Милосердова Л.В. Геология, поиски и разведка месторождений нефти и газа. Конспект лекций - файл n1.doc

Милосердова Л.В. Геология, поиски и разведка месторождений нефти и газа. Конспект лекций
Скачать все файлы (3453 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.doc3453kb.17.02.2014 08:45скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17
Л.В.Милосердова


Геология, поиски и разведка месторождений нефти и газа
Конспект лекций

по программе
НЕФТЕГАЗОВОЕ ДЕЛО

под редакцией к.г.-м.н., доц. В.Г.Мартынова

__________
Москва, 2003
____________________________
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие

Введение

Часть 1. Геология нефти и газа

1.1. Основные сведения о форме, размерах и строении Земли.

1.2. Земная кора и ее строение.

1.3. Главные источники энергии геологических процессов.

1.4. Тектонические движения. Тектонические структуры.

1.4.1. Общие представления о тектонических движениях.

1.4.2. Новейшие и современные тектонические движения.

1.4.3. Тектонические структуры.

1.5. Минералы и горные породы.

1.5.1. Общие представления о минералах и горных породах.

1.5.2. Магматические горные породы.

1.5.3. Метаморфические горные породы.

1.5.4. Осадочные горные породы.

1.5.5. Породы - коллекторы и породы - флюидоупоры.

1.5.6. Нетрадиционные коллекторы.

1.5.7. Каустобиолиты.

1.5.8. Вода в недрах Земли.

1.6. Стратисфера и графическое изображение ее элементов

1.6.1. Структурные формы осадочных пород.

1.6.2. Изображение геологических тел и их свойств.

Геологические карты и разрезы.

1.7. История Земли.

1.7.1. Методы восстановления истории Земли.

1.7.2. Стратиграфическая (геохронологическая) шкала.

1.7.3. Основные этапы развития Земли.

1.7.4. Жизнь в круговороте углерода и истории Земли.

1.7.5. Ритмы и ранги в земной коре.

1.8. Нефть и газ в недрах Земли.

1.8.1. Нефть, газ, газогидраты. Их химические и

физические свойства.

1.8.2. Происхождение нефти и газа.

1.8.2.1. Концепции неорганического происхождения

нефти.

1.8.2.2. Концепции органического происхождения нефти

(исторический аспект).

1.8.2.3. Образование природного газа.

1.8.3. Современная модель образования залежей нефти

и газа.

1.8.3.1. Аккумуляция рассеянного органического

вещества (РОВ).

1.8.3.2. Преобразование рассеянного органического

вещества в углеводороды.

1.8.3.3. Миграция. Природные резервуары.

1.8.3.4. Ловушки.Образование залежей.

1.8.3.5. Элементы залежей.

1.8.3.6. Генетическая классификация залежей.

1.8.3.7. Консервация залежей.

1.8.3.8. Разрушение залежей.

1.8.4. Нефтегазогеологическое районирование.

1.8.4.1. Иерархия нефтегазогеологических объектов.

1.8.4.2. Основные нефтегазогеологические провинции

России и сопредельных стран.

Часть 2. Поиски и разведка нефти и газа.

2.1. Общее представление о поисково-разведочном

процессе.

2.2. Ресурсы, запасы и их категории.

2.2.1. Общее представление о ресурсах и запасах.

Их классификации.

2.2.2. Подсчетные параметры (исходные данные) и

их определение на различных этапах и стадиях

геологоразведочных работ.

2.2.3. Подсчет и пересчет запасов различными методами.

2.2.4. Размещение ресурсов углеводорода в мире.

2.2.5. Нетрадиционные ресурсы.

2.3. Методы поисково-разведочных работ на нефть и газ

или откуда геологи знают то, что они знают

2.3.1. Геологическое картирование.

2.3.2. Аэрокосмические методы.

2.3.3. Буровые работы.

2.3.4. Геохимические методы.

2.3.5. Геофизические методы.

2.3.5.1.Общее представление о геофизических методах.

2.3.5.2. Методы разведочной (полевой) геофизики.

2.3.5.3. Методы геофизческих исследований скважин

(каротаж).

2.3.5.4. Принципы интерпретации геофизических данных.

2.3.5.5. Прямые методы поисков нефти и газа.

2.3.6. Комплексирование геофизических, геохимических,

аэрокосмических и геологических исследований.

2.4. Этапы и стадии геологоразведочных работ

2.4.1. Региональный этап.

2.4.1.1. Стадия прогноза нефтегазоносности.

2.4.1.2. Стадия оценки зон нефтегазонакопления.

2.4.2. Поисково-оценочный этап.

2.4.2.1. Стадия выявления и подготовки объектов к

поисковому бурению.

