Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Горная порода нефть это


Геология и происхождение нефти для чайников

Нефть сегодня — питание нашей цивилизации.Нефть сегодня — буквально — питание нашей цивилизации. Её доля составляет около трети в общем потреблении энергоресурсов, а продукты её переработки можно встретить всюду. Это и топливо, и технические масла, и пластические массы, и моющие средства, и красители, и пищевые добавки, и огромное множество иных классов веществ самого широкого спектра как промышленного, так и бытового применения.

Как широко известно, нефть — это очень полезное ископаемое. В мире ежегодно нефти добывается более четырёх миллиардов тонн, или около пяти кубических километров — это объём крупного водохранилища или озера. Однако под землёй нефть содержится совсем не в озёрах. Пещеры под землёй, конечно же, есть, но нефти в них нет. Чтобы рассказать, что представляют собой нефтяные месторождения, придётся зайти издалека.

Геология нефти

Материал, из которого состоит находящаяся у нас под ногами земная кора, геологи называют горной породой (даже если никаких гор рядом нет). Существует много различных видов горных пород, например, гранит, базальт, мрамор, известняк, песчаник. По происхождению их разделяют на три большие категории: магматические, метаморфические и осадочные. Первые две категории увидеть на поверхности можно в основном в горах, и то не везде. Осадочные же горные породы покрывают большую часть площади суши.

Осадочные горные породы предсказуемо состоят из осадков — частичек другой, разрушенной горной породы. Осадками могут быть также и обломки раковин и скелетов живых организмов — они слагают такие горные породы, как мел, ракушечник и вообще большая часть видов известняка. Осадки переносятся водой или ветром в низинные области — например, на морское дно — и там накапливаются слоями. Все увеличивающиеся верхние слои давят своим весом на нижние слои и со временем уплотняют их до состояния камня или, точнее, осадочной горной породы. В разные периоды времени состав осадков бывает разным, из-за этого формируются пласты различных горных пород, расположенные друг над другом, как в слоёном торте.

Геология и происхождение нефтиБолее молодые пласты находятся в этом слоёном торте выше. Данный факт имеет большое значение для палеонтологов, геологов, ну и для нефтяников тоже.

Многие виды осадочной горной породы, например песчаник, содержат микроскопические поры. Дело в том, что зерна песка не упаковываются идеально, и между ними неизбежно остаётся пустое пространство, которого в породе может быть и до 40% по объёму. Характерный поперечный размер этих пор — десятки микрометров; в образце породы невооружённым глазом разглядеть их трудно. Если поры соединены между собой, то у горной породы появляется проницаемость — способность пропускать через себя жидкость или газ. Из проницаемых горных пород на поверхности земли местами бьют родники; проницаемость породы позволяет воде приходить в вырытый на даче колодец или скважину. Проницаемость горной породы бывает ещё связана не с порами, а с трещинами.

Нефть под землёй находится в микроскопических порах и трещинах проницаемых горных пород. Такие породы называются коллекторами. Именно проницаемость коллектора позволяет нам добывать из него нефть, не извлекая при этом саму горную породу — нефть может перемещаться, течь по коллектору по направлению к скважине.

Так как коллектор — это, как правило, осадочная горная порода, то имеет он обычно форму пласта, толщиной несколько метров или десятков метров. Площадь же нефтенасыщенного коллектора сравнительно велика и может достигать нескольких тысяч квадратных километров — как площадь большого города (Москвы) или маленькой страны (Люксембурга). Поэтому месторождения нефти называют иногда полями.

Происхождение нефти

Хорошо информированный зануда мог бы сейчас сказать, что в отношении залежей нефти применять слово «месторождение» неверно, потому что пласт, в котором нефть находится сегодня — это вовсе не место её рождения. Действительно, цикл существования нефти гораздо сложнее. Вместе с осадками (в данном случае илом) на дне морей и озёр часто оказываются и останки различных умерших организмов. При правильном стечении обстоятельств донная живность не успевает подъесть эти останки до того, как они окажутся погребены под накопившимся илом. Останки с илом уходят все глубже и со временем попадают в условия, в которых они превращаются в нефтематеринскую породу; часто она называется ещё нефтяными или горючими сланцами.

