Реферат: Основы нефтегазопромысловой геологии

В течение длительного времени естественные выходы нефти и газа полностью удовлетворяли потребности человечества. Однако развитие хозяйственной деятельности человека требовало все больше источников энергии.

Стремясь увеличить количество потребляемой нефти, люди стали рыть колодцы в местах поверхностных нефтепроявлений, а за­тем бурить скважины.

Сначала их закладывали там, где нефть выходила на поверх­ность земли. Но количество таких мест ограничено. В конце прошлого века был разработан новый перспективный способ поиска. Бурение стали вести на прямой, соединяющей две скважины, уже дающие нефть.

В новых районах поиск месторождений нефти и газа велся практически вслепую, шарахаясь из стороны в сторону. Любопытные воспоминания о закладке скважины оставил английский геолог К. Крэг.

«Для выбора места съехались заведующие бурением и управ­ляющие промыслами и сообща определили ту площадь, в пределах которой должна быть заложена скважина. Однако с обычной в таких случаях осторожностью никто не решался указать ту точку, где следо­вало начинать бурение. Тогда один из присутствующих, отличавшийся большой смелостью, сказал, указывая на кружившую над ними воро­ну: «Господа, если вам все равно, давайте начнем бурить там, где сядет ворона...» Предложение было принято. Скважина оказалась необык­новенно удачной. Но если бы ворона пролетела на сотню ярдов дальше к востоку, то встретить нефть не было бы никакой надежды...» Понят­но, что так не могло долго продолжаться, ведь бурение каждой скважины стоит сотни тысяч долларов. Поэтому остро встал вопрос о том, где бурить скважины, чтобы безошибочно находить нефть и газ.

Это потребовало объяснить происхождение нефти и газа, даяо мощный толчок развитию геологии - науки о составе, строении и ис­тории Земли, а также методов поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений.

Состав и возраст земной коры

Земная кора сложена из горных пород, которые по происхож­ дению делятся на три группы: магматические (или изверженные), осадочные и метаморфические (или видоизмененные).

Магматические породы образовались в результате застыва­ния магмы и имеют, в основном, кристаллическое строение. Животных и растительных остатков в них не содержится. Типичные представи­тели магматических пород - базальты и граниты.

Осадочные породы образовались в результате осаждения органических и неорганических веществ на дне водных бассейнов и поверхности материков. В свою очередь они делятся на обломочные породы, а также породы химического, органического и смешанного происхождения.

Обломочные породы образовались в результате отложения мелких кусочков разрушенных пород. К ним относятся валуны, га­лечники, гравий, пески, песчаники, глины и др.

Породы химического происхождения образовались вслед­твие выпадения солей из водных растворов или в результате химических реакций в земной коре. Такими породами являются гипс, каменная соль, бурые железняки, кремнистые туфы и др.

Породы органического происхождения являются окамене­лыми останками животных и растительных организмов. К ним относятся известняки, мел и др.

Породы смешанного происхождения сложены из материа­лов обломочного, химического и органического происхождения. Представители данных пород - мергели, глинистые и песчаные известняки.

Метаморфические породы образовались из магматических и осадочных пород под воздействием высоких температур и давлений в толще земной коры. К ним относятся сланцы, мрамор, яшмы и др.

Поскольку основные известные месторождения нефти и газа сосредоточены в осадочных породах, им необходимо уделить дополнительное внимание. Осадочные породы встречаются в пониженных местах континентов и в морских бассейнах. В них часто сохраняются останки животных и растительных организмов, населявших Землю в различные времена в виде отпечатков и окаменелостей. Поскольку определенные виды организмов существовали только в течение определенных промежутков времени, то и возраст пород стало возможным увязать с наличием в них тех или иных останков. На этом основано применяемое в геологии исчисление возраста горных пород.

В соответствии с этим исчислением все время формирования земной коры (3...3.5 млрд. лет) делится на эры, которые подразделя­ются на периоды, периоды - на эпохи, эпохи - на века. Толща горных пород, образовавшаяся в тече­ние эры, называется группой, в течение периода - системой, в течение эпохи - отделом, в течение века - ярусом. Каждый отрезок геологичес­кого времени характеризуется определенными видами организмов, не живших на Земле ни до, ни после этого времени.

