных газов вулканами), появилась теория холодной углеводородной дегазации Земли: П.Н. Кропоткин обнаружил признаки глубинных разгрузок из мантии не только горячих газов, но и более холодных углеводородов. Свидетельством холодной дегазации было то, что из осадочных пород в некоторых районах грязевого вулканизма выносится существенно больше природного газа, чем можно было предположить.

Кроме того, биогенная модель не объясняла многие важные факты нефтяной геологии, полученные эмпирическим путём: например, почему месторождения часто приурочены к зонам глубинных разломов, почему основные промышленные объёмы нефти и газа сконцентрированы в немногочисленных гигантских месторождениях, а также почему отсутствует чёткая связь между запасами и составом органического вещества в осадочных породах и составом и объёмами содержащихся в них нефтей. Чтобы объяснить образование месторождения в рамках биологической концепции, довольно часто приходится предполагать, что углеводороды перетекли в горизонтальном направлении иногда на сотни километров(ближе просто нету потенциальных источников нефти). Конечно, такие направленные „перетоки“ не очень правдоподобны, да и следов перемещения найти не удаётся. Но самое главное, осталось непонятным, как из малоэнергоёмких органических остатков образуются высокоэнергоёмкие молекулы нефти. Сторонники биогенной модели утверждают, что такое превращение могло произойти за геологическое время под влиянием тепловой и механической энергии недр Земли. Но весь цикл такого превращения смоделировать по сей день никто не сумел — ни теоретически, ни экспериментально.

21.Основные граничные условия гипотезы биогенного

происхождения нефтей.

Биогенная концепция происхождения нефти объясняет основные особенности распространения и состава нефти:

— более 99 % месторождений нефти и газа сосредоточено в осадочных горных породах, т. е. в породах, образовавшихся из донных отложений древних водных бассейнов, в которых развивалась жизнь;

— осадочные породы (глины, песчаники, известняки и др.) характеризуются широким распространением дисперсных битуминозных веществ ("диффузно-рассеянной нефти"), близких по составу к обычной нефти. Общее количество рассеянной нефти в осадочной оболочке Земли намного превышает общее количество нефти в месторождениях;

— в нефтегазоносных регионах залежи нефти и газа стратифицированы, т. е. в каждом регионе приурочены в основном к пластам горных пород определенного возраста;

