ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Геолого-геофизический факультет Кафедра месторождений нефти и газа Геология нефти и газа Электронное издание Новосибирск 2007

Курс читает профессор Юрий Николаевич Карогодин. • т. : 333 -25 -15 (рабочий). • т. : 330 -15 -10 (домашний). • E-mail: Karogodin@academ. org Ассистент: аспирант Самохин Артём Анатольевич. • E-mail: tema@academ. org

ОГЛАВЛЕНИЕ: • Лекция 1 (Вводная) • 1. 1. Структура геологии нефти и газа, как науки. • 1. 2. Основной объект и предметы её исследования. • 1. 3. Краткие сведения из истории нефти и газа, как горючих полезных ископаемых (ГПИ). • 1. 4. Современное состояние распределения запасов и добычи нефти и газа в мире и России. • 1. 5. Политико-экономическое значение нефти и газа. • 1. 6. Физическое состояние углеводородов. Классификация горючих полезных ископаемых. • Лекция 2 • 2. 1. Основные термины и понятия.

• Нефть, газ • Коллектор и его основные свойства (пористость, проницаемость, гидрофобность, гидрофильность), классификация коллектоов • Экран, водоупор • Резервуар, классификация резервуаров • Ловушка, классификация ловушек • Залежь • Залежи нефти и газа и их основные характеристики, классификация залежей • Месторождение, классификация месторождений • Нефтегазоносные районы, зоны, области, бассейны, провинции, пояса, «углеводородная сфера» • Ресурсы и Запасы нефти и газа, классификация ресурсов и запасов • Лекция 3 • 3. 1. Воды и их роль в формировании, сохранении и разрушении залежей углеводородов.

• 3. 2. Роль температуры и давления в образовании, фазовом состоянии, сохранении и разрушении залежей углеводородов. • 3. 3. Давления в залежах • Лекция 4 • 4. 1. Состав и свойства нефтей и газов • Лекция 5 • 5. 1. Гипотезы происхождения нефти: • 5. 1. 1. Гипотеза органического происхождения нефти. • 5. 1. 2. Гипотеза неорганического происхождения нефти.

• Лекция 6 • 6. 1. Примеры нефтегазоносных провинций молодых и древних платформ: • 6. 1. 1. Западно-Сибирская плита. • 6. 1. 2. Сибирская платформа. • Лекция 7 • 7. 1. Западно-Сибирская провинция (бассейн) • 7. 2. Общие Сведения: • Тектоника • Стратиграфия и Палеогеография • Нефтегазоносность • Нефтегазогеологическое районирование

• Закономерности пространственно-временного размещения нефтяных и газовых залежей • Типы залежей • Лекция 8 • 8. 1. Сибирская платформа • 8. 2. Общие Сведения: • Тектоника • Стратиграфия и Палеогеография • Нефтегазоносность • Нефтегазогеологическое районирование • Типы залежей

Лекция 1 (вводная) 09. 02. 2009 Каустобиолиты, А. Г. Потанье 1908 г. • Каусто – горючие • Био (биос) – органические • Лит (литос) – камень. Каустобиолиты - это горючие органические породы (породные тела). • Горючие полезные ископаемые • Это нефть, газогидраты, битумы, уголь, янтарь.

1. 1. Структура геологии нефти и газа, как науки. • Геология нефти и газа – это прикладная наука геологии, основным объектом изучения которой являются образования и скопления углеводородов в недрах земли. • Ее задачи заключаются в изучении вещественного состава углеводородов (УВ) и вмещающих их пород, сопутствующих им вод, форм нахождения (залегания) в недрах земли, условий формирования и разрушения, закономерностей пространственно-временного размещения залежей и месторождений нефти и газа (Н и Г), их генезиса. • Цель - научно обоснованный прогноз нахождения залежей, выбор рационального комплекса методов поиска, разведки и оптимального режима их разработки.

• Горючие полезные ископаемые, особенно нефть и газ играют очень важную роль в экономике любой страны, а следовательно и в политике. Многие войны ("Буря в пустыне", Ирано-Иракская, Чеченская и другие войны) – это нефтяные войны. • Благосостояние народов страны напрямую зависит от уровня потребления нефти и газа на душу населения.

Рис. 1. Потребление нефти на душу населения в странах мира

Рис. 2. Потребление газа на душу населения в странах мира

1. 2. Основной объект и предметы исследования. • Исходя из цели и задач ГН, сформировались (и формируются) научные направления, “обслуживающие” и составляющие ее структуру. • Нефть и газ отличается от всех остальных полезных ископаемых тем, что не имеют собственной формы (т. к. это флюиды. ), и приспосабливается к форме породного тела - резервуара и ловушки.

