Залежи нефти и газа. Основные их элементы

метки: Порода, Нефть, Доказать, Запас, Месторождение, Пористость, Хватить, Газоносность

«Нефть и газ приковывали к себе внимание с незапамятных времен. Народы разных стран использовали нефть, асфальты и битумы в медицине, строительстве, в качестве топлива, смазки, освещения и в военных целях. В настоящее время технический прогресс во всех отраслях промышленности связан с применением нефти и газа»[1].

Нефть и газ играют большую роль в развитии народного хозяйства нашей страны. Нефть и газ как наиболее эффективные и энергоемкие из всех природных веществ имеют доминирующее положение в энергетике.

Почти все автомобили и самолеты, а также значительная часть судов и локомотивов работают на нефтепродуктах. Производное нефти — керосин с жидким кислородом применяют в ракетной технике, где особенно остро стоит проблема энергоемкости топлива.

Ценность нефти как топлива определяется ее энергетическими свойствами, ее физическим состоянием, достаточной стабильностью при хранении и транспортировке, малой токсичностью.

Но не менее ценна — нефть как сырье для химической промышленности. Сегодня нефтехимическая промышленность охватывает производство синтетических материалов и изделий главным образом на основе продуктов переработки нефти и природного газа (синтетический каучук, продукты основного органического синтеза, сажа, резиновые, асботехнические и другие изделия).

Газ — высококалорийное топливо. Это отличное сырье для химического производства. Он в известном смысле заменяет кокс, являясь технологическим компонентом при выплавке металлов, используется в цементном производстве и для выработки электроэнергии, нашел широкое применение в быту.

1. Происхождение нефти и газа

Существуют разные теории происхождения нефти и газа. Одни из них предполагают неорганическое, а другие — органическое образование этих полезных ископаемых.

Приведу сущность некоторых из них.

К ядру Земли движется по трещинам вода. В условиях высоких температур и давлений водяной пар реагирует с карбидами тяжелых металлов, в результате чего образуются их окислы и углеводороды, т. е. компоненты нефти и газа. Пары углеводородов поднимаются в верхние холодные зоны Земли, там конденсируются и скапливаются в трещинах, пустотах и порах, образуя залежи.

Другая гипотеза о космическом происхождении нефти. Земля образовывалась из рассеянного в протосолнечной системе газопылевого вещества. В газовой оболочке Земли содержались углеводороды. По мере остывания Земли и перехода ее из огненно-жидкого состояния в жидкостно-твердое углеводороды поглощались остывающим веществом. В наиболее остывших верхних слоях Земли они конденсировались, перемещались по трещинам и скапливались в определенных зонах, образуя залежи нефти и газа.

Каталог :: Химия. Доклад про нефть

... И потому нефть вместе с газом относят к тому же классу горных пород, ... также столкнуться с названиями предельные углеводороды, насыщенные углеводороды, парафины) химически наиболее устойчивы. Их ... качестве технологического топлива именно природного газа. Вообще говоря, преимущества газового топлива стали ... газа России и США, не говоря уж о Западной Европе, бедней с этой точки зрения. Происхождение нефти ...

Так объясняют предполагаемое неорганическое происхождение нефти и газа.

Общепринятой является теория органического образования нефти и газа. Остатки животных и растительных организмов, разлагаясь в недрах Земли без доступа кислорода под действием высоких температур и давлений, образовали углеводороды — компоненты нефти и газа.

Нефтеобразование связано с процессами образования и последующих изменений осадочных горных пород в значительно опустившихся бассейнах. Этот процесс многоступенчатый: нефть состоит из компонентов, которые образовались в различные периоды. Некоторые составные части ее возникли еще в живых организмах. Следующее поколение компонентов нефти образовалось в процессе преобразования рыхлых осадков в осадочные горные породы в верхней зоне земной коры.

Нефть насыщает горную породу, которая с течением времени подвергается действию все большего горного давления в связи с увеличением толщи осадочных горных пород. Под влиянием этого давления нефть перемещалась в более пористые породы, в результате чего образовались залежи.

Подтверждением органическому происхождению нефти являются следующие факторы. Нефтяные залежи почти отсутствуют в вулканических областях и тех районах, которые сложены породами, изверженными с больших глубин. Преобладающее большинство известных скоплений нефти и газа связано с осадочными толщами горных пород.

2. Породы, содержащие нефть и природные газы

Горные породы, обладающие способностью вмещать нефть, газ и воду и отдавать их при разработке мест их скоплений, называются коллекторами. Большинство пород-коллекторов осадочного происхождения. Коллекторами нефти и газа являются, пески, песчаники, алевролиты, алевриты, некоторые глинистые породы, известняки, мел, доломиты.

Породы-коллекторы характеризуются двумя признаками — пористостью и проницаемостью. Пористость характеризует объем пустот в породе, а проницаемость — способность проникновения нефти, воды или газа через породу. Не все пористые породы проницаемы для нефти и газа. Проницаемость зависит от размера пустот или пор, зерен, взаимного расположения и плотности укладки частиц, трещиноватости пород. Сверхкапиллярные пустоты имеют размеры >0,5 мм, капиллярные 0,5-0,0002 мм, субкапиллярные <0,0002 мм. Движение нефти в пласте возможно лишь по сообщающимся между собой поровым каналам размером >0,0002 мм.

Различают общую, открытую и эффективную пористость. Общая пористость — это объем всех пор в породе. Открытая пористость—это объем только тех пор, которые сообщаются между собой. Эффективная пористость определяется наличием таких пор, из которых нефть может быть извлечена при разработке мест ее скопления. Значение пористости достигает 40%.

При разработке мест скопления нефти и газа иногда применяют искусственные методы увеличения пористости и проницаемости.

Коллекторские свойства нефтегазоносных пластов часто изменяются на небольших расстояниях в одном и том же пласте.

Скопления нефти и газа в породах-коллекторах перекрываются непроницаемыми для нефти, газа и воды породами. Такие породы называются покрышками. Роль их выполняют глины, соли, гипсы, ангидриты и др.

Породы-покрышки бывают различными по толщине, плотности, проницаемости, минералогическому составу и характеру распространения.

Вместе с тем абсолютно непроницаемых покрышек для нефти и газа в природе не существует. Самыми лучшими являются те породы-покрышки, которые имеют высокую экранирующую способность, т. е. незначительную абсолютную проницаемость по газу.

Если порода-коллектор содержит нефть, газ или воду и экранирована плохо проницаемыми породами, то ее называют природным резервуаром.

Природные резервуары бывают пластовыми, массивными и литологически ограниченными со всех сторон.

Пластовый резервуар-это коллектор, значительно распространенный по площади (сотни и тысячи квадратных километров) и небольшой толщины (от долей до десятков метров), часто содержит отдельные линзовидные прослойки непроницаемых пород (рис. 1).

	Рис. 1. Природный резервуар: 1 — глины; 2 — песчаники		Рис. 2. Схема залежи нефти и газа: 1 — внутренний контур газоносности; 2 —внешний контур газоносности; 3 — внутренний контур нефтеносности; 4 — внешний контур нефтеносности

Массивный резервуар — это массивная толща пластов-коллекторов, в которой могут быть непроницаемые прослои. Все пласты проницаемых пород сообщаются между собой, представляя единый резервуар.

Литологически ограниченный природный резервуар практически окружен со всех сторон непроницаемыми породами (например, линза песков в толще глинистых пород).

Нефть и газ, попав в природный резервуар, заполненный водой, начинают перемещаться (мигрировать), стремятся занять самое высокое положение в нем. Это происходит в результате разных плотностей нефти, газа и воды и

действия сил гравитации (тяготения).

Сначала газ и нефть перемещаются до кровли природного резервуара (кровли пласта-коллектора — или подошвы пласта-покрышки).

Если пласт наклонный, то они продвигаются вдоль его кровли до выхода на поверхность земной коры или до какого-либо препятствия (литологический экран, изменение наклона пласта на противоположное).

В первом случае нефть, выходящая на поверхность, поглощается породами, окружающими место обнажения пласта, а газ улетучивается в атмосферу, во втором — перед барьером образуется скопление нефти и газа, экранированное каким-либо препятствием. Часть природного резервуара, в котором могут экранироваться нефть и газ и образоваться их скопление, называется ловушкой. В ловушке нефть и газ находятся в состоянии относительного покоя. Литологически замкнутый природный резервуар сам является ловушкой.

В природе встречаются ловушки разных форм (структурные, стратиграфические, литологические и рифогенные).