— химический состав нефти в месторождениях и состав рассеянной нефти в горных породах имеют много сходных черт с составом живого вещества: в них присутствуют биомолекулы или их фрагменты (изопреноиды, порфирины и др.), часть которых обусловливает оптическую активность нефти, присущую живому, и т. д. Биогенная концепция происхождения нефти не представляет собой единую законченную теорию. В ее рамках по сей день остаются дискуссионными наиболее принципиальные вопросы: стадии литогенеза, с которыми связано, в основном, нефтеобразование; источники энергии для синтеза нефтяных углеводородов из керогена; механизм собирания рассеянных углеводородов в скопления; формы и энергия миграции нефти в горных породах; происхождение типов нефтей и другие. На все эти вопросы биогенная концепция пока не дает однозначных ответов: большинство решений имеют альтернативы.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Значительная часть сторонников биогенной концепции разделяет осадочно-миграционную теорию. Согласно этой теории, главный фактор нефтеобразования — тепловая деструкция созревшего керогена при достижении породами в процессе погружения зоны температур 110+45 СС на глубинах от 1,5 до 7,5 км. Другие исследователи считают эти положения неприемлемыми, отводя главное место в нефтеобразовании биохимическим процессам, происходящим на самых ранних стадиях литогенеза в определенных благоприятных условиях морских донных осадков. Третья группа исследователей исходит из того, что превращение многих биогенных соединений, характеризующихся низкими величинами свободной энергии (жирные кислоты, аминокислоты, спирты, сахара и т. д.), в углеводороды—соединения с относительно высоким уровнем свободной энергии, часто оказывается термодинамически запрещенным в условиях осадочной толщи. Источником энергии для нефтеобразования они считают не столько теплоту, сколько упругие деформации горных пород под воздействием сейсмических процессов, в результате этого повышается поверхностная энергия зерен минералов, за счет чего могут происходить процессы синтеза углеводородов. Среди современных гипотез нефтеобразования, развиваемых в рамках биогенной концепции, все чаще появляются разнообразные представления, признающие необходимость учитывать большую роль вещества и энергии глубоких зон Земли. К наиболее давним из таких представлений относятся гипотезы гидрогенизации биогенного вещества осадочных пород глубинным водородом. Развивалась гипотеза очагов-реакторов, образующихся в зонах глубинных разломов среди осадочных пород или ниже их в связи с подъемом из глубин высокотемпературного вещества, активизирующего процессы нефтеобразования. Близка к этим представлениям общая теория нефтегазоносности, создаваемая на базе биогенной концепции. Согласно этой теории, потоки глубинных флюидов активизируют процесс нефтегазообразования в осадочных породах и извлекают из них углеводороды, участвуя тем самым в формировании месторождений. Следует упомянуть гипотезу субдукции, согласно которой морские осадки, содержащие биогенное органическое вещество, затягиваются по крупному разлому под литосферную плиту в зону мантии Земли. Из этого органического вещества в высокотермальной области синтезируются углеводороды, которые поднимаются затем вверх и образуют месторождения. По другим представлениям, процесс биогенного нефтеобразования продолжался также и в зоне метаморфизма, т. е. глубокого химического и физического изменения горных пород в области высоких температур, давлений и интенсивных деформаций горных пород. Разноречивость представлений о процессах образования нефти из остатков отмерших организмов тем не менее не мешает сторонникам биогенной концепции считать ее в принципе правильной. Все разногласия объясняются сложностью самой проблемы и многообразием нефтеобразовательных процессов. Таким образом, основной вопрос биогенной концепции нефтеобразования — это вопрос об источнике исходного органического вещества. Признание, что нефтеобразующие химические элементы проходили в своей истории биологическую стадию и были первоначально рассеяны в осадочных породах, объединяет разнообразные гипотезы и теории в рамках биогенной концепции.

Основной вывод, вытекающий из органической теории происхождения нефти и углеводородного газа, заключается в том, что их поиски следует производить в осадочных породах.

22.Природные резервуары нефти и газа, их элементы и строение.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Природным резервуаром (по И. О. Броду) называется природная емкость для нефти, газа и воды, внутри которой они могут циркулировать и форма которой обусловлена соотношением коллектора с вмещающим его (коллектор) плохо проницаемыми породами.

Нефть и газ аккумулируются в пустотном пространстве пород—коллекторов природных резервуаров в пределах ловушек, образуя естественные скопления. Ловушками нефти и газа называются части природных

резервуаров, в которых благодаря различного рода структурным дислокациям, стратиграфическому или литологическому ограничению, а также тектоническому экранированию создаются условия для скопления нефти и газа.

Строение природных резервуаров определяется их типом, вещественным составом слагающих их пород, типом пустотного пространства пород-коллекторов и выдержанностью этих пород по площади.

Различают три основных типа резервуаров: пластовые, массивные и литологически ограниченные. Они могут быть сложены породами разного

вещественного состава: терригенными, карбонатными, эвапоритовыми, вулканогенными.

Породы-коллекторы разного вещественного состава характеризуются соответствующим типом пустотного пространства - поровым, трещин-ным, кавернозным, смешанным в разных сочетаниях.

Всем продуктивным пластам в той или иной мере свойственнанеоднородность, выражающаяся в изменчивости формы залегания и физических свойств коллекторов в пределах рассматриваемого пласта.

Изменчивость формы продуктивного пласта определяется неодинаковой его толщиной (общей и эффективной), расчлененностью, выклиниванием всего пласта и слагающих его пропластков, их литолого-фациальным замещением непроницаемыми разностями.

Изменчивость физических свойств продуктивного пласта обусловли-вается в первую очередь различием его коллекторских свойств.

Природный резервуар состоит из четырех неотъемлемых элементов, каждый из которых характеризуется весьма различной степенью развития, имеет много градаций и отличается от других по важности влияния на размещение и размер залежей углеводородов. Эти элементы следующие:

1.Порода-коллектор или вмещающий материал. Состав и структура породыколлектора, непрерывность или прерывистость ее распространения в плане представляют важнейший интерес для геологии нефти и газа. Границы распространения породы-коллектора могут совпадать с контурами нефтяной залежи, если, например, нефть и газ заполняют линзовидное коллекторское тело; в других случаях порода-коллектор, хотя и развита на обширной площади, может быть природным резервуаром только на отдельных благоприятных участках.

2.Поровое или пустотное пространство, иногда именуемое также коллекторским пространством. Оно обычно выражается в количественном отношении посредством дроби или в виде процентной величины от общего объема породы (например, 0,23 или 23%) и называется ее пористостью. Под эффективным поровым пространством подразумевается та часть породы-коллектора, которая доступна для миграции и аккумуляции нефти и обеспечивает сохранность последней. Степень свободы перемещения флюидов через соединяющиеся между собой поры породы называется ее проницаемостью. Пористость и проницаемость - свойства породы, зависящие от наличия в ней порового пространства. Они

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

представляют особый интерес для геолога-нефтяника, поскольку определяют способность коллектора удерживать и отдавать нефть.

3.Содержание флюидов, включая воду, нефть и газ, в эффективном поровом пространстве породы-коллектора. При благоприятных условиях нефть и газ концентрируется в залежи, но большая часть резервуара за пределами залежей содержит только воду или воду с миллионными долями нефти и газа. Нефть и газ в таком случае залегают в водоносном пласте, т.е. в водной обстановке. Флюиды могут находиться в состоянии статического или динамического равновесия, иными словами, покоиться на месте или быть в движении. За время своей геологической истории они, несомненно, в какие-то периоды приходили в движение, а может быть, находились в непрерывном движении в связи с изменениями пластовых условий, которые могли быть вызваны эрозией, осадконакоплением, деформацией пород, или в связи с какими-то другими изменениями, изменяющими давление, температуру, плотность, объем и химические свойства флюидов. Эти изменения заставляют флюиды перемещаться вдоль градиентов из зон высокой потенциальной энергии к зонам более низкой потенциальной энергии. Хотя движение флюидов в пласте не поддается непосредственному наблюдению, доказательством его существования является концентрация нефти и газа в залежах и многочисленные данные о градиентах давления флюидов.

23.Классификация резервуаров нефти и газа по условиям залегания.

Природные резервуары нефти и газа подразделяются на три типа: пластовые, массивные и литологически ограниченные.

К пластовым природным резервуарам относятся резервуары с литологическим выклиниванием пласта-коллектора; со стратиграфическим экранированием и сложные природные резервуары.

Массивные природные резервуары. Коллекторами здесь служат мощные толщи карбонатных пород – органогенных и хемогенных известняков и доломитов, реже обломочные – песчаные и алевритовые породы. Кроме того, известны случаи, когда коллекторы слагаются корой выветривания, магматическими и метаморфическими породами.

Различают однородные и неоднородные массивные резервуары. В однородном резервуаре коллектор представлен породами более или менее однородными по литологическому составу и коллекторским свойствам. Неоднородные резервуары слагаются коллекторскими породами различного состава и свойств.

Резервуары, литологически ограниченные со всех сторон. К этой группе относятся резервуары, приуроченные к породам, выполняющим русла палеорек; в дельтовых отложениях; связанные с барами; возникшие только вследствие катагенетических процессов на локальных участках.

24. Геологические условия образования ловушек углеводородов.

Для возникновения углеводородной залежи необходимо наличие нескольких условий:

Во-первых, должен образоваться район, в котором в течение длительного (геологического) времени накопилась соответствующая последовательность горных пород – осадочный бассейн. В осадочный комплекс должны входить породы с высоким содержанием органического вещества –

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

это так называемые нефтематеринские породы. В процессе захоронения и под воздействием высоких температур эти породы должны достичь зрелости – состояния, при котором углеводороды выделяются из материнской породы. Затем углеводороды должны мигрировать в пористую осадочную породу – коллектор. И только в том случае, если пласт соответствующим образом деформирован и изолирован непроницаемой покрывающей породой, возникает ловушка для мигрирующих углеводородов.

Осадочные бассейны – побочный результат движений в земной коре. Они представляют собой большие впадины, в которые перемещаются осадки с окружающих более высоких участков (поднятий). Бассейны могут быть результатом действия сил сжатия или растяжения в земной коре. Мощность осадочной толщи в бассейне может составлять несколько километров.

Нефтематеринские породы образуются в результате отложения осадков с высоким содержанием органических веществ (например, растительные остатки или морские организмы) в условиях, когда нет доступа кислорода, так что остатки не разлагаются. Около 90% всего органического вещества, обнаруживаемого в осадках, содержится в глинах.

Превращение осадочного органического вещества в нефть называется вызреванием. Образованные в результате продукты зависят от состава исходного вещества и температуры, воздействию которой подвергался органический материал.

Вслед за вызреванием материнской породы начинается миграция углеводородов вверх, через вышележащие осадки, некоторые из которых могут оказаться породами с хорошими коллекторскими свойствами (т.е. пористые, проницаемые). Породы-коллекторы имеют кластический (например, песчаник) или карбонатный (например, известняк) состав. Коллекторы, сложенные песчаником, образуются в результате того, что песчаные зерна переносятся на большие расстояния и оседают в определенных условиях осадконакопления. Карбонатные коллекторы такие, как древние рифы, обычно обнаруживаются там, где они образовались.

Углеводороды имеют меньшую плотность, чем пластовая вода, и если они не попали в ловушку во время миграции вверх, то, в конце концов, выходят на поверхность. Считается, что в масштабах геологического времени огромные количества углеводородов были таким образом утеряны из осадочных бассейнов.

Различают 3 основных вида ловушек:

a.антиклинальные ловушки - результат пластических деформаций земной коры;

b.ловушки, образованные сбросом, как результат хрупкой деформации земной коры;

c.стратиграфические ловушки, в которых непроницаемые прослойки запечатывают коллектор.

Даже если все эти описанные выше элементы и условия присутствуют в осадочном бассейне, образование залежи не является обязательным. Завершающим условием, которое должно быть соблюдено, является благоприятное распределение предыдущих условий во времени, другими словами, критически важна последовательность событий.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

27. Пористость – совокупность всех пор независимо от их формы, размера, связи друг с

другом. Понятие пористости соответствует полной пористости породы и численно выражается через коэффициент пористости

Кп = Vпор / Vпороды * 100%.

Открытая пористость – совокупность сообщающихся между собой пор, численно соответствующая отношению объема сообщающихся пор к объему породы.

Эффективная пористость – совокупность пор, через которые может осуществляться миграция данного флюида. Она зависит от количественного соотношения между флюидами, физических свойств данного флюида, самой породы. По А.А. Ханину (1969), эффективная пористость – объем поровой системы, способной вместить нефть и газ с учетом остаточной водонасыщенности.

Наиболее высокие значения характерны для полной пористости, затем открытой и минимальные для эффективной пористости.

Полная пористость может быть открытой в песках и слабо уплотненных песчаниках. С

увеличением глубины залегания открытая пористость снижается интенсивнее, чем полная.

Величина полной пористости колеблется от долей процента до десятков процентов.

По генезису поры могут быть первичными и вторичными. Первичные поры между обломочными зернами называются межзерновыми, внутри органических остатков – внутриформенными.

Вторичные поры – трещины и каверны.

Размеры порового пространства – от долей микрометров до десятков метров. В обломочных породах – песчаных и алевритовых – размер пор обычно меньше 1 мм. По размеру выделяются поры сверхкапиллярные > 0,1 мм; капиллярные 0,0002-0,1 мм; субкапиллярные < 0,0002 мм;

ультракапиллярные < 0,1 мкм.

Размеры и конфигурация внутриформенной пористости определяется морфологическими особенностями фоссилизированных органических остатков.

Каверны – поры, образованные в результате растворения составных частей хемогенных или биогенных пород или разложения соединений, неустойчивых в определенных термобарических обстановках. Каверны по размеру бывают от долей миллиметров до нескольких километров и разделяются на мелкие – 0,1-10 мм; крупные (микрополости) – 10-100 мм и пещеристые полости –

> 100 мм.

Трещины в породах бывают открытые и закрытые (за счет вторичного смыкания и минерализации). Вследствие тектонических процессов образуются системы трещин,

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Проницаемость фазовая (эффективная) – проницаемость пористой среды для данного газа или жидкости при одновременном наличии в порах другой фазы или системы (газ-нефть, газ-нефть- вода).

При фильтрации смесей коэффициент фазовой проницаемости намного меньше абсолютной проницаемости и неодинаков для пласта в целом.

Относительная проницаемость – отношение фазовой проницаемости к абсолютной. Проницаемость горной породы зависит от степени насыщения породы флюидами, соотношения фаз, физико-химических свойств породы и флюидов.

Фазовая и относительная проницаемости для различных фаз зависят от нефте-, газо- и водонасыщенности порового пространства породы, градиента давления, физико-химических свойств жидкостей и пористых фаз.

Насыщенность – ещё один важный параметр продуктивных пластов, тесно связанный с фазовой проницаемостью.

30. Зависимость проницаемости от гидрофильных и гидрофобных свойств пород-коллекторов.

Поскольку одна часть поверхностных поровых каналов гидрофильная, а другая - гидрофобная, то смачиваются они, естественно, пластовыми флюидами по-разному. Распределение гидрофильных и гидрофобных зон в объеме, их число и чередование зависят от природы породообразующих минералов, их адсорбционной способности, физико-химических свойств нефти, воды и газа, условий миграции последних.

Присутствие гидрофобных и гидрофобизованных зон в пласте обусловливает непосредственный контакт их с нефтью, а значит, адсорбцию поверхностно-активных компонентов на поверхности породообразующих минералов. В нефтеносном коллекторе гидрофобизация поверхности происходит при наличии полярных молекул поверхностно-активных углеводородов - нафтеновых кислот, смол, асфальтенов и др., которые в границах отдельных областей поровой поверхности прорывают пленку остаточной воды и занимают активные центры поверхности. Вероятность прорыва водной пленки и частичной гидрофобизации коллектора возрастает с повышением минерализации пластовой воды и содержания в ней ионов Са2+ и Mg+.

31. Классификации коллекторов по условиям аккумуляции углеводородов.

По характеру пористости и проницаемости коллекторы подразделяются на гранулярные, трещинные, каверновые и смешанные:

Гранулярные коллекторы - песчано-алевролитовые породы, обладающие межгранулярной пористостью и проницаемостью, а также известняки и доломиты с межоолитовой пористостью.

Трещинные коллекторы - известняки, доломиты, плотные песчаники, глинистые сланцы, а также кристаллические и метаморфические породы. Каверновые коллекторы связаны с карбонатными породами, которые легко подвергаются выщелачиванию при движении, по ним минерализованных пластовых и трещинных вод, что приводит к образованию крупных пор (каверн), а также карстовых пустот. Нередко встречаются коллекторы смешанного типа, где

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

пористость и проницаемость обусловлены сочетанием различных факторов (наличием пор и трещин, пор, каверн и трещин и т. д.).

32. Классификация коллекторов по значениям пористости и проницаемости.

К поровому типу коллекторов отнесены породы-коллекторы, в которых мелкие поры (1 мм и мельче) более или менее изометричной формы соединены между собой проводящими (поровыми) каналами. Диапазон изменения объема порового пространства большой - от единиц до нескольких десятков процентов (40-50 %), сильно варьирует проницаемость - от n ? 10-16 до n ? 10-12 м2. Общая особенность коллекторов порового типа (в случае, если их поровое пространство не заполнено углеводородами) - постепенное понижение коллекторских свойств с глубиной вследствие уплотнения породы, минерального новообразования и других процессов.

Трещинный тип породы-коллектора характеризуется тем, что фильтрующее поровое пространство в нем представлено открытыми (зияющими) трещинами. Трещинный коллектор обладает низкой трещинной пористостью, обычно не более 2,5-3 %. Вместе с трещинными порами в породе могут быть и межзерновые (межгранулярные), однако их суммарный объем как правило также невелик (до 5-7 %), к тому же часть таких пор оказывается изолированной. В большинстве случаев трещинный коллектор вторичный, постдиагенетический.

К смешанному (сложному) типу относятся коллекторы, в которых сочетаются различные виды порового пространства (два или более), в том числе межзерновой, трещинный, каверновый, межформенный, внутриформенный и др. В различных группах коллекторов сочетания могут быть разными. В этой связи при характеристике коллекторов сложного типа требуется уточнение по виду порового пространства, причем ведущий тип пор помещается в конце определения.

33. Литологическая характеристика пород-флюидоупоров.

Соляные покрышки.

Соли являются, по-видимому, наилучшими покрышками, хотя и сквозь их толщу может проходить медленный, но постоянный поток УВ. С этими покрышками

связано существование гигантских по запасам скоплений газа (например, Вуктыльское и Оренбургское в Предуралье под пермской соленосной толщей). Более пластичные покрышки каменной соли являются лучшими по качеству, чем ангидриты и гипсы. По мере увеличения глубины возрастает пластич-ность солей, в связи с чем улучшаются и их экранирующие свойства.

Плотностные покрышки образуются обычно толщами однородных, монолитных, лишенных трещин тонкокристаллических извесняков, реже доломитов, мергелей, аргиллитов. Карбонатные покрышки характерны для нефтяных залежей платформенных областей, для условий пологого залегания пород. Карбонатные покрышки часто ассоциируются с карбонатными коллекторами, границы между ними могут иметь весьма сложную поверхность. Для карбонатных покрышек характерно быстрое приобретение ими изолирующей способности в связи с быстрой литификацией и кристаллизацией карбонатного осадка. Для плотностных покрышек большое значение имеет мощность, увеличивающая в целом крепость пород.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Плотностные покрышки теряют свою герметичность на больших глубинах за счет появления трещин механического образования.

Криогенные покрышки – обычно песчано-алевритовые породы с льдистым цементом. Формируются в зонах развития многолетнемерзлых пород.

34. Классификация пород - покрышек (по Э.А. Бакирову)

В основе классификации покрышек лежит несколько принципов.

1. По площади распространения:

Региональные – распространены в пределах нефтегазоносной провинции или большей ее части, характеризуются значительной мощностью и литологической выдержанностью.

Субрегиональные – распространены в пределах нефтегазоносной области или большей ее части

Зональные – распространены в пределах зоны или района нефтегазонакопления

Локальные – распространены в пределах отдельных местоскоплений, обусловливают сохранность отдельных залежей.

2.По соотношению с этажами нефтегазоносности:

Межэтажные – перекрывают этаж нефтегазоносности в моноэтажных местоскоплениях или разделяют их в полиэтажных местоскоплениях

Внутриэтажные – разделяют продуктивные горизонты внутри этажа нефтегазоносности.

3.По литологическому составу

Однородные (глинистые, карбонатные; галогенные) - состоят из пород одного литологического состава

Неоднородные (песчано-глинистые; глинисто-карбонатные; терригенно-галогенные и др.):

смешанные - состоят из пород различного литологического состава, не имеющих ясной слоистости;

расслоенные - состоят из чередования прослоев различных литологических разностей пород.

Своеобразным флюидоупором являются криогенные покрышки. Их формирование связано с многолетне мерзлотными процессами в приполярных широтах. Они развиты на севере Сибири, США, Канады, Гренландии. Мощность промерзших пород достигает 800-900 м, они способны держать достаточно большие объемы газа.

В качестве флюидоупора могут выступать и газогидраты. При температуре около 0о С и выше, при давлении в 5-10 МПа в глинистых осадках и полуколлекторах при высокой влажности субстрата происходит активное образование газогидратов с высокими изолирующими свойствами. Например газовые месторождения севера Западной Сибири. Следует заметить, что газогидраты сами являются полезным ископаемым.