Контрольная работа по "Промысловой геологии"

2. В ходе преобразования  рассеянного органического вещества  образуются нефтяные и газообразные  углеводородов.

3. Перемещение нефтяных  и газообразных углеводородов  из нефтематеринских свит в породы-коллекторы.

4. Миграция углеводородов  по пласту – коллектору.

5. Аккумуляция нефти и  газа при наличии благоприятных  условий (структур, литологии и  др.).

6. Образование залежей  нефти и газа.

7. Перераспределение и  разрушение залежей нефти и газа.

СТАДИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ Рассеянного  Органического Вещества

Процесс образования и  изменения осадочных пород называется литогенезом. Литогенез делится  на несколько этапов.

1. Седиментогенез – накопление, перемещение и окончательное  осаждение органических компонентов. 

2. Диагенез – превращение  осадка в осадочную породу.

3. Эпигенез – изменение  осадочных пород в процессе  погружения до их превращения  в метаморфическую горную породу.

4. Катагенез – процессы изменения отдельных составных частей осадочной горной породы (минералов, флюидов) при её эпигенезе.

5. Гипергенез – это разрушение горных пород при поднятии.

Отметим, что накопление и преобразование органического  вещества (ОВ) тесно связано со всеми  этапами изменения осадка, горной породы и находящегося в них ОВ. Согласно определению академика  Н.М. Страхова, диагенез – совокупность природных процессов преобразования рыхлых осадков в породу или процессы физико-химического уравновешивания  первичных компонентов осадка в  термодинамических условиях поверхности  Земли. В данном осадке обычно выделяют 4 составляющих: минеральная часть, костное органическое вещество (остатки отмерших животных и растений), поровые виды и живые организмы бентоса. Наиболее широко здесь распространены микроорганизмы.

Отметим, что деятельность микроорганизмов определяет все  процессы, протекающие в диагенезе, поэтому в целом диагенез –  это биогенная стадия преобразования осадка. Н.М. Стразов выделил 4 этапа  диагенеза. На первом этапе в верхнем  слое осадка, находящемся в окислительной  или нейтральной обстановке (толщина  слоя – 10-50 см), образуются железно-марганцовые  конкреции, фосфориты. Продолжительность  этапа – от нескольких дней до тысячелетий. Второй этап протекает в современных  осадках до глубин 10 м и характеризуется  восстановлением сульфатов, Fe и Mn. На третьем этапе, вероятно, наблюдается прекращение бактериальной деятельности. На четвертом этапе происходит превращение рыхлого осадка в крепкую компактную породу (литификация), отжим поровых вод протекает до глубин 300 м. Происходит дегидратация водных минералов и частичная перекристаллизация глин.

В жизни ОВ в диагенезе  выделяются три стадии биохимического разложения и формирования керогена. Биохимическое разложение ОВ начитается сразу после отмирания организмов и наиболее интенсивно протекает в поверхностном слое осадка. Белки и углеводы подвергались расщеплению в водной толще. В результате в осадках присутствуют аминокислоты и сахара, содержание их в основном до 10% и быстро сокращается с глубиной. В ничтожных количествах аминокислоты и сахара встречаются и в древних породах.

 Характерной особенностью  распределения микроорганизмов  в осадках является резкое  уменьшение их с глубиной, что  хорошо видно из таблицы 9 .

Наблюдается резкое преобладание анаэробов над аэробами, которое также уменьшается с глубиной, практически по логарифмической закономерности. Отметим, что количество анаэробов и аэробов сильно коррелируется друг с другом.

Процесс разложения ОВ протекает  по-разному в зависимости от окислительно-восстановительных условий в осадке, которое зависит от прямого доступа кислорода и деятельности микрофлоры.

В окислительной обстановке разрушение ОВ описывается следующим  схематическим уравнением:

С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О.

Бактерии, используя кислород, окисляют ОВ до СО2 и воды. В условиях продолжающегося доступа кислорода ОВ может израсходоваться полностью. Это видно на примере хорошо аэрируемых писчевых осадков, в которых практически отсутствует СОРГ.

Если кислород отсутствует, устанавливается восстановительная  обстановка, которая может возникнуть в тонкозернистых осадках: глинах, алевролитах, тонких карбонатных илах, благодаря  тому, что поровое пространство становится замкнутым и поровые воды разобщаются  с покрывающей морской и озерной  водой и содержат больше ОВ.

Высокая биопродуктивность ОВ способствует появлению обстановок, характеризующихся дефицитом кислорода, при этом скорость деструкции ОВ резко снижается, разрушение ОВ идет за счет анаэробных гетеротрофных бактерий, в осадке создаются восстановительные условия. Процессы разложения ОВ интенсивны, когда до полного сгорания существуют окислительные условия диагенеза.

В анаэробном разрушении ОВ выделяются две стадии. На первой стадии (гетеротрофия) – первичные анаэробы (группа анаэробных бактерий) подвергают воздействию ОВ (белки, липиды, полисахариды) с образованием низших жирных кислот, спиртов, альдегидов, кетонов, СО2, Н2О. На второй стадии действуют сульфатредуцирующие и метанобразующие бактерии. Они потребляют низкомолекулярные простые вещества (кислоты, спирты, альдегиды, кетоны и др.).

Биохимическая трансформация  ОВ сопровождается интенсивным газообразованием. По расчетам В.А. Успенского более 25% ОВ осадков теряется в виде газа. В  приповерхностных осадках образуются СО2, Н2, Н2S, СН4, NH3 и N2. Главный компонент свободных газов – СН4.

 По данным Г.А. Заварзина микробиальный метан образуется в огромных масштабах (2,7·1014). По данным Г.А. Могилевского биохимическое метанообразование может происходить на глубинах до 1 – 2 км, могут образовываться залежи сухого газа. Скопления биохимического метана, находящегося в водно-растворенном состоянии, разрабатываются в Японии. Значительная часть биохимического газа осадков переходит в гидратное состояние.

В процессе преобразования ОВ в диагенезе происходит генерация  некоторого количества жидких УВ – микронефти. Доля диагенетических тяжелых УВ в общем количестве УВ, образующихся за всю лигенетическую историю ОВ в целом невелика. Диагенетический этап преобразования ОВ определяет ход дальнейших преобразований и в конечном счете определяет его нефтематеринский потенциал. Для ОВ все генетические фации являются окислительными. Увеличении интенсивности биохимического окисления ОВ приводит к сокращению СОРГ в осадке, уменьшению количества липоидных композитов в керогене, снижению битумоидной фракции и ухудшению начального нефтематеринского потенциала ОВ. К началу катагенеза в ОВ в малых количествах присутствуют УВ двух генераций:

- унаследованные от живого  вещества;

- новообразованные в диагенезе.

В диагенезе формируется  нерастворимая часть ОВ – кероген, основной поставщик УВ в катагенезе.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ  ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В КАТАГЕНЕЗЕ

Катагенез – направленный по действию комплекс постдиагенетических процессов, протекающих в осадочных породах вплоть до превращения в метаморфические. Катагенетические изменения пород и заключенных в них ОВ обусловлены в основном действием температур (t) и давлений (p). В то же время катагенетические изменения зависят от длительности воздействия этих факторов, а конкретные значения t и p, их изменения зависят от геологических особенностей развития территории.

Главный источник тепла в  недрах – эндогенное тепло Земли. Характер распределения температур в недрах зависит как от величины теплового потока, так и от теплофизических  свойств различных типов пород, тектонического развития, мощности земной коры, динамики подземных вод, геохимической  обстановки, магматической активности, наличия вечной мерзлоты и др.

Вопрос о роли геологического времени в катагенетических процессах  наиболее полно исследовался Н.В. Лопатиным. При этом последние исследования показали, что связь степени катагенеза и времени воздействия температуры проявляется, но не является прямой.

Обычно влияние литологического  состава изучается в ряду уголь-аргиллит-песчаник, здесь наблюдается уменьшение катагенной превращенности. Казалось бы, такой порядок превращенности и должен быть, поскольку геотермический градиент обратно пропорционален теплопроводности пород. Наибольшей теплопроводностью обладают соли, затем – песчаники, наименьшей – угли. Однако в природе очень редко встречаются мощные разрезы одного литологического состава, поэтому четкого влияния литологического состава на зональность РОВ не наблюдается.

Первые критерии интенсивности  катагенеза (метаморфизма) были разработаны для углей и в дальнейшем были связаны с оптическими свойствами углистых включений: отражательная способность витринита в воздухе – RА или в масле – RO. В таблице 10 приведены данные по маркам угля, RO и палеотемпературам.

Для установления степени  преобразованности РОВ используют два метода: оптический и геохимический. Наиболее точным и подлинным является определение ОС витринита углистого детрита. Отметим, что с изменением преобразованности РОВ изменяется окраска керогена (НОВ) в проходящем свете.

Понятие о нефтегазоматеринских отложениях

Зарождение нефти происходит в так называемых нефтематеринских толщах (НМТ). Нефтематеринские толщи – это карбонатно-глинистые породы, обогащённые рассеянным органическим веществом (РОВ), которые накапливались в областях длительного прогибания в слабовосстановительных или восстановительных условиях.

Не всегда отложения, содержащие органические вещества, реализуют свои возможности генерировать нефть  и газ. Поэтому различают нефтематеринские толщи потенциальные и производящие.

Дискуссионным является вопрос о том, на какой стадии литогенеза потенциально нефтематеринские толщи становятся нефтегенерирующими. Учёные считают, что именно в процессе катагенеза и происходит преобразования рассеянного органического вещества в нефть. Это происходит не равномерно, а с четко выраженными максимумами, которые называют – главная фаза нефтеообразования и главная фаза газообразования (термокаталические процессы) (рис.26).

Рис.26. Интенсивность нефтегазообразования в осадочных породах.

Установлено, что процесс  преобразования РОВ пород идет неравномерно по разрезу. Академик И.М. Губкин наметил  основные этапы нефтеобразования: «Вслед за относительно кратковременным периодом биохимических процессов переработки ОВ наступает неизмеримо более длительный геохимический период регионального метаморфизма, протекающего синхронно с метаморфизмом окружающих пород». 

11. Миграция нефти и газа. Современное представление о миграции. Процесс формирования и разрушения залежи.

Под миграцией нефти или  газа понимается перемещение их в  осадочной оболочке. Путями миграции служат поры и трещины в горных породах, а также поверхности  наслоений, разрывных нарушений  и стратиграфических несогласий, по которым нефть и газ не только мигрируют в земной коре, но и  могут выходить на поверхность.

Миграция может происходить  в теле одной и той же толщи  или пласта, но возможно перемещение  УВ и из одного пласта (толщи) в другой. С этой точки зрения различают  внутрипластовую (внутрирезервуарную) и межпластовую (межрезервуарную) миграцию. Первая осуществляется главным образом по порам и трещинам внутри пласта, вторая — по разрывным нарушениям и стратиграфическим несогласиям из одного природного резервуара в другой. При межпластовой миграции нефть и газ перемещаются также и по порам (трещинам) горных пород (диффузия). В.П. Савченко установил, что перемещение газа (и нефти) при межпластовой миграции может происходить через своеобразные "трубки взрыва", образующиеся в толще горных пород в результате огромного давления скопившихся под этими толщами газов.

И внутрирезервуарная, и межрезервуарная миграция могут иметь боковое (латеральное) направление - вдоль напластования, и вертикальное - нормальное к напластованию. С этой точки зрения различают боковую и вертикальную миграцию.

По характеру движения и в зависимости от физического  состояния УВ различается миграция молекулярная (диффузия, движение в  растворенном состоянии вместе с  водой) и фазовая (в свободном  состоянии). В последнем случае УВ могут находиться в жидком (нефть) и газообразном (газ) состоянии, а  также в виде парообразного газонефтяного  раствора.

По отношению к нефтегазоматеринским толщам различают первичную и вторичную миграцию. Процесс перехода УВ из пород, в которых они образовались (нефтегазопродуцировавших), в коллекторы получил название первичной миграции. Миграция газа и нефти вне материнских пород называется вторичной миграцией.

Проблема миграции нефти  и газа включает три основных вопроса: факторы, вызывающие миграцию; состояние, в котором флюиды перемещаются; масштабы (расстояния) миграции.

Факторы миграции и физическое состояние мигрирующих углеводородов

Долгое время уязвимым местом органической теории образования  нефти являлся вопрос о факторах первичной миграции (эмиграции). Сторонники неорганического генезиса нефти  вообще отрицали всякую возможность  ее эмиграции из нефтематеринских пород.