Органический материал, содержащийся в этих сланцах, называется кероген. При определённой температуре и давлении кероген преобразуется в нефть. Соответственно, когда и если нефтематеринская порода попадает в такие условия, в ней происходит генерация нефти. Кстати, этот процесс при желании можно имитировать путём пиролиза — нагрева без доступа кислорода. С помощью пиролиза получают, например, синтетическую нефть из добытых шахтным или карьерным способом горючих сланцев.

При образовании нефти и газа давление внутри нефтематеринской породы сильно растёт; в результате нефть прорывается наружу и насыщает близко расположенные проницаемые пласты. Так происходит первичная миграция нефти. Если проницаемый пласт, в котором оказалась нефть, связан с другими проницаемыми пластами, то становится возможна её вторичная миграция. Проницаемые пласты изначально насыщены водой; плотность нефти существенно ниже плотности воды; в силу этого преобладающее направление вторичной миграции нефти — вверх, к дневной поверхности. Однако и по горизонтали нефть может мигрировать от настоящего места своего рождения очень далеко, иногда на сотни километров.

Нефть обычно просачивается на дневную поверхность отдельными молекулами, после чего частью улетучивается, частью утилизируется микроорганизмами. Большая часть нефти, образовавшейся за все время существования Земли, именно так и окончила свой путь.

Но иногда в ходе своих блужданий по проницаемым пластам нефть попадает в ловушки. Самый простой вид ловушки — антиклиналь — представляет собой направленную вверх складку пласта. Если пласт имеет такую складку, и при этом сверху его накрывает непроницаемый пласт, то нефть, оказавшись в складке, не может пройти дальше, не наполнив её до краёв. Существует много других видов ловушек. Наполненные нефтью ловушки и называются залежами, скоплениями или аккумуляциями. Месторождение нефти может состоять из одного или нескольких взаимосвязанных скоплений.

Весь процесс образования, миграции и скопления нефти схематически показан на рисунке ниже. Следует сказать, что образование и миграция природного газа идёт точно так же, как образование и миграция нефти. Более того, нефть и газ часто образуются в одном и том же месте, а затем мигрируют и скапливаются вместе в одной и той же ловушке. Газ легче нефти, поэтому в ловушке он располагается выше, что и отражено на рисунке.

Процесс образования, миграции и скопления нефтиПроцесс образования, миграции и скопления нефти.

Биогенная теория и абиогенные гипотезы

Как легко догадаться, здесь вкратце изложена биогенная («органическая») теория происхождения нефти и газа. Существует ещё и несколько различных абиогенных («неорганических») гипотез. В целом они проверки практикой не выдерживают. Нефть ищут и, что характерно, находят, вооружившись именно биогенной теорией: определяют, какие пласты в данном осадочном бассейне годятся на роль нефтематеринских; проверяют, подвергались ли эти пласты воздействию нужного давления и температуры; ищут подходящие коллектора, ловушки и возможные пути миграции к ним. Биогенная теория происхождения нефти позволяет открывать новые месторождения, то есть делать подтверждающиеся прогнозы. А ведь именно это и является основным требованием к любой теории.

Правда, сторонники абиогенных гипотез обычно не отвергают возможности органического происхождения нефти и газа, а говорят лишь, что это не единственный способ. И надо сказать, что в общем возможность неорганического образования метана, которого в природном газе содержится 70% и более, не вызывает сомнений. Однако метан — это простая молекула из пяти атомов с молекулярной массой 16, а нефть — сложная смесь из сотен различных углеводородов с молекулярной массой до 400 и более, содержащая биомаркеры и оптически активная.

Биомаркеры нефти — это содержащиеся в ней тяжёлые углеводородные молекулы, которые по структуре сходны с известными сложными молекулами живого вещества и, по-видимому, из них и образовались, т.е. представляют собой их «останки». Анализ состава нефти по биомаркерам позволяет классифицировать нефти различных месторождений и пластов по их происхождению.

