1 Геология нефти и газа — это раздел

1 Геология нефти и газа — это раздел геологии , который занимается изучением углеводородов, условиями их образования и залегания в недрах Земли. В объеме геологии также выделяются отделы: — общая геология, — структурная геология, — минералогия, — литология, — гидрогеология и др. Геология — это наука о Земле, она изучает состав, строение и процессы литосферы

2 Что такое литосфера? Земля состоит из ядра, мантии и земной коры. Земная кора — это внешняя твердая оболочка Земли, ее называют литосферой ( «литос» греч. — камень). Литосфера сложена горными породами различными по составу, строению и свойствам. В свою очередь, породы состоят из минералов (кристаллов). кварц песчаник

3 В зависимости от образования все горные породы, слагающие земную кору, делятся на три основные группы: • магматические • осадочные • метаморфические

4 Магматические породы образуются в результате застывания и кристаллизации магмы. Это плотные, крепкие, однородные массивы (представители – граниты, базальты). Горные породы, образовавшиеся из магмы, затвердевшие на глубине в толще земной коры, называются интрузивными или внедрившимися (гранитные интрузии). В случае, когда магма достигает поверхности и изливается в виде лавовых потоков образуются эффузивные породы (излившиеся).

5 Батолиты — крупные интрузивы с площадью выходов более 100 км 2, состоят из гранитов и гранодиоритов. В плане их форма описывается как овальная, реже изометричная. Высота редко превышает 10 км, поэтому можно говорить о преобладающей линзовидной форме батолитов. Батолиты часто вытянуты вдоль осей складок. Дайка — тело, заполнившее трещину в земной коре, обычно имеют хорошую сохранность в рельефе. Мощность — от нескольких сантиметров до километров. Гранитный батолит

6 Типичные формы залегания эффузивных горных пород – покровы и потоки. Покровы –плоские в плане геологические тела, образовавшиеся при излиянии магмы на поверхность и ее растекании в разные стороны. Обычно сложены базальтами. Потоки – это вытянутые в плане плоские геологические тела, сформировавшиеся при стекании лавы по ложбинам. Потоки встречаются чаще, чем покровы. В районах, характеризующихся развитием магнетизма, также выделяют траппы.

7 Осадочные породы — это результат разрушения и переотложения магматических пород, солей, выпавших из водных растворов, а также останков животных и растений, с последующим изменением и уплотнением частиц. • При осаждении породы формируют отдельные слои и пласты, что является характерной особенностью данных отложений.

8 • В зависимости от образования осадочные породы делятся на • обломочные (т. е. терригенные — «терра» — Земля), • хемогенные, • органогенные • и смешанные.

9 • Осадочные терригенные породы являются наиболее распространенными, к ним относятся песчаники (в них залегает УВ), аргиллиты (уплотненные глины), являющиеся покрышками залежей нефти и газа. • В Западной Сибири — нефть и газ, в основном, находятся в терригенных породах.

10 Метаморфические породы — это результат метаморфизма осадочных и магматических пород, т. е изменение состава, структуры и текстуры первоначальной породы при воздействии высокой температуры и давления.

11 • Метаморфические изменения начинаются на глубине 3 -5 км и усиливаются с глубиной. • на каждые 100 м глубины происходит повышение температуры на 3°С, на глубине 3 км температура составляет примерно 90°С ( шаг -температурный градиент ) • К метаморфическим породам относятся кварциты, мрамор, яшма, сланцы.

12 Возраст горных пород ВРЕМЯ (Стратиграф. единица) ТОЛЩА ГОРНЫХ ПОРОД ЭРА ГРУППА ПЕРИОД СИСТЕМА ЭПОХА ОТДЕЛ ВЕК ЯРУС Архейская эра ( « начало жизни » — греч. ) Отсутствие останков животных и растений Протерозойская эра ( « заря жизни » — греч. ) Окаменелости безпозвоночных животных и водорослей Палеозойская эра ( « древняя » — греч. ) Бурное развитие животных и растений, горообразование (месторождения нефти и газа) Мезозойская эра ( « средняя » — греч. ) Большое количество залежей нефти и газа Кайнозойская эра ( « новая » — греч. ) В Западной Сибири — маломощные отложения (залежей нефти и газа нет) Геохронологическая шкала отражает последовательность геологических событий по времени формирования г. п. Региональные и местные единицы – пласт, свита, пачка

13 • Радел геологии, изучающий пространственные и временные соотношения горных пород, называется стратиграфия. • Объекты стратиграфии — толщи осадочных, магматических и метаморфических пород. • Задача стратиграфии — расчленение разреза, т. е. выделение в толще литосферы одновозрастных пород. • Стратиграфическая единица — это слой г. п. , имеющий определенный геологический возраст. • Крупные единицы — система, отдел, ярус • Региональные и местные единицы — пласт, свита, пачка. • Расчленение разреза осуществляется по данным сейсмических исследований. (Чем плотнее порода, тем устойчивее отраженная волна).

14 Выделение в сравниваемых разрезах одновозрастных толщ с последующим индексированием горизонтов и пластов называется корреляция. Корреляция является основой всех геологических построений. — Корреляция сейсмических горизонтов; — Корреляция по геофизическим данным (ГИС) — на основе характеристик пород: электропроводности, плотности, радиоактивности, аккустических свойств и др.

163 Д 2 Д Б ТБ Т 16 Пример выделения залежи УВ по данным сейсморазведки

18 ЛИТОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАСТА ЮС 2 ТЮМЕНСКОЙ СВИТЫ

19 • Поисково-разведочные работы и эксплуатация месторождений проводятся на основе проектных документов, обязательной частью которых является литолого-стратиграфическая характеристика и сводный разрез района работ.

20 Изучение тектонического строения участка • Тектоника — это учение о строении земной коры, геологических структурах и закономерностях их развития и расположения. • Тектоника является одним факторов при формировании ловушек углеводородов, особенно в регионах со сложной геодинамикой. • Земная кора разбита на литосферные плиты (блоки) различной величины, наиболее крупные из них — материки и океаны. -Материки подразделяются на геосинклинальные области и платформенные. — Геосинклинали — это области, которые подверглись горообразованию. — Платформы характеризуются, в основном, равнинным рельефом. • Платформы и геосинклинали осложнены структурами меньшего порядка: положительными — имеющие форму поднятий и отрицательными, представляющие собой впадины.

21 Тектоника плит

22 Западно-Сибирская платфома Фундамент • Западно-Сибирская равнина (платформа) выделяется в пределах одноимённой плиты. Территория Западной Сибири ступенчато погружается с юга на север, перепад абсолютных отметок составляет десятки метров. • В центральной части Западно-Сибирской плиты выделяются крупные структуры: Сургутский, Красноленинский своды, Фроловская и Юганская мегавпадины.

23 Тектоническая карта центральной части Западно-Сибирской плиты

24 Фундамент • Тектоническая структура Западно-Сибирской платформы включает фундамент и чехол. Породы фундамента сильно дислоцированы (нарушение первичного залегания пород, складки). • Возраст Западно-Сибирской платформы — протерозой-палеозойский (молодая платформа), Сибирской платформы – архей-протерозойский (древняя платформа). Поверхности фундаментов разбиты на блоки глубинными разломами, осложнены поднятиями и впадинами • По составу образования фундамента – крепкие, плотные магматические и метаморфические породы.

25 Осадочный чехол • Осадочный чехол Западно-Сибирской платформы сформировался в мезозой-кайнозойское время, его мощность достигает 3 -4 км на юге и в центре; 7 -8 км – на севере. Наиболее мощными являются отложения юрской и меловой систем. • Юрские отложения представлены тремя отделами: нижним, средним и верхним. Промышленные скопления нефти и газа обнаружены во всех трех отделах, но наибольшее количество залежей сосредоточено в средне- и в верхнеюрских отложениях. • Согласно схемам структурно-фациального районирования участки недр, на которых работает ОАО «Сургутнефтегаз» , находятся в Обь-Тазовской НГО, здесь отложения средней юры представлены тюменской свитой.

26 Схема структурно-фациального районирования отложений нижней и средней юры

27 Среднеюрские отложения (тюменская свита) • В отложениях тюменской свиты выделяются промышленно-нефтеносные пласта Ю 2 -Ю 9, в пределах Сургутского свода они индексируются как ЮС 2 -ЮС 9, на Красноленинском своде — как ЮК 2 -ЮК 9, во Фроловской мегавпадине могут называться просто как Ю 2 -Ю 9, а могут иметь вторую букву либо С (Сургутский свод), либо К (Красноленинский), в зависимости от того к какому своду тяготеет участок. • Залежи нефти в отложениях средней юры характеризуются сложным строением. Породы тюменской свиты относятся к континентальным осадком, т. к. во время их накапливания существовали континентальные условия, т. е. суша.

28 Верхнеюрские отложения В конце средней юры началось медленное погружение территории и наступление морской трансгрессии. Верхнеюрские отложения сформировались в переходных и прибрежно-морских условиях. В разрезе верхней юры выделяют две свиты: — на западе — абалакская и нижнетутлеймская , — на востоке — васюганская и баженовская.

29 Схема структурно-фациального районирования отложений верхней юры

30 Верхнеюрские отложения Абалакская свита и васюганская являются аналогами, т. е. одновозрастными отложениями, отличаются по литологическому составу: абалакская сложена глинисто-карбонатными породами, васюганская — песчано-алевитистыми. Нижнетутлеймская и баженовская свиты также аналоги, они обе представлены глинисто-карбонатно-кремнистыми породами и битуминозными аргиллитами, отличаются по соотношению разностей пород. В васюганской свите выделяется продуктивный песчаный пласт Ю 1 (ЮС 1, ЮК 1), В баженовской и нижнетутлеймской — пласт Ю 0. Абалаксая свита также является нефтеносной, она, обычно, разрабвтывается вместе с баженовской (баженовско-абалакский комплекс). Баженовская свита Западной Сибири является уникальной, она может быть как хорошим коллектором (трещиноватого типа), так и надежной покрышкой (в случае отсутствия трещин — это плотные непроницаемые породы). Толщина баженовской свиты — 25 -30 м. Породы имеют высокую радиактивность, они выделяются на каротажных диаграммах по Гамма-каратажу. Баженовский горизонт для Западной Сибири является реперным горизонтом, он четко прослеживается на каротажных диаграммах и сейсмических разрезах. По реперному горизонту проводится привязку выше- и нижележащих отложений.

31 Нижнемеловые отложения Наибольшее количество залежей в Западной Сибири открыто в нижнемеловых отложениях (валанжин, готерив-баррем, апт), это фроловская, черкашинская, ахская, викуловская свита, ачимовская толща. Продуктивными пластами являются пласты группы А (АС 1 -3, 4 -5, 8 -12) и группы Б (БС 1, 2. . . 20 -22). Нижнемеловые отложения более разнообразны.

32 Что такое пласт, складка и структура Первоначально осадочные породы отлагались в виде горизонтальных слоев, называемых пластами. Слоистость — характерный признак осадочных отложений. Ненарушенные породы сложены почти параллельными слоями (пластами), отличающихся друг от друга составом, структурой, твердостью и окраской. В слоистой толще каждый пласт отделен от другого границей — поверхностью напластования. Верхняя поверхность пласта называется кровлей , нижняя — подошвой пласта. Расстояние между кровлей и подошвой называется мощностью (толщиной) пласта.

33 ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЗАЛЕЖИ Поверхность, ограничивающая пласт снизу, называется подошвой , а сверху – кровлей. Пласт А 1 2 3 4 Породы-коллекторы: 1 — нефте(газо)насыщенные; 2 — водонасыщенные; ВНК

34 Собственно складки Складки – волнообразные изгибы слоистых толщ. Выделяют два основных типа складок – антиклинали и синклинали. Антиклиналь — выпуклый изгиб последовательно напластованных слоев, при котором внутренняя часть складки (ядро) сложена более древними породами, а внешняя – более молодыми. Синклиналь – вогнутая складка, ядро которой сложено более молодыми слоями, а внешняя часть складки – более древними. а) Антиклинальная складка б) синклинальная складки

35 Элементы складок Замок (или свод ) – место перегиба поверхности напластования ( 1 -2 и 5 -6 на рис. 1). Крыло – часть поверхности напластования, соединяющая замки соседних складок ( 2 -3, 4 -5, 6 -7 на рис. 1). Граница между антиклиналью и синклиналью проводится по середине их общего крыла. Угол складки ( α ) – угол, образованный мысленным продолжением крыльев. Рис. 1 Элементы складки

36 Морфологические классификации складок 1. По положению осевой плоскости и крыльев относительно горизонтальной плоскости: Рис. 3 а — прямые (симметричные, асиммитричные); б — наклонные; в — опрокинутые; г — лежачие. Цифры — номера слоев от древних к молодым

37 Морфологические классификации складок 3. По отношению длинны к ширине: Линейные складки – длина складки превышает ширину более чем в три раза. Куполовидные (купола, мульды и чаши) – длина складки примерно равна ее ширине. Мульды и чаши – синклинали, а купола – антиклинали. Брахиформные (брахиантиклинали и брахисинклинали) складки характеризуются промежуточными по сравнению с предыдущими складками соотношениями длины и ширины. Рис. 5 1 – линейные 2 – брахиформные 3 — куполовидные

38 Геология нефти и газа Промышленные запасы нефти и газа, в основном, находятся в осадочных породах (песчаниках и известняках). В Западной Сибири залежи нефти, в основном, связаны с песчаниками, т. е. терригенными коллекторами.

39 Геология нефти и газа Что такое коллектор? Нефть, газ и вода в пластовых условиях находятся в горных породах, которые способны вмещать флюиды. Коллектор должен обладать двумя свойствами — пористостью и проницаемостью. Соответственно породы, содержащие поры, пустоты и трещины, сообщающиеся между собой, называются коллекторами. Коллекторы характеризуются фильтрационно-ескостными свойствами (ФЕС): Кп и Кпр.

40 Геология нефти и газа Пористость характеризует емкость коллектора и выражается отношением объема пор к объему породы. Величина объема пор, выраженная в % по отношению ко всему объему породы, называется коэффициентом пористости. При этом выделяют коэффициенты пористости: — Абсолютной (общей) Кп общ = Vп/V, где Vп – суммарный объем всех пустот, Vп – объем породы — Открытой (действительной ) (учитывает объем связанных (открытых) пор, пустот и трещин). — Эффективной (за вычетом объема остаточной (реликтовой) воды).

41 Геология нефти и газа Проницаемость — свойство коллектора, характеризующее его фильтрационную способность, т. е. способность пропускать через себя жидкости и газы. Проницаемость измеряется в м. Д (1 Дарси — 1 мкм 2, 1 м. Д — 0, 001 мкм 2). Хорошими коллекторами являются породы с коэффициентом проницаемости 100 -500 м. Д, к плохим — менее 10 м. Д. Хорошими коллекторами являются пески, песчаники, алевролиты, пористые и трещиноватые карбонатные породы.

42 Геология нефти и газа Наличия коллектора в толще пород недостаточно для образования залежи УВ, помимо коллектора обязательным условием является наличие покрышки, т. е. коллектор должен быть надежно запечатан плотными, непроницаемыми породами, такими как глины, аргиллиты (уплотненные глины), каменная соль (для Якутии) и др. Породы-коллекторы и породы-покрышки вместе формируют резервуары , т. е. природные емкости для нефти и газа.

43 ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ. ЛОВУШКИ Природный резервуар – естественное вместилище нефти, газа и воды (внутри которого может происходить циркуляция подвижных веществ) форма которого обусловливается соотношением коллектора с вмещающими его плохо проницаемыми породами. • пластовый • массивный • линзовидный (литологически ограниченный со всех сторон)

44 ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ. ЛОВУШКИ Пластовый резервуар представляет собой коллектор, ограниченный на значительной площади в кровле и подошве плохо проницаемыми породами. Особенностями такого резервуара является сохранение толщины и литологического состава на большой площади. Принципиальная схема пластового резервуара. 1 – коллектор (песок); 2 – плохо проницаемые породы (глины)

45 ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ. ЛОВУШКИ Под массивным резервуаром понимают мощные толщи пород, состоящие из многих проницаемых пластов, не отделенных один от другого плохо проницаемыми породами. Схема однородного массивного резервуара. Схема неоднородного массивного резервуара • однородные массивные резервуары – сложены сравнительно однородной толщей пород, большей частью карбонатных • неоднородные массивные резервуары – толща пород неоднородна. Литологически она может быть представлена, например, чередованием известняков. Песков и песчаников, сверху перекрытых глинами.

46 ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ. ЛОВУШКИ Линзовидные резервуары (литологически ограниченные со всех сторон) В эту группу объединены природные резервуары всех видов, в которых насыщающие их газообразные и жидкие углеводороды окружены со всех сторон либо практически непроницаемыми породами, либо породами, насыщенными слабоактивной водой.

47 ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ. ЛОВУШКИ Ловушка – часть природного резервуара, в которой благодаря различного рода структурным дислокациям, стратиграфическому или литологическому ограничению, а так же тектоническому экранированию создаются условия для скопления нефти и газа. Гравитационный фактор вызывает в ловушке распределение газа, нефти и воды по их удельным весам.

48 ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ. ЛОВУШКИ • Структурная ловушка (сводовая) – образованная в результате изгиба слоев. • Стратиграфическая ловушка – сформированная в результате эрозии пластов – коллекторов и перекрытия их затем непроницаемыми породами. • Тектоническая ловушка – образованная в результате вертикального перемещения мест обрыва относительно друга, пласт-коллектор в месте тектонического нарушения может соприкасаться с непроницаемой горной породой. • Литологическая ловушка – образованная в результате литологического замещения пористых проницаемых пород непроницаемыми.

49 ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ. ЛОВУШКИ Нефть Газ Вода Сводовая ловушка Нефть Тектонически экранированна ловушка Нефть Вода Литологиически экранированная ловушка Вода. Нефть Стратиграфически экранированная ловушка

50 ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ. ЛОВУШКИ Скопление нефти, газа, конденсата, сосредоточенные в ловушке, в количестве, достаточном для промышленной разработки, называется залежью. • пластовая • массивная • литологически ограниченная • стратиграфически ограниченная , • тектонически эранированная

51 ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ. ЛОВУШКИ Пластовый тип залежи

52 ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ. ЛОВУШКИ Литологически ограниченный тип залежи

53 ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ. ЛОВУШКИ Массивный тип залежи

54 ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ. ЛОВУШКИ Тектонически экранированный тип залежи

55 Классификация залежей по фазовому состоянию углеводородо газонефтяная газовая нефтегазовая газоконденсатнонефтяная нефтегазоконденсатная. ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ. ЛОВУШКИ

56 Под месторождением нефти и газа понимается совокупность залежей, приуроченных территориально к одной площади и сведенных с благоприятной тектонической структурой. Понятия месторождение и залежь равнозначны, если на одной площади имеется всего одна залежь, такое месторождение называется однопластовым. Месторождение, имеющее залежи в пластах (горизонтах) разной стратиграфической принадлежности, принято называть многопластовыми

57 Генезис нефти и газа 1. Органическая теория происхождения нефти 2. Неорганическая теория происхождения нефти

58 Параметры залежи Основным параметром залежи являются её запасы, они делятся на геологические и извлекаемые. К геологическим запасам относится всё количество нефти и газа, находящееся в пределах площади залежи с учетом параметров: средняя нефтенасыщенная толщина, Кп, Кнг, плотность нефти и пересчетный коэффициент. К извлекаемым запасам относится только то количество УВ, которое можно извлечь (Извлекаемые запасы = геологические * к-т извлечения нефти — КИН). Извлекаемые запасы составляют от 15 до 80% от геологических, их величина зависит от физико-химических свойств нефти, свойств коллекторов и методов разработки.

59 Параметры залежи По классификации запасы также делятся на: разрабатываемые (категории А, В); разведанные (категория С 1); оцененные (категория С 2). С 1 января 2016 г. введена новая классификация. На новую классификацию нефтегазовая отрасль перейдет плавно в течение 10 лет, это связано с большим объемом работ. В России, как и во всем мире, производится обязательный подсчет запасов полезных ископаемых. Запасы нефти и газа подлежат обязательной постановке на государственный баланс полезных ископаемых.