Файл: Учебное пособие по дисциплине Геология и геохимия нефти и газа.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 869
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
по дисциплине «Геология и геохимия нефти и газа»
2.10.3. Контроль знаний модуля 2_10
Контроль знаний модуля Введение
Таблица 2. Состав нефти (В.В. Доценко; 2007)
1.3.8. Контроль знаний модуля 1_3
5.1 Круговорот углерода в природе, его энергетические
источники и значение для образования нефти и газа
2.7.3 Факторы вторичной миграции нефти и газа
2.7.9. Контроль знаний модуля 1_7
нефтяным окном.
По Н.Б. Вассоевичу (1967) ГФН - это этап в геохимической истории погружающейся осадочной толщи, находящейся на глубинах примерно 2-4 км и при температуре от 80 до 150 °С, на котором потенциально нефтематеринские породы реализуют свой нефтепроизводящий потенциал. Позже, интервал разреза осадочных пород, в котором проявляется главная фаза нефтеобразования, Н.Б. Вассоевич назвал главной зоной нефтеобразования (ГЗН).
Преобразование рассеянного ОВ начинается и завершается метанообразованием. Второй, после биохимического, и более значительный этап газообразования происходит на больших глубинах на границе мезо- и апокатагенеза (см. рис. 1). Этот этап превращения ОВ был назван С.Г. Неручевым (1973) главной фазой газообразования (ГФГ), а интервал разреза осадочных пород, в котором она проявляется, определена как главная зона газообразования (ГЗГ). Глубинам проявления ГФГ соответствуют более жёсткие термобарические условия.
Таким образом, ГФН и ГФГ подчёркивают временную составляющую, а ГЗН и ГЗГ пространственную составляющую процесса нефте- и газообразования.
По представлениям Н.А. Еременко, С.Г. Неручева, 1968; Н.А. Еременко, Г.В Чилингара, 1996 и др. ГЗН и ГЗГ соответствуют зонам наибольшей эмиграции нефти и газа из производящих пород, а не зонам образования нефти и газа, поскольку интервалы температур выше 100 °С являются наиболее благоприятными для десорбции УВ от производящего ОВ и минеральной части породы.
Ряд геологов-нефтяников вообще не поддержал идею выделения главных фаз и зон нефте- и газообразования, не видя в ней универсального характера (А.А. Бакиров и др., 1982). Всё это говорит о том, что процессы образования нефти и газа являются многофакторными и зависят от региональных условий. Поэтому они должны изучаться с учётом истории геологического развития каждого региона в отдельности.
В настоящее время известно, что особенности проявления вертикальной геохимической зональности нефте- и газообразования зависят от следующих факторов: геотектонических условий и проявления тектоно- и флюидодинамики, генетического типа ОВ, геотермического градиента и времени воздействия различных температур и давлений на нефтегазопроизводящие породы и других.
5.11 Характеристика главных зон нефте- и газообразования
Главная зона нефтегазообразования
лежит пределах градаций МК1 (Д) – МК2 (Г), которым соответствует температура от 80-90 до 150-160 °С, ОСВ (Ro) изменяется от 0,5 до 0,85 %.
Глубины ГЗН в разрезах осадочных толщ зависят от геотектонических условий, скорости погружения потенциально нефтепроизводящих пород, и лежат в платформенных условиях на отметках от 1,5 до 3,5 км, а в глубоких впадинах платформ и в альпийских прогибах на отметках от 3,5 до 7,5 км.
Генерация нефти и газа создает в нефтепроизводящей породе аномально высокое поровое давление, превышающее на 10-20 МПа нормальное гидростатическое давление. Это аномально высокое давление является источником энергии для эмиграции нефти и газа.
В конце градации МК2 при температуре около 150-160 °С происходит исчерпание полимерлипидных молекулярных структур ОВ. Это приводит к достаточно резкому прекращению процесса нефтеобразования.
В пределах главной зоны газообразования температура изменяется от 160-170 до 250-260 °С. Показатель ОСВ (Ro) растёт от 0,85 до 3,5 %. В ГЗГ образуется метана больше, чем на всех предыдущих подстадиях катагенеза, и он становится основным газовым компонентом.
ГЗГ развивается в породах, содержащих любые генетические типы ОВ не постепенно, а импульсивно. При этом в интервале градаций от МК3 до АК2 включительно проявляется два максимума газообразования.
