pdf.php@id=6161.pdf
.pdfМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова
О. К. Баженова, Ю. К. Бурлин, Б. А. Соколов, В. Е. Хайн
ГЕОЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ НЕФТИ И ГАЗА
3-е издание,переработанное и дополненное
Рекомендовано УМО по классическому университетскому образованию
в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по направлению 020700 «Геология»
и специальности 020305 «Геология и геохимия горючих ископаемых»
Издательство Московского университета 2012
Серия
КЛАССИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТСКИЙ УЧЕБНИК
основана в 2002 году по инициативе ректора
МГУ им. М.В. Ломоносова
академика РАН В.А. Садовничего
и посвяшена
250-летию Московского университета
УДК 55:550.4 (075.8) ББК 26.3:26.30я73
Б16
Печатается по решению Ученого совета Московского университета
Р ец ен зен ты :
доктор геол.-минерал, наук, академик РАН А.Н. Дмитриевский
(Институт проблем нефти РАН); доктор геол.-минерал. наук, профессор А.Е. Шлезингер
(Геологический институт РАН)
Баженова О.К., Бурлин Ю .К., Соколов Б.А., Хайн В.Е.
Б 16 Геология и геохимия нефти и газа: Учебник / О.К. Ба женова, Ю.К. Бурлин, Б.А. Соколов, В.Е. Хайн. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательство Московского универси тета, 2012. — 432 с., ил. — (Классический университетский учебник).
ISBN 978-5-211-05326-7
В учебнике (1-е издание — 2000 г., 2-е издание — 2004 г.) рас сматриваются все основные вопросы геологии и геохимии нефти и газа — происхождение, миграция и аккумуляция углеводородов, состав газа, нефти и ее производных и условия их распределения в земной коре. Образование углеводородов рассматривается как повсеместный процесс и естественный результат развития земной коры. Особое вни мание уделяется роли флюидодинамических процессов в формирова нии структур нефтегазоносности осадочных бассейнов. Типизация оса дочных бассейнов проводится с позиций современной геодинамики, с использованием новейших представлений о строении земной коры и нелинейности процессов тектогенеза и литогенеза. Рассматривается роль нефти и газа в экономике и топливно-энергетическом балансе страны и мира.
Для студентов университетов, обучающихся по специальности «Ге ология и геохимия горючих ископаемых».
Ключевые слова: нефть, газ, органическое вещество, углеводороды, не фтематеринские свиты, миграция углеводородов, природные резервуары, коллекторы нефти и газа, породы-флюидоупоры, ловушка, залежи, место рождения нефти и газа, нефтегазоносные бассейны, флюидодинамический режим.
УДК 55:550.4 (075.8) ББК 26.3:26.30я73
© |
Издательство Московского университета, 2012 |
© |
МГУ им. М.В. Ломоносова, художественное |
ISBN 978-5-211-05326-7 |
оформление, 2004 |
Предисловие
Уважаемый читатель!
Вы открыли одну из замечательных книг, изданных в се рии «Классический университетский учебник», посвященной 250-летию Московского университета. Серия включает свыше 150 учебников и учебных пособий, рекомендованных к изданию Учеными советами факультетов, редакционным советом серии и издаваемых к юбилею по решению Ученого совета МГУ.
Московский университет всегда славился своими профессо рами и преподавателями, воспитавшими не одно поколение сту дентов, впоследствии внесших заметный вклад в развитие нашей страны, составивших гордость отечественной и мировой науки, культуры и образования.
Высокий уровень образования, которое дает Московский университет, в первую очередь обеспечивается высоким уровнем написанных выдающимися учеными и педагогами учебников и учебных пособий, в которых сочетаются как глубина, так и до ступность излагаемого материала. В этих книгах аккумулируется бесценный опыт методики и методологии преподавания, кото рый становится достоянием не только Московского университе та, но и других университетов России и всего мира.
Издание серии «Классический университетский учебник» на глядно демонстрирует вклад, который вносит Московский уни верситет в классическое университетское образование в нашей стране, и, несомненно, служит его развитию.
Решение этой благородной задачи было бы невозможным без активной помощи со стороны издательств, принявших участие в издании книг серии «Классический университетский учебник». Мы расцениваем это как поддержку ими позиции, которую зани мает Московский университет в вопросах науки и образования. Это служит также свидетельством того, что 250-летний юбилей Московского университета — выдающееся событие в жизни всей нашей страны, мирового образовательного сообщества.
