ОСНОВИ НАФТОГАЗОПРОМИСЛОВОГО ГЕОЛОГІЇ

2.1 Загальні питання про будову і склад Земної кори.

Протягом тривалого часу природні виходи нафти і газу повністю задовольняли потреби людства. Однак розвиток господарської діяльності людини вимагало все більше джерел енергії. Прагнучи збільшити кількість споживаної нафти, люди стали рити колодязі в місцях поверхневих нафтопроявленій, а потім бурити свердловини. Спочатку їх закладали там, де нафту виходила на поверхню землі. Але кількість таких місць обмежена. В кінці минулого століття був розроблений новий перспективний спосіб пошуку. Буріння стали вести на прямій, що з'єднує дві свердловини, вже дають нафту.

За сучасними уявленнями наша планета складається з розташованих концентрично літосфери, мантії і ядра.

Рис. 2.1 – Схема будови Земної кулі

Літосфера (земна кора) – зовнішня тверда оболонка, товщина якої коливається від 6 км під дном океанів до 70 км під горами, рис. 2.1. Мантія розташовується безпосередньо під земною корою і сягає глибин близько 3000 км. Ядро – центральна частина Землі. Маса земної кори становить менше 1% маси нашої планети, мантії – близько 70, а ядра – близько 30. У той же час обсяг земної кори дорівнює 1,5% обсягу всієї Землі, мантії - 82, а ядра – 16,5. Розбіжність між масовими і об'ємними частками складових нашої планети пов'язано з тим, що вони мають різну щільність. Так, середня щільність літосфери (близько 2800 кг/м³) значно менше середньої щільності Землі (близько 5500 кг/м³).

Нижня поверхня земної кори називається поверхнею Мохоровичича. Найбільш вивченою складовою Землі є земна кора. Вона складена з гірських порід, які за походженням діляться на три групи: магматичні (або вивержені), осадові і метаморфічні (або видозмінені), рис. 2.2.

Рис. 2.2. Представлення про походження гірських порід

Магматичні породи утворилися в результаті застигання магми і мають, в основному, кристалічну будову. Тваринних і рослинних залишків у них не міститься. Типові представники магматичних порід - базальти і граніти.

Метаморфічні породи утворилися з магматичних і осадових порід під впливом високих температур і тисків у товщі земної кори. До них відносяться сланці, мармур, яшми та ін.

Осадові породи утворилися в результаті осадження органічних і неорганічних речовин на дні водних басейнів і поверхні материків. У свою чергу, вони діляться на уламкові породи, а також породи хімічного, органічного та змішаного походження.

Уламкові породи утворилися в результаті відкладення дрібних шматочків зруйнованих порід. До них відносяться валуни, галечники, гравій, піски, пісковики, глини та ін.

Породи хімічного походження утворилися внаслідок випадання солей з водних розчинів або в результаті хімічних реакцій в земній корі. Такими породами є гіпс, кам'яна сіль, бурі залізняки, крем'янисті туфи та ін.

Породи органічного походження є скам'янілими рештками тварин і рослинних організмів. До них відносяться вапняки, крейда тощо.

Породи змішаного походження складені з матеріалів уламкового, хімічного і органічного походження. Представники даних порід - мергелі, глинисті і піщані вапняки.

Оскільки основні відомі родовища нафти і газу зосереджені в осадових породах, їм необхідно приділити додаткову увагу. Осадові породи зустрічаються в понижених місцях континентів і в морських басейнах. У них часто зберігаються залишки тварин і рослинних організмів, що населяли Землю в різні часи, у вигляді відбитків і скам'янілостей. Оскільки певні види організмів існували тільки протягом певних проміжків часу, то і вік порід стало можливим пов'язати з наявністю в них тих чи інших останків. На цьому засновано застосовується в геології числення віку гірських порід.

Відповідно до цього обчисленням весь час формування земної кори (3 ... 3,5 млрд. років) ділиться на ери, які поділяються на періоди, періоди – на епохи, епохи – на століття. Товща гірських порід, що утворилася протягом ери, називається групою, протягом періоду – системою, протягом доби – відділом, протягом століття – ярусом.

Найдавніша ера – археозойской (від грецьких слів «архе» - початок і «зоо» - життя), що означає «ера початку життя». У породах цього віку останки рослинності і тварин зустрічаються дуже рідко. Наступна ера - протерозойская («протос» - перший, «ЕОС» - зоря), що означає «зоря життя». У породах цієї ери зустрічаються скам'янілості безхребетних тварин і водоростей. Палеозойська ера («пале- він» - стародавній), тобто «Ера давнього життя», характеризується не тільки бурхливим розвитком рослинного і тваринного життя, а й інтенсивними горо- освітніми процесами. У породах цього віку знайдені великі родовища вугілля, нафти, газу, сланців. Мезозойська ера («мезос» - середній), тобто «Ера середнього життя», також характеризується умовами, сприятливими для утворення нафти, газу і вугілля. І, нарешті, кайнозойської ера («кайнос» - новий), тобто «Ера нового життя», - це ера найбільш сприятливих геологічних умов для утворення даних корисних копалин. До відкладень цього віку приурочені найбільші в світі родовища нафти і газу.

2.2. Форми залягання осадових гірських порід

Характерна ознака осадових гірських порід - їх шаруватість. Дані породи складені, в основному, з майже паралельних шарів (пластів), що відрізняються один від одного складом, структурою, твердістю і забарвленням. Поверхня, що обмежує пласт знизу, називається підошвою, а зверху – покрівлею.

Пласти осадових порід можуть залягати не тільки горизонтально, але і у вигляді складок, що утворилися в ході коливальних, тектонічних і горотворних процесів. Вигин пласта, спрямований опуклістю вгору, називається антикліналь, а опуклістю вниз - синкліналей. Сусідні антиклиналь і кормушка в сукупності утворюють повну складку.

Рис. 2.3. Складка, утворена осадовими породами

Майже 90% знайдених нафти і газу знаходяться в антікліналях, за кордоном - близько 70%. Розміри антиклиналей становлять у середньому: довжина 5 ... 10 км, ширина 2 ... 3 км, висота 50 ... 70 м. Однак відомі і гігантські антиклинали. Так, найбільше в світі нафтове родовище Гавар (Саудівська Аравія) має розміри в плані 225 х 25 км і висоту 370 м, а Уренгойське газове родовище (Росія) - 120 х 30 км при висоті 200 м.

За проникністю гірські породи поділяються на проникні (колектори) і непроникні (покришки).Колектори -це гірські породи, які можуть вміщати в себе і віддавати рідини і гази, а також пропускати їх через себе при наявності перепаду тиску. Зустрічаються такі типи колекторів:

• порові,що складаються з зернистих матеріалів (піски, пісковики та ін.), Пустотами в яких є міжзернові пори;

• кавернозні,порожнечі в яких утворені порожнинами-кавернами різного походження (наприклад, утвореними в результаті розчинення солей проникаючими в породу поверхні водами);

• тріщинуваті,утворені з непроникних опор, але вміщають в себе рідини або газ за рахунок численних мікро- і макротріщин (тріщинуваті вапняки та ін.);

• змішані (кавернозно-тріщинуваті, тріщинуватий-порові, кавернозно-порові або кавернозно-тріщинуватий-порові).Найкращими колекторськими властивостями володіють порові колектори. Непоганими здібностями вміщати в себе і віддавати рідини і гази, а також пропускати їх через себе можуть володіти й інші типи колекторів. Так, на деяких родовищах Саудівської Аравії взаємозалежні системи тріщин створюють канали довжиною до 30 км. До тріщинуватих колекторів за кордоном приурочено більше 50% відкритих запасів нафти.

Покришки –це практично непроникні гірські породи. Зазвичай ними бувають породи хімічного або змішаного походження, що не порушені тріщинами. Найчастіше роль покришок виконують глини: змочуючи водою, вони розбухають і закривають всі пори і тріщини в породі. Крім того, покришками можуть бути кам'яна сіль і вапняки.