Нефтяной газ и его свойства.

 

Горючие газы нефтяных и газовых месторождений по хими­ческой природе сходны с нефтью. Они, так же как и нефть, являются смесью различных углеводородов: метана, этана, пропана, бутана, пентана. Самый легкий из всех углеводоро­дов — метан; в газах, добываемых из нефтяных и газовых место­рождений, его содержится от 40 до 95% и более (по отноше­нию ко всему количеству газа).

Отдельные углеводороды, входящие в состав нефтяных га­зов, отличаются друг от друга физическими свойствами. Это отражается и на физических свойствах нефтяного газа. Чем больше в нефтяном газе легких углеводородов (ме­тана и этана), тем легче этот газ и меньше его теплота сгорания. В тяжелых нефтяных газах, наоборот, содержание метана и этана незначительно.

При атмосферных условиях (и при температуре 0°С) ме­тан и этан всегда находятся в газообразном состоянии. Пропан и бутан также относятся к газам, но они очень легко переходят в жидкость даже при очень малых давлениях.

Давление, необходимое для перехода того или иного углеводорода из газообразного состояния в жидкое, называется упру­гостью его паров и повышается с ростом температуры. При дан­ной температуре оно тем больше, чем ниже плотность угле­водорода.

Наибольшей упругостью паров обладает метан, который при нормальных условиях нельзя превратить в жидкость, так как его критическая температура равна – 82,1^оС. Так же трудно переходит в жидкость этан.

В зависимости от преобладания в нефтяных газах легких или тяжелых (от пропана и выше) углеводородов газы разде­ляются на две группы – сухие и жирные.

Сухой газ – естественный газ, в котором не содержатся тяжелые углеводороды или содержание их незначительно.

Жирный газ – газ, в котором тяжелые углеводороды содер­жатся в таких количествах, когда можно получать сжиженные газы или газовые бензины.

На практике более жирные газы сопутствуют обычно легким нефтям. С тяжелыми нефтями, наоборот, добывают по преимуществу сухой газ, состоящий главным образом из метана.

Нефтяные газы содержат кроме углеводородов в незначи­тельных количествах углекислый газ, азот, сероводород, ге­лий и т. п.

Одним из основных физических параметров нефтяного газа является его плотность, которая колеблется от 0,72 у ме­тана до 3,2 кг/м³ у пентана.

 

Месторождения нефти и газа.

 

Под месторождением нефти и газа понимается сово­купность залежей одной и той же группы (например, сводовых пластовых или массивных и т. д.), находящихся в недрах зем­ной коры единой площади.

Приведенное определение нуждается в пояснении, так как оно содержит некоторую условность и обобщенность. Услов­ность состоит в том, что нефть и газ никогда не залегают в месте своего образования. Поэтому под термином «месторож­дение» надо понимать не место рождения нефти и газа, а ме­сто залегания ловушки, в которую попали эти полезные иско­паемые вследствие миграции.

Обобщенность заключается в том, что месторождение нефти и газа может содержать от одной до нескольких десятков за­лежей. Единичная залежь может считаться месторождением в том случае, если с учетом запасов нефти и газа целесооб­разна ее разработка. Несколько залежей могут входить в одно месторождение при условии, если они характеризуются одно­типными структурами, определяющими общность организации поисков, разведки и добычи нефти и газа.

Однако не всегда можно определять границы месторожде­ния только с учетом типа структуры. Иногда крупная структура характеризует целую зону нефтегазонакопления, содер­жащую несколько месторождений нефти и газа. Примером та­кой зоны может служить залегание осадочных горных пород, характеризующееся одним типом структуры – моноклиналью. Но моноклиналь на своем протяжении может иметь различ­ного рода экранированные залежи. В этом случае не исклю­чена возможность образования нескольких разрозненных зале­жей нефти и газа, требующих разного подхода к организации работ по разведке и добыче полезного ископаемого. В ре­зультате единая моноклинальная структура, являющаяся зо­ной нефтегазонакоплення, разбивается по территориальному признаку на несколько месторождений. Поэтому в определении понятия «месторождение нефти и газах» говорится не только о типе структуры, но и о распространении залежей в недрах земной коры одной и той же площади.