Первый максимум газообразования проявляется в пределах градации МК3 и представляет собой зону генерации жирных газов или первичных газоконденсатных систем. Интенсивность генерации УВ здесь выше у сапропелевого ОВ по сравнению с гумусовым. Помимо метана в составе газов присутствует большое количество его гомологов и низкокипящих нефтяных УВ. Второй максимум газообразования проявляется в пределах градаций МК5–АК2 и представляет собой зону генерации сухих газов (метана). Интенсивность генерации метана здесь выше у гумусового ОВ по сравнению с сапропелевым ОВ.
В зависимости от геотектонических условий и скорости погружения газопроизводящих пород, ГЗГ фиксируется на глубинах от 3,5 до 7,5 км на платформах и от 7 до 17 км в глубоких впадинах платформ, в альпийских краевых и межгорных прогибах.
5.12 Нефте- и газоматеринский потенциал осадочных пород
Осадочные породы, содержащие ОВ, которое в катагенезе способно генерировать нефть и (или) газ, в количествах, достаточных для формирования при благоприятных условиях промышленных скоплений УВ являются нефте- и (или) газоматеринскими.
Основным показателем продуцирующих свойств пород служит удельная газо- и битумогенерация в единицах массы или объема. Удельный нефтематеринский потенциал определяется количеством нефти в миллиграммах на 1 г породы или в килограммах на 1 т (1 м3) породы, которое может образоваться за всё время её нахождения в зоне катагенеза. Газоматеринский потенциал оценивается количеством газа в кубических метрах на 1 т или 1 м3 породы. Масштабы генерации УВ определяются генетическим типом, степенью катагенетического преобразования и концентрацией ОВ в породе.
В настоящее время за минимальную концентрацию ОВ, способную обеспечить промышленную нефтеносность, принимают 0,4-0,5 % для глинистых пород и 0,1-0,2 % для карбонатных пород, при их достаточной толщине (Б.А. Соколов и др. 1998).
Б. Тиссо и Д. Вельте (1981) оценивают и классифицируют нефтематеринские породы по величине генетического потенциала в килограммах на тонну или в миллиграммах на грамм следующим образом: менее 2 – порода, не производящая нефть, но обладающая небольшим газовым потенциалом; 2-6 нефтематеринская порода с умеренным потенциалом; более 6 - нефтематеринская порода с высоким потенциалом.
Иногда отмечаются очень высокие значения генетического потенциала (более 100 кг/т или мг/г). Такая порода имеет очень высокие концентрации ОВ I или II типа и является превосходной нефтепроизводящей породой при нахождении в ГЗН, либо является горючим сланцем при глубине погружения, не достигающей ГЗН.
Нефтематеринские породы имеют три стадии развития: потенциально нефтематеринскую, нефтепроизводящую и постнефтематеринскую.
5.13.Контроль знаний модуля 1_5
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
а – геохимическая деятельность биосферы; б – флюидодинамика;
в – геодинамическая активность Земли; г – диагенез органического вещества
д – катагенез органического вещества е - высокая подвижность углерода
а – диагенетический б – биогенный; в. – седиментационный;
г – денудационный; д – гипергенный; е – метаморфический;
ж – катагенный; з – магматический и – метагенетический
а – биогенном б – седиментационном в – катагенном
г – денудационном д – гипергенном е - метаморфическом
а – фотосинтезе ОВ; б – усвоении биогенных элементов;
в – усвоении гетероэлементов.
а – углеводы; б – липиды; в – лигнин;
г – белки; д – гумины е - фульвокислоты
а – все процессы химических изменений организмов при их захоронении в осадках
б – окаменение ОВ в – деструкция ОВ
а – реакции синтеза, полимеризации и конденсации промежуточных продуктов распада;
б – минерализации ОВ;
в – образование воды, углекислого газа и простых минеральных солей.
г – гумификации
а – гумусового б – сапропелевого в – арконового г - аренового
а – сапрогуминовые кислоты б – битумоиды в – нерастворимое ОВ (кероген)
г – фульвовые кислоты д – флюиды е – олефины
а – вещества, извлекаемые из горной породы органическими растворителями
б – асфальтово-смолистые компоненты природных битумов, нерастворимые в хлороформе
в - фракция асфальтово-смолистых веществ, растворимая в петролейном эфире и объединяющая две аналитические группы – смолы и асфальтены
а – асфальтенов; б – гуминов; в – смол;
г - фульвокислот; д – УВ масляной фракции; г - липидов
а – раннего диагенеза; б – протокатагенеза; в – конце мезокатагенеза
а - сапрогуминовыми кислотами б – битумоидами в – нерастворимым ОВ (керогеном)
г – фульвовыми кислотами д – флюидами е – олефинами
а – давления б – деструкции в – времени г – карбонизации
д – метаморфизма е – температуры ж - каталитических свойств пород
а - протокатагенеза б – диагенеза в – вначале мезокатагенеза
а – ОВ еще не созрело (не преобразовалось в кероген или нерастворимое ОВ)
б – биохимические процессы прекратились, а температура слишком низкая
в – из-за низкого пластового давления
а - влажность б - показатель отражения витринита
в – содержание углерода г – растворимость в органических растворителях
д – выход летучих веществ е – растворимость в щелочи
ж - генерационный потенциал ОВ з - количество гумусовых компонентов в составе ОВ
а – количество гумусовых компонентов в составе ОВ.