Ректор Московского университета |
|
академик РАН, профессор |
В.А. Садовничий |
-ПРЕДИСЛОВИЕ -
ктретьему изданию
Одной из главнейших профилирующих дисциплин высшего нефтегазогеологического образования является курс «Геология и геохимия нефти и газа», опирающийся, с одной стороны, на успехи в познании геологических закономерностей размещения месторождений нефти и газа в земной коре, а с другой — на до стижения в области органической геохимии, рассматривающей весь путь преобразования исходного органического вещества в литосфере и формирования состава нефти и газа. Курс представ ляет собой научно-прикладную дисциплину, в задачу которой входит рассмотрение теоретических основ генерации, миграции и аккумуляции углеводородов в виде залежей и месторождений в целях выработки геологических критериев, контролирующих пространственное распространение скоплений нефти и газа на Земле.
Курс «Геология и геохимия нефти и газа» вместе с такими учебными дисциплинами, как «Нефтегазоносные бассейны Рос сии и зарубежных стран», «Методики поисков и разведки место рождений нефти и газа», «Нефтяная литология» и др., составляет основу самостоятельного раздела наук о Земле, названного ака демиком И.М. Губкиным «учением о нефти» (1932). В основу книги «Учение о нефти» (1932) был положен цикл лекций, про читанных И.М. Губкиным в 1922—1930 гг. студентам Московской горной академии. Первым учебником на эту тему в России явил ся труд К.П. Калицкого «Геология нефти» (1921), созданный на основе лекций, прочитанных студентам Петербургского горного института.
Первые учебники, начиная с книг И.М. Губкина и К.П. Ка лицкого, назывались «Геология нефти», хотя элементы газовой геологии и геохимии в них присутствовали. Необходимо упомя нуть три издания учебника И.О. Брода и Н.А. Еременко «Осно вы геологии нефти и газа» (1950, 1953, 1957), а также учебники Н.А. Еременко «Геология нефти и газа» (1961, 1968), К. Бека, И.В. Высоцкого «Геология нефти и газа» (1972), В.В. Семеновича, И.В. Высоцкого, Ю.И. Корчагиной и др. «Основы геологии го рючих ископаемых» (1987). Только в конце 80-х годов в названии учебника для геологов-нефтяников появляется слово «геохимия». В 1993 г. вышел в свет учебник А.А. Бакирова, М.В. Бордовской, В.И. Ермолкина и др. «Геология и геохимия нефти и газа».
6
Настоящий учебник отвечает программе курса для студентов, обучающихся по специальности «Геология и геохимия нефти и газа» государственных университетов. В нем геология нефти и газа рассматривается как фундаментальная проблема естество знания, решение которой имеет большое практическое значение, показана связь дисциплины с другими направлениями геологи ческой науки, подчеркивается увеличение роли геохимии и хи мии нефти в развитии геологии нефти и газа. Прослеживается ход преобразований органического вещества и связь его состава с эволюцией биосферы, последовательное изменение его от ис ходных биопродуцентов до углеводородов нефти, пути и меха низмы превращений биологических систем в геологические объ екты, их преобразование в диагенезе и катагенезе.
Третье, переработанное и дополненное издание учебника от личается большей четкостью и более подробным изложением некоторых разделов. Расширены главы, касающиеся миграции, формирования скоплений нефти и газа, нефтегеологическое рай онирование проведено с позиций современных тектонических концепций, приведены новые данные по запасам и ресурсам.
При написании учебника использованы опубликованные оте чественные и зарубежные работы, а также оригинальный матери ал и разработки авторов.
За критические замечания и пожелания авторы будут весьма признательны. Просьба направлять их по адресу: 119992, ГСП, Москва, Воробьевы горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, геоло гический факультет.
ВВЕДЕН ИЕ
Существование человечества в XXI в. будет обеспечиваться энергией в основном за счет горючих ископаемых, и прежде всего нефти и газа при гораздо меньшей роли других источников. Это определяет необходимость развития новых путей поисков, раз ведки и разработки месторождений углеводородов. Новые пред ставления о формировании этих полезных ископаемых с учетом перманентной генерации углеводородов, в том числе на больших глубинах, являются основными, на чем и построен учебник.
