ЗНГН – система ловушек, локализованных в нефтегазоносном бассейне (чаще всего в НГК), характеризующаяся общностью механизма аккумуляции УВ.

Нефтегазогеологическое районирование (НГГР), оценка перспектив и планирование геологоразведочных работ прежде всего опирается на тектоническую основу. Выбор и разработка методологии НГГР предопределяются его целью и задачами – расчленить территорию НГБ на относительно самостоятельные участки, оценить их перспективы и обосновать направления геологоразведочных работ, на нефть и газ.

ПОКАЗАТЕЛИ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ.

Процесс образования скоплений нефти и газа в земной коре имеет многоступенчатые генетические связи и контролируется совокупностью комплекса факторов:

1) определенным режимом тектонических движений;

2) палеогеографическими и литолого-фациальными, в т.ч. геохимическими условиями накопления осадков;

3) геотермодинамическими условиями вмещающей геологической среды во времени и пространстве;

4) гидрогеологическими и палеогидродинамическими условиями района нахождения скоплений нефти и газа в течение отдельных отрезков времени геологической истории;

5) условиями, обеспечивающими сохранность образовавшихся скоплений нефти и газа

Приведенный комплекс факторов определяет основные показатели и критерии прогноза нефтегазоносности недр.

Лекция 6

КАУСТОБИОЛИТЫ. ГОРЮЧИЕ СЛАНЦЫ

Стоимостный ряд богатств недр России по своей структуре близок к среднемировому. Суммарная ценность оцененных и разведанных за­пасов всех видов полезных ископаемых в России по одной из оценок равна 28,6 трлн $. По стоимости в структуре минерально-сырьевой базы преобладают топливно-энергетические ресурсы (в т.ч. газ 32,2%, уголь и горючий сланец 23,3%, нефть и конденсат 15,7%). Далее следуют нерудное сырье (14,7%), черные (6,8%), цветные и редкие металлы (6,3%), благородные металлы и алмазы (1%), уран (0,01%).

Мировые ресурсы нефти не превышают 1 трлн. т, природного газа 1000 трлн. м³, прирост запасов данных видов углеводородного (УВ) сырья не компенсирует их добычу. Мировые ресурсы углей менее 15 трлн. т, из которых лишь 1/3 потенциально пригодны для получения моторных топлив. Мировые ресурсы горючих сланцев составляют порядка 650 трлн. т и практически не освоены.

Горючие сланцы являются потенциальным минерально-сырьевым источником моторных топлив, т. к. при их переработке могут быть получены слáнцевое мáсло и слáнцевый бензин.

Слáнцевое мáсло (сланцевая нефть) – вязкая жидкость похожая на нефть, получаемая из горючего сланца при нагревании без доступа воздуха до 500°С и выше. Оно характеризуется низкой температурой застывания (не выше 25°С), содержание воды менее 1,5%, серы – 0,8%. Используется для получения химических продуктов, лекарственых препаратов, жидкого топлива. Ресурсы слáнцевого мáсла в мире оцениваются в 550 млрд. т, на долю США приходится – 280 млрд. т (52%), в горючих сланцах Бразилии содержится 112 млрд. т (21%) слáнцевого мáсла, Китая – 26 млрд.т, Австралии – 15 млрд. т, России – 44 млрд. т. Более половины ресурсов слáнцевого мáсла сосредоточено в отложениях кайнозоя – 55%, 36% – палеозоя и только 8% в мезозойских отложениях. 53% ресурсов сформировались в орогенных условиях, 40% – на платформах и только 1% – в геосинклиналях. 55% слáнцевого мáсла содержится в горючих сланцах озерного генезиса, 45% – в горючих сланцах морского происхождения.

Слáнцевый бензин – смесь легких УВ, получаемых при переработке горючего сланца. Основные способы получения слáнцевого бензина: дистилляция сланцевой смолы; каталитический крекинг керосиновых и газойлевых фракций; очистка легких фракций смолы серной кислотой; гидрогенизация. В зависимости от способа получения слáнцевого бензина его свойства существенно меняются. По качеству слáнцевый бензин занчительно уступает нефтяным.

Исходным материалом горючих сланцев являлся сапропель и гуминовые вещества (продукты преобразования остатков оторфованных высших растений).

Сапропель – илистые отложения озер и лагун, содержащие более 15% органического вещества (по массе), образуется под воздействием биохимических и механических процессов на фито- и зоопланктон, бактерии и микроорганизмы, при каталитическом воздействии минеральных частиц. Элементный состав сапропеля (%): С=53÷60; О =30÷35; Н= 6÷8; S = 1,5÷3; N= до 6. Органическая часть сапропеля содержит битумы (до 11 %), гуминовые (до 40 %) и разные минеральные вещества.

Средняя плотность сапропеля 1050 кг/м³, скорость накопления от 0,4 до 8 мм в год, мощность 2-7 м, максимально 30 м в озере Неро (Ярославская обл.) и 40 м в озере Сомино (Ярославская обл.). Прогнозные ресурсы сапропелей в странах СНГ составляют более 280 млрд. м³, из них около 90% сосредоточено в России. Месторождения сапропеля размещены преимущественно в лесной зоне, в области бывшего оледенения.

Добыча сапропеля ведется гидромеханическими методами. Сапропель используются: как удобрение, компост, кормовая добавка животным; для приготовления буровых растворов и строительных материалов (пористые керамические изделия, керамзит, древесно-волокнистые плиты и пр.); в медицине. Ресурсы сапропеля воспроизводятся в планетарном масштабе, а запасы конкретного месторождения (водоема) ограничены и не воспроизводятся.

Среди полезных ископаемых сапропель по своим свойствам близок к торфу. Сходство между сапропелем и торфом заключается в органогенном их происхождении. Сапропель — исключительно озерное отложение. Различия определяются структурными и химическими особенностями исходного материала. Органическая часть торфов состоит из остатков и продуктов распада в основном высших растений.

ОВ на дне бассейна попадает в анаэробную среду, подвергаются биохимическому и физическому диагенезу, сапропель дегидратируется, уплотняется и битумизируется, относительная доля органического углерода возрастает, а осадок в целом преобразуется в горную породу горючий сланец.

Горючий сланец – осадочная порода органического происхождения, содержащая равномерно распределен­ное ОВ(20÷70%), представленное сапропелевым или гумусово-сапропелевым материалом (керогеном). Минеральная часть состоит преимущественно из карбонатов Са, а также Mg, Fe, кремнистых и глинистых компонентов. Сланцы ряда месторождений содержат редкие и рассеянные химические элементы: Мо, V, U, Re, Ge и др. в количествах, значительно превышающих кларковые.

По внешнему виду горючие сланцы - слоистые, реже плотные, массивные, иногда расслаивающиеся на плитки породы темно-серого или коричневого цвета различных оттенков; при воспламенении горят коптящим пламенем с запахом жженой резины.

Горючие сланцы – комплексное полезное ископаемое. Используются как энергетическое топливо и химико-технологическое сырье, могут перерабатываться и для получения бытового газа. Термической переработкой горючих сланцев получают смолу (10-30%), газовый бензин (1,0-1,5%), пирогенетическую воду и горючие газы. В СССР основными объектами освоения были горючие сланцы Прибалтийского бассейна - кукерситы (Эстонское и Ленинградское месторождения) и Волжского бассейна (Кашпирское месторождение). Смола полукоксования кукерситов содержит 20-25% фенолов (преимущественно высококипящих), а также парафиновые, алифатические, нафтеновые и ароматические углеводороды. Из сернистых смол полукоксования сланцев Кашпирского месторождения производили пластификаторы и формацевтические препараты. Высокотемпературным коксованием (950-1000ºС) из кукерситов в 1950 гг производили бытовой газ, газовый бензин и смолу (на территории Эстонии в 1941-1944 гг). Из сланцевой смолы получают химические продукты, которые невозможно или нецелесообразно получать из нефти и угля: антисептики, противокоррозионные препараты, растворители, синтетические смолы, шпалопропиточное масло, различные битумные мастики, мягчители резины, синтетич. дубители, клеи, сырье для производства электродного кокса и другое. Сланцевая зола может найти применение в цементном производстве как глиноземная добавка в шихту, для каменного литья, получения легких заполнителей типа аглопорита, известкования почв и других целей. Промышленный опыт показывает, что из слацев можно извлекать некоторые металлы.

За рубежом сланцевая смола служит в основном для получения топливного и дизельного масла, керосина, бензина и других продуктов; выпуск медицинских препаратов налажен в Австрии и Швейцарии.

Различают следующие основные типы горючих сланцев: собственно сапропелитовые-кукерситы, в которых преобладают продукты превращения простейших водорослей и животных организмов; гумито-сапропелитовые, где значительную долю составляют измененные остатки высших растений.

Горючие сланцы распространены по всей территории земного шара и образуют месторождения в отложениях разного геологического возраста - от кембрия до неогена. Горючие сланцы залегают в виде пластов и линз сложного строения. Общая мощность сланцевых пластов (линз), как правило, не превышает 5 м, чаще до 3 м; полезная мощность пласта обычно колеблется в пределах 0,7÷2,0 м. Площади непрерывного сланценакопления достигают тысяч квадратных километров, рабочая мощность пла­стов в крупных бассейнах выдерживается на сотнях квадратных километров.

Горючие сланцы в России обнаружены в конце 17 в. в Ухтинском районе Предуралья, в 1725 г. они выявлены в Йыхви (Прибалтика). В начале 19 в. на территории Прибалтийского сланцевого бассейна развертываются геологические исследования, а в 1881году горючие сланцы обнаружены на территории современной Ленинградской области Месторождения сланцев в Волжском бассейне открыты в середине 19 века.

Разведанные запасы горючих сланцев СССР по категориям А+В+С₁ составляли 6,4 млрд. т (1987), в т. ч. 4,9 млрд. т в Прибалтийском бассейне и 1,2 млрд.т в Волжском бассейне.

Государственным балансом Российской Федерации запасы горючих сланцев учитываются на 10 месторождениях в пяти бассейнах: Прибалтийском (восточная часть - Ленинградское месторождение), Тимано-Печорском, Волжском, Вычегодском и двух отдельных месторождениях в Кемеровской и Иркутской областях. Промышленное освоение запасов горючих сланцев после 1957 г. осуществлялось только на Ленинградском и Кашпирском месторождениях. Учтенные Государственным балансом запасы составляют по категориям А+В+С₁ 2390* млн. т, С₂ 2824 млн. т, а также 469 млн. т забалансовых запасов.

Детально изучены лишь Ленинградское и Кашпирское месторождения Прибалтийского и Волжского бассейнов. Остальные 10 месторождений, располагают 30,8% запасов по категориям разведанности А+В+С₁ (736,7 млн. т) слабо изучены и не осваиваются.