• Наука в понятиях, понятия – в терминах, термины - в опрделениях. • Главным, основным объектом геологии нефти являются образования и скопления углеводородов (СУВ). В теоретическом плане ее интересуют любые образования (ОУВ) и СУВ – от рассеянных в породе или связанных с отдельными минеральными зернами до промышленных, а также теоретически возможных в литосфере или земной коре в целом. • На минеральном уровне это пузырьки углеводородных газов и капли жидких, а также твердых УВ в кристаллах и пленки вокруг минеральных и полиминеральных зерен. На породном уровне – рассеянные УВ и концентрированные скопления в отдельных пластах.

• На надпородном уровне – это залежи и месторождения, а на литосферном - нефтегазоносные зоны и бассейны, нефтегазоносные пояса и узлы нефтегазо накопления. • В последние десятилетия выявлены гигантские скопления УВ на новом, гидросферно-литосферном уровне (газогидраты). Все вместе они представляют собой один общий объект нефтяной геологии – образования и скопления УВ. • В то же время совершенно очевидно, что у каждого из этих частных объектов (подобъектов) есть свои специфические особенности (хотя бы связанные различными размерами и структурой), требующие различных видов исследования. • Не может исследователь, и даже группа, успешно заниматься исследованием и УВ минерального уровня, и глобальных скоплений в литосфере. Следовательно, разделение исследовательского труда по объектам или родственным группам оправданно и даже неизбежно.

• Системный подход любой науки заключается в том, чтобы объект исследования был целостной системой. Тогда при его изучении можно эффективно использовать принципы и приёмы, методы и правила общей теории систем. (Методическое пособие) • Вопрос к студентам: что такое система, целостная система? Каковы её основные принципы, требования к ней? Как Вы относитесь к постулату (принципу) - “МИР СИСТЕМЕН, МИР ХАОТИЧЕН, МИР СИСТЕМНО- ХАОТИЧЕН”. Попробуйте ответить на следующем занятии. • У объекта целостной системы, любой - живой и неживой природы, есть четыре основных предмета (аспекта) исследования: вещественный, структурный, динамический и генетический. И это разные науки любой интегрирующей науки. • Это и четыре известных вопроса естествознания: "Что, из

Рис. 3. Предмет Исследования

• Вещественный аспект подразумевает исследование вещества как собственно УВ: нефти и газа, гидратов (органическая геохимия), так и породных тел, вмещающих, окружающих их (минералогия, литология, "формациология" и т. д. ). • Это ещё и вещественные аспекты гидрогеологии, так как скопления УВ, как правило, связаны с пластовыми водами. Они имеют отношение к изучению двух аспектов: вещественному (состав вод и его влияние на СУВ) и динамическому (подпор, миграция, формирование и разрушение залежей). • Вторым равноценным предметом исследования СУВ и вмещающих их толщ на всех уровнях окажется структура (внешняя и внутренняя). Поскольку жидкие и газообразные тела СУВ (кроме гидратов) не имеют собственной структуры (формы), это будет структура резервуаров, ловушек залежей, месторождений, зон, бассейнов.

• Динамический аспект исследования СУВ представляет собой учение о миграции УВ, формировании, переформировании и размещении залежей и месторождений. • Наконец, предметом исследования последней, четвёртой группы “сквозных” наук ГН окажется генезис скоплений УВ. Следует отметить ещё одно обстоятельство. Процесс, динамика формирования, переформирования и разрушения скоплений УВ и генезис – чрезвычайно тесно связанные вопросы. Поэтому деление на науки по "процессу" и "генезису" в определённой мере условно. Возможно, правильнее рассматривать их как одну науку с двумя разделами. • Эти четыре основных предмета (аспекта) ГНи. Г "обслуживают" науки-методы, которые со временем совершенствуются, дополняются новыми по мере развития науки вообще.

Рис. 4. Общая структура геологии нефти

• Итак, рассмотрев объект и предмет науки геологии нефти, ее классификации и представив общую ее структуру, можно предложить предварительное определение: Геология нефти и газа – прикладная наука, объектом которой являются скопления углеводородов, а предметами исследования – их вещественный состав, структура, процесс и генезис. • Однако это только теоретический базис данной науки. Как известно, любая прикладная геологическая наука в конечном счете направлена на поиск, разведку, подсчет запасов и эксплуатацию полезного ископаемого, в данном случае – скоплений УВ. На этом теоретическом базисе формируется соответственно этапам освоения последовательный ряд разделов наук. Часто поиски и разведка вместе с подсчетом запасов составляют один общий раздел, а вопросы эксплуатации – другой.

• Каждый из этих разделов имеет свою теоретическую базу (теория поиска, разведки, подсчета запасов эксплуатации) и ее практическое приложение. И в том, и в другом случаях, наряду с общими элементами, присущими всем наукам такого рода, должна быть отражена и специфика полезного ископаемого. • Такой специфической особенностью нефти, и особенно газа, является их мобильность. Они могут неоднократно менять свое местонахождение, форму, состав и т. д. Безусловно, в дальнейшем необходимо рассмотреть структуру этих направлений.

С учетом изложенного геологии нефти и газа можно дать более полное определение: Геология нефти и газа – это прикладная наука, объектом которой являются углеводородные образования и скопления, их вещество, структура, закономерности размещения и условия формирования, генезис с целью их поиска, разведки и оптимальной эксплуатации. • Многоаспектностью любой науки, в том числе и геологии нефти, обусловлена и полиаспектность ее понятийно- терминологической базы. • Наука в понятиях, понятия в определениях, определения в терминах. • Четыре аспекта ГН – это и четыре группы терминов в их общей системе. Любая система предполагает связь и определенное отношение ее элементов. В данном случае терминов. Множество терминов – это нормальное положение любой науки. Чем более развита наука, тем больше терминов, которые являются именами понятий.

• В то же время в любой науке есть ограниченное число основных, "стержневых" понятий и терминов, без знания (и запоминания) которых, невозможно понять, освоить и развивать науку. Поэтому наука начинается с терминов и понятий, которые стоят за ними, т. е. с понятийно- терминологической базы. • С этого мы и начнем этот курс, но прежде краткие сведения из истории нефти и газа, как полезных ископаемых. Более подробно предлагается подготовить доклад (и реферат) студентам.

1. 3. Краткие сведения из истории нефти и газа, как горючих полезных ископаемых (ГПИ). • Слово "нефть" происходит от греческого "нафта", что значит "просачиваться". Нефть как минеральное тело было известно людям древних цивилизаций, о чем свидетельствуют археологические раскопки и письменные исторические источники. • Так, например, археологи обнаружили нефтяной промысел на берегу Евфрата, где добывались асфальт и загустевшая нефть около 8000 лет тому назад. Нефтяная смола использовалась как цемент при строительстве каменных и кирпичных домов, а также для приготовления штукатурки из песка, пропитанного нефтью.

• В древних рукописях содержится немало сведений о выходах нефти на поверхность и ее использовании. Греческий историк Плутарх, описавший походы Александра Македонского, сообщил о невиданных ранее светильниках, зажженных в палатках полководца в районе г. Астрабада (Иран). Светильники были изготовлены из пучков ниток, пропитанных желтым жидким жиром, вложенных в трубки из глины. Это был "жир земли", т. е. выходящая на поверхность нефть. • В древние времена нефть также применялась как лекарственный продукт и как зажигательное средство на войне: зажигательные стрелы, смоченные смесью серы и нефти, горшки с горящей жидкостью и т. п. Изготовлялся так называемый "греческий огонь" – смесь нефти, серы и селитры, которая горела даже на воде.

• Выходы жидкой нефти на поверхность встречаются сравнительно редко, причем в местах обнажения нефтеносных пластов жидкость окисляется и затвердевает, превращаясь в асфальт, битум. Поэтому для добычи нефти рыли ямы или колодцы вблизи выходов асфальта до встречи нефти, сохранившейся в жидком состоянии. • С древнейших времен людям известны поверхностные проявления горючего газа. Это были "вечные огни" – горящие естественные газовые факелы. Они были довольно широко распространены у подножья Кавказского хребта, в Месопатамии, Иране, на Малайских островах, в Северной Америке, Индии, Китае.

• Горящие газовые источники часто служили объектами религиозного культа. Один из таких храмов огнепоклонников функционировал на окраине Баку, в Сураханах до середины 70 -годов прошлого столетия. Сейчас на его месте расположен музей с восковыми фигурами паломников, приезжавшими из Индии, где такая секта сохранилась после распространения на Востоке магометанской религии. • Замечательным природным явлением выходов газа служат извержения грязевых вулканов. Сотни таких периодически действующих вулканов находятся на берегах и на дне Каспийского моря. • Несмотря на многовековую историю проявлений нефти, роль этого полезного ископаемого в мировой цивилизации оставалась ничтожной до XIX века. Для получения легкой, светлой нефти, пригодной как хорошее осветительное средство, необходима ее перегонка.

• Первые перегонные установки существовали вблизи выходов нефти на р. Ухте (Печорский край) в конце XVI века. В XV-XVI веках в Шотландии получали минеральное осветительное масло из горючих сланцев путем подземного нагревания. • В 1821 году в Моздоке крепостные крестьяне братья Дубинины построили настоящий перегонный завод. Нефть брали из колодцев в районе деревни Вознесенской на Терском Хребте, в предгорьях Кавказа. • Нефтеперегонная установка представляла собой железный куб, вмазанный в кирпичную печь. Куб покрывался медной крышкой, от которой шла медная трубка. Трубка проходила через чан с водой и имела в нем один виток.

• В перегонный куб вмещалось 40 ведер нефти. При нагревании куба пары более летучей, легкой фракции нефти проходили по медной трубке, охлаждались, и конденсировавшаяся жидкость собиралась в деревянном ведре. В эту жидкость (так называемый "фотоген") переходило около 40 % нефти. Самая легкая бензиновая часть испарялась. Остаток или мазут использовался как колесная мазь. • В середине XIX века появилась керосиновая лампа. Это уже не древний светильник, а яркий источник света почти без копоти. Для лампы нужен не фотоген, а чистый продукт перегонки – керосин. Керосиновая лампа просуществовала около 100 лет и послужила важным стимулом для развития промышленной добычи нефти и переработки нефти. • В XIX веке появилось также много машин. Все они нуждались в смазке. Смазка должна иметь определенную вязкость даже в нагретом состоянии; она должна не застывать и оставаться жидкой при нормальной температуре.

• Очень много для налаживания производства смазочных материалов сделал Д. И. Менделеев. Русские масла (олеонафты) демонстрировались на всемирной парижской выставке в 1878 г. • Таким образом, получение керосина и смазочных масел было главной задачей добычи и переработки нефти до конца XIX столетия. • Спрос на нефть как на осветительное средство потребовал значительного увеличения ее добычи, чего нельзя было достичь путем рытья колодцев вблизи поверхностных источников. На смену колодцам пришли буровые скважины.

• Первые скважины глубиной 40 -50 м были пробурены в 50 - 60 годах прошлого столетия в Ухтинском районе, Баку, на Таманском полуострове, а также в ряде районов США, Канады, Германии, Италии, Румынии. Сначала применялось ручное ударное бурение, затем ручную лебедку заменили конной тягой, а позднее – паровым двигателем. Ударное бурение господствовало в России вплоть до Октябрьской революции 1917 г. Средняя глубина скважин в 1900 г. составила 300 м. В 1911 г. было впервые применено вращательное бурение, что привело к резкому увеличению и скорости проходки, и глубин скважин. Средняя глубина к 1920 г. составила в США 2000 м. • Россия в конце XIX столетия выдвинулась в качестве главной нефтедобывающей страны в мире. Однако это было достигнуто с помощью иностранного капитала, расхищавшего ресурсы нефтеносных районов страны.

• В 1875 г. в Баку организуется "Т-во бр. Нобель", тесно связанное с немецкими банками. в 90 -х годах в этом районе появились бельгийские и английские капиталисты. В 1983 г. началась добыча нефти в Грозненском районе, а в 1909 г. – в Кубано-Черноморской области. К 1910 г. более 60 % нефтяных промыслов России принадлежало трем крупным трестам, опиравшимся на иностранный капитал. В 1891 г. в России было добыто 4, 5 млн. т нефти, а в 1901 – 11, 6 млн. т из 22, 5 млн. т, добытых на всем земном шаре. • В последующие годы добыча держалась на уровне 10, 9 млн. т, а в 1905 г. снизилась до 7, 6 млн. т. Причиной такого упадка было стремление иностранных фирм извлечь максимальные прибыли без улучшения техники и технологии добычи.

• Первое двадцатилетие XX века характеризуется все более широким использованием нефти. Это связано, прежде всего, с появлением и распространением двигателя внутреннего сгорания. Для автомобилей и самолетов необходим бензин, который прежде считался опасной, никому не нужной жидкостью. В 1902 г. только в Грозном было сожжено 70 тыс. тонн бензина. • Дизель-мотор быстро нашел применение в военно- морском флоте и стал основным двигателем на электростанциях. Начиная с 1914 г. , общее положение нефтяной промышленности России стало ухудшаться. Несмотря на большую потребность в нефтепродуктах в связи с военными действиями на фронтах, снизилось производство керосина, почти стабилизировалось изготовление бензина.

