ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ ЗЕМЛИ. ПРОЦЕССЫ ЛИТОГЕНЕЗА

ВВЕДЕНИЕ

Начальные аспекты курса «Геология нефти и газа» изложенные в данном учебном пособии являются попыткой изложить результаты работ большого количества ученых и практиков. Особую благодарность хочу выразить моему учителю в нефтяной геологии, Академику РАН Алексею Эмильевичу Конторовичу, который является примером трудоспособности, научной целеустремленности и огромной мудрости, как для меня, так и для нескольких поколений ученых и практиков в нефтяной геологии.

Настоящий курс предназначен для студентов высших учебных заведений нефтяного профиля, а также для геологических специальностей вузов общегеологического или близкого профиля. В пределах курса с геологических позиций рассмотрены следующие вопросы: что такое нефть и газ, вопросы происхождении, миграции и накоплении (и разрешении) скоплений нефти и газа, приводятся их классификации. Практическая часть программы курса (практические занятия студентов) составляет объяснение практических приемов изучения недр с целью обнаружения и классификации месторождений нефти и газа и приведена на авторском сайте автора при интернетресурсе ТПУ.

При составлении данного пособия получены ценные консультации ряда сотрудников кафедр Томского политехнического университета ГРНМ ИГНД и ГРПИ ИПР, кафедры динамической геологии ГГФ Томского Государственного университета профессора, д.г.-м.н. В.П. Парначева, от ряда сотрудников ИНГГ СО РАН, член-корреспондента РАН В.А. Конторовича, д.г.-м.н. Н.В. Сенникова и др.

При написании работы получены ценные научные замечания от доцента кафедры ИГНД ГРНМ Натальи Михайловны Недоливко, за что автор выражает ей глубокую признательность, как и ряду преподавателей и сотрудников кафедры ГНРМ ИГНД: Николаю Андреевичу Пешкову, Валерии Александровне Москаленко, сотруднику кафедры ГРПИ ИПР Александре Викторовне Ежовой, без помощи которых данный труд не был бы завершен.

Всем им автор выражает свою искреннюю благодарность за помощь и поддержку.

ВВЕДЕНИЕ. РАЗВИТИЕ НЕФЯНОЙ ГЕОЛОГИИ В РОССИИ

В становлении и развитии геологии нефти и газа большую роль сыграли русские и советские ученые - А.Д. Архангельский, Д.В. Голубятников, И.М. Губкин, Н.Б. Вассоевич, А.А. Трофимук, А.Э. Конторович, их ученики и последователи.

Андрей Дмитриевич Архангельский писал труды по различным проблемам стратиграфии, литологии, тектоники, палеогеографии, учению о полезных ископаемых. Изучал верхний мел и палеоген Поволжья. Им также были предложены (в 1912 г.) приёмы детальных палеогеографических реконструкций и разработал основы сравнительно-литологического метода.

Дмитрий Васильевич Голубятников - советский геолог-нефтяник, один из создателей промысловой геологии, один из основоположников нефтяной геологии Азербайджана.

Иван Михайлович Губкин окончил Петербургский учительский институт, Петербургский горный институт. В 1918 г. по предложению В.И. Ленина вошёл в состав Главного нефтяного комитета, а с 1919 г. являлся руководителем Главсланца. В 1920-1925 гг. председатель Особой комиссии по изучению Курской магнитной аномалии. В труде «Учение о нефти» (1932) разработал основы теории происхождения нефти, условия формирования её залежей. Обосновал возможность создания «Второго Баку», в 1932 году предсказал нефтегазоносность палеозоя Западной Сибири.

Николай Брониславович Вассоевич. Его исследования касаются геологии и геохимии нефти и газа, литологии, стратиграфии, тектоники, учения о фациях, региональной геологии Кавказа, Закавказья, Сахалина, Ферганы, древних и молодых платформ, складчатых областей Дальнего Востока и Северо-Востока.

Андрей Алексеевич Трофимук сыграл выдающуюся роль в открытии и освоении «Второго Баку», основал ИНГГ СО РАН, в числе первых академиков переехал из Москвы в Академгородок Новосибирска, где стал директором строящегося института (рис.1.1.).

Алексей Эмильевич Конторович - всемирно известный специалист в области геологии нефти и газа, органической геохимии, математической геологии. Он внес значительный вклад в разработку теории образования нефти, теории и методов количественного прогноза нефтегазоносности, теории и методик поисковых и разведочных работ, в экономику нефтегазового комплекса, в научное обоснование и открытие Западно-Сибирской, Лено-Тунгусской, Хатангско-Вилюйской нефтегазоносных провинций, в теоретическое обоснование и открытие нефтегазоносности докембрия. Он выполнил большой цикл исследований по теоретическим основам органического происхождения нефти, по глобальным и региональным оценкам ресурсов нефти и газа (рис.1.1.).

В послевоенные годы развивая творческое наследие И.М. Губкина, советские, а потом российские ученые и производственники достигли больших успехов в познании основных закономерностей распространения нефти и газа в земных недрах, в изучении вопросов происхождения и условий формирования залежей и местоскоплений. Это позволяет научно обоснованно вести поиски и разведку местоскоплений нефти и природного газа и обеспечивать добычу этих важнейших полезных ископаемых.

Рис. 1.1. Андрей Алексеевич Трофимук, Алексей Эмильевич Конторович – основоположники современного научного уровня нефтяной геологии в Сибири.

В последние десятилетия в Российской Федерации основное направление работ по изучению геологии нефтяных и газовых месторождений сосредоточилось в регионах Западной и Восточной Сибири, планируется переход на шельф морей Северного Ледовитого океана. Научная составляющая этих исследований определялась творческим коллективом во главе с академиком Алексеем Эмильевичем Конторовичем, творческими коллективами многих геологических организаций страны, учеников геологов, о которых кратко рассказано выше.

ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВА УЧЕБНОГО КУРСА

Курс «Геология нефти и газа» предназначен для изучения следующих вопросов:

- краткая история развития нашей планеты и основные геологические процессы, меняющие ее облик и формирующие осадочные породы.

- что такое нефть и газ и как они образуются в недрах.

- что такое породы-коллекторы и благодаря чему в них могут попадать и аккумулироваться нефть и газ (конденсат).

- что такое породы-флюидоупоры, и какие их свойства препятствуют уходу нефти и газа из пород-коллекторов, формируя тем самым месторождения (местоскопления) нефти и газа.

- что такое резервуар, ловушка, залежь, что такое «месторождение нефти и газа» и т.д.

- возрастные уровни формирования нефтяных и газовых месторождений в Западной Сибири, типы пород, участвующих в их формировании.

- миграция углеводородов в недрах.

- формирование и разрушение месторождений нефти и газа.

Основа курса «Геология нефти и газа» - понять, что такое «месторождение нефти и газа» и как его найти. В общем плане можно привести следующую формулировку:

«Нефтяное или газовое месторождение – это такое соотношение в пространстве пород-коллекторов и пород-флюидоупоров, при котором в результате миграции в земной коре различных флюидов может сформироваться и стабильно сохраняться промышленное скопление углеводородов».

Таким образом, для того, чтобы сформировалось нефтяное или газовое месторождение необходимо наличие как самой нефти (газа), так и пород-коллекторов, оформленных в резервуары, по которым эти нефть (газ) могут мигрировать и накапливаться в процессе эволюции земных недр.

Механизм миграции нефти (газа) определяется процессами гравитации, при которых данные флюиды всплывают сквозь воду, напитывающую пласты Земли в её недрах, вплоть до момента, когда их продвижение прекращается либо ввиду выхода флюида на дневную поверхность и последующего исчезновения, либо флюид может быть остановлен непроницаемым экраном, сложенным породами, в которых невозможно или крайне затруднено его дальнейшее продвижение.

Таким образом, месторождение нефти (газа) – это пространственное совмещение определенного количества углеводородов (УВ), пород-коллекторов и пород-флюидоупоров.

Если рассмотреть пару порода-коллектор – порода-флюидоупор, то такая пара по формальным признакам соответствует паре накопления терригенных отложений, таких как проциклит, где первоначально отлагается песчаный пласт, а перекрывает его пласт глинистый.

