Геология нефти
Миграция (перемещение) нефти[править | править код]
По мере увеличения давления, уплотнения осадков и прочего диагенетического изменения их диффузно рассеянная нефть и сопровождавшие её газы перемещались из илистых пород в пористые пласты. В дальнейшем, когда толщи, заключающие пористые пласты, под действием тектонических процессов теряли горизонтальное положение и становились наклонными или изогнутыми в складки, нефть, вследствие своего малого удельного веса, а также гидравлических и других причин, устремлялась из пониженных участков вверх, к зонам наивысшего поднятия. Пути и направления миграции нефти и образование месторождений определяются тектоническими процессами. Нефть может перемещаться как по заключающим её пористым породам, так и по тектоническим трещинам, секущим содержащие нефть породы. Различают два рода миграции: внутри- пластовую и трещинную. Некоторые геологи полагают, что нефть мигрирует на малые расстояния, другие допускают миграцию её на большие расстояния, измеряемые десятками и сотнями километров. Различны мнения также и по вопросу о том, в каком состоянии мигрирует нефть — в виде жидкости или в виде газа. Советским учёным М. А. Капелюшниковым экспериментально показано, что при наличии газа и достаточного давления нефть можно перевести в газовую фазу и получить из пористой среды даже плёночную и капиллярную нефть, которую обычными способами извлекать не удаётся. Эти исследования подтверждают вероятность миграции нефти также и в газовом состоянии и выделение её при пониженном давлении в пласте в виде жидкости.
Нефтеносные породы и скопления нефти[править | править код]
Заключающие нефть породы обладают сравнительно высокой пористостью и достаточной для её извлечения проницаемостью. Породы, допускающие свободное перемещение и накопление в них жидкостей и газов, называются коллекторами. Пористость коллекторов зависит от степени отсортированности зёрен, их формы и укладки, а также и от наличия цемента. Проницаемость определяется размером пор и их сообщаемостью. Главнейшими коллекторами нефти являются пески, песчаники, конгломераты, доломиты, известняки и другие хорошо проницаемые горные породы, заключённые среди таких слабопроницаемых пород, как глины или гипсы. При благоприятных условиях коллекторы могут быть трещиноватые метаморфические и изверженные породы, находящиеся в соседстве с осадочными нефтеносными породами.
Часто нефтяная залежь занимает лишь часть коллектора и поэтому в зависимости от характера пористости и степени цементации породы (гетерогенности залежи) обнаруживается различная степень насыщенности нефтью отдельных её участков в пределах самой залежи. Иногда этой причиной обусловливается наличие непродуктивных участков залежи. Обычно нефть в залежи сопровождается водой, которая ограничивает залежь вниз по падению слоёв либо по всей её подошве. Кроме того, в каждой залежи нефти вместе с ней находится т. н. плёночная, или остаточная вода, обволакивающая частицы пород (песков) и стенки пор. В случае выклинивания пород коллектора или обрезания его сбросами, надвигами и т п. дизъюнктивными нарушениями залежь может либо целиком, либо частично ограничиваться слабопроницаемыми породами. В верхних частях нефтяной залежи иногда сосредоточивается газ (т. н. «газовая шапка»). Дебит скважин, помимо физических свойств коллектора, его мощности и насыщения, определяется давлением растворённого в нефти газа и краевых вод. При добыче нефти скважинами не удаётся целиком извлечь всю нефть из залежи, значительное количество её остаётся в недрах земной коры (см. Нефтеотдача и Нефтедобыча). Для более полного извлечения нефти применяются специальные приёмы, из которых большое значение имеет метод заводнения (законтурного, внутриконтурного, очагового) . Нефть в залежи находится под давлением (упругого расширения и/или краевой воды и/или газа, как расстворенного так и газовой шапки) вследствие чего вскрытие залежи, особенно первыми скважинами, сопровождается риском газонефтепроявлений (очень редко фонтанными выбросами нефти). Весьма продолжительное время (со 2-й половины XIX в.) геологи полагали, что нефтяные залежи приурочиваются почти исключительно к антиклинальным складкам, и только в 1911 И. М. Губкиным был открыт в Майкопском районе новый тип залежи, приуроченной к аллювиальным пескам и получившей название «рукавообразной». Спустя более 10 лет подобные залежи были обнаружены в США. Дальнейшее развитие разведочных работ в СССР и в США завершилось открытием залежей, связанных с соляными куполами, приподнимающими, а иногда и протыкающими осадочные толщи. Изучение нефтяных месторождений показало, что образование нефтяных залежей обусловлено различными структурными формами изгибов пластов, стратиграфическими соотношениями свит и литологическими особенностями пород. Предложено несколько классификаций месторождений и залежей нефти как в России, так и за рубежом. Нефтяные месторождения различаются друг от друга по типу структурных форм и условиям их образования. Залежи нефти и газа различаются друг от друга по формам ловушек-коллекторов и по условиям образования в них скоплений нефти.
Нефть находится в недрах в виде скоплений различного объёма от нескольких мм3 до нескольких десятков млрд. м3. Практический интерес имеют залежи нефти, представляющие её скопления с массой от 100 тыс. т и больше, находящиеся в проницаемых породах-коллекторах.
Различают 3 основных типа коллекторов:
- поровые — межгранулярные (главным образом песчаные и алевритовые породы),
- кавернозные (например, карстово-кавернозные, рифогенные и др. известняки)
- трещинные (карбонатные, кремнистые и др. трещиноватые породы).
Залежь обычно располагается под слабопроницаемыми породами, слагающими покрышку (флюидоупор). Каждая залежь нефти находится в ловушке, задержавшей мигрировавшие нефти и газ и сохранявшей их в течение длительного времени. Можно выделить 3 основных типа ловушек: замкнутые, полузамкнутые и незамкнутые. Первые 2 типа связаны с первичным выклиниванием (стратиграфическое несогласие, тектоническое экранирование) коллекторов и поэтому именуются ловушками выклинивания. Незамкнутые ловушки являются гидравлическими — в них газ и нефть удерживаются в сводовой части антиклинального перегиба слоёв (весьма распространённый тип залежей нефти) или выступа подземного рельефа (например, захороненного рифа). Наиболее приподнятую часть ловушки иногда занимает газ («газовая шапка»); в этом случае залежь называется газонефтяной; под нефтью располагается вода. Нефть залегает на разных глубинах, вплоть до 6—7 км, однако на глубине 4,5—5 км нефтяные залежи всё чаще сменяются газовыми и газоконденсатными. Максимальное изученное число залежей нефти располагается в интервале 0,5—3 км, а наибольшие запасы из известных сосредоточены в пределах 0,8—2,4 км.
Распространение нефтяных месторождений[править | править код]
История открытия нефтяных месторождений[править | править код]
Долгое время нефтяная практика имела дело с месторождениями, связанными с горными странами и предгорьями, в формировании которых, как отмечал И. М. Губкин, ведущая роль принадлежала тектоническим процессам; основным типом месторождений этих зон были антиклинальные складки. Гораздо меньше внимания обращалось на поиски залежей, образование которых обусловлено главным образом стратиграфическим соотношением свит и литологическим особенностями пород. Такие залежи, впервые открытые в России, стали широко известными лишь с 20-х гг. XX в. Быстрое распространение разведочных работ на больших территориях после первой мировой войны показало, что нефтяные месторождения можно встретить не только на периферии горных сооружений и в межгорных впадинах, но и на равнинных — платформенных — территориях среди отложений внутриконтинентальных морей прошлых геологических эпох. Оказалось, что нефтяные месторождения образуются там, где при отложении осадков существуют благоприятные условия для накопления в них исходного органического материала в дальнейшем для концентрации образовавшейся нефти в залежи. Она имеется в отложениях всех геологических эпох. Однако не все горизонты этих эпох одинаково богаты нефтью.
Ниже даётся подсчёт добытой до 1947 нефти за весь период добычи по отдельным геологическим системам в процентах . Из третичных отложений было добыто 53 % общего количества, причём из отложений плиоцена получено 20 %, миоцена-21 %, олигоцена-7 % и эоцена-5 %. Из отложений мезозойского возраста добыто 17 %, причём наибольшее количество этой добычи (15,5 %) приходится на меловые отложения, на юрские — всего 1 %, а на триас — лишь 0,5 %. На палеозойские слои приходится в общей сложности 30 %; из них пермские и каменноугольные отложения дали 20 %, девонские — 3 %, верхнесилурийские — 1 %, ордовикские −5 % и кембрийские — 1 %. Из верхней трещиноватой части докембрийских пород до глубины 15 м добыто всего 0,004 % нефти, полученной из осадочных толщ. В СССР наибольшее количество нефти добывалось из отложений плиоцена и девона. Несмотря на то, что нефть встречается в осадочных породах всех геологических периодов, её месторождения распределены по земному шару далеко не равномерно.
Основные нефтегазовые бассейны. Распределение запасов по миру. Месторождения[править | править код]
Обязательным условием нефтеобразования является существование крупных осадочных бассейнов, в процессе развития которых осадки (породы), содержащие углеродистое органическое вещество, могли при опускании достичь зоны, где осуществляется главная фаза нефтеобразования. Выделение осадочных бассейнов, являющихся родиной Н., имеет большое значение при нефтегазогеологическом районировании территорий и акваторий. Такие бассейны сильно варьируют по размерам — от нескольких тыс. до нескольких млн. км2, однако около 80 % их имеют площадь от 10 тыс. до 500 тыс. км2. Всего в современном структурном плане Земли насчитывается (если исключить небольшие, преимущественно межгорные) около 350 таких бассейнов. Промышленная нефтегазоносность установлена в 140 бассейнах; остальные являются перспективными. По тектоническому строению среди осадочных бассейнов различают внутриплатформенные (около 30 %), внутрискладчатые (около 35 %), складчато-платформенные, или краевых прогибов (около 15 %), периокеанические платформенные (около 15 %) и др. К кайнозойским отложениям приурочено около 25 % всех известных запасов Н., к мезозойским — 55 %, к палеозойским — 20 %. В пределах нефтегазоносных бассейнов выделяют нефтегазоносные области, районы и (или) зоны, характеризующиеся общностью строения и автономией. Месторождение нефти является основной низшей единицей районирования. Это участки земной коры площадью в десятки — сотни, редко тысячи км2, имеющие одну или несколько залежей Н. в ловушках. Большей частью это участки, где нефть собирается путём боковой или реже вертикальной миграции из зон нефтеобразования. В мире известно (на 1973) около 28 тыс. месторождений нефти; из них 15—20 % газонефтяные. Распределение месторождений по запасам подчинено закону, близкому к логнормальному. На долю месторождений с общими геологическими запасами каждого свыше 3 млн. т. (извлекаемые запасы нефти обычно составляют около 1/4—1/2 геологических) приходится лишь 1/6 всех месторождений; из них более 400 находится в прибрежных зонах моря. Около 85 % мировой добычи нефти дают 5 % разрабатываемых месторождений; среди них в 1972 насчитывалось 27 гигантов с начальными извлекаемыми запасами каждого, превышающими 0,5 млрд.т. Больше всего таких месторождений на Ближнем Востоке. Только в двух из них — Гавар (Саудовская Аравия) и Бурган (Кувейт) — сосредоточено более 20 % всех разведанных запасов нефти мира. Месторождения нефти найдены на всех континентах (кроме Антарктиды) и на значительной площади прилегающих акваторий.
Месторождения[править | править код]
1. Месторождения нефти на территории России и стран бывшего СССР:
- Азербайджан — в XIX в. было открыто одно из крупнейших месторождений в мире на Апшеронском полуострове (так называемый Бакинский нефтегазоносный район),
- Россия — отдельные месторождения в районе Грозного, Краснодарском крае, в Ставропольском крае, на полуострове Челекен, в Тимано-Печорской области и на острове Сахалин. Накануне и после Великой Отечественной войны 1941—45 открыты и введены в разработку месторождения в Волго-Уральской нефтегазоносной области. В 50—60-х гг. XX в. был открыт один из крупнейших в мире Западно-Сибирский нефтегазоносный бассейн, в пределах которого обнаружены значительные месторождения нефти.
- Выявлены месторождения в Западной Туркмении, в Казахстане (Мангышлакский нефтегазоносный район), на Украине и в Белоруссии.
2. Среди остальных стран ряд месторождений имеется в Румынии, а также на территории Югославии, Польши, Венгрии. Единичные мелкие месторождения открыты в Болгарии и Монголии. В Западной Европе крупные месторождения открыты лишь в акватории Северного моря (на шельфах Великобритании, Норвегии и Дании).
3. Страны Азии и Африки, Австралия. Наиболее крупные месторождения открыты в странах Ближнего и Среднего Востока. Крупные месторождения нефти открыты в 50—60-х гг. XX в. также в странах Северной и Западной Африки (Ливия, Алжир, Нигерия и Ангола), в Австралии и Юго-Востоке Азии (Индонезия, Бруней), несколько меньшие по запасам — в Индии, Бирме, Малайзии и совсем мелкие — в Японии.
4. Северная Америка В США известно свыше 13 000 (в основном мелких) месторождений нефти; наиболее крупное открыто на Аляске (Прадхо-Бей), второе по величине — в Техасе (Ист-Тексас), несколько меньшие (по запасам) месторождения известны в Калифорнии (Калифорнийская нефтеносная область), Оклахоме и др. штатах (Мексиканского залива нефтегазоносный бассейн). Крупные месторождения нефти выявлены в Канаде и Мексике.
5. Южная Америка В Южной Америке месторождения с большими запасами открыты в Венесуэле, где расположено одно из крупнейших месторождений-гигантов Боливар, объединяющее группу месторождений (например, Лагунильяс, Бачакеро, Тиа-Хуана) на северо-восточном побережье озера Маракайбо (Маракайбский нефтегазоносный бассейн); единичные крупные месторождения имеются в Аргентине, Колумбии, Бразилии, на острове Тринидад и в смежных с ним акваториях.
6. Остальные Месторождения нефти открыты во многих акваториях: Каспийского, Чёрного, Северного, Средиземного, Яванского, Южно-Китайского, Японского и Охотского морей, Персидского, Суэцкого, Гвинейского, Мексиканского, Кука и Пария заливов, пролива Басса, прибрежных частей Атлантического (вблизи Анголы, Конго, Бразилии, Аргентины, Канады), Тихого (вблизи Калифорнии, Перу и Эквадора) и Индийского (вблизи Сев.-Зап. Австралии) океанов.