Существование в земной коре двух основных геологиче­ских структур – геосинклиналей и платформ – предопределило разделение месторождений нефти и газа на два основных класса:

I класс – месторождения, сформировавшиеся в геосинклинальных (складчатых) областях;

II класс – месторождения, сформировавшиеся в платфор­менных областях.

Характерные представители I класса – месторождения Се­верного Кавказа и юго-восточной части Кавказского хребта, а также Крыма, Восточных Карпат, Туркмении, Ферганы, Уз­бекистана, Таджикистана и о. Сахалина. Все месторождения нефти и газа, расположенные между Волгой и Уралом, в Западной Сибири, относятся к месторождениям II класса.

 

Лекция_4.

Геология земной коры.

 

Предполагается, что Земля состоит из нескольких оболочек: литосферы (до глубин 5¸70 км), мантии (2850¸2900 км) и ядра (6378 км).

Литосферу Земли называют земной корой. Это наиболее изученная часть Земли, играющая определяющую роль в жизни людей.

Земная кора сложена горными породами, состоящими из минералов.

Минералы – природные вещества, приблизительно однородные по химическому составу и физическим свойствам. В земной коре содержится: до 25% силикатов, до 12% окислов, до 13% фосфатов, порядка 18% солей ортомышьяковой кислоты и ванадатов и другие минералы.

Горные породы – агрегаты минералов более или менее постоянного состава, образующие самостоятельные геологические тела.

По происхождению горные породы бывают: изверженные (магмати­ческие), осадочные и метаморфические (видоизмененные).

Нефтяные и газовые месторождения всегда связаны с осадочными породами, которые, в свою очередь, подразделяются на четыре группы:

· обломочные породы (галечник, гравий, песок, песчаник, глина и другие);

· породы химического происхождения (соли, выпадающие из раство­ров – туфы, железняки, гипс и другие);

· породы органического происхождения (известняки, мел);

· породы смешанного происхождения.

Характерным признаком залегания осадочных пород является их слоистость. В толще осадочных пород каждый слой (пласт) отделен от другого поверхностью напластования. Верхняя поверхность пласта назы­вается кровлей, нижняя – подошвой.

Первоначально горизонтально залегающие пласты затем подвергают­ся деформациям в результате движения земной коры. Движения земной коры могут быть колебательными, складчатыми и разрывными.

В результате колебательного движения образуются очень пологие прогибы (синеклизы) и вздутия (антиклизы).

Рис. 1. Схема складки

Рис. 2. Схема разрывного движения пласта

 

Складчатое движение приводит к образованию складок (рис. 1).

При образовании складок пласты часто не выдерживают напряжений и разрываются, при этом пласты сдвигаются относительно друг друга (рис. 2).

С изменением расстояния от поверхности Земли возрастают давление и температура в пласте.

Давление возрастает на 0,1 МПа при заглублении на 8¸12 метров, в среднем на 10 м.

Приращение давления на 10 метров глубины называется гидростатическим градиентом (Г). Используя этот градиент можно оценить давление в пласте:

,

где Р_пл – давление в пласте, МПа; Н – глубина залегания пласта, м; Г =0,08¸0,12 МПа.

Приращение температуры на 1 м глубины называют геотермическим градиентом:

где t _пл – температура в пласте, ^оС; t _н – температура нейтрального слоя, ^оС; Н – глубина залегания пласта, м; h – глубина залегания нейтрального слоя, м.

До глубины h=10¸40 м расположен слой с постоянной годовой температурой - нейтральный слой. Температура грунта в нейтральном слое на 1¸2 градуса выше среднегодовой температуры воздуха.