Древнейшая эра - археозойская ( от греческих слов «архе» -начало и «зоо» - жизнь), что означает «эра начала жизни». В породах этого возраста останки растительности и животных встречаются очень редко. Следующая эра - протерозойская («протос» - первый, «эос» -заря), что означает «заря жизни». В породах этой эры встречаются окаменелости беспозвоночных животных и водорослей. Палеозойс­ кая эра ( «палеон» - древний), т.е. «эра древней жизни», характеризуется не только бурным развитием растительной и живот­ной жизни, но и интенсивными горообразовательными процессами. В породах этого возраста найдены крупные месторождения угля, не­фти, газа, сланцев. Мезозойская эра («мезос» - средний), т.е. «эра средней жизни», также характеризуется условиями, благоприятны­ми для образования нефти, газа и угля. И, наконец, кайнозойская эра («кайнос» - новый), т.е. «эра новой жизни», это эра наиболее благо­приятных геологических условий для образования данных полезных ископаемых. К отложениям этого возраста приурочены самые круп­ные в мире месторождения нефти и газа.

Формы залегания осадочных горных пород

Характерный признак осадочных горных пород - их слоис­тость. Данные породы сложены, в основном, из почти параллельных слоев (пластов), отличающихся друг от друга составом, структурой, твердостью и окраской. Поверхность, ограничивающая пласт снизу, называется подошвой, а сверху - кровлей.

Пласты осадочных пород могут залегать не только горизон­тально, но и в виде складок (рис. 1), образовавшихся в ходе колебательных, тектонических и горообразовательных процессов. Изгиб пласта, направленный выпуклостью вверх, называется анти­клиналью, а выпуклостью вниз - синклиналью. Соседние антиклиналь и синклиналь в совокупности образуют полную складку.

В России почти 90 % найденных нефти и газа находятся в антиклиналях, за рубежом - около 70 %.

Размеры антиклиналей составляют в среднем: длина 5... 10 км, ширина 2...3 км, высота 50...70 м. Однако известны и гигантские антиклинали. Так, самое крупное в мире нефтяное месторождение Гавар (Саудовская Аравия) имеет размеры в плане 225x25 км и высоту 370 м, а газовое месторождение Уренгой (Россия): 120x30 км при высоте 200 м.

По проницаемости горные породы делятся на проницаемые (коллекторы) и непроницаемые (покрышки). Коллекторы - это лю­бые горные породы, которые могут вмещать в себя и отдавать жидкости и газы, а также пропускать их через себя при наличии перепада давле­ния. Встречаются следующие типы коллекторов:

поровые, состоящие из зернистых материалов (пески, пес­чаники и др.), пустотами в которых являются межзерновые поры;

кавернозные, пустоты, в которых образованы полостями-
кавернами различного происхождения (например, образованными в
результате растворения солей проникающими в породу поверхностными водами);

трещиноватые, образованные из непроницаемых опор, но
вмещающие в себя жидкости или газ за счет многочисленных микро-
и макротрещин (трещиноватые известняки и др.);

смешанные (кавернозно-трещиноватые, трещиновато-поровые, кавернозно-поровые или кавернозно-трещиновато-поровые).

Наилучшими коллекторскими свойствами обладают поровые коллекторы. Неплохими способностями вмещать в себя и отдавать жидкости и газы, а также пропускать их через себя могут обладать и другие типы коллекторов. Так, на некоторых месторождениях Саудовской Аравии взаимосвязанные системы трещин создают каналы длиной до 30 км. К трещиноватым коллекторам за рубежом приуро­чено более 50 % открытых запасов нефти, а в России - 12 %.

Покрышки - это практически непроницаемые горные поро­ды. Обычно ими бывают породы химического или смешанного происхождения, не нарушенные трещинами. Чаще всего роль покры­шек выполняют глины: смачиваясь водой, они разбухают и закрывают все поры и трещины в породе. Кроме того, покрышками могут быть каменная соль и известняки.