Такие пары: коллектор-флюидоупор, могут быть сложены:

_ коллекторы – песчаниками, доломитами, образованиями кор выветривания, гидротермально измененными известняками или силицитами;

- фолюидоупоры – соляно-ангидритовые слоями, пластами глин (аргиллитов), соляными штоками, телами эффузивных пород, глинками трения тектонических швов.

Отметим, что пары коллектор-флюидоупор могут быть, как сопряжены во времени, т.е. накапливаться один непосредственно после другого (пара пород песчаник-глина), так и разобщены, как в паре пород кора выветривания палеозойских пород – глина юрской покрышки.

Наиболее простым случаем из приведенных выше является пара песчаник-глина (аргиллит) сопряженные во времени. Они формируют пластовые резервуары. В их формировании ведущим является структурный фактор, когда в результате медленного вертикального смещения различных блоков земной коры, в них вовлекаются названные пары пород таким образом, что формируется структура типа «перевернутой тарелочки», именуемая антиклинальной структурой. В этой перевернутой тарелочке самой тарелочкой является флюидоупор, а внутри тарелочки находится песчаник в виде приблизительно равномерного слоя, пропитанный нефтью (газом), наподобие пористого блина, прописанного сливочным маслом (нефтью). В случае полного заполнения тарелки массой типа хлебного мякиша, пропитанного подсолнечным маслом, как в старинном русском блюде под названием «тюря», мы имеем дело с массивным резервуаром. Только надо помнить, что в недрах всё перевёрнуто. Тарелочка перевёрнута, и в силу этого, заполняется флюидом, который в силу гравитации поднимается вверх, а, при переполнении или наклоне или разрушении тарелочки, флюид её покидает.

Собственно поиск таких «тарелочек» с пластовыми телами из песчаника или массивами из измененных известняков и силицитов, пропитанных нефтью или газом и составляет поиск нефти и газа в Западной Сибири. Во всех других случаях поисков месторождений нефти и газа на территории России мы можем иметь дело в чем-то более сложным, но принцип остается тем же. Мы ищем перевернутую тарелочку, внутри которой есть пористый или кавернозный (или трещиноватый) материал, пропитанный нефтью и/или газом (или их смесью). При этом при поисках месторождений нефти и газа нам будут попадаться множество тарелочек, в которых коллектор будет пропитан водой.

Нефть или газ будут закономерным и приятным сюрпризом для настойчивого исследователя. Геология нефти и газа изучает происхождение, условия залегания в земных недрах и геологическую историю этих полезных ископаемых, на ее основе разрабатывается научная база поисков, разведки и разработки скоплений нефти и газа.

Целью курса «Геология нефти и газа» является создание базы понятий и определений, образующих фундаментальную основу науки - основами знаний о свойствах и составе углеводородов, их классификации, о происхождении углеводородов, о процессах формирования и закономерностях размещения месторождений нефти и газа.

Итак, очень кратко. Основа курса «геология нефти и газа» это знать:

, что представляют нефть и газ. Как они образуются.

- что такое породы-коллекторы и породы-флюидоупоры.

- что такое резервуар, ловушка, залежь, месторождение нефти и газа.

- как происходит миграция углеводородов, как формируются и разрушаются залежи нефти и газа.

Самое главное: Как, где и почему можно найти нефть и газ.

Месторождение, это – пространственное совмещение в недрах:

- пород-коллекторов;

- пород-флюидоупоров;

- определенного количества углеводородов (УВ);

Главный фактор – экономический интерес к этому количеству именно так расположенной в недрах нефти (и/или газа).

ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ ЗЕМЛИ. ПРОЦЕССЫ ЛИТОГЕНЕЗА

Прежде, чем мы перейдём к рассмотрению основных глав настоящего учебного курса, необходимо сделать краткий экскурс в историю развития нашей планеты, основных теорий её развития и основных процессов литогенеза, ведущих к формированию того или иного типа пород, с которыми связано формирование месторождений нефти и газа. Написание данной главы связана с особенностями учебных программ студентов, будущих слушателей курса «Геология нефти и газа». Некоторые имеют какое-то представление о литологии, но не имеют представления о законах развитии и существования нашей планеты, другие не имеют ни того, ни другого. А те, кто уже прослушал данные учебные курсы, имеет возможность переосмыслить свои знания применительно к геологии нефти и газа.