2.4.2.2. Построение геологической модели месторождения

(залежи).

2.4.2.3. Стадия поисков месторождений и оценки залежей.

Подстадия поисков.

2.4.2.4. Подстадия оценки месторождений.

2.5. Системы размещения скважин при поисках и оценке

месторождений нефти и газа.

2.5.1. Заложение скважин на антиклиналях.

2.5.1.1 Заложение скважин на антиклиналях простого,

ненарушенного строения.

2.5.1.2 Заложение скважин на нарушенных разломами,

блоковых антиклиналях.

2.5.1.3 Заложение скважин на антиклиналях в особых

случаях.

2.5.2 Заложение скважин на неантиклинальных ловушках(НАЛ).

2.5.2.1. Поиски в ловушках литологического класса.

2.5.2.2. Поиски в рифах и выступах палеорельефа.

2.6. Разведочно-эксплуатационный этап.

2.6.1. Проведение разведочно-эксплуатационного этапа.

2.6.2. Количество разведочных скважин.

2.6.3. Особенности разведки газовых месторождений.

2.6.4. Особенности разведки месторождений на шельфе.

2.6.5. Подсчет и пересчет запасов различными методами.

2.7. Эффективность геолого-разведочных работ на нефть и газ.

2.7.1. Показатели эффективности геолого-разведочных работ.

2.7.2. Причины падения добычи нефти и эфективности

поисково - разведочных работ.

2.7.3. Пути повышения эффективности поисково-разведочных

работ на нефть и газ.

Часть 3. Некоторые геологические аспекты

нефтегазового производства

3.1. Геологические вопросы при разработке месторождений.

3.1.1. Геолого-промысловое обоснование технологических

решений проектирования разработки.

3.1.2. Регулирование процесса разработки.

3.2. Геологические аспекты разработки трудноизвлекаемых

запасов нефти.

3.2.1. Общие сведения о трудноизвлекаемых запасах.

3.2.1.1 Структура трудноизвлекаемых запасов в

энергетическом балансе.

3.2.1.2 Классификация трудноизвлекаемых запасов.

3.2.1.3 Применение материалов аэрокосмических съемок

при изучении залежей с трудноизвлекаемыми

запасами.

3.2.2. Методы увеличения нефтеотдачи в залежах с

трудноизвлекаемыми запасами.

3.2.2.1. Физико-химические методы.

3.2.2.2. Теплофизические методы.

3.2.2.3. Термохимические методы.

3.2.2.4. Режимные методы.

3.2.2.5. Методы механического разрушения пласта

или его призабойной зоны.

3.2.2.6. Технологические методы.

3.3. Геологические вопросы транспортировки и хранения

нефти, газа и отходов нефтегазового производства.

3.4. Проблемы геоэкологии и экологического мониторинга

в нефтегазовой отрасли.

3.4.1. Проблема техногенного нарушения недр в

нефтедобывающих регионах.

3.4.2. Проблема радоактивного загрязнения недр

продуктами ядерных взрывов.

3.4.3. Охрана недр при бурении скважин и разработке

месторождений.

3.4.4. Геоэкологический мониторинг.

3.5. Геологические аспекты экономической оценки

неразведанных месторождений.

Заключение. Проблемы и перспективы удовлетворения

энергетических потребностей в мире.



Не то, что мните вы, природа,

Не слепок, не бездушный лик,

В ней есть душа, в ней есть свобода

В ней есть любовь, в ней есть язык.

Ф.Тютчев


часть 1.

ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА.


    1. Основные сведения о форме, размерах и строении Земли.


Земля имеет форму, близкую к форме трехосного эллипсоида вращения, точнее, – геоида – тела неправильной формы которое принял бы уровень воды, если вся Земля была бы покрыта океаном. Рельеф Земли добавляет свои неровности. Форма Земли, к тому же, непостоянна.

Во - первых, она искажается приливами, в результате которых в разное время отдельные части Земли воздымаются и опускаются. Например, на широте Москвы «каменные приливы» достигают 50 см. Это явление практически не учитывается классической нефтегазовой геологией, однако, сейчас можно встретить публикации, в которых изучается зависимость процессов нефтегазонакопления и нефтеотдачи от «каменного дыхания» Земли.