б – степень катагенеза ОВ и испытанные им максимальные палеотемпературы
в – количество сапропелевых компонентов в составе ОВ.
г - генерационный потенциал ОВ
д – условия образования ОВ.
а - от 50 до 120 °С б – от 80-90 до 150-160 ºС в - от 120 до 190 ºС
а - от 90 до 160 ºС б – от 160-170 до 250-260 ºС в - от 190 до 290 ºС
По Н.Б. Вассоевичу (1967) ГФН - это этап в геохимической истории погружающейся осадочной толщи, находящейся на глубинах примерно 2-4 км и при температуре от 80 до 150 °С, на котором потенциально нефтематеринские породы реализуют свой нефтепроизводящий потенциал. Позже, интервал разреза осадочных пород, в котором проявляется главная фаза нефтеобразования, Н.Б. Вассоевич назвал главной зоной нефтеобразования (ГЗН).
Преобразование рассеянного ОВ начинается и завершается метанообразованием. Второй, после биохимического, и более значительный этап газообразования происходит на больших глубинах на границе мезо- и апокатагенеза (см. рис. 1). Этот этап превращения ОВ был назван С.Г. Неручевым (1973) главной фазой газообразования (ГФГ), а интервал разреза осадочных пород, в котором она проявляется, определена как главная зона газообразования (ГЗГ). Глубинам проявления ГФГ соответствуют более жёсткие термобарические условия.
Таким образом, ГФН и ГФГ подчёркивают временную составляющую, а ГЗН и ГЗГ пространственную составляющую процесса нефте- и газообразования.
По представлениям Н.А. Еременко, С.Г. Неручева, 1968; Н.А. Еременко, Г.В Чилингара, 1996 и др. ГЗН и ГЗГ соответствуют зонам наибольшей эмиграции нефти и газа из производящих пород, а не зонам образования нефти и газа, поскольку интервалы температур выше 100 °С являются наиболее благоприятными для десорбции УВ от производящего ОВ и минеральной части породы.
Ряд геологов-нефтяников вообще не поддержал идею выделения главных фаз и зон нефте- и газообразования, не видя в ней универсального характера (А.А. Бакиров и др., 1982). Всё это говорит о том, что процессы образования нефти и газа являются многофакторными и зависят от региональных условий. Поэтому они должны изучаться с учётом истории геологического развития каждого региона в отдельности.
В настоящее время известно, что особенности проявления вертикальной геохимической зональности нефте- и газообразования зависят от следующих факторов: геотектонических условий и проявления тектоно- и флюидодинамики, генетического типа ОВ, геотермического градиента и времени воздействия различных температур и давлений на нефтегазопроизводящие породы и других.
5.11 Характеристика главных зон нефте- и газообразования
Главная зона нефтегазообразования
лежит пределах градаций МК1 (Д) – МК2 (Г), которым соответствует температура от 80-90 до 150-160 °С, ОСВ (Ro) изменяется от 0,5 до 0,85 %.
Глубины ГЗН в разрезах осадочных толщ зависят от геотектонических условий, скорости погружения потенциально нефтепроизводящих пород, и лежат в платформенных условиях на отметках от 1,5 до 3,5 км, а в глубоких впадинах платформ и в альпийских прогибах на отметках от 3,5 до 7,5 км.
Генерация нефти и газа создает в нефтепроизводящей породе аномально высокое поровое давление, превышающее на 10-20 МПа нормальное гидростатическое давление. Это аномально высокое давление является источником энергии для эмиграции нефти и газа.
В конце градации МК2 при температуре около 150-160 °С происходит исчерпание полимерлипидных молекулярных структур ОВ. Это приводит к достаточно резкому прекращению процесса нефтеобразования.
В пределах главной зоны газообразования температура изменяется от 160-170 до 250-260 °С. Показатель ОСВ (Ro) растёт от 0,85 до 3,5 %. В ГЗГ образуется метана больше, чем на всех предыдущих подстадиях катагенеза, и он становится основным газовым компонентом.
ГЗГ развивается в породах, содержащих любые генетические типы ОВ не постепенно, а импульсивно. При этом в интервале градаций от МК3 до АК2 включительно проявляется два максимума газообразования.
Первый максимум газообразования проявляется в пределах градации МК3 и представляет собой зону генерации жирных газов или первичных газоконденсатных систем. Интенсивность генерации УВ здесь выше у сапропелевого ОВ по сравнению с гумусовым. Помимо метана в составе газов присутствует большое количество его гомологов и низкокипящих нефтяных УВ. Второй максимум газообразования проявляется в пределах градаций МК5–АК2 и представляет собой зону генерации сухих газов (метана). Интенсивность генерации метана здесь выше у гумусового ОВ по сравнению с сапропелевым ОВ.
В зависимости от геотектонических условий и скорости погружения газопроизводящих пород, ГЗГ фиксируется на глубинах от 3,5 до 7,5 км на платформах и от 7 до 17 км в глубоких впадинах платформ, в альпийских краевых и межгорных прогибах.
5.12 Нефте- и газоматеринский потенциал осадочных пород
Осадочные породы, содержащие ОВ, которое в катагенезе способно генерировать нефть и (или) газ, в количествах, достаточных для формирования при благоприятных условиях промышленных скоплений УВ являются нефте- и (или) газоматеринскими.
Основным показателем продуцирующих свойств пород служит удельная газо- и битумогенерация в единицах массы или объема. Удельный нефтематеринский потенциал определяется количеством нефти в миллиграммах на 1 г породы или в килограммах на 1 т (1 м3) породы, которое может образоваться за всё время её нахождения в зоне катагенеза. Газоматеринский потенциал оценивается количеством газа в кубических метрах на 1 т или 1 м3 породы. Масштабы генерации УВ определяются генетическим типом, степенью катагенетического преобразования и концентрацией ОВ в породе.
В настоящее время за минимальную концентрацию ОВ, способную обеспечить промышленную нефтеносность, принимают 0,4-0,5 % для глинистых пород и 0,1-0,2 % для карбонатных пород, при их достаточной толщине (Б.А. Соколов и др. 1998).
Б. Тиссо и Д. Вельте (1981) оценивают и классифицируют нефтематеринские породы по величине генетического потенциала в килограммах на тонну или в миллиграммах на грамм следующим образом: менее 2 – порода, не производящая нефть, но обладающая небольшим газовым потенциалом; 2-6 нефтематеринская порода с умеренным потенциалом; более 6 - нефтематеринская порода с высоким потенциалом.
Иногда отмечаются очень высокие значения генетического потенциала (более 100 кг/т или мг/г). Такая порода имеет очень высокие концентрации ОВ I или II типа и является превосходной нефтепроизводящей породой при нахождении в ГЗН, либо является горючим сланцем при глубине погружения, не достигающей ГЗН.
Нефтематеринские породы имеют три стадии развития: потенциально нефтематеринскую, нефтепроизводящую и постнефтематеринскую.
5.13.Контроль знаний модуля 1_5
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
-
Назовите движущие силы и циклы круговорота углерода. -
На каком цикле круговорота углерода происходит образование нефти и газа? -
В чем состоит избирательная геохимическая деятельность биосферы? -
Назовите основные типы продукции биосферы на континентах и акваториях и её компонентный химический состав. -
В каких геолого-геохимических условиях происходит накопление наибольших концентраций органического вещества (ОВ)? -
Что понимается под фоссилизацией ОВ? -
Какие процессы идут одновременно с разложением ОВ при его фоссилизации? -
Назовите фракционный состав ОВ, образующегося на стадии диагенеза. -
Назовите фракционный состав битумоидов. -
Какая фракция ОВ преобладает в составе пород на стадии катагенеза? -
В каких фациально-геохимических условиях образуется ОВ сапропелевого и гумусового типа? -
Как разделяется ОВ по степени концентрации в осадочных породах? -
В чем сущность катагенного преобразования ОВ? -
Назовите главные факторы катагенеза ОВ? -
Назовите основные критерии оценки степени катагенеза ОВ? -
Охарактеризуйте геотермические условия главной зоной нефтеобразования и главной зоны газообразования? -
Какова минимальная концентрация рассеянного ОВ в породе, которая может обеспечить промышленную нефтеносность при достаточном объеме этой породы?