3. Понятия: «месторождение», «ловушка», «залежь», «пласт»

Месторождение

нефти и газа—это совокупность залежей нефти и газа, приуроченных к одной или нескольким естественным ловушкам в недрах одной и той же ограниченной по размерам площади, контролируемой единым структурным элементом.

Ловушка – часть природного резервуара, в котором со временем устанавливается равновесное состояние воды, нефти и газа. Так как плотность газа наименьшая, он скапливается в верхней части ловушки. Ниже газа располагается нефть. Вода, как наиболее тяжёлая жидкость, скапливается в нижней части ловушки.

В ловушке любой формы при благоприятных условиях может скопиться значительное количество нефти и газа. Такая ловушка называется залежью. Форма и размер залежи обусловливаются формой и размером ловушки.

Пласт – массив какой-либо породы, представленный в основном в виде горизонтального слоя этой породы, заключённого между двумя слоями других пород. Верхняя поверхность пласта называется кровлей, нижняя – подошвой. Расстояние между кровлей и подошвой называют мощностью пласта. Основными элементами, характеризующими залегание пласта, являются направление падения, простирание и угол наклона.

5.

Залежи и месторождения нефти и газа

Залежи нефти и газа — это естественное их скопление в проницаемых пористых или трещиноватых коллекторах. Форма и размер залежи обусловливаются формой и размером ловушки. Газ, нефть и вода располагаются в ловушке согласно их плотностям (рис. 2).

Газ — в кровельной части природного резервуара под крышкой, ниже-нефть, а еще ниже—вода. Поверхности контактов газа и нефти, нефти и воды называются соответственно поверхностями газонефтяного и водонефтяного контакта. Линия пересечения этой поверхности (газонефтяного или водонефтяного контакта) с кровлей продуктивного пласта называется внешним контуром газоносности или нефтеносности. Линия пересечения поверхности водонефтяного (газонефтяного) контакта с подошвой пласта называется внутренним контуром нефтеносности (газоносности).

Газовая шапка — это скопление свободного газа над нефтью в залежи. Она образуется в том случае, если давление в залежи равно давлению насыщения нефти газом при данной температуре в пласте. Если пластовое давление выше давления насыщения, то весь газ растворится в нефти.

Если в ловушке газа и нефти недостаточно для заполнения всей толщины пласта, то внутренние контуры газоносности или нефтеносности отсутствуют (у залежей в массивных природных резервуарах).

Длину, ширину и площадь залежи определяют по ее проекции (изображению) на горизонтальную плоскость внутри внешнего контура нефтеносности (газоносности).

Высота залежи — это расстояние по вертикали от подошвы до ее наивысшей точки.

Залежи генетически связаны с ловушками, поэтому их, как и ловушки, подразделяют на структурные, литологические, рифогенные

Совокупность залежей нефти и газа, приуроченных к одной или нескольким естественным ловушкам в недрах земной коры одной и той же ограниченной по размерам площади, называется месторождением нефти и газа (естественное скопление нефти и газа в каком-нибудь участке земной коры в больших количествах).

Единичная залежь считается месторождением, если с учетом запасов нефти и газа целесообразно вести ее промышленную разработку. Несколько залежей входит в одно месторождение при условии, если они имеют однотипные структуры и требуют одинакового подхода к их разработке.

Месторождения нефти и газа делятся на два класса:

• I класс — месторождения, сформировавшиеся в геосинклинальных областях (например, в Азербайджане, Узбекистане);

• II класс-месторождения, сформировавшиеся в платформенных областях (например, в Западной Сибири).

Совокупность смежных и сходных по своему геологическому строению месторождений нефти и газа, приуроченных к определенной и в целом единой группе генетически связанных между собой локальных ловушек, представляет собой зону нефтегазонакопления.

В состав крупных нефтегазоносных территорий входят: нефтегазоносные области и нефтегазоносные провинции.

Нефтегазоносный район — это часть нефтегазоносной области, объединяющая зоны нефтенакопления и выделяющаяся по географическому или геоструктурному признаку.

Нефтегазоносная область — территория, приуроченная к одному из крупных геоструктурных элементов (сводам, впадинам, прогибам и т. д.), и имеющая с ним общее геологическое строение и геологическую историю развития.

Нефтегазоносная провинция — единая геологическая провинция, объединяющая смежные нефтегазоносные области и характеризующаяся общностью стратиграфического положения основных нефтегазоносных отложений в разрезе и сходством главных черт региональной геологии.

6. Мировые запасы нефти и газа

Потребление энергоносителей в мире непрерывно растет. Естественно, возникает вопрос: надолго ли их хватит?

Сведения одоказанных запасах нефти, а также их объемах в 1996 г. приведены в таблице 1. При ее составлении по каждому региону выбраны страны с наибольшими запасами «черного золота».

Таблица 1 Доказанные запасы нефти в мире на 1 января 1997 г.

Регион,	Доказанные запасы		Добыча нефти в 1996г.		Кратность запасов,
	млрд.т	% от	млн. т	% от	лет
		мировых		мировых
1	2	3	4	5	6
Азия и
Океания, всего	5,79	4,2	354,0	11,2	16,4
в том числе:
Китай	3,29	2,4	156,4	4,9	21,0
Индонезия	0,68	0,5	75,8	2,4	9,0
Индия	0,59	0,4	32,1	1,0	18,4
Северная и
Латинская
Америка, всего	21,26	15,2	849,2	26,8	25,0
в том числе:
Венесуэла	8,88	6,4	147,8	4,7	60,1
Мексика	6,68	4,8	142,7	4,5	46,8
США	3,06	2,2	323,8	10,2	9,5
Африка, всего	9,25	6,6	334,4	10,6	27,7
в том числе:
Ливия	4,04	2,9	70,1 ,	| 2 ‘2	58,0
Нигерия	2,13	1,5	100,7	3,2	21,2
Алжир	1,26	0,9	40,8	1,3	30,9
Ближний и
Средний
Восток всего	92,65	66,4	952,0	30,0	97,3
в том числе:
Саудовская	35,48	25,4	392,0	12,4	90,5
Аравия
Ирак	15,34	11,0	30,0	0,9	511,3
Кувейт	12,88	9,2	90,9	2,9	141,7
Иран	12,74	9,1	183,8	5,8	69,3
Абу-Даби	12,63	9,0	92,3	2,9	136,8
1	2	3	4	5	6
Восточная
Европа,всего	8,10	5,8	364,1	11,5	22,3
в том числе
СНГ	7,81	5,6	352,2	11,1	22,2
Румыния	0,22	0,2	6,8	0,2	32,4
Албания	0,02	менее 0,1	0,5	менее 0,1	40,0
Западная
Европа,всего	2,52	1,8	315,0	9,9	8,0
в том числе:
Норвегия	1,54	1,1	154,3	4,9	10,0
Великобритания	0,62	0,4	131,6	4,2	4,7
Дания	0,13	0,1	10,3	0,3	12,6
Всего в мире	139,57	100,0	3168,8	100,0	44,1

Доказанные запасы — это лишь одна составляющая нефтяных ресурсов. Кроме них существуют также вероятные и возможные запасы.

Доказанные запасы — это часть резервов, которая наверняка будет извлечена из освоенных месторождений при имеющихся экономических и технических условиях.

Вероятные запасы — это часть резервов, геологические и инженерные, данные о которой еще недостаточны для однозначного суждения о возможности разработки в существующих экономических и технических условиях, но которая может быть экономически эффективной уже при небольшом увеличении информации о соответствующих месторождениях и развитии технологии добычи.

Возможные запасы — это часть резервов, геологическая информация о которых достаточна лишь для того, чтобы дать хотя бы приблизительную оценку затрат на добычу или ориентировочно указать оптимальный метод извлечения, но лишь с невысокой степенью вероятности (такая оценка ориентировочна и зависит от индивидуальной точки зрения).

Вероятные и возможные запасы отличаются от доказанных тем, что или их нецелесообразно разрабатывать при нынешнем уровне цен и применяемых технологиях, или информация о них недостаточна.

«В различных регионах мира открыто около 40 тысяч нефтяных и газовых месторождений. Добыча нефти и газа ведется на территориях и акваториях более 75 стран мира»[2].

Из таблицы 1 видно, чтонаиболее богаты нефтью страны Ближнего и Среднего Востока — здесь сосредоточено 66,4 % ее мировых запасов. При сохранении нынешних темпов добычи этих запасов хватит в среднем на 97,3 года. Больше всего нефти в Саудовской Аравии (35,48 млрд. т).

Далее в порядке убывания следуют Ирак (15,34 млрд. т), Кувейт (12,88), Иран (12,74), Абу-Даби (12,63).Суммарные запасы нефти перечисленных стран составляют свыше 96 % запасов региона в целом.

Второй по запасам нефти регион — Северная и Латинская Америка. Здесь сосредоточено 15,2 %мировых запасов «черного золота». Его хватит в среднем на 25 лет. Наибольшими запасами нефти здесь обладает Венесуэла (8,88 млрд. т), относительно богаты недра Мексики (6,68) и США (3,06).

В недрах Африки сосредоточено 9,25 млрд. т нефти (6,6 % от мировых запасов).

При нынешнем уровне добычи этих запасов хватит в среднем на 27,7 года. Больше всего нефти в данном регионе у Ливии (4,04 млрд. т), Нигерии (2,13) и Алжира (1,26).

Восточная Европа занимает 4-е место в мире по запасам нефти (5,8 % мировых).

Здесь вне конкуренции страны СНГ (7,81 млрд. т).

У Румынии запасы значительно меньше — около 220 млн. т. Третья по запасам страна Восточной Европы — Албания — располагает всего 20 млн. т. нефти.

В недрах Азии и Океании находится около 4,2 % мировых запасов «черного золота», из которых около 57 % приходится на долю Китая.

Наименьшими запасами нефти в мире располагает Западная Европа — менее 2 % мировых. Свыше половины из них – собственность Норвегии (1,54 млрд. т), примерно четвертая часть –Великобритании (0,62).

В целом доказанные запасы нефти в мире в 1996 г. составляли 139,6 млрд. т., которых при нынешнем уровне добычи хватит на 44,1 года.

А дальше? Неужели нефти больше не будет?

Мрачные прогнозы о том, что «нефть кончается» звучат уже давно. В 1935 г. ученые предрекали, что через 15…20 лет все известные месторождения нефти будут выработаны. Предсказание не сбылось. В 1955 г. мировая добыча нефти составила свыше 700 млн. т. В 1951 г. ожидали, что «нефть исчезнет через 25 лет». Но в 1976 г. люди умудрились выкачать из недр около 3 млрд. т нефти. Одновременно сроки исчерпания нефтяных кладовых планеты перенесли на XXI в.

Сбудется ли этот прогноз? Скорее всего нет.

Доказанные запасы нефти в странах мира постоянно уточняются. В таблице 2 приведена динамика изменения доказанных запасов в ряде ведущих нефтедобывающих Таблица 2. Динамика изменения доказанных запасов нефти в странах мира, млрд. т.

	1961 г.	1965 г.	1981 г.	1993 г.	1995 г.
Венесуэла	2,0	2,4	2,5	8,6	8,8
Ирак	3,6	3,4	4,1	13,6	13,7
Иран	5,6	5,5	7,9	12,6	12,1
Кувейт	8,4	8,4	8.9	12,8	12,9
Мексика	—	—	6,0	6,9	6,8
Нигерия	0,1	0,4	2,3	2,4	2,9
Саудовская	6,5	8,1	22,6	35,2	35,4
Аравия
США	4,3	4,3	3,6	3,2	3,1

Из таблицы видно, что доказанные запасы нефти в абсолютном большинстве стран более, чем за 30 лет не только не уменьшились, а возросли в несколько раз. Можно ожидать, что эта тенденция сохранится и в будущем.

Однако по мере сокращения доказанных запасов цены на нефть возрастают. Появляются новые, более прогрессивные технологии нефтедобычи. В связи с этим, в конце концов, вероятные и возможные запасы нефти перейдут в доказанные.

Учитывая, что величины всех трех типов запасов соизмеримы, сроки начала «нефтяного голода» можно отодвинуть еще на несколько десятков лет. Даже, если предположить, что ни одного нового нефтяного месторождения за это время открыто не будет.

Широкое применение в мире природного газа началось лишь в 50-х годах нашего столетия. С этого же времени ученые начали серьезно заниматься изучением его запасов. Об изменении доказанных запасов природного газа в мире можно судить по данным табл. 3.

Таблица 3. Доказанные запасы природного газа в мире