• Период гражданской войны и интервенции оказался катастрофическим для нефтяной промышленности России. Из 3950 эксплуатационных скважин после гражданской войны нефть давали 1071; добыча нефти в 1921 г. снизилась до 3, 8 млн. т, что составляет 36 % от уровня 1913 г. • В 1918 г. была осуществлена национализация нефтяной промышленности. В развитии нефтяной промышленности СССР выделяются три периода. В первом периоде, наряду с преодолением тяжелых последствий разрухи, были проведены важные исследования, направленные на выявление особенностей геологического строения нефтяных месторождений, на которых производилась добыча нефти. Изучались разрезы пробуренных скважин с выделением продуктивных пластов и детальным описанием их литологического состава.

• Эти первые геологические исследования дали возможность построить сводные разрезы, структурные карты и схемы размещения продуктивных горизонтов и залежей. Одновременно с этим в 20 -х годах были обоснованы направления поисково-разведочных работ в ряде районов страны. Были созданы специальные методы геологического картирования; в организованных научно- исследовательских институтах изучались вопросы происхождения нефти, формирования ее залежей. • Широкое развитие получили геофизические методы разведки нефти и газа; осуществлялась техническая реконструкция разведочного бурения. Большое внимание уделялось реконструкции процесса добычи нефти: желонка была заменена насосом; началось внедрение групповых приводов.

• Развитие нефтяной промышленности, как и весь процесс социалистической индустриализации страны, повлекло за собой бурное развитие нефтяной геологической науки. Научные достижения, в свою очередь, способствовали быстрому росту нефтедобычи. В 1932 г. было добыто 21, 4 млн. т нефти. • Поисково-разведочными работами, начиная с 1928 г. были охвачены новые районы СССР: Башкирия, Пермская, Куйбышевская, Оренбургская области. Эти работы увенчались открытием новых месторождений в Урало- Поволжье. • Годы Великой Отечественной войны тяжело отразились на всех отраслях народного хозяйства страны. Однако и в этих условиях не прекращались поисково-разведочные работы в Волго-Уральской, Эмбенской и других провинциях.

• Второй период в нефтяной промышленности (1946 -1955 гг. ) ознаменовался открытием и освоением нефтяных месторождений Башкирии (Туймазинского, Серафимовского и др. ), Татарии (Бавлинского, Ромашкинского и др. ). В 1949 г. уровень добычи нефти в СССР превысил довоенный, а в 1955 эта добыча увеличилась до 70, 8 млн. тонн, причем в Волго-Уральской области добыча возросла в 7 раз за период с 1940 по 1955 гг. • Открытие в 1959 -1961 гг. новой Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции определило характер третьего периода в истории нефтяной и газовой промышленности. • В настоящее время Западная Сибирь и, прежде всего, Тюменская область является главной базой нефтегазодобычи страны.

1. 5. Политико-экономическое значение нефти и газа. • Нефть и газ в век моторов стали доминирующими источниками энергии. В 1900 г. главным источником энергии, потребляемой в мировом хозяйстве, служил уголь (76%), а на долю нефти и газа приходилось соответственно 3 % и 1 %. • В 1975 г. доля каменного угля сократилась до 20 %, а нефти и газа возросла соответственно до 50 % и 22 %. В настоящее время невозможно обойтись без нефти как моторного топлива, обеспечивающего движение современных видов транспорта; нефть имеет огромное военно-стратегическое значение. От количества и качества нефтепродуктов зависит механизация сельского хозяйства.

• В себестоимость почти любой промышленной продукции – чугуна, стали, цветных металлов, цемента входят нефть и газ. • Нефтегазовая промышленность тесно связана с общим машиностроением, так как она потребляет огромную массу металла в виде трубопроводов, специальных механизмов, бурового оборудования, приборов. • Нефть и газ являются ценнейшими источниками химического сырья. Нефте- и газопроводы, протяженность которых составляет уже многие сотни тысяч километров, представляют собой своего рода "кровеносные сосуды" современного хозяйственного организма. Стремительный рост добычи нефти и газа происходил во всем мире в XX- м столетии и, в особенности, после второй мировой войны.

• В 1880 г. в мире было добыто 3, 8 млн. тонн; в 1900 – 20 млн. тонн нефти. В 1950 г. добыча составила 520 млн. тонн; в !960 г. – свыше 1 млрд. тонн; в 1970 г. – 2, 2 млрд. тонн, а в 1976 г. – 2, 9 млрд. тонн, в том числе в капиталистических и развивающихся странах – 2, 3 млрд. тонн. Добыча газа в капиталистических и развивающихся странах превысила 2 триллион кубометров. Неуклонно расширяется география нефти и газа; в настоящее время геологоразведочные работы и добычу нефти и газа осуществляют около 100 стран. • Главные районы добычи в мире расположены в странах Ближнего Востока (свыше 1 млрд. тонн), Северной Америки (550 млн. тонн), Африки (284 млн. тонн), Латинской Америки (228 млн. тонн), Юго-Восточной Азии и Океании (122 млн. тонн) и Западной Европы (39 млн. тонн).

• Нефтегазоносными землями являются крупные бассейны осадочных пород, т. е. различного рода тектонические впадины, заполненные мощными толщами песчаников, алевролитов, глин, известняков и т. д. Такие впадины располагаются на равнинных пространствах, а также в пределах предгорных и межгорных долин, депрессий. • Многие нефтегазоносные бассейны находятся в области дна морей и океанов. Как осадочные бассейны, так и присутствующие в них месторождения углеводородов, значительно отличаются друг от друга по своему геологическому строению и по запасам этих полезных ископаемых. • Огромные запасы нефти (до 65 -70 % ресурсов капиталистических и развивающихся стран) сосредоточены в месторождениях-гигантах Ближнего Востока.

• Ресурсы нефти и газа в недрах не безграничны. В странах и районах мира, где нефтяная промышленность существует давно (50 -100 лет), уже началось снижение добычи нефти из-за истощения разрабатываемых месторождений. • Однако мировые разведанные запасы нефти и газа продолжают возрастать. Это достигается в процессе расширения фронта геологоразведочных работ в новых, еще слабо изученных районах и, в особенности, в акваториях морей и океанов, а также в результате увеличения глубин скважин.

1. 6. Физическое состояние углеводородов. Классификация горючих полезных ископаемых. • Жидкие, твердые, газообразные, твердожидкие и газотвердые: нефть, горючие сланцы, уголь, битумы, антраксолиты, озокириты , газогидраты (Рис. 5 а. и 5 б. ).

Рис. 5 а. Классификация ГПИ (Каустобиолитов)

Рис. 5 б. Генетическая классификация каустобиолитов

Лекция 2 2. 1. Основные термины и понятия. • Нефть – маслянистая жидкость от светло-желтого, зеленоватого до коричневого и темно-коричневого цвета, состоящая из углерода (до 88%) и водорода (до 13%). • Коллектор – породное тело, , обладающее пустотным пространством способное содержать, принимать и отдавать флюиды. • Коллекторы делятся по типам пород. Коллекторскими свойствами в принципе обладают более 95% осадочных пород и практически все изверженные, кристаллические и метаморфические породы.

• По типу осадочных пород коллекторы могут быть связаны с терригенными (обломочными), хемогенными или биохемогенными и смешанными породами. С терригенными породами (конгломератами, галечниками, гравелитами, песчаниками, алевролитами) связаны в основном гранулярные коллекторы. • В меньшей степени трещиноватые и кавернозные. • С хемогенными и биохемогенными, а также смешанными породами связаны трещинные и кавернозные коллекторы. Первые образуются в результате тектонических движений или изменения объема породы в процессе литогенеза.

• Например, при превращении известняка в доломит уменьшается объем породных тел и это ведет к трещиноватости. Движение пластовых вод по трещинам приводит либо к образованию каверн (вплоть до пещер !), либо к "залечиванию" трещин (солью, кальцитоми т. д. ). Под действием высоких температур и давления также может возникнуть трещиноватость различного типа. • С изверженными и метаморфическими породами связаны только трещиноватые , реже трещиновато-кавернозные (мраморы и мраморизованные известняки) породы. Трещиновато-кавернозные известняки обладают уникально высокими коллекторскими свойствами.

• Пористость пород является одним из важнейших показателей фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) коллекторов. Различают несколько типов пористости. • Общая (теоретическая) пористость – отношение объема всех пор к объему породного тела в процентах. • Открытая пористость – объем пород (в процентах) , сообщающихся между собой. • Эффективная (динамическая или полезная) пористость – объем флюидо-насыщенной части свободного сообщающегося пустотного пространства. • Величина пористости тер. пород в значительной мере зависит от формы, укладки и степени отсортированности зерен и в меньшей степени от размера частиц.

• Вторым важнейшим свойством коллектора является проницаемость. • Проницаемость – это свойство породы пропускать жидкость или газ при перепаде давления. Проницаемость зависит от размеров и формы поровых каналов. Единицей измерения проницаемости является Дарси (Анри Дарси, 1856 г. ), или м. Дарси (1/100 Дарси). • В природе часто наблюдается сочетание различного типа коллекторов (гранулярных, трещинных и кавернозных) с преобладанием того или иного типа. В осадочных породах доминируют гранулярные, но в них чаще всего есть и трещинные, а также кавернозные коллекторы.

Классификация коллекторов (по А. А. Ханину) Классы Величина общей проницаемости в пористости % м. Д 1. >1000 20 -30 2. 500 -1000 16 -25 3. 100 -500 15 -22 4. 10 -100 3 -18 5. <10 2 -2, 5 Таб. 1. Классификация коллекторов

• Наилучшими ФЕС обладают хорошо отсортированные мелководно-морские (шельфовые, барово-пляжевые) и русловые песчаники. С глубиной осадочного разреза коллекторские свойства ухудшаются в результате литификации, уплотнения пород и уменьшения объема пор. • Экран (флюидоупор) – это относительно непроницаемое для флюидов породное тело. Наилучшими экранирующими свойствами обладают соли, ангидриты и монт-моррилонитовые глины. • Резервуар – сочетание коллектора и экрана. Для воды нужен водоупор. • Резервуар – это коллектор частично или со всех сторон ограниченный относительно непроницаемыми породами.

Рис. 6. Классификация резервуаров

• Резервуар – это породно-флюидная система. А одним из основных свойств (атрибутов) любой системы является иерархичность (соподчиненность). Иерархическая цепочка резервуаров отражается в следующей, достаточно широко распространенной терминологии: нефтегазоносный пласт-резервуар, горизонт, комплекс, этаж. • Подавляющее большинство залежей-гигантов мира связано с массивными резервуарами, нефте- или газонасыщенная часть которых составляет десятки и сотни метров. Так, гигантская залежь месторождения Самотлор имеет высоту 147 м. Основные залежи гигантских и крупнейших месторождений севера Западной Сибири (Уренгоя, Ямбурга, Заполярного, Бованенковского) превышают 300 м. Пластов такой мощности не бывает. • Ловушка – это часть резервуара (или резервуар), способный удерживать скопления УВ.

Рис. 7. Классификация ловушек

Таб. 2. Классификация резервуаров и ловушек

Рис. 8. Основные группы ловушек

• Залежь – это целостная флюидодинамическая система. Воздействие на любой из ее участков (отбор нефти или газа, закачка законтурной воды или газа и т. д. ) неизбежно отражается на всей залежи. В 99, 9 % случаев залежи контактируют с пластовой водой. Они либо подпираются водой (водонапорный режим), либо "плавают" на воде ("водоупругий" режим). • Залежь как целостная динамическая система – важнейшее, ключевое понятие геологии нефти.

• Название типа залежи состоит из названия типа резервуара и ловушки. Например: пластово-сводовая залежь, пластово-стратиграфическая, массивно- стратиграфическая и т. д. (примеры и рисунки различного типа залежей Западной и Восточной Сибири: Самотлорская, Уренгойская, Таллинская и др. ). ПАРАМЕТРЫ ЗАЛЕЖИ • Высота, площадь, объём, ВНК, ГВК, внешний и внутренний контуры (Рис. 9. )

Рис. 9. Основные элементы залежи

Структурная карта по кровле сеномана (А), геологический профиль сеноманской залежи газа с нефтяной оторочкой (Б) и фрагмент электрокаротажной диаграммы продуктивной ее части (Б) Тазовского месторождения.

Структурная карта по кровле сеномана (А) и фрагмент электрокаротажной диаграммы продуктивной ее части (Б) Заполярного месторождения.

• Плоскость (в разрезе) контакта нефти или газа с водой называется соответственно водо-нефтяным (ВНК) или газо-водяным контактом (ГВК), а газа с нефтью – газонефтяным контактом (ГНК). • Единый ВНК или ГВК – важнейший признак залежи. ГВК и ВНК могут быть горизонтальными, то есть находиться на одном гипсометрическом уровне, а могут быть и наклонными. Чаще всего, наклон обусловлен направлением движения законтурных вод.

МЕСТОРОЖДЕНИЯ НЕФТИ (Н) И ГАЗА (Г) 17. 02. 2009 • Месторождение нефти и/или газа – это скопление УВ в одной или нескольких залежах, связанных территориально (пространственно), общностью геологического строения и нефтегазоносности. • Принцип общности внешнего контура залежей при проекции на плоскость.

