Учебной дисциплины химия горючих ископаемых рекомендуется для направления подготовки

профиль ГЕОЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ

1. 
   Цели освоения дисциплины
   

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

профессиональной деятельности; развитию целеустремленности и настойчивости в достижении целей, самостоятельности и инициативности; способность принимать ответственные решения, эффективно действовать в нестандартных обстоятельствах, в ситуациях профессионального риска (ОК-5);

– способность к поиску, критическому анализу, обобщению и систематизации научной информации, к постановке целей исследования и выбору оптимальных путей и методов их достижения (ОНК-2);

– владение методологией научных исследований в профессиональной области (ОНК-5);

в) инструментальных:
– владение нормами русского литературного языка и функциональными стилями речи; способность демонстрировать в речевом общении личную и профессиональную культуру, духовно-нравственные убеждения; умение ставить и решать коммуникативные задачи во всех сферах общения, управлять процессами информационного обмена в различных коммуникативных средах (ИК-1);

– владение иностранным языком в устной и письменной форме для осуществления коммуникации в учебной, научной, профессиональной и социально-культурной сферах общения^1; владение терминологией специальности на иностранном языке; умение готовить публикации, проводить презентации, вести дискуссии и защищать представленную работу на иностранном языке (ИК-2);

– владение навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, использования ресурсов Интернет; владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации (ИК-3);

– способность использовать профессиональные базы данных, работать с распределенными базами знаний (ИК-4);

– способность использовать современную вычислительную технику и специализированное программное обеспечение в научно-исследовательской работе (ИК- 5);

–готовность к работе на лабораторных геохимических приборах, установках и оборудовании (в соответствии с профилем подготовки) (ИК-8);

– способность самостоятельно осуществлять сбор геологической информации, использовать в научно-исследовательской деятельности навыки полевых и лабораторных исследований (ПК-1);

– способность глубоко осмысливать и формировать диагностические решения проблем геологии путем интеграции фундаментальных разделов геологии, геологии горючих ископаемых и специализированных геологических знаний (ПК-2);

– способность самостоятельно ставить конкретные задачи научных исследований и решать их с помощью современной аппаратуры, оборудования, информационных технологий, с использованием новейшего отечественного и зарубежного опыта (ПК-3);

– готовность в составе научно-исследовательского коллектива участвовать в составлении отчетов, рефератов, библиографий и обзоров по тематике научных исследований, в подготовке докладов и публикаций (ПК-4);

производственно-технологическая деятельность:

– способность применять на практике методы сбора, обработки, анализа и обобщения фондовой, полевой и лабораторной геологической информации (ПК-5);

– способность проводить геологические наблюдения и осуществлять их документацию на объекте изучения; осуществлять привязку своих наблюдений на местности, составлять схемы, карты, планы, разрезы геологического содержания (ПК-6);

– способность применять на практике базовые общепрофессиональные знания теории и методов геологических исследований при решении научно-производственных задач (ПК-7);

– умение использовать углубленные специализированные профессиональные теоретические и практические знания для проведения научных фундаментальных и прикладных исследований (ПК-8);

– способность к профессиональной эксплуатации современного полевого и лабораторного оборудования и приборов (в соответствии с профессиональной подготовкой) (ПК-9);

– способность свободно и творчески пользоваться современными методами обработки и интерпретации комплексной геологической, геохимической, нефтегазовой информации для решения научных и практических задач, в том числе находящихся за пределами непосредственной сферы деятельности (ПК-11);

проектная деятельность:

– способность пользоваться нормативными документами, определяющими качество проведения полевых, лабораторных, вычислительных и интерпретационных геологических, геохимических и нефтегазовых (ПК-15);

– способность участвовать в руководстве научно-учебной работой студентов и школьников в области геологии (ПК-18);

– способность проводить семинарские, лабораторные и практические занятия по специальным дисциплинам (ПК-19);

Специализированные компетенции

– способность использовать профильно-специализированные знания в области геологии и геохимии горючих ископаемых, для решения научных и практических задач (ПК-21);

– способность использовать профильно-специализированные знания фундаментальных разделов физики, химии, экологии для освоения теоретических основ геологии, геохимии (ПК-22);

– способность использовать профильно-специализированные информационные технологии для решения геологических, нефтегазовых задач (ПК-23).

В результате освоения дисциплины «Химия горючих ископаемых» обучающийся студент должен:

Общая трудоемкость дисциплины «Химия горючих ископаемых» составляет 4 зачетных единиц или 144 часа: 48 часов лекции, 24 лабораторные работы, 72 самостоятельная работа.

1. 
   Знакомство и изучение человеком горючих ископаемых. История возникновения наук органическая геохимия и геохимия горючих ископаемых, их место в ряду других геологических дисциплин.
   
2. 
   Цель, задачи и значение курса. Предмет и методы исследования.Возникновение и развитие геохимии горючих ископаемых Химия горючих ископаемых - дисциплина, входящая в геохимию горючих ископаемых, изучающая их состав и свойства.
   

4.Основные современные проблемы геохимии горючих ископаемых: генетические, поисковые, классификационные, терминологические и т.д.

1.Биосфера – живая оболочка Земли. Границы и специфические черты биосферы как особой оболочки Земли, деление ее на более мелкие уровни организации живой материи.

2.Органогенные элементы - углерод, кислород, водород, сера, азот - основа живого вещества и горючих ископаемых. Строение атомов, основные свойства, изотопия, распространение в земной коре. Кларки элементов. Круговорот углерода, азота, серы в природе, место горючих ископаемых в круговорот углерода.

3. Состав живого вещества основных биопродуцентов - высшей растительности, фито- и зоопланктона, бактерий. Липиды, липоиды и родственные им вещества. Классификация панлипоидинов.

1. Классификация газов по нахождению в природе – свободные, растворенные и сорбированные. Углеводородные и не углеводородные газы, их состав и физические свойства. Особенности состава газовых смесей чисто газовых, газонефтяных, нефтегазовых и угольных залежей.

2. Генезис отдельных компонентов природных газов. Газовые гидраты, состав, распространение, условия образования. Первичные и вторичные газоконденсаты, их состав, особенности распространения.

СОСТАВ И СВОЙСТВА НЕФТЕЙ

1. Определение понятия "нефть" с позиции состава и генетической сущности. Нефть как жидкий природный углеводородный раствор. Способы изучения состава, основанные на разрушении системы раствора. Аналогичные процессы в природе - образование естественных производных нефти.

2. Органолептические и основные физические свойства нефти – плотность, вязкость, молекулярная масса, температура потери текучести, оптические свойства - показатель преломления, люминесценция, оптическая активность. Взаимосвязи физических свойств. Обусловленность физических свойств нефти ее химическим составом.

3. Состав нефти на разных аналитических уровнях. Элементный состав, основные гетеро- и микроэлементы. Групповой состав: масла, смолы, асфальтены, твердые парафины. Групповой углеводородный состав – алканы, циклоалканы, арены. Принципы методов разделения на группы и характеристика групповых компонентов.

4. Молекулярный состав нефти. Углеводороды нефти: н-алканы и изоалканы, циклоалканы (нафтены) моноциклические и полициклические, моно- и полиароматические углеводороды. Гомологические ряды, структурные и оптические изомеры, их распределение в нефти. Биомаркеры. Классификации хемофоссилий, их связь с биомолекулами живого вещества. Геохимические параметры, основанные на молекулярном составе нефти.

5. Гетероатомные соединения нефти: кислородные, азотистые, сернистые. Хемофоссилии среди них. Молекулярный состав смол и асфальтенов.

6. Методы исследования нефтей на разных уровнях. Ознакомление с методами Госстандартов (ГОСТ) - определения физических свойств, проведения фракционных разгонок. Принципы методов определения группового и структурно-группового углеводородного состава на основании физических и спектральных свойств. Хроматографические методы определения группового и молекулярного состава нефти. Масс-спектрометрия, хромато-масс-спектрометрия. Инфракрасная спектроскопия.