Во вторых, скорость вращения Земли неравномерна. Она то замедляет свое вращение, и тогда ее полярная ось приобретает больший размер, то ускоряет, и тогда размер полярной оси уменьшается. Это явление также не учитывается классической нефтегазовой геологией, хотя в настоящее время с этими ротационными силами связывают образование систем трещин и некоторые другие явления. Отличие формы Земли от шара очень невелико, по сравнению с ее размером. Радиус Земли в среднем 6371 км. Самая глубокая скважина – Кольская – глубиной 12262 м - составляет ничтожную часть ее толщины, а только на такую глубину у нас имеются каменные образцы горных пород. Все остальные сведения о недрах - косвенные. По этим данным – сейсмическим, изучения состава метеоритов, измерениям средней плотности Земли и сопоставлением этих наблюдений с плотностью известных горных пород, признано, что Земля состоит из оболочек - геосфер, разделенных границами с резкими изменениями физических свойств ее вещества. В основном – это изменения скорости прохождения сквозь Землю упругих волн. Сейчас таких геосфер выделяется более десятка, но самые резкие границы разделяют ядро, в котором выделяют внутреннее (ядрышко) и внешнее ядро мантию (верхнюю и нижнюю) и земную кору.

Расчетная плотность – ядра – 11-8 г/см. куб. Предполагается, что его состав - железоникелевый. Плотность мантии 3-5 г/см куб. Считается, что она состоит из железно-никелевых силикатов. В верхней части мантии расположены очаги расплавленных пород (первичного магматизма), получившие название астеносфера - ослабленная сфера (рис. 1).

Внешнее ядро

13.6

6371


Рис. 1.1 Земля, ее строение и состав.
Фрагменты астеносферы фиксируются, главным образом, под островными дугами, в таких районах как Япония, срединно-океанические хребты. Под такими территориями, как древние платформы, астеносфера наблюдается в виде отдельных линз. Сверху залегает земная кора, имеющая резко различное строение в разных своих частях. Земная кора вместе с надастеносферной мантией и астеносферой образует литосферу (каменную сферу).

Температура в недрах Земли по разным оценкам достигает 3,5 – 6 тыс. град. Однако, несмотря на такие гигантские величины, вещество в Земле не расплавлено из-за гигантских давлений, а находится в особом состоянии, которое пока в лабораторных условиях в достаточном объеме не воссоздано, и в должной степени не изучено.

Давление на глубинах 50-100 км составляет 30 тыс. атм., а в центре Земли достигает 3,5 млн. атм.
Изменения значений давления в глубинах Земли приведено в табл. 4.
Таблица 4.

Температура (по Б.Гутенбергу) и давление (по Буллену)

в глубине Земли


Глубина, км

20

100

500

640

1900

2900

6370

Температура,˚С.

600

1400

1800










2000 –5000

Давление, мегабары

0,009

0,025

0,140

0,2

0,9

1,3

3,5-3,9


В целом Земля представляет собой равновесную систему, однако, в отдельные промежутки времени и на отдельных участках, обнаруживаются отклонения от этого равновесия. В этих зонах возникают перепады давлений, которые постепенно релаксируют. Первыми всегда стремятся переместиться из области большего давления в область меньшего давления флюиды (смесь жидкостей и газов, находящаяся в недрах).

Земля, как планета еще не завершила своего развития. В ее недрах проходит гравитационная дифференциация вещества. Легкие элементы поднимаются, тяжелые – опускаются. Продолжается радиоактивный распад элементов, в результате которого Земля продолжает разогреваться, а выделяющееся тепло по конвекционным ячеям поступает к ее поверхности.


    1. Земная кора и ее строение.


Земная кора или литосфера (литос – камень) – каменная оболочка Земли имеет различное строение под океанами и континентами (рис. 1.2). Под океанами ее толщина едва достигает 10 км. В ней выделяется 2 слоя – «базальтовый», сходный по сейсмическим свойствам с базальтами, маломощный осадочный, состоящий из слоистых пород, образующих стратисферу (слоистую сферу).

Под континентами и шельфом, который является континентом, покрытым океанскими водами, земная кора имеет толщину (мощность) 15-20 км под равнинными территориями и увеличивается до 75 км под горными сооружениями. В ней выделяется 3 слоя - «базальтовый», «гранитный» и «осадочный». Мощность коры тем больше, чем выше горы. То есть, в земной коре образуются, так называемые, «корни гор», и ее вес на мантию всюду остается постоянным, потому что плотность гранитного слоя намного меньше, чем базальтового. Это явление было названо изостазией. В настоящее время эта модель строения земной коры усложняется и пересматривается.

Осадочный слой на континентах имеет различную мощность – от нулевой (например, на Балтийском или на Украинском щитах), в горных сооружениях, до нескольких километров на материковых платформах. В отдельных местах он достигает толщины 10 км и более в Прикаспийской впадине.




Рис.1.2. Основные типы строения земной коры и ее главные структурные элементы (по В.Е.Хаину).

1 –осадочный слой, 2 – гранитный слой,3 – базальтовый слой, 4 – верхняя мантия, 5 – характеристика слоев (в числителе – средняя мощность в км, в знаменателе – средние скорости сейсмических волн, км/с).

Температура в земной коре возрастает с увеличением глубины – на равнинных территориях – в меньшей степени, в горных районах и предгорьях – в большей. Есть на Земле локальные участки, где температура поверхности аномально высока – Исландия, Камчатка, и др. Прирост температуры на 100 м глубины называется геотермическим градиентом. В табл.5 приведены значения геотермического градиента, замеренные в скважинах.
Таблица 5.

Средние величины геотермических градиентов в нефтегазоносных регионах

России и ближнего зарубежья (по А.А.Карцеву и др., 2001 с упрощениями).


Регион

Интер-вал глубин, км

Средний

геотерми

ческий

градиент в °С/100м

Регион

Интер-вал глубин, км

Средний геотерми

ческий

градиент в °С/100м

Печорская синеклиза

0,5-2,5

2,7

Восточное Предкавказье (Терско-Каспийский прогиб)

?2,0

4,0 в аномалиях до 9

Волго-Уральская нефтегазоносная провинция

0,5-2,5

1,8

Днепровско-Донецкая впадина

0,5-3,5

2,7

Южно-Мангышлакская впадина

?2,5

3,75

Припятский прогиб

0,5-3,0

1,4

Сурхан-Дарьинская впадина

2,0

3

Прикаспийская впадина

0,5-3,0

2,0

Куринская впадина

?2,5

3,5

Бухаро-Хивинский район

?2,0

3

Рионская впадина

?3

2,6

Центральное Предкавказье

?3,5

3,7

Западно-Сибирская плита

?3,5

3,4


Вся толща земной коры, в большей, или меньшей степени пронизана потоками флюидов – газами и растворами воды и углеводородов, которые поступают в литосферу, как из мантии, так и из атмосферы и гидросферы. В целом земная кора находится в равновесии, и только там, где изостазия нарушается, чтобы это равновесие восстановить в земной коре активизируются, различные движения. Флюиды, будучи наиболее подвижными компонентами геосфер, устремляются из областей высокого давления в области низкого давления.


    1. Главные источники энергии

геологических процессов.
Земля питается от двух главных источников энергии. Они порождают два типа геологических процессов – экзогенные – внешние, происходящие, главным образом за счет энергии Солнца, и эндогенные – внутренние, происходящие за счет внутренних процессов в Земле.

Солнце основной поставщик энергии на Землю. Излучение Солнца достигает 1026 кал/сек, на Землю попадает Ѕ млрд. части этой энергии. Однако за 3 дня мы получаем на Землю от Солнца больше тепла, чем дало бы сжигание всех запасов угля, нефти и лесов планеты. В среднем на Землю от Солнца поступает 10-2 кал/см2с. За счет неравномерного поступления энергии Солнца на разные широты происходят атмосферные явления - ветер, течение рек, рост и таяние ледников. Благодаря энергии Солнца развивается животный и растительный мир, продуцирующие накопление горючих ископаемых, существует человек.

Экзогенные процессы протекают в приповерхностных частях Земли. Их деятельность направлена, преимущественно, на разрушение поднятий рельефа (денудацию, эрозию), перенос (транспортировку) разрушенного вещества в пониженные участки и их заполнение (аккумуляцию, седиментацию). За счет энергии Солнца протекает фотосинтез, позволяющий переводить окисную форму углерода (СО2) в закисную, в органическое вещество и углеводороды. Затем это вещество захоранивается в виде горючих полезных ископаемых.

Пока недостаточно изучена роль энергии ударных воздействий метеоритов, падающих на Землю сейчас, и, вероятно, в несравненно большей степени, раньше, когда атмосфера была еще недостаточно плотной.

Эндогенные процессы протекают в недрах Земли и вызывают землетрясения, извержения вулканов, переплавление и химическое изменение горных пород под действием высоких давлений и температур. В результате преобразуются (метаморфизуются) старые и образуются новые горные породы, нарушается их первоначальное залегание. В этом случае перемещение геологических тел может происходить и против силы тяжести. В горных породах образуются разрывы. С эндогенными процессами связано возникновение материков, океанических впадин и горных систем.

Эндогенные процессы обусловлены напряжениями в теле Земли, образованными в результате гравитационной дифференциации, и радиоактивного разогрева вещества Земли. Причем, в виде тепла к поверхности Земли энергия приходит в очень небольшом количестве – всего в целом 10-6 кал/см2. Основная доля эндогенной энергии проявляются в форме конвекционных потоков, порождая движения материков и воздымание гор (рис. 1.3).



Рис. 1.3.

Конвекционные ячеи в мантии и структуры

земной коры



  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации