крупнейших производителей газа , трл. м3

Контрольные вопросы

1. 
   С каких пор нефть известна, для чего использовали, где и как добывали в древности, происхождение названия.
   
2. 
   Что явилось первым толчком роста спроса на нефть. От чего принято отсчитывать дату зарождения нефтяной промышленности.
   
3. 
   Когда и почему нефтяная промышленность получила современный размах и чем нефть является в современном мире.
   
4. 
   Развитие нефтяной отрасли России.
   

6. Химический состав нефти, название по составу.

7. Классификация нефти и ее цель.

8. Основные физические свойства нефти.

9. Горючие природные и нефтяные газы, их состав, состояние и основные свойства.

10. При каких условиях может функционировать нефтяное производство.

11. Основные нефтедобывающие районы России и крупнейшие компании.

12. Распределение запасов нефти на Земле. Самые богатые нефтяные провинции за пределами России.

13. Гипотезы образования углеводородов.

14. Направления развития топливо – энергетических ресурсов.

Нефть и газ залегают в недрах Земли на разных глубинах (от нескольких сотен метров до нескольких километров). Их поиски не возможны без знания геологии – науки, изучающей возникновение, состав и строение Земли, историю зарождения и развития жизни на ней.

По современным представлениям в центре Земли находится расплавленное железо - никелевое ядро, радиус которого около 3500 км. Его температура предположительно 2 - 4 тыс. ⁰С, плотность вещества 6 - 11 тыс. кг/м³, а давление в центре 426 тыс. МПа. Ядро окружено мантией толщиной около 3000 км, сложенной веществом, которое характеризуется пластическим, аморфным состоянием. Выше мантии лежит твердая оболочка – земная кора, сложенная горными породами, важнейшими составными частями которых являются минералы. Минералами называют природные вещества приблизительно однородные по химическому составу и физическим свойствам, являющимися продуктами физико-химических процессов, совершаемых в земной коре. Земная кора толщиной предположительно 30 - 70 км неоднородна, в ней выделяются (сверху - вниз) осадочный, гранитный и базальтовый слои. В некоторых местах базальтовые слои подстилают ложе океанов, а граниты выходят на дневную поверхность (рис.2.1).

(По предположению современной геологической науки земная кора состоит из 7 больших плит и 12 малых толщиной 100 км. Плиты, как льдины, дрейфуют вдоль великих разломов, сталкиваются, смещаются, сокрушают друг друга. Радиус Земли 6571 км и увеличивается на 1 мм в год.)

По происхождению горные породы подразделяют на изверженные (магматические), осадочные и метаморфические (видоизмененные).

И з в е р ж е н н ы м и называют горные породы, образовавшиеся в результате застывания расплавленной магмы, вылившейся на поверхность земли или в ее недрах. Большинство изверженных пород имеет кристаллическое строение, представляют плотные очень крепкие однородные массивы (базальты, граниты), составляют 95% от общей массы горных пород и являются породами коренными. Животных и растительных остатков не содержат. Под действием сил внешних (солнце, ветер, вода), и внутренних (тектонических), породы разрушаются. Разрушенные измельченные породы по мере изменения условий окружающей среды постепенно переходят в твердое состояние, образуя новую горную породу. В отличие от коренных их называют о с а д о ч н ы м и горными породами. По способу образования осадочные породы делятся на обломочные состоящие из обломочного материала (пески, песчаники, алевролиты, глины и др.); химического происхождения, образовавшиеся вследствие выпадения солей из водных растворов и реакций в земной коре (известняки, доломиты , гипс, каменная соль, руда железа и др.); органического происхождения, состоящие из отмерших животных и растительных организмов (известковые образования из скелетов морских организмов и кораллов, мел, трепел), а также смешанного происхождения.

Рис.2.1 Схема внутреннего строения (по современным гипотезам) 1 – гранито-гнейсы; 2 – базальты; 3 – мантия; 4 – наружная часть ядра; 5 – внутренняя часть ядра; 6 – земная кора.

Большинство нефтяных и газовых месторождений найдены в осадочной (самой верхней) толще земной коры, ниже ее на Земном шаре выявлено более 300 месторождений, запасы которых сосредоточены в кристаллическом фундаменте. Мощность кристаллического фундамента точно не установлена, но по видимому в пределах от 3 до 8 км.

Метаморфические горные породы образовались из осадочных и изверженных при их погружении в толщу земной коры, которые под влиянием высоких температур и давлений приобрели новые свойства.

Характерным признаком осадочных пород является их слоистость. Каждый слой (пласт) отличаются друг от друга составом, структурой, окраской и разделен поверхностью напластования, ограничивающий пласт снизу (подошва) и сверху (кровля). Кровля нижележащего пласта является подошвой лежащего сверху.

Первичная форма залегания пластов почти горизонтальная. Но земная кора всегда находится в движении, в результате пласт принимает любое наклонное положение. Земная кора в одних местах погружается, в других вздымается. Эти движения могут быть колебательными, складчатыми и разрывными. При колебательных и складчатых движениях происходят пластические нарушения. Колебательные движения приводят к образованию очень пологих прогибов и вздутий, складчатые - к образованию складок. Складку изгибом вниз называют с и н к л и н а л ь, изгибом вверх - а н т и к л и н а л ь. Антиклиналь и синклиналь образуют полную складку. (рис.2.2)

Рис.2.2 Полная складка

Если при колебательных и складчатых движениях земной коры пласты не выдерживают напряжения и разрываются, то образуются трещины, по которым пласты смещаются относительно друг друга. К разрывным нарушениям относят сброс, взброс, сдвиг, надвиг, горст, грабен.

Основные геологические структуры – платформа и геосинклиналь.