НАФТИДЫ И НАФТОИДЫ

1. Природные производные нефти – нафтиды, твердые битумы нефтяного ряда.

2. Нафтиды гипергенетического ряда - мальты, асфальты, окси- и гуминокериты, катагенетического ряда - асфальтиты, кериты, антраксолиты, продукты физической дифференциации - озокериты, киры. Их физические свойства и особенности элементного и группового состава. Химическая классификация нафтидов по элементному и групповому составу.

3. Нафтоиды – продукты термической деструкции органического вещества в условиях контактового метаморфизма.

4. Газоконденсаты. Фильтраты. Сходство и различие в углеводородном составе.

1.Торф. Физико-химическая структура торфа. Элементный состав. Групповой состав: битумоидный, углеводный, гуминовый комплексы, негидролизуемые вещества, зола. Использование торфа в сельском хозяйстве, животноводстве, медицине.

2. Бурые угли. Коллоидная система в бурых углях. Отличие от торфов по составу. Унаследованные от растений воски, терпеноиды, кислоты. Классификация бурых углей. Гумиты и сапропелиты. Особенности состава липтобиолитов.

3. Каменные угли и антрациты. Элементный состав. Технический и химический анализы. Марки каменных углей. Отличие каменных углей от бурых. Витринитовые, фюзенитовые и лейптинитовые микрокомпоненты углей (мацералы), их состав и изменение в процессе углефикации. Углефикационные скачки. Понятие о макромолекуле. Полимерная структура угольного вещества. Полуантрациты, антрациты.

4. Сапропели и сапропелиты. Генезис и особенности состава.

5. Горючие сланцы. Богхеды, кеннели, балхашит, курангит и т.п. Органическое вещество горючих сланцев. Элементный и групповой состав. Состав минеральной части.

1.Вещественные классификации и типизации нефтей по составу и свойствам. Генетические классификации. Распределение нефтей разных классов и типов в основных нефтегазоносных бассейнах мира.

2. Классификация углей разных типов в основных угленосных бассейнах.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Индивидуальная работа под руководством преподавателя и самостоятельная работа в лаборатории нафтидов кафедры Геологии и геохимии горючих ископаемых.

В лабораторные работы включено выполнение 10 задач, иллюстрирующих содержание лекционного курса; органолептическая характеристика разнообразных нефтей и естественных производных нефти (нафтидов), как продуктов изменения нефтей в природе. Определение основных физических и оптических свойств нефтей и газоконденсатов. Изучение группового, группового углеводородного и молекулярного состава нефти. Ознакомление с методами изучения рассеянного органического вещества пород, как источника соединений нефти.

Задачи практикума включают:

1. 
   Способы определения физических свойств нефти, газа, угля.
   
2. 
   Методы определения группового и структурно-группового состава жидких нафтидов.
   
3. 
   Методы определения молекулярного состава газа, бензиновых и средних фракций нефти, битумоидов органического вещества. Колоночная жидкостно-адсорбционная, газовая, газо-жидкостная хроматография.
   
4. 
   Технический анализ утля.
   
5. 
   Люминисцентный метод изучения рассеянного органического вещества пород.
   

Самостоятельная работа вне учебных помещений состоит в проработке лекционного материала для сдачи задач с использованием рекомендуемой литературы в библиотеке Геологического факультета.

При реализации программы дисциплины «Химия горючих ископаемых» используются различные образовательные технологии – аудиторные занятий проводятся в виде лекций (48 часов) с презентациями с использованием компьютера и проектора и лабораторных занятий (24 часа), которые проводятся в химической лаборатории кафедры Геологии и геохимии горючих ископаемых, где студенты под руководством преподавателя исследуют разными аналитическими методами состав и свойства природного газа, нефти, угля. Самостоятельная работа студентов подразумевает работу под руководством преподавателей (консультации и помощь в подготовки к сдаче теоретических основ методов исследования горючих ископаемых, подготовки к контрольным (42 часа) и индивидуальную работу студента в компьютерном классе кафедры Геологии и геохимии горючих ископаемых и библиотеке (30 часов).

