Залежи и месторождения нефти и газа

Содержание

1. Введение
2. Основные понятия
3. Породы, содержащие нефть и природные газы, виды ловушек
4. Залежи и месторождения нефти и газа
5. Заключение
6. Список использованной литературы

Введение

Месторождение нефти и газа — скопление углеводородов (нефти, газа и газоконденсата) в одной или нескольких залежах, связанных территориально, общностью геологического строения и нефтегазоностности. Под территориальной связанностью нескольких залежей понимается общность их внешнего контура, то есть полное или частичное перекрытие их контуров в проекции на земную поверхность. Площадь месторождений нефти и газа обычно составляет первые десятки сотен км², известны и гигантские по площади месторождения, площадь которых более 1000 км². Для добычи используются нефтяные и газовые скважины. Газоносный горизонт обычно располагается выше нефтяного. 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. 

Основные понятия

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 нефти и газа— часть коллектора, условия залегания которого и взаимоотношения с экранирующими породами обеспечивают возможность накопления и длительного сохранения нефти и (или) газа.

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.

Нефть - природная смесь, состоящая преимущественно из углеводородных соединений метановой, нафтеновой и ароматической групп, которые в пластовых и стандартных условиях находятся в жидкой фазе.

Газы - природная смесь углеводородных и не углеводородных соединений и элементов, находящихся в пластовых условиях в газообразной фазе в виде отдельных скоплений либо в растворенном в нефти или воде состоянии, а в стандартных условиях - только в газообразной фазе.

Конденсат - природная смесь в основном легких углеводородных соединений, находящихся в газе в растворенном состоянии при определенных термобарических условиях и переходящих в жидкую фазу при снижении давления ниже давления конденсации.

Породы, содержащие нефть и природные газы, виды ловушек

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).

Схема залежи нефти и газа: 1 — внутренний контур газоносности; 2 — внешний контур газоносности; 3 — внутренний контур нефтеносности; 4 — внешний контур нефтеносности

Ловушка нефти и газа — часть коллектора, условия залегания которого и взаимоотношения с экранирующими породами обеспечивают возможность накопления и длительного сохранения нефти и (или) газа. Элементами ловушки являются коллектор нефти и газа, покрышка, экран. Наиболее распространена классификация ловушек, сочетающая поисковые и генетические признаки. По этим признакам выделяют ловушки сводовые, тупиковые, или экранированные, и линзообразные.

Сводовые ловушки образуются в сводовых частях антиклиналей, над соляными куполами, глиняными диапирами, интрузивными массивами, в теле погребённых рифовых массивов и эрозионных выступов — под облекающими их покрышками.

Ловушки экранированного типа возникают на крыльях и периклиналях антиклиналей, на флексурах и моноклиналях при появлении по восстанию их литологического или гидродинамического экранов. В зависимости от происхождения экрана различают ловушки: тектонически экранированные, возникающие в результате сброса, взброса, надвига или внедрения массива каменной соли, глиняного диапира, интрузивного тела, а также экранирования (боковой поверхностью жерла грязевого вулкана); стратиграфически экранированные — при несогласном перекрытии коллектора герметичным экраном; литологически экранированные — при выклинивании, уплотнении коллектора или запечатывании коллектора асфальтом; гидродинамически экранированные, возникающие на моноклиналях, флексурах, в зонах угловых несогласий и разрывных нарушений при нисходящем движении воды и встречном всплывании нефти. Линзообразные (или литологически ограниченные) ловушки образуются в коллекторах линзообразного строения (погребённых песчаных барах, русловых и дельтовых песчаниках, пористых зонах карбонатных пород). Ловушки могут находиться в различных частях структур.  
Свыше 70% запасов нефти и газа находится в ловушках сводового типа, заключённых в антиклиналях.

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. 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 и стратиграфические. 
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.

Нефтеносные породы и скопления нефти

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 м3 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.

Заключение

Нефть и газ играют и будут играть в ближайшие годы главную роль в энергетическом балансе страны. При возрастающих затруднениях в обеспечении различными видами энергии в мире, встает вопрос об увеличении их ресурсов. Поиск и разведка новых месторождений становится с каждым годом сложнее и дороже (в первую очередь за счет увеличения глубин бурения и выхода на шельф). Поэтому важными задачами нефтегазодобывающих предприятий являются достижения высокой эффективности разработки нефтяных и газовых месторождений, увеличение извлекаемых запасов нефти и газа на разрабатываемых месторождениях. Все это вызывает необходимость широкого применения методов геологического и промыслово-геофизического изучения месторождений нефти, газа и газоконденсата. Изучение геологического строения нефтяных и газовых месторождений, подсчет запасов нефти и газа в них, исследование процессов, происходящих в недрах при разработке месторождений, а также осуществление контроля за их разработкой – все эти вопросы составляют раздел горно-геологической науки, которая называется нефтегазопромысловой геологией. Для современного этапа развития промыслово-геологических исследований характерна широкая комплексность, предполагающая применение данных геологии, промысловой геофизики, бурения, эксплуатации, экономики и т.п.