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
-
Главными движущими силами круговорота углерода являются два следующих фактора:
а – геохимическая деятельность биосферы; б – флюидодинамика;
в – геодинамическая активность Земли; г – диагенез органического вещества
д – катагенез органического вещества е - высокая подвижность углерода
-
Круговорот углерода распадается на следующие шесть циклов:
а – диагенетический б – биогенный; в. – седиментационный;
г – денудационный; д – гипергенный; е – метаморфический;
ж – катагенный; з – магматический и – метагенетический
-
Образование нефти и газа согласно органической теории происходит на следующем цикле круговорота углерода:
а – биогенном б – седиментационном в – катагенном
г – денудационном д – гипергенном е - метаморфическом
-
Избирательная геохимическая деятельность биосферы состоит:
а – фотосинтезе ОВ; б – усвоении биогенных элементов;
в – усвоении гетероэлементов.
-
В составе продукции континентального сектора биосферы среди биоорганических соединений резко преобладают две группы веществ:
а – углеводы; б – липиды; в – лигнин;
г – белки; д – гумины е - фульвокислоты
-
Фоссилизация отмершего ОВ это:
а – все процессы химических изменений организмов при их захоронении в осадках
б – окаменение ОВ в – деструкция ОВ
-
Одновременно с разложением ОВ на стадии диагенеза в восстановительных условиях идут следующие процессы:
а – реакции синтеза, полимеризации и конденсации промежуточных продуктов распада;
б – минерализации ОВ;
в – образование воды, углекислого газа и простых минеральных солей.
г – гумификации
-
В бассейнах морской седиментации образуется нефтематеринское ОВ следующего фациально-генетического типа:
а – гумусового б – сапропелевого в – арконового г - аренового
-
На стадии диагенеза образуются следующие три фракции преобразованного ОВ:
а – сапрогуминовые кислоты б – битумоиды в – нерастворимое ОВ (кероген)
г – фульвовые кислоты д – флюиды е – олефины
-
Битумоиды – это:
а – вещества, извлекаемые из горной породы органическими растворителями
б – асфальтово-смолистые компоненты природных битумов, нерастворимые в хлороформе
в - фракция асфальтово-смолистых веществ, растворимая в петролейном эфире и объединяющая две аналитические группы – смолы и асфальтены
-
Битумоиды состоят из следующих трёх фракций:
а – асфальтенов; б – гуминов; в – смол;
г - фульвокислот; д – УВ масляной фракции; г - липидов
-
Кероген (НОВ) образуется на подстадии:
а – раннего диагенеза; б – протокатагенеза; в – конце мезокатагенеза
-
На стадии катагенеза преобразованное ОВ представлено двумя фракциями:
а - сапрогуминовыми кислотами б – битумоидами в – нерастворимым ОВ (керогеном)
г – фульвовыми кислотами д – флюидами е – олефинами
-
Катагенез ОВ протекает под воздействием следующих четырёх факторов:
а – давления б – деструкции в – времени г – карбонизации
д – метаморфизма е – температуры ж - каталитических свойств пород
-
Пик образования биохимических газов проявляется в литогенезе на стадии (подстадии):
а - протокатагенеза б – диагенеза в – вначале мезокатагенеза
-
На подстадии протокатагенеза отмечается минимум образования УВ потому, что:
а – ОВ еще не созрело (не преобразовалось в кероген или нерастворимое ОВ)
б – биохимические процессы прекратились, а температура слишком низкая
в – из-за низкого пластового давления
-
Критериями оценки степени катагенеза ОВ на подстадиях мезокатагенеза и апокатагенеза являются следующие три показателя, %:
а - влажность б - показатель отражения витринита
в – содержание углерода г – растворимость в органических растворителях
д – выход летучих веществ е – растворимость в щелочи
ж - генерационный потенциал ОВ з - количество гумусовых компонентов в составе ОВ
-
Показатель отражения витринита характеризует:
а – количество гумусовых компонентов в составе ОВ.
б – степень катагенеза ОВ и испытанные им максимальные палеотемпературы
в – количество сапропелевых компонентов в составе ОВ.
г - генерационный потенциал ОВ
д – условия образования ОВ.
-
ГЗН проявляется в интервале температур:
а - от 50 до 120 °С б – от 80-90 до 150-160 ºС в - от 120 до 190 ºС
-
ГЗГ проявляется в интервале температур:
а - от 90 до 160 ºС б – от 160-170 до 250-260 ºС в - от 190 до 290 ºС