1. 
   Камнева А.И., Платонов В.В. Теоретические основы химической технологии горючих ископаемых. М.: Химия, 1990.
   
2. 
   Камьянов В.Ф., Аксенов В.С., Титов В.И. Гетероатомные компоненты нефтей. Новосибирск: Наука, 1983.
   
3. 
   Перельман А.И. Геохимия элементов в зоне гипергенеза. М.: Недра, 1972.
   
4. 
   Петров Ал. А. Углеводороды нефти. М.: Недра, 1984.
   
5. 
   Русьянова Н.Д. Углехимия. М.: Наука, 2003.
   
6. 
   Соболева Е.В., Гусева А.Н., Химия горючих ископаемых. М.: МГУ, 2010.
   
7. 
   Соболева Е.В., Гусева А.Н., Практикум но геохимии горючих ископаемых. М.: МГУ, 2004.
   
8. 
   Соболева Е.В., Мерчева В.С., Серебряков О.И., Серебряков А.О. Химия горючих ископаемых, Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2013.
   
9. 
   Тиссо Б., Вельте Д. Образование и распространение нефти. М.: Мир,1981.
   
10. 
    Peters K.E., Walters C.C., and Moldowan J.M. The biomarker guide. Second edition. Cambridge University Press, 2005.
    
11. 
    Stephen D Killops, Vanessa J Killops. An Introduction to Organic Geochemistry, Longran Group UK Ltd, 1993.
    

б) дополнительная литература

1. 
   Биологический энциклопедический словарь. М., «Советская энциклопедия», 1989.
   
2. 
   Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия в органической химии. М.: Бином Лаборатория знаний, 2003.
   
3. 
   Гордадзе Г.Н., Гируц М.В., Кошелев В.Н. Углеводороды нефти и их анализ методом газовой хроматографии, М.: МАКС ПРЕСС, 2010.
   
4. 
   Гюльмалиев А.М., Головин Г.С., Гагарин С.Г. Классификация горючих ископаемых по структурно-химическим показателям и основные пути использования ископаемых углей. М.: ООО «НТК «Трек», 2007.
   
5. 
   Забродина М.Н., Арефьев О.А., Макушина В.М., Петров Ал.А. Химические типы нефтей и превращение нефтей в природе. Нефтехимия, т. ХУШ, №2, 1978.
   
6. 
   Калинко М.К. Геология и геохимия нафтидов. М.: Недра, 1987.
   
7. 
   Сафиева Р.З. Физикохимия нефти. М.: Химия, 1998.
   
8. 
   Сауков А.А. Геохимия. М.: Наука, 1975.
   
9. 
   Тугаринов А.И. Общая геохимия. М.: Атомиздв ат, 1973.
   
10. 
    Муратов В.Н. Геология каустобиолитов. М.: Высшая школа, 1970.
    
11. 
    Современные методы исследования нефтей. Справочно-методическое пособие. /Под ред. А.И.Богомолова и др./. Л.: Недра, 1984.
    
12. 
    Соколов В.А., Бестужев М.А., Тихомолова Т.В. Химический состав нефтей и природных газов в связи с их происхождением. М.: Недра, 1972
    
13. 
    Хант Дж. Геохимия и геология нефти и газа. М.: Мир, 1982.
    

1. 
   История формирования направлений органическая геохимия, нефтяная геохимия и этапы развития.
   
2. 
   История изучения твердых горючих ископаемых.
   
3. 
   Роль живого вещества в генерации нефти и угля.
   
4. 
   Место горючих ископаемых в круговороте углерода.
   
5. 
   Изменения и вариации основных физико-химических характеристик нефти
   
6. 
   Аддитивные и неаддитивные величины. Плотность, показатель преломления, молекулярная масса нефти.
   
7. 
   Методы исследования состава нефти и природного газа.
   

9. Молекулярные фоссилии – хемофоссилии, биомаркеры.

10. Полициклические нафтеновые углеводороды нефти.


Вопросы контрольной работы по теме «Состав живого вещества»
1. Групповой состав живого вещества. Из каких мономеров состоят основные биополимеры этих групп?

2. Биополимеры – углеводы. Основные мономеры. Примеры углеводов ЖВ разных организмов.

3. Целлюлоза – основной биополимер ЖВ высших растений. Строение. Для каких горючих ископаемых служит источником некрома высшей растительности.

4. Лигнин – биополимер высшей растительности, его мономеры. Что образуется из лигнина на стадии торфа.

5. Гумусовые и сапропелевые угли. В чем сходство и различие строения молекул этих углей. Как по элементному составу отличить эти угли?

6. Основные биопродуценты ОВ для горючих ископаемых.

7. Основные биопродуценты ОВ для торфов и углей, сапропелей и сапропелитов.

8. Основные биопродуценты ОВ для нефти и природного газа.

9. Основные представители фито- и зоопланктона.

10. Липиды простые и сложные.

11. Какие УВ нефти образуются из липидов. Примеры со структурными формулами.

12. Липоиды, их классификация. Примеры .

13. Фитанильные эфиры. Какие УВ образуются из них. Примеры со структурными формулами.

14. Стеролы. Структурная формула. Их сходство и различие для разных организмов.

15. Предшественники УВ ряда гопана. Стуктурная формула одного из них.

16. Предшественники УВ ряда олеанана. Стуктурная формула.

17. Хлорофилл, из каких фрагментов построена его молекула. Какие соединения нефти образуются из хлорофиллов.
Вопросы контрольной работы по теме «Состав нефти»
1. Хемофоссилии, определение.

2. Групповой состав. Состав смол. Формулы молекул нейтральных смол и некоторых фрагментов молекул кислых смол.

3. Групповой состав. Состав масел. Формулы молекул, входящих в масла соединений.

4. Групповой состав. Состав асфальтенов. Формулы некоторых фрагментов молекул асфальтенов.

5. Групповой состав. Как отражается групповой состав нефти на физических свойствах нефти.

6. Основные физические свойства нефти. Плотность, единицы измерения.

7. Изотопный состав углерода нефти и ее компонентов.

8. Оптические свойства нефти. Оптическая активность с примерами формул молекул.

9. Основные физические свойства нефти. Вязкость, единицы измерения.

10. Алканы. Нормальные алканы. Примеры, формулы.

11. Изопреноидные алканы, оптические изомеры фитана и пристана, формулы, обозначения биоэпимеров и геоэпимеров.

12. Методы определения индивидуального состава алканов в нефти и ОВ, примеры с формулами.

13. Гомологические серии изопреноидных УВ. Примеры, формулы.

14. Нафтены. Их классификация. Трициклические циклоалканы с примерами (формулы). Гео- и биоэпимеры.

15. Нафтены. Их классификация. Стераны с примерами (формулы). Гео- и биоэпимеры.

16. Нафтены. Их классификация. Гопаны с примерами (формулы). Гео- и биоэпимеры.

17.Нафтены. Их классификация. Пентациклические с циклогексановыми кольцами с примерами. Гео- и биоэпимеры.
Разработчики:

МГУ имени М.В.Ломоносова,

Геологический факультет,

кафедра геологии и геохимии

горючих ископаемых. доцент Е.В.Соболева
Рабочий телефон, мобильный телефон, e-mail

+7 (499)939-37-66, 8-9168776679, phitan@yandex.ru
Эксперты:

МГУ имени М.В.Ломоносова,

Геологический факультет,

кафедра геологии и геохимии

горючих ископаемых ведущий научный сотрудник Т.А. Кирюхина
Российский государственный

университет нефти и газа

им. И.М.Губкина профессор Г.Н.Гордадзе

Программа одобрена на заседании Ученого совета Геологического факультета МГУ (протокол № от )