Оптическая активность — это способность вещества вращать плоскость поляризации проходящего через неё света. Это свойство связано с асимметричным строением молекул вещества. Проще всего здесь провести аналогию с правой и левой рукой — они вроде бы одинаковые, но разные. Таким же образом среди молекул с асимметричным строением могут быть «правые» и «левые» — как показано для примера на рисунке ниже. Обычное вещество содержит одинаковое количество «правых» и «левых» молекул; однако живая природа, по не вполне ясным причинам, строит белки и другие соединения только из одного типа молекул. Вследствие этого вещества биологического происхождения оптически активны. Нефть также является оптически активным веществом, по причине того, что молекулы некоторых сложных углеводородов в её составе встречаются только в одной из конфигураций («правой» или «левой»). Это сильнейший довод в пользу происхождения нефти из живой материи.

Биомаркеры нефти«Правый» и «левый» типы асимметричных молекул.

Доказательства абиогенных гипотез происхождения нефти преимущественно косвенные, эпизодичные, противоречивые и допускают двойственное толкование. Привлекают людей в них в основном две вещи. Во-первых, абиогенные гипотезы, как правило, предполагают существование по всему миру большого объёма ещё не обнаруженных запасов нефти — на большой глубине, в кристаллическом фундаменте и т. д. Во-вторых, многие из этих гипотез допускают быстрое (то есть в пределах человеческой жизни) восстановление уже выработанных месторождений нефти за счёт её образования и поступления из глубинных резервуаров, мантии или других источников. Из приведённых нами обоснований биогенной теории ясно, что не стоит всерьёз рассчитывать на такую перспективу, несмотря на всю её привлекательность.

Автор — Дмитрий Юлмухаметов.

nauka-novosti.ru

Горная порода - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Горная порода

Cтраница 1

Горная порода в пласте находится в условиях напряженного состояния.  [1]

Горные породы, слагающие пласт, заполнены жидкой средой - водой и нефтью. Удельная поверхность ( например, глин и некоторых других пород) под действием водной среды может изменяться, и сухие способы ее измерения не всегда соответствуют действительным условиям залегания пород в естественных условиях.  [2]

Горные породы, слагающие нефтяное и газовое месторождение, в зависимости от их свойств играют разную роль. Одни из них, имеющие большое число крупных пор, - резервуары нефти и газа ( нефтяные и газовые залежи), породы, такие как глины, сланцы и другие, практически не проницаемые для пластовых газожидкостных смесей, - естественные покрышки продуктивных коллекторов нефти и газа, способствующие их накоплению.  [3]

Горные породы имеют значительную прочность только на сжатие, а при деформациях других видов прочность их невелика. Прочность на растяжение, например, для горных пород иногда составляет 0 02 от прочности на сжатие. Некоторые глинистые породы и минералы ( например, каменная соль) обладают пластичными свойствами.  [4]

Горные породы имеют различную твердость и по-разному сопротивляются разбуриванию, поэтому время, затрачиваемое на проходку 1 м пород, будет различным Для получения полной характеристики разреза хронометраж проходки ведут непрерывно по всему стволу скважины По данным замеров времени, затраченного на 1 м проходки, строят диаграмму, на вертикальной оси которой откладывают глубину в масштабе, а на горизонтальной - время ( в ч), затраченное на проходку каждого метра. В итоге получают кривую, сходную с каротажной кривой, пики которой соответствуют твердым породам, а депрессии - рыхлым или мягким.  [5]

Горные породы и минералы, содержащие химически связанную воду, при изменении физико-химических условий равновесия могут выделить часть воды. Так, горные породы и минералы выделяют воду при тектоническом погружении. Следовательно, в недрах земли подземная вода может переходить в связанную воду, которая лрн соответствующих условиях вновь станет капельно-жидкин.  [6]

Горные породы, нефть и вода имеют сравнительно небольшие коэффициенты сжимаемости.  [7]

Горные породы, слагающие нефтяное и газовое месторождение, в зависимости от их свойств играют разную роль. Одни из них, имеющие большое число крупных пор, являются резервуарами нефти и газа ( нефтяные и газовые залежи) и путями движения их к забоям скважин при эксплуатации месторождения. Другие породы, такие, как глины, сланцы и др., также имеют большое число пор, но очень малого сечения, поэтому жидкости в них теряют свою подвижность под влиянием молекулярно-поверхностных сил, и породы практически непроницаемы. Эти породы являются естественными покрышками продуктивных коллекторов нефти и газа, способствующими их накоплению.  [8]

Горные породы в природных условиях находятся в сложном напряженном состоянии, которое периодически нарушается и снова формируется в результате изменений осадочного покрова, тектонических и других глубинных процессов. Эти нарушения могут быть также связаны с проводкой горных выработок, с извлечением полезных ископаемых на поверхность, с осуществлением взрывных, термических и других видов работ. Масштабы нарушений напряженного состояния горных пород по указанным причинам, разумеется, различны; в одних случаях они носят региональный характер, в других - локальный. При этом они тесно связаны с физическими свойствами горных пород, в том числе и с механическими. Поэтому интерес к механическим свойствам горных пород при разработке полезных ископаемых и проводке горных выработок продолжает увеличиваться.  [9]

Горные породы имеют значительную прочность только на сжатие, а при деформациях других видов прочность их невелика. Прочность на растяжение, например, для горных пород иногда составляет 0 02 от прочности на сжатие. Некоторые глинистые породы и минералы ( например, каменная соль) обладают пластичными свойствами.  [10]

Горная порода состоит из компонентов и фаз различного физико-химического состава и агрегатного состояния. Такая неоднородная система в физической химии называется гетерогенной. Твердую фазу породы слагают минеральные частицы скелета и цемента, жидкую - пластовые воды той или иной минерализации и жидкие углеводороды ( нефть, сжиженные газы), газообразную - углеводородные и другие газы. Между отдельными фазами системы протекают разнообразные химические реакции, процессы растворения и кристаллизации. На поверхностях раздела объемных фаз могут возникать промежуточные фазы или поверхностные слои, которые характеризуются аномальными физико-химическими свойствами. Эти слои образуются в результате взаимодействия отдельных компонентов горной породы.  [11]

Горные породы и их модели могут быть также классифицированы по структуре и способам расчета.  [12]

Горные породы - агрегаты минералов более или менее постоянного состава, которые образуют самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору.  [13]

Горные породы с малой межзерновой пористостью ( 2 - 3 %) и низкой проницаемостью ( 1 1СГ15 м2), но при наличии трещин могут содержать У В и отдавать их в скважины.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Характеристика осадочных пород, в которых залегает нефть

Изучением осадочных пород и геологических процессов их образования занимается литология. Осадочные горные породы состоят в основном из следующих минералов: глинистые (каолинит, монтмориллонит и др.), сульфатные (гипс, ангидрит, барит), карбонатные (кальцит, доломит), окисные (кварц) и др.

      Глинистые минералы (или водные алюмосиликаты) отличаются от других исключительно малыми размерами кристаллов и чешуйчатым строением. Например, кристаллы монтмориллонита имеют размеры менее 1 мк, поэтому их относят к группе коллоидно-дисперсных минералов. Эти  свойства глинистых минералов (в частности, монтмориллонита) используются в практике бурения на нефть и газ для получения высококоллоидных глинистых растворов.

      По количеству минеральных компонентов, входящих в состав пород, последние могут быть мономинеральными (например, гипс, ангидрит, доломит, каменная соль и др.) и полиминеральными (почти все магматические породы, а из  осадочных - глины, песчаники, конгломераты и др.).

      По способу образования осадочные породы делятся на четыре группы: обломочные породы, породы органического происхождения (органогенные), породы химического происхождения и породы смешанного происхождения.

      Обломочные породы образовались из осадков, представляющих собой механические продукты разрушения ранее существовавших пород.

      Обломочные породы делятся на грубообломочные (псефиты), песчаные (псаммиты), мелкоземистые (алевриты) и глинистые (пелиты).

      Грубообломочные породы состоят из видимых невооруженным глазом рыхлых или сцементированных обломков горных пород и минералов размером более 2 мм в поперечнике. К рыхлым угловатым породам относятся глыбы, щебни и дресва, а к рыхлым скатанным - валуны, галечники и гравий.

      Сцементированные  скопления  угловатых обломков называются  брекчией, а сцементированные скопления скатанных обломков - конгломератами.

      Песчаные породы состоят из обломков минералов или горных пород размером от 2 до 0,1 мм в поперечнике. К рыхлым песчаным породам относятся пески, а сцементированные песчаные породы называют песчаниками. Песчаники различаются по составу образующих их минералов, размерам зерен и связывающему их цементу.

      Мелкозернистые породы состоят из обломков размером от 0,1 до 0,01 мм в диаметре. Эти породы занимают промежуточное положение между песчаными и глинистыми породами. К ним относятся супеси, суглинки и лёсс.

      Глинистые породы отличаются  от других обломочных пород не только тем, что они состоят из очень мелких частиц (значительно меньше 0,01 мм в поперечнике), но и тем, что частицы глинистых пород, как правило, не представляют собой механических обломков породообразующих минералов, а являются новообразованиями, химически существенно отличными от тех минералов, в результате разрушения которых они образовались. К глинистым породам относятся глины, аргиллиты и глинистые сланцы.

      Аргиллиты  - твердые глины; при обогащении известью (СаС03) аргиллиты переходят в мергели. Глинистые сланцы - плотные породы, разделяющиеся  на плиты по плоскостям  слоистости или сланцеватости. Глинистые сланцы со значительным количеством обугленных растительных осадков называются углистыми. Глинистые сланцы содержащие до 85% битуминозного вещества, приобретают способность гореть, поэтому они называются горючими.

      Органогенные породы - осадочные породы,  являющиеся продуктами жизнедеятельности организмов, - известняки, мел, торф, угли, нефть и др.

      Известняки, как правило, состоят из минерала кальцита  CaCO3. По внешнему виду это массивные,  плотные породы  тонкозернистого, реже кристаллического строения. Известняки, целиком состоящие из раковин моллюсков, часто называют ракушником. Известняки,  содержащие примесь битуминозных веществ и при нагревании издающие запах  нефти, называются битуминозными.  У некоторых известняков  часть СаС03 бывает замещенной SiO2.  Такие известняки называются окремнелыми или кремнистыми.

      Породы химического происхождения - это осадочные породы, которые образовались в результате выпадения солей  из водяных растворов или в результате химических реакций, происходящих в земной коре. Эти породы можно разбить на следующие группы: карбонатные, железистые, галоидные и сернокислые соли.

      К карбонатным породам относятся известняки химического происхождения, известковые туфы (ноздреватая порода) и доломиты. Доломиты (СаСО3-М§03) бывают зернистые и кристаллические и образуются в природе различным путем (в частности, из известняков путем постепенного замещения молекул CаC03 молекулами MgCO3).

      Кремнистые и железистые породы при бурении скважин на нефть и газ встречаются сравнительно редко.

      Часто встречаются породы, относящиеся к группе галоидных и сернокислых солей. Это каменная соль (NaCI), ангидрит (CaS04) и гипс - CaS042h30.

      Породы смешанного происхождения - это осадочные горные породы, сложенные частично из обломочного материала и частично из органического или материала химического происхождения. К ним относятся мергели, глинистые известняки, песчаные известняки и др.

      Мергели - уплотненные и обогащенные углекислым кальцием глины. Они имеют тонкозернистое строение, часто слоистые. Мергели содержат от 20 до 80% СаСО3.

При меньшем содержании СаСО3 порода называется известковистой или мергелистой глиной, при большем содержании СаСО3 - глинистым известняком.

      Наиболее распространенными  осадочными  горными породами, слагающими нефтяные и газовые месторождения, являются глины, мергели, аргиллиты, глинистые сланцы, песчаники, алевролиты,  известняки, доломиты,  каменная соль, ангидрит  и гипс.

oilloot.ru


Смотрите также

">