Контроль знаний модуля Введение

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите объекты изучения геохимии нефти и газа.

2. Назовите объекты изучения геологии нефти и газа.

3. Назовите цель и задачи дисциплины «геология и геохимия нефти и газа».

4. Назовите дисциплины, на которые опирается и с которыми тесно связана геология и геохимия нефти и газа.

5. С каких времён добывается и в каких целях ранее использовалась нефть?

6. С какого времени стал использоваться природный газ?

7. Какое событие принято за начало развития нефтяной промышленности, как в России, так и за рубежом?

8. Какой год считается датой начала развития нефтяной промышленности в России.

9. Сопоставьте данные по доказанным мировым запасам нефти и газ с данными по ежегодной добыче нефти, и сделайте выводы.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

1. Объектами изучения геохимии нефти и газа являются следующие два:

а) процессы формирования месторождений нефти и газа

б) условия сохранения и разрушения нефти и газа

в) закономерности размещения нефти и газа в земной коре

г) состав и свойства нефтей, газов и природных битумов

д) условия и процессы образования и преобразования нефти и газа

2. Объектами изучения геологии нефти и газа являются следующие три:

а) состав и свойства нефтей, газов и природных битумов

б) условия и процессы образования и преобразования нефти и газа

в) процессы формирования месторождений нефти и газа

г) условия сохранения и разрушения нефти и газа

д) закономерности размещения нефти и газа в земной коре

3. Нефть стала добываться для практических целей:

а) с библейских времён б) в раннем средневековье в) в позднем средневековье

4. Природный газ стал использоваться в практических целях только

а) в раннем средневековье б) в позднем средневековье в) в начале ХХ века

5. За начало развития нефтяной промышленности принято следующее событие:

а) бурение скважин вместо колодцев в местах нефтепроявлений

б) бурение скважин с механическим приводом станка

в) переработка нефти в промышленных масштабах

6. Датой рождения нефтяной промышленности в России принят следующий год:

а) 1855 б) 1864 в) 1859

Часть первая

Геохимия

нефти и газа

_____________________________________________________

1. Общие сведения о горючих ископаемых – каустобиолитах

Цель изучения – получить знание о каустобиолитах, как разнообразных (твёрдых, жидких, газообразных) горючих ископаемых, биогенного происхождения, условиях их образования и преобразования, общих и отличительных признаках и свойствах, генетической классификации и месте нефти и газа среди каустобиолитов.

Задачи – изучить:

• состав, консистенцию, условия образования и преобразования каустобиолитов двух генетических ветвей: битумной и угольной;

• генетическую классификацию каустобиолитов;

• общие и отличительные признаки каустобиолитов.

Уметь:

1. делать макроскопическое описание физических свойств каустобиолитов: цвета, цвета черты, блеска, твёрдости, структуры, текстуры, поведение в растворителе, характер горения;

2. определять основные группы (типы) каустобиолитов по их физико-химическим свойствам и химическому составу.

Понятие о каустобиолитах. В зависимости от агрегатного, или фазового, состояния горючие ископаемые подразделяются на твёрдые, жидкие и газообразные. Главное их свойство – способность гореть определяется сходством элементного состава, в котором преобладают углерод и водород, а также присутствуют три основных гетероэлемента: кислород, азот и сера. Соотношение данных элементов определяет свойства и фазовое состояние полезных ископаемых, от которых в свою очередь зависят способы их добычи и использования в качестве источника энергии и сырья для химической промышленности. Начало классификации твёрдых горючих ископаемых - углей и горючих сланцев положил немецкий учёный Г. Потонье (1908), для которых он ввёл термин «каустобиолиты». В переводе с греческого этот термин означает: горючий (каустос) камень (литос) биогенного (биос) происхождения.

Позже основатель теории органического происхождения нефти и газа Иван Михайлович Губкин распространил понятие «каустобиолиты» на все горные породы и минералы богатые органическим веществом (ОВ) и обладающие способностью гореть, включая нефти и другие природные битумы производные от нефти: мальты, асфальты, асфальтиты, кериты, антраксолиты и другие.

К лассификации каустобиолитов. Среди различных классификаций каустобиолитов широкое распространение получила генетическая классификация каустобиолитов В.А. Успенского и О.А. Радченко (1964, 1979), в которой каустобиолиты по условиям образования разделяются на два генетических ряда: угольный или гумусовый и нефтяной или битумный (рис. 1).

Каустобиолиты угольного ряда представлены концентрированными формами горючего ископаемого вещества сингенетичного осадкам и осадочным породам – это: торфы, сапропелиты, разнообразные угли и горючие сланцы.

Каустобиолиты нефтяного ряда представлены залежами горючих углеводородных газов, нефтей и её производных – природных битумов, а также их аналогов. Залежи каустобиолитов нефтяного ряда имеют миграционную природу, то есть являются эпигенетичным по отношению к вмещающим горным породам и по генезису разделяются на три линии: окислительную, или гипергенную, термическую, или термально-метаморфическую и фазово-миграционную. В зависимости от степени метаморфизма или окисления природные битумы могут иметь вязкую, вязкопластичную и твёрдую консистенцию, быть растворимыми или не растворимыми в органических растворителях и нефтях (табл. 1).

М.К. Калинко все природные органические вещества нефтяного ряда, включая углеводородные газы и газовые гидраты, объединил термином «нафтиды», который получил широкое распространение.

Существует также особая генетическая ветвь природных битумов, которая не связана своим происхождением с нефтью и представлена продуктами локального воздействия на концентрированное ОВ высоких температур или тектонических напряжений. Природные битумы этой генетической ветви называются нафтоидами, то есть нефтеподобными.

Общие и отличительные признаки и свойства каустобиолитов. Им являются:

1) горючесть;

2) биогенное происхождение;

3) образование в процессе литогенеза в осадках и осадочных породах из ОВ высших растений или планктона, сапрофитов и бентоса;

4) эволюция или преобразование в результате изменения геохимических условий, температуры и давления;

5) преобладание в элементном составе углерода, который образует различные по сложности и молекулярной массе соединения с водородом;

6) присутствие кислород- серо- и азотсодержащих органических соединений.

При погружении горных пород растет литостатическое давление и пластовая температура. В результате происходят катагенетические преобразования горных пород и содержащихся в них каустобиолитов. Катагенез каустобиолитов заключается в карбонизации или углефикации ОВ. В результате в каустобиолитах растет содержание углерода за счёт уменьшения количества водорода и других гетероатомов. При температурах выше 300 °С, соответствующих региональному метаморфизму все каустобиолиты в результате углефикации превращаются в органический графит.

Таблица 1. Свойства природных битумов

Класс	Консистенция	Плотность, г/см^3	Растворимость в хлороформе, %	Содержание масел, %	Температура плавления (размягчения), °С
Нефти	От жидкой до вязкой	0,73-1,04	100	65-100	От 40-24 и ниже
Мальты	От вязкой до твердой	0,96-1,05	100	65-40	35-40
Асфальты	То же	1,03-1,10	100	40-25	До 100
Асфальтиты	Твердая	1,10-1,20	100 или  100	Меньше 25	100-300
Кериты	То же	1,07-1,30	20-10 и меньше	Меньше 5	Не плавятся
Антраксолиты	Очень твердая	1,3-2,0	Нерастворимы	-	То же
Озокериты	От вязкой до твердой	0,85-0,97	100	45-95	от 35-40 до 85-100

Отличительные признаки и свойства каустобиолитов. Главными из них являются:

1) отношение залежей к вмещающей породе: каустобиолиты угольного ряда сингенетичны, а каустобиолиты битумного ряда эпигенетичны;

2) генетический тип исходного органического вещества: для каустобиолитов угольного ряда исходным в основном является ОВ высших растений, а для каустобиолитов битумного ряда – ОВ низших организмов (планктона, бентоса, сапрофитов);

3) концентрация исходного ОВ в осадках и осадочных породах: каустобиолиты угольного ряда связаны с концентрированным ОВ, а каустобиолиты битумного или нефтяного ряда – с рассеянным ОВ.