Платформа - это тектоническая единица земной коры, подвергавшаяся колебательным движениям с небольшой амплитудой без резкого изменения своей первоначальной структуры.

Геосинклиналь - наиболее подвижный участок земной коры, сложенный мощными толщами осадочных горных пород с интенсивно прогибающимся дном и с интенсивным поднятием, превращающимся в горы.

Для образования скоплений углеводородов необходимо сочетание ряда условий: породы коллекторы, природные резервуары, ловушки, миграция.

Горные породы, обладающие пустотами и способностью вмещать, а затем при определенных условиях отдавать (т.е. пропускать через систему каналов, связывающих эти пустоты), жидкости и газы, называют породами-коллекторами. К таким породам относятся пески, песчаники, известняки, конгломераты, суммарный объем пор в которых составляет 18 - 30 и более процентов от общего объема породы, ( один кубический метр породы содержит 136 - 190 л нефти).

Породы-коллекторы обладают такими физическими свойствами как пористость, проницаемость, удельная поверхность, гранулометрический (механический) состав, механические свойства.

Пористость характеризует наличие пор и каналов между зернами, а также трещин и каверн. Коэффициент пористости определяют как отношение объема пустот к объему всей породы и выражают в долях единицы или в процентах. Жидкости и газы занимают те пустоты, которые соединены каналами и характеризуются коэффициентом пористости эффективной.

Проницаемостью горных пород называют их свойства пропускать сквозь себя жидкости и газы. Абсолютно непроницаемых пород нет – при соответствующем давлении можно продавить жидкость и газ через любую породу. Проницаемость породы тем меньше, чем меньше размер пор и каналов их соединяющих. Породы нефтяных и газовых месторождений имеют в основном капиллярные каналы, диаметром от 0.5 до 0.0002 мм. В каналах меньшего диаметра (субкапиллярные) поверхностные силы настолько велики, что движение жидкости в них практически не происходит. Единица проницаемости в системе СИ – 1м² – проницаемость такой пористой среды, в которой через площадь 1м² и длиной 1м при перепаде давления 1Па фильтруется 1м³ жидкости вязкостью 1Па·с. В промысловой практике пользуются единицей проницаемости дарси (Д), которая в 10¹² меньше проницаемости в 1м².

Величина 0.001Д = 1 миллидарси (мД). Проницаемость нефтяных и газовых пластов в пределах 100 – 2000 мД или (0,2 – 2) мкм².

Удельная поверхность породы (удельная площадь поверхности) - суммарная поверхность зерен, составляющих породу, в единице ее объема. Ее значение в нефтесодержащих породах колеблется в пределах от 40000 до 230000 1/м. Породы, имеющие большую удельную поверхность непроницаемые (глины, глинистые сланцы и т.п.).

Г р а н у л о м е т р и ч е с к и й (механический) с о с т а в породы выражают как процентное содержание отдельных фракций (по размеру зерен) в образце породы. От гранулометрического состава породы зависят такие свойства пород, как пористость, проницаемость, удельная поверхность, капилярные свойства и т.д, а также количество нефти, которое остается в пласте после окончания эксплуатации в виде пленок, покрывающих поверхность зерен.

Коллекторские свойства карбонатных пород характерны трещиноватостью. Степень трещиноватости горной породы характеризуется объемной ( Т ) и поверхностной ( Р ) плотностью трещин и их густотой ( Г ).

М е х а н и ч е с к и е с в о й с т в а - наибольшее значение в нефтяных технологиях имеют упругость, прочность на сжатие и растяжение.

Для скопления углеводородов в породах коллекторах обязательно их перекрытие пластами непроницаемых пород, которые называют покрышками (глина, каменная соль, гипс, мергели, глинистые известняки).

Коллектор, кровлю (верх) и подошву (низ) которого составляют пласты покрышки, называют природным резервуаром (рис.2.3). В земной коре существуют резервуары различных типов. Наиболее типичные элементарные складки (антиклинали, синклинали, купола и моноклинали). Их называют пластовыми. Мощная толща трещиноватых известняков, ограниченных в кровле и подошве глинистыми пластами, образуют резервуар массивный. Если проницаемые породы заключены в непроницаемые, то резервуар ограничен литологически.

Подавляющее большинство природных резервуаров насыщено водой. Образовавшиеся углеводороды, попав в заполненный водой природный резервуар, вследствие разности плотностей воды и углеводородов, начинают перемещаться (мигрировать) по резервуару до какого либо препятствия, являющегося для них ловушкой, и в ней скапливаться или просачиваться при наличии трещин в земной коре на поверхность. Нефть, как вещество более легкое, перемещается по пористому пласту в верхнюю, а вода опускается в нижнюю часть складки.

Рис.2.3. Принципиальные схемы природных резервуаров нефти и газа: 1 – пластовый, 2 – массивный, 3 – пластово-массивный, 4 – литологически ограниченный.

Ловушка – часть природного резервуара, в котором со временем устанавливается равновесие между газом, нефтью и водой, а их перемещение остановлено. В природе существуют самые разнообразные виды ловушек.

Рис. 2.4. Принципиальные схемы ловушек нефти и газа 1 – структурные: а – сводовыя, б – тектонически-экранированныя; 2 – литологические: в – с выклиниванием коллектора, г – с замещением коллектора непроницаемыми слоями; 3 – стратиграфическая, 4 – рифогенная, 5 – литолого-стратиграфическая. 1 – пески, 2 – глина, аргиллит, 3 – известняк, 4 – доломит, 5 – каменная соль, 6 – направление движения нефти и газа, 7 – трещины, 8 – стратиграфическое несогласие, 9 – нефтяная залежь.