Нефть млн. т. Газ млрд. м 3 I кл. Мелкие < 10 <5 I кл. Средние 10 - 60 5 – 30 II кл. Средние 60 – 200 30 - 100 I кл. Крупные 200 – 500 100 – 250 II кл. Крупные 500 – 1000 250 – 500 III кл. Крупные 1000 – 1500 – 750 IV кл. Гигантские 1500 – 10000 750 – 5000 V кл. Супергиганты > 10000 > 5000 Таб. 3. Классификация месторождений по запасам (геол. ) (по И. И. Нестерову и др. , 1975 г. )

Нефть Газ т/сут. м 3/сут. I кл. Высокодебитные > 100 >1 млн. II кл. Среднедебитные 10 – 100 тыс. – 1 млн. III кл. Малодебитные 2 – 10 20 – 100 тыс. IV кл. Непромышленные <2 < 20 тыс. Таб. 4. Классификация по дебитам

• По количеству залежей: одно - и многозалежные. • По фазовому соотношению УВ в залежах: • Газовые (Березовский район). • Нефтяные (Шаимский, Салымский, Красноленинский районы ЗС). • Газонефтяные (Сургутский, Нижневартовский и др. районы ЗС). • Газовые – Газоконденсатные (Ямальская, Гыданская, Надым-Пурская и др. НГО ЗС).

Общие признаки строения, пространственно-временного размещения и условий формирования месторождений- гигантов мира 1. Наличие мощного (часто массивного) резервуара (примеры). 2. Наличие крупной ловушки (одной или нескольких, объединённых общностью ВНК или территориально). Примеры (Медвежье, Самотлор, Федоровское ) 3. Большая высота основной залежи (десятки и сотни метров), обусловленная избыточным заполнением (100% и >) ловушки (коэффициент заполнения).

Нефтегазоносное районирование • Нефтегазоносный район (НГР) – это группа, ассоциация месторождений, связанных территориальной близостью, общностью геологического строения и нефтегазоносностью. • Нефтегазонокопления зона – это ассоциация (система) залежей (входящих в месторождения, районы) углеводородов, связанных общностью строения, условиями формирования и территориально. • Нефтегазоносная область (НГО) – это ассоциация нефтегазоносных зон или районов, объединённых общностью геологического строения, нефтегазоносностью и территориально.

Рис. 11. Схема нефтегазогеологического районирования Западно- Сибирской нефтегазоносной провинции

• Нефтегазоносная провинция (НГП) – это ассоциация нефтегазоносных областей (в крайнем случае одна область) или зон, районов связанных общностью геологического строения и нефтегазоносностью. • Нефтегазоносный бассейн (НГБ) – это ассоциация зон (ареалов) и областей в пределах одного седиментационного бассейна, связанных общностью геологического строения, нефтегазоносностью и территориально. • Седиментационный бассейн – это всегда (по определению) палеовпадина (тектоническая депрессия), которая нередко является и современной депрессией (Южно-Каспийская, Мексиканского залива, Маракаибо и многие другие) или низменной равнины (Западно- Сибирская, Прикаспийская и др. ).

• Нефтегазоносносный пояс – это совокупность нефтегазоносных провинций, расположенных в пределах той или иной системы складчатости (например, палеозойской, мезозойской и др. ) и генетически связанных с формированием этого складчатого пояса. • Нефтегазоносносный полюс – это участок земной коры, который в течение всей геологической истории испытывал преимущественно погружение, что и вызвало образование ряда богатых нефтегазоносносных бассейнов с очень широким стратиграфическим диапазоном нефтегазоносносности. • Углеводородная сфера (увосфера) – это пространство существования углеводородных соединений, которые могут находиться в газовом, жидком и твёрдом состояниях, а также в виде аквабитумоидов в подземных, преимущественно минерализованных, водах и в виде газожидких включений в жильных и гнездовых минералах.

РЕСУРСЫ И ЗАПАСЫ НЕФТИ И ГАЗА • Ресурсами нефти и/или газа принято называть их количественную оценку, выполненную исходя из теоретических положений и на основе аналогий, а не фактических данных о нефтеносности или газоносности оцениваемой территории. КЛАССИФИКАЦИЯ РЕСУРСОВ • Категория С 3 – перспективные ресурсы нефти и газа той или иной площади района с установленной (доказанной) нефтегазоносностью. Необходимы для планирования поисковых работ и прироста запасов УВ.

• Категория Д 1 – прогнозные ресурсы, оцениваемые для крупных стратиграфических комплексов и значительных территорий с доказанной промышленной нефтегазоносностью (НГН). • Категория Д 2 – прогнозные ресурсы нефти и газа в крупных литолого-стратиграфических комплексах значительных территорий, промышленная нефтегазоносность которых еще не доказана. Перспективы НГН этих комплексов прогнозируются на основании данных геологических, геохимических и геофизических исследований.