Дисциплины ''Геология и геохимия нефти и газа'' для студентов очного и заочного обучения. Специальность 08.05.00 - ''Геология нефти и газа''

Министерство образования Российской Федерации Ростовский государственный университет Геолого-географический факультет Кафедра гидрогеологии, инженерной и нефтегазовой геологии

В.В. ДОЦЕНКО

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины «ГЕОЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ НЕФТИ И ГАЗА» для студентов очного и заочного обучения специальности 08.05.00 – «Геология нефти и газа»

Ростов-на-Дону 2001

080500. Геология и геохимия нефти и газа

2

Печатается по решению кафедры гидрогеологии, инженерной и нефтегазовой геологии (протокол № 10 от 18 мая 2001 г.) Программа утверждена на заседании кафедры гидрогеологии, инженерной и нефтегазовой геологии 21 декабря 2000 года и одобрена учебнометодической комиссией геологического отделения геолого-географического факультета 11 января 2001 года. Рабочая программа предназначена для студентов очной и заочной форм обучения по специальности 08.05.00 – «Геология нефти и газа», а также для руководителей курсовых работ.

080500. Геология и геохимия нефти и газа

3

ПРЕДИСЛОВИЕ Дисциплина «Геология и геохимия нефти и газа» читается студентам на третьем курсе. Студенты очной формы обучения изучают её в пятом семестре в объеме 150 часов, в том числе: лекций 54 часа, лабораторных занятий 36 часов, самостоятельной работы 60 часов. Завершается изучение дисциплины экзаменом в конце пятого семестра и защитой курсовой работы в конце шестого семестра перед экзаменационной сессией. Студенты заочной формы обучения изучают дисциплину в пятом и шестом семестрах также в объеме 150 часов, но у них на лекции отводится 18 часов, на лабораторные работы 8 часов и на самостоятельную работу – 124 часа. Изучение дисциплины завершается защитой курсовой работы и экзаменом в конце шестого семестра. Целью дисциплины является обеспечение студентов базовыми знаниями о составе, свойствах и происхождении нефти и газа, а также об условиях образования, процессах формирования и закономерностях размещения их скоплений. Задачи дисциплины состоят в формировании у студентов теоретических представлений и понятий, практических умений и навыков, необходимых для последующего успешного усвоения специальных дисциплин нефтегазового профиля. Усвоение материала базируется на знаниях, приобретенных студентами при изучении следующих дисциплин: «Физика», «Химия», «Геохимия», «Общая геология», «Структурная геология», «Минералогия и петрография», «Литология», «Гидрогеология», «Геотектоника». Программа написана в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования направления 650100 –

080500. Геология и геохимия нефти и газа

4

«Прикладная геология», утверждённым приказом Министерства образования Российской Федерации от 02 марта 2000 г. № 686 и рабочим учебным планом Ростовского государственного университета. В ней указано количество часов аудиторных занятий по темам дисциплины, наименование тем и объем лабораторных работ, вопросы для самостоятельного изучения, формы и сроки текущего контроля знаний для студентов очной формы обучения.

080500. Геология и геохимия нефти и газа

5

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ В в е д е н и е (1 час) Цель, задачи, содержание дисциплины и её место в учебном процессе. Значение нефти и газа в топливно-энергетическом комплексе, экономике и политике различных стран. Возникновение, современное состояние и перспективы развития геологии и геохимии нефти и газа. Направление работ и вклад ученых кафедры гидрогеологии, инженерной и нефтегазовой геологии РГУ в развитие геологии и геохимии нефти и газа. Основные понятия и проблемы геологии и геохимии нефти и газа: терминологические, генетические, классификационные, поисковые. Часть I. ГЕОХИМИЯ НЕФТИ И ГАЗА (21 час) Тема 1. Место нефти и газа среди каустобиолитов (1 час) Понятие о каустобиолитах и их генетическая классификация по В.А. Успенскому, О.А. Радченко. Классификация карботенов по Н.Б. Вассоевичу, Н.Б. Муратову. Объем и содержание понятия «битум». Литература: 1, 2, 4, 12, 15, 25, 26. Тема 2. Геохимия нефти (5 часов) Элементный, микроэлементный и изотопный состав нефти. Компонентный (групповой) состав нефти (углеводородные соединения: алканы, цикланы, арены, гибридные соединения; неуглеводородные соединения: сернистые, кислородные, азотистые, смолы и асфальтены). Реликтовые структуры нефтей (хемофоссилии).

080500. Геология и геохимия нефти и газа

6

Физические свойства нефти: плотность, вязкость, температура застывания и плавления, поверхностное натяжение, оптические и электрические свойства, газонасыщенность, давление насыщения, обратная (ретроградная) растворимость, взаимная растворимость нефти и воды, теплота сгорания, температура кипения и фракционный состав. Зависимость физических свойств нефти от её состава. Геохимическая эволюция нефтей: термокаталитические преобразования, гипергенные изменения (химическое окисление, биодеградация). Физическое фракционирование нефтей. Методы исследования и виды классификаций нефтей: технологические, химические, генетические, геохимические. Литература: 1, 2, 4, 5, 12, 15-19, 24, 25, 26, 30, 31. Тема 3. Геохимия газа (5 часов) Условия нахождения, состав и генетические типы природных газов. Основные свойства природных газов: плотность, вязкость, растворимость в воде и нефти, сорбция, диффузия, фильтрация, всплывание, критическая температура и давление, гидратообразование. Принципы классификации природных газов. Классификация природных газов В.И. Вернадского (1934); В.А. Соколова (1966). Состав и формы нахождения природных горючих газов в недрах. Формирование химического состава газов в газовых и нефтяных залежах. Газоконденсатные системы, их состав и свойства. Газовые гидраты. Литература: 1, 2, 4, 5, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 25, 26, 30, 31. Тема 4. Происхождение нефти и газа (2 часа)

080500. Геология и геохимия нефти и газа

7

Практическое значение проблемы происхождения нефти и газа. Гипотезы неорганического происхождения нефти и газа, их возникновение, развитие и фактическая основа. Этапы развития, основные положения и факты теории органического (осадочно-миграционного) происхождения нефти и газа. Полигенные концепции и современные модификации теории органического происхождения нефти и газа. Литература: 1, 2, 4-6, 9, 10, 12, 14-16, 25. Тема 5. Геологические и геохимические условия преобразования органического вещества и образования нефти и газа (8 часов) Элементная основа живого вещества. Геохимия углерода. Значение круговорота углерода в природе и его энергетические источники. Компонентный химический состав продукции биосферы: белки и аминокислоты, липиды, углеводы и лигнин, пигменты. Этапы преобразования органического вещества (ОВ): седиментогенез и диагенез, катагенез. Пути поступления, условия накопления и преобразования исходного ОВ на стадиях седиментогенеза и диагенеза. Состав преобразованного ОВ осадочных пород на стадии диагенеза: битумоиды, фульвовые, гуминовые и сапропелевые кислоты. Генетические типы нерастворимого ОВ (керогена) и их связь с нефте- и газопроизводящим потенциал осадочных пород. Катагенетическая стадия преобразования ОВ и её факторы. Подстадии и градации катагенеза и критерии их выделения. Вертикальная геохимическая зональность процесса нефтегазообразоания: понятие и история развития представлений. Главные фазы и зоны нефте- и газообразования. Характеристика главных зон нефте– и газообразования. Литература: 1, 2, 4, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 25-28, 30.

080500. Геология и геохимия нефти и газа

8

Часть 2. ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА (32 часа) Тема 6. Природные резервуары и ловушки нефти и газа (9 часов) Породы-коллекторы, их ёмкость и виды пористости (общая, открытая, закрытая, эффективная). Морфологические и генетические виды пустот. Проницаемость пород-коллекторов и её виды: абсолютная (физическая), эффективная (фазовая), относительная. Литологические типы коллекторов. Изменение коллекторских свойств пород с глубиной. Основные классификационные признаки коллекторов (типы горных пород, виды пустотного пространства, условия фильтрации и аккумуляции флюидов, характер и величина проницаемости, величина открытой пористости). Флюидоупоры и ложные покрышки. Факторы, определяющие экранирующие свойства флюидоупоров. Классификация флюидоупоров Э.А. Бакирова. Классификация глинистых пород А.А. Ханина по их экранирующей способности. Природные резервуары и их морфологические типы по И.О. Броду (1951). Переходные подтипы резервуаров по Л.С. Мончаку и З.А. Табасаранскому (1975). Типы гидродинамических систем в природных резервуарах (по Л.С. Мончаку, 1975). Ловушки нефти и газа и принципы их классификации. Генетические классификации ловушек З.А. Табасаранского (1982) и Н.А. Ерёменко (1968). Морфолого-генетическая классификация ловушек нефти и газа В.Б. Оленина (1974). Типы ловушек по характеру замкнутости (по Н.Б. Вассоевичу). Пластовое давление в природных резервуарах и его виды: горное давление (геостатическое и геодинамическое), гидростатическое, гидродинамическое, условно гидростатическое, приведенное (пьезометрическое), аномально

080500. Геология и геохимия нефти и газа

9

высокое (АВПД) и аномально низкое (АНПД). Причины образования аномальных давлений. Значение фактора пластового давления для нефтегазовой геологии и геохимии. Температурные условия в природных резервуарах и их показатели: геотермическая ступень, геотермический градиент, плотность теплового потока, теплопроводность пород. Основные факторы формирования и перераспределения температур в стратисфере. Влияние пластовых температур на генерацию углеводородов (УВ), их фазовое состояние и состав. Литература: 1-4, 6-8, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 23-26, 29, 30. Тема 7. Нефтегазоносные комплексы (2 часа) Нефтегазоматеринские, нефтегазопроизводящие и нефтегазоносные породы. Типичные и нетипичные, первично и вторично нефтегазоносные породы. Нефтегазоносные формации. Регионально нефтегазоносные комплексы по А.А. Бакирову. Классификация нефтегазоносных комплексов Э.А. Бакирова (1969) по площади распространения и соотношению нефтегазосодержащих и нефтегазопроизводящих пород. Литература: 1-4, 11-13, 15, 16, 20, 25-28. Тема 8. Миграция углеводородов в земной коре (4 часа) Этапы миграции УВ: первичная миграция (эмиграция), вторичная миграция, третичная миграция (ремиграция). Первичная миграция и её механизм. Вторичная миграция УВ: её пути, виды, формы и факторы. Масштабы (дальность) миграции УВ, определение направления их миграции. Литература: 1-4, 11, 12, 14-16, 22, 23, 27.

080500. Геология и геохимия нефти и газа

10

Тема 9. Формирование и разрушение залежей нефти и газа (4 часа) Понятие о локальных и региональных скоплениях нефти и газа по А.А. Бакирову. Принципиальная схема и элементы сводовой газонефтяной или нефтегазовой залежи. Процесс формирования залежей нефти и газа. Основной принцип аккумуляции и принцип дифференциального улавливания УВ. Понятие о геологическом времени, продолжительности (длительности) и скорости (интенсивности) формирования залежей нефти и газа. Характеристика методов определения времени формирования залежей нефти и газа: палеотектонического (палеоструктурного), палеогеологического, палинологического, литологического (минералогического), геохимического, гелий-аргонового, историко-геолого-геохимического, диффузно-хроматографического, термобарического (объёмного) и метода давления насыщения нефти газом. Понятие о ресурсах и запасах нефти и газа и их категориях. Подразделение месторождений нефти и газа по величине запасов. Классификация и номенклатура залежей УВ по фазовому состоянию и количественному соотношению нефти, газа и конденсата (по В.Г. Васильеву и др., 1966). Разрушение скоплений нефти и газа и его факторы. Литература: 1-4, 12, 13, 15, 16, 19, 25, 26. Тема 10. Классификация и характеристика скоплений нефти и газа (8 часов) Основной принцип классификации залежей нефти и газа. Морфологическая классификация залежей И.О. Брода (1951) по типам природных резервуаров. Генетическая классификация залежей А.А. Бакирова (1960) по типам ловушек. Характеристика залежей нефти и газа различных генетических классов, групп и подгрупп. Генетическая классификация месторождений нефти и газа

080500. Геология и геохимия нефти и газа

11

А.А. Бакирова. Характеристика основных генетических типов месторождений. Зоны нефтегазонакопления и их генетические типы. Литература: 1-3, 11-13, 15, 16, 18, 20, 21, 26-28. Тема 11. Нефтегазогеологическое районирование и закономерности размещения скоплений нефти и газа в земной коре (5 часов) Цель, основные задачи и принципы нефтегазогеологического районирования. Схемы нефтегазогеологического районирования по геотектоническому и генетическому принципам. Характеристика нефтегазоносных провинций, областей и районов. Основные закономерности размещения скоплений нефти и газа в земной коре. Глубинная (вертикальная), геоструктурная и литолого-стратиграфическая зональность размещения преимущественно нефтяных или газовых скоплений. Перспективы развития нефтегазовой геологии и геохимии. Литература: 1-4, 11-13, 15, 16, 22, 25 26, 28. НАИМЕНОВАНИЕ ТЕМ И ОБЪЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ (36 часов) 1. Ознакомление с коллекцией каустобиолитов, изучение схем их классификаций, описание характерных свойств – 4 часа. 2. Изучение схем геохимических классификаций нефтей А.Н. Резникова (1968) и В.С. Соболева (1978) – 4 часа. 3. Ознакомление с коллекцией пород-коллекторов и флюидоупоров, изучение их классификационных признаков – 4 часа. 4. Прогнозирование температур в природных резервуарах – 6 часов. 5. Изучение методов прогноза пластовых давлений – 4 часа.

080500. Геология и геохимия нефти и газа

12

6. Изучение генетической классификаци залежей нефти и газа А.А. Бакирова и их изображений в плане и разрезе – 4 часа. 7. Построение графических моделей (геометризация) залежей нефти и газа различных генетических и морфологических типов – 6 часов. 8. Определение времени формирования залежей нефти и газа – 4 часа. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ (60 часов) Тема 2. Изотопный состав нефтей. Физические свойства нефтей. Тема 3. Основные свойства природных газов. Классификация природных газов В.А. Соколова. Тема 5. Геохимия углерода. Значение круговорота углерода в природе и его энергетические источники. Тема 6. Морфолого-генетическя классификация ловушек нефти и газа В.Б. Оленина. Пластовое давление в природных резервуарах и его виды. Температурный режим в природных резервуарах и его показатели. Основные факторы формирования и перераспределения температур в стратисфере. Тема 9. Характеристика методов определения геологического времени формирования залежей нефти и газа. Классификация и номенклатура залежей УВ по фазовому состоянию и количественному соотношению нефти, газа и конденсата (по В.Г. Васильеву и др.). Тема 10. Генетическая классификация месторождений нефти и газа А.А. Бакирова. Тема 11. Геоструктурная и литолого-стратиграфическая зональность размещения преимущественно нефтяных или газовых скоплений.

080500. Геология и геохимия нефти и газа

13

ФОРМЫ И СРОКИ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ Темы заданий для контрольных работ Тема 2. Геохимия нефти Тема 3. Геохимия газа Тема 5. Геологические и геохимические условия преобразования органического вещества и образования нефти и газа Тема 6. Природные резервуары и ловушки нефти и газа Тема 10. Классификация и характеристика скоплений нефти и газа

Шкала оценок

Срок проведения

Пятибальная система ─//─

Середина октября

─//─

Конец ноября

─//─

Середина декабря

─//─

Конец декабря

Начало ноября

080500. Геология и геохимия нефти и газа

14

ЛИТЕРАТУРА Основная 1. Геология и геохимия нефти и газа: Учебник для вузов / А.А. Бакиров, М.В. Бордовская, В.И. Ермолкин и др. - М.: Недра, 1993. - 228 с. 2. Основы геологии горючих ископаемых: Учебник для вузов / В.В. Семенович, И.В. Высоцкий, Ю.И. Корчагина и др. - М.: Недра, 1987. - 397 с. Дополнительная 3. Бакиров А.А., Мальцева А.К. Литолого-фациальный и формационный анализ при поисках и разведке скоплений нефти и газа: Учеб. пособие для вузов. – М.: Недра, 1985. – 159 с. 4. Бека К., Высоцкий И.В. Геология нефти и газа: Учебник для вузов. М.: Недра, 1976. - 592 с. 5. Бурдынь Т.А., Закс Ю.Б. Химия нефти, газа и пластовых вод: Учеб. пособие для нефтяных техникумов. – М.: Недра, 1978. – 276 с. 6. Бурлин Ю.К. Природные резервуары нефти и газа: Учеб. пособие. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1978. - 135 с. 7. Бурлин Ю.К., Конюхов А.И., Карнюшина Е.Е. Литология нефтегазоносных толщ: Учеб. пособие. - М.: Недра, 1991. - 286 с. 8. Волков В.Н. Методическое пособие к занятиям по спецкурсу «Методы изучения и прогноза аномально высоких пластовых давлений «АВПД». – Ростов-на Дону: Изд-во РГУ, 1992. – 24 с. 9. Гаврилов В.П. Происхождение нефти. – М.: Наука, 1986. – 174 с. 10.

Гаврилов В.П. Геодинамическая модель нефтегазообразования в

литосфере и её следствия // Геология нефти и газа. – 1998. - № 6. – С. 2-12.

080500. Геология и геохимия нефти и газа

15

11. Геологические условия формирования и размещения зон нефтегазонакопления / А.А. Бакиров, Э.А. Бакиров, Л.П. Мстиславская и др. – М.: Недра, 1982. – 238 с. 12. Геология и геохимия нефти и газа: Учебник для вузов / А.А. Бакиров, З.А. Табасаранский, М.В. Бордовская и др. - М.: Недра, 1982. - 288 с. 13. Геология и геохимия природных горючих газов.: Справочник / Под ред. И.В. Высоцкого. - М.: Недра, 1990. - 315 с. 14. Доленко Г.Н. Геология и геохимия нефти и газа. - Киев: Наукова думка, 1990. - 253 с. 15. Еременко Н.А. Геология нефти и газа: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1968. - 385 с. 16. Еременко Н.А., Чилингар Г.В. Геология нефти и газа на рубеже веков М.: Наука, 1996. - 176 с. 17. Жузе Т.П. Миграция углеводородов в осадочных породах. – М.: Недра, 1986. – 188 с. 18. Калинко М.К. Геология и геохимия нафтидов.- М.: Недра, 1987. – 241с. 19. