Геология нефти и газа лекции

vk.com/club152685050 | vk.Способыcom/id446425943образования осадочных пород

12 слайд

Химические (хемогенные) породы образуются из химических осадков истинных и коллоидных растворов. Выпадение осадка из растворов зависит главным образом от концентрации растворенных солей и температуры раствора. К химическим породам относят галит, калийные соли, некоторые известняки, доломит, бокситы, кремнистые породы.

Биохимические осадки часто выпадают при участии организмов; многие органогенные осадки связаны с химизмом среды и зависят от него. А образование пород этой группы связано с химическими и биогенными процессами (биохимические породы).

Органогенные породы образуются в результате деятельности организмов, при этом различают фитогенные (из растений: диатомит, уголь) и зоогенные (из животных: мел, известняк, нефть).

Каустобиолиты – это особая группа органогенных углеродистых пород, способных гореть.

Обломочные породы образуются из механических осадков (гравий, песок, глины, вулканический материал и пр.).

Глинистые породы образуются в основном химическим путем за счет замещения одних минералов другими.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

13. Битумы встречаются в природе в газообразном, жидком, полужидком (вязком) и твердом состоянии как в чистом виде, так и в смеси с другими минералами. К газообразным битумам относятся горючие газы, к жидким — нефти, к полужидким — некоторые разновидности сильно вязких нефтей и мальты и к твердым — асфальты, киры, гуминокериты, озокериты, шунгиты и др.

В смеси с неорганическим материалом битумы образуют битуминозные породы (битуминозные известняки, битуминозные песчаники и др.). Характерной особенностью твердых и жидких битумов, отличающей их от углей, является способность растворяться в бензине, скипидаре, хлороформе и сероуглероде. Углеводородные вещества, не растворимые в перечисленных жидкостях, но при прокаливании выделяющие летучие битуминозные вещества, называются пиробитумами (например, антраксолиты, шунгиты, альбертиты и др.).

Пиробитумы в смеси с минеральными неорганическими породами образуют пиробитуминозные породы (некоторые битуминозные угли — богхеды, различные горючие сланцы и т. п.).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

15. Форма нахождения органического вещества в осадочных породах Органическое вещество (ОВ) как в концентрированной является важнейшим генератором флюидов в осадочных бассейнах: углеводородов нефти, газоконденсатов, газов и не углеводородов H2O, СО2, N2. Форма нахождения и морфология ОВ в осадочных породах различна:

1)морфологически оформленный растительный детрит;

2)бесструктурные включения гидрофобного ОВ (капли или комочки);

3)сорбированное на поверхности минеральных частиц породы;

4)растворенное, содержащее ОВ в форме солей;

5)ОВ, входящее в состав кристаллической решетки минералов.

Под микроскопом выделяются 3 типа включений ОВ в породе. I тип – дисперсное ОВ, размер частиц не более 0,005 мм, оно практически все находится в сорбированном состоянии;

II тип – детритное ОВ, размер частиц более 0,005 мм (менее 1 мкм), ОВ четко отделено от вмещающей породы. Он объединяет углистый, споро-пыльцевой и водорослевый детрит.

III тип – изотропные включения ОВ, форма и размер которых определяются размерами и формой межзернового пространства и не зависят от генезиса и структуры породы, т.е. это эпигенетичное ОВ. Причем, чем больше поверхность минеральных зерен, тем больше ОВ сорбируется. Именно поэтому глины наиболее обогащены ОВ по сравнению с другими литотипами.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

16. При исследовании ОВ выделяют различные аналитические группы: растворимые компоненты (гуминовые вещества и битумоиды) и нерастворимые компоненты.

Гуминовые вещества – гуминовые кислоты – фракция ОВ, извлекае-

мая водным раствором щелочи из осадков, почв, углей и осаждаемая минеральными кислотами. Они представляют собой вещества темнокоричневого – высокомолекулярные полимерные соединения, богатые кислородом, содержащие серу и азот. Они образуются на ранних стадиях биологического преобразования исходного ОВ из лигнина и, возможно из углеводно-белкового материала. Формируются. Часть их переходит в нерастворимое состояние, образуя гумины – вещества, углеродный скелет которых представляет ароматические циклы с короткими боковыми цепями.

Битуминозные компоненты–битумоиды (в отличие от битумов – природных продуктов преобразования нефти). Битумоиды – компоненты ОВ, извлекаемые из ОВ и породы органическими растворителями – хлороформом и др. В компонентном составе битумоидов выделяются те же фракции, что и в нефтях: масла, смолы и асфальтены.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

17. Керогеном называют нерастворимую в водных растворах щелочей и в органических растворителях часть поликонденсированного органического вещества. Главнейшими составляющими керогена являются углерод и водород. Их соотношение изменяется довольно резко (С 48-92; Н 3,2 - 8,9) в зависимости от исходного ОВ и уровня диакатагенетической преобразованности. Согласно классификации Б. Тиссо и Д. Вельте (1981), выделяют три типа керогена.

Первый тип – кероген с высоким содержанием водорода и низким кислорода (начальное атомное отношение Н/Сат высокое – более 1,5 и О/Сат низкое – менее 0,1); формируется за счет водорослевых и микробных липидов и характерен для горючих сланцев.

Второй тип – содержание водорода меньше, чем в первом типе (Н/Сат = 1,5-1), кислорода больше; формируется в результате отложения и накопления морских организмов (фито- и зоопланктон, бактерии с участием принесенных в бассейн ОВ высших растений). Этот кероген является источником УВ для большинства нефтяных месторождений, в том числе и гигантских.

Третий тип – керогены, бедные водородом (Н/Сат< 1, О/С = 0,2-0,3); образуются в основном из остатков наземной растительности. Кероген обычен для континентальных окраин и дельтовых толщ.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

18. Условия накопления и преобразования (ОВ) в природе Источником ОВ в земной коре являются остатки отмерших растительных и животных организмов и органических продуктов их жизнедеятельности; абиогенные реакции, протекающие в литосфере и дающие продукты органического состава; магматический синтез. Экспериментальными работами и детальным изучением условий нахождения в природе каустобиолитов доказано, что существовавшее еще в недалеком прошлом мнение о резком различии в составе исходного материала для образования углей (углеводы) и для образования битумов (белки, жиры) неверно.

Характер процесса преобразования органического материала зависит от природных условий среды. Нигде в природе нет строгой изоляции растительного мира от животного.

Наиболее благоприятными участками для накопления исходного органического материала для нефти являются лиманы, лагуны, эстуарии, расположенные вдоль морских берегов и в некоторых случаях в континентальных бассейнах. В них в огромных количествах скапливается органический материал, состоящий из водорослей, мелких членистоногих, планктона и других организмов, которые, разлагаясь анаэробными бактериями при отсутствии кислорода, образуют на дне мощный слой органического ила, известного под названием сапропеля (сапрос

– гнилой, пилос – ил).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

19. По своему внешнему виду сапропель представляет собой однородную бурую, в тонких слоях полупрозрачную студнеобразную массу, при высыхании принимает вид полузатвердевшего столярного клея.

Переход сапропеля в сапропелитовые сланцы, угли и т. п. происходит путем обезвоживания его, увеличения содержания Н2, уменьшения содержания О2 и N.

Изучение органической массы, содержащейся в современных и древних морских осадках, приводит к выводу, что она в основном состоит из азотистых соединений и лигнино-гумусового комплекса.

Преобразование этих веществ в газообразные и жидкие углеводороды может происходить под действием следующих факторов:

1)давления;

2)повышенной температуры;

3)физико-химических процессов при участии катализаторов;

4)радиации;

5)бактерий.

Влияние каждого из факторов на преобразование органического вещества на различных стадиях неодинаково и во многом зависит от общей геологической обстановки. Минимальное давление, которое может влиять на преобразование органического вещества в нефть, отвечает перекрытию порядка 900 м.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

20. Скорость распада органических веществ увеличивается с увеличением температуры. При температуре 300–500° С большинство органических веществ быстро разлагается с образованием разнообразных продуктов, в том числе углеводородов типа нефтяных. Присутствие в нефтях порфиринов, очень сложных азотистых соединений, не выдерживающих температуры 200–250° С, и оптическая активность нефтей указывают на то, что подавляющее большинство нефтей никогда не подвергалось температуре, превышающей 200–150° С. Исходя из анализа геологических условий П. Абельсон (1963 г.) высказал мнение о том, что образование многих нефтей происходило при температурах ниже 100° С. Соколов В. А. (1948 г.) считает, что недостаток температуры компенсируется продолжительностью геологического времени, поскольку время существования осадочных пород - миллионы лет.

Процесс образования нефти сопровождается гидрогенизацией органических соединений, т. е. обогащением их водородом, без чего органические вещества не могут превратиться в нефтяные углеводороды. При этом реакции могут быть самыми различными. Некоторые из них идут примерно так:

СО2 + 4Н2 = СН4 + 2Н2О или СО + ЗН2 = СН4 + Н2О.

Вопрос об источниках водорода до настоящего времени является спорным.