Нефтегазоносность Земли рассматривается как феноменальное следствие развития ее геосфер, а нефтегазообразование — част ный случай дефлюидизации осадочных пород. Нефтеобразование представлено как фундаментальная проблема естествознания, тесно связанная с происхождением и эволюцией жизни на Зем ле и с развитием ее оболочек. Нефть рассматривается в разных аспектах: 1) как горючее полезное ископаемое, 2) как природный углеводородный раствор — единственный неводный раствор на Земле, 3) как жидкий гидрофобный продукт фоссилизации ор ганического вещества, несущий информацию о биосферах про шлых геологических эпох.
Нефтеобразование представляется как сложный автоколеба тельный процесс, сопровождающий осадочное породообразование. Этот процесс саморазвивающийся, он обеспечен энергией, заложенной в самом органическом веществе, и внутренним те плом Земли.
На основе достижений в биогеохимии и геохимии за последние 20 лет с учетом последних представлений об эволюции биосферы рассматривается трансформация исходного вещества биоценозов в ископаемое органическое вещество (ОВ) осадочных пород, в микронефть и нефть. С использованием принципа актуализма оценивается обстановка, наиболее благоприятная для накопле ния высокопотенциального ОВ. Показано, что естественными телами, где протекают (или протекали) процессы нефтегазогенерации, являются нефтегазоматеринские свиты. Они со своим потенциалом рассматриваются с позиций учения о формациях в сочетании с иерархией уровней организации вещества геологиче ских объектов последовательно от индивидуальных углеводоро дов ОВ до углеводородной (УВ) сферы.
В книге прослеживается эволюция органического вещества и связь его состава с эволюцией биосферы, его последовательное
8
изменение от исходных биопродуцентов до углеводородов нефти, пути и механизмы превращений биологических систем в геоло гические объекты, их преобразование в диагенезе и катагенезе.
На основе современных геотектонических концепций показа но, что само возникновение и развитие бассейнов отражает ци клы развития Земли, смену режимов этого развития. Основные черты строения осадочных бассейнов и их нефтегазоносность определяются особенностями строения коры и литосферы и вли янием глубинных процессов.
На примере бассейнов разного генетического типа и возраста устанавливается связь состава нефтей и газов с катагенетической зональностью осадочного бассейна.
Все процессы нефте- и газообразования рассматриваются как характерные черты определенных этапов существования осадоч ных бассейнов, прослеживается путь становления бассейна не фтегазоносным.
С позиций современной геодинамики, с использованием но вейших представлений о строении земной коры дается типизация осадочных бассейнов, рассматриваются особенности их строения, типизация их по режимам развития. Основной упор делается на взаимосвязь всех процессов, протекающих в осадочных толщах и ОВ, с режимом развития осадочного бассейна.
Рассмотрение основных процессов формирования нефтегазо носное™ осадочных бассейнов производится с учетом последних представлений о литогенезе и нелинейном преобразовании ОВ
исвойств осадочных пород, а также характера тектонического режима и особенностей гидродинамики осадочного бассейна. Обращено внимание на изменение состава и свойств как при родных резервуаров, так и углеводородных систем в различных термобарических условиях, в том числе и на больших глубинах.
Принципиально новым является представление о решающей роли флюидодинамических процессов в развитии осадочных бас сейнов, выделены критические рубежи изменения свойств пород, усиления и ослабления флюидогенерации и флюидодинамики на определенных этапах тектоно-седиментационных циклов. Выяв лена роль флюидных потоков как тепломассоносителей, их роль в нефтегенерации, перемещении УВ, в создании фильтрационно емкостных свойств природных резервуаров, в формировании и разрушении их залежей.
Рассматриваются условия формирования скоплений нефти и газа в разных типах нефтегазоносных бассейнов, закономерности формирования и размещения месторождений, их тектоническая
илитолого-стратиграфическая приуроченность к нефтегазонос
9
ным комплексам. Приводятся краткие сведения о запасах нефти и газа, топливно-энергетических ресурсах, их распределении в мире, распределении нефти и газа по странам, по стратиграфи ческому разрезу. Прослеживается неравномерность и избира тельность размещения основных запасов энергетического сырья, динамика его добычи на различных территориях и в акваториях. Подчеркиваются те проблемы геологии нефти и газа, решение которых будет способствовать более рациональному и экономи чески выгодному комплексному использованию этих полезных ископаемых.