Образование залежей нефти и газа

Вместилещем нефти и газа в земной коре являются пустоты (поры) и трещины в осадочных горных породах. Суммарный объем пустот характе­ризует абсолютная (теоретическая) пористость - отношение объема пус-

184

тот в породе V_nко всему объему породы V. Это отношение, выраженное в процентах или долях единицы, называют коэффициентом пористости

К = V_n/V.

Легко показать, что максимальный теоретический коэффициент пористости К = 47,6 %, а минимальный К = 25,8 %. Реальный коэффици­ент пористости, как правило, лежит в этих пределах. Однако форма зерен, неотсортированность по размеру, наличие цементирующего вещества ме­жду зернами могут привести к уменьшению пористости ниже 25,8 %. Не­трудно показать, что теоретическая пористость не зависит от размеров шарообразных зерен.

Эффективной пористостью называют отношение объема сооб­щающихся между собой пор ко всему объему породы. Именно сообщаю­щиеся поры заполняются пластовыми флюидами (нефтью, газом, водой), поэтому важный показатель - коэффициент насыщения породы К_н, рав-ный отношению объема пустот, заполненных флюидом V_ф, к общему объ-

ему пор V_n:

к_н = v_ф/v_n.

Показатель горной породы, характеризующий возможность и ско­рость перемещения в ней флюида, называют проницаемостью.

Пористые и трещиноватые горные породы, способные вмещать промышленно значимые количества флюидов, называют коллекторами. Лучшими природными коллекторами являются пески и песчаники (так называемые гранулярные коллекторы), а также известняки (так называе­мые трещиноватые коллекторы). Обязательное условие существования коллекторов в качестве резервуаров нефти и газа - изоляция их от других проницаемых пород практически непроницаемыми породами. Лучшими изоляторами (так называемыми флюидоупорами) являются глины, прони­цаемость которых близка к нулю, в то время как пористость может быть существенной.

Нефть и газ - это горные породы, отличающиеся способностью го­реть как каменный уголь, торф, бурый уголь. Горючие породы получили название каустобиолитов («каустос» - горючий, биос - жизнь, литое - ка­мень) - горючих органических камней. Каустобиолиты нефтегазового ря­да называют битумами.

Физико-химические свойства нефти и газа

Как и все каустобиолиты, нефть содержит углерод, водород и ки­слород в следующих средних соотношениях: С 85 %; Н 13,5 %; О 1,5 %. Кроме этого, часто в нефти содержатся сера и азот (до 5%).

Нефть составляют углеводороды (УВ) трех основных групп: мета­новые, нафтеновые и ароматические. Метановые УВ (алканы) относятся к предельным УВ и соответствуют химической формуле C_nH_2n+2

185

вые (нафтеновых УВ более 65 %), нафтенометановые и ароматические.

К основным показателям физических свойств нефтей относятся плотность, вязкость, температура застывания, кипения и испарения, теплота сгорания, растворимость, электрические и оптические характеристики.

Углеводородный природный газ образует как самостоятельные промышленные скопления, так и встречается в земной коре вместе с неф­тью. Он представляет собой смесь нескольких газов: 95 % метан CH₄ос­тальное - этан С₂Н₆, пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀ и другие метановые УВ. Основные свойства газа: молекулярная масса, плотность, вязкость, рас­творимость, сорбционная способность, упругость паров, критическое дав­ление, теплотворность, теплоемкость, температура.

Как видим, нефть и газ - это сложные естественные соединения УВ. Как правило, нефть имеет темный цвет, резкий запах, масляниста на ощупь; плотность нефти менее 1000 кг/м³. Газ бесцветен, не имеет запаха, тяжелее воздуха, ядовит; в смеси с воздухом взрывоопасен.

186

Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Для того чтобы открыть (обнаружить) нефтяное и газовое место- рождение, необходимо выполнить целый комплекс поисково-разведочных работ, который включает в себя несколько этапов: полевые геологические работы, поверхностные геофизические и геохимические исследования, бурение разведочных скважин с одновременными глубинными исследо­ваниями.

История разведочных работ на нефть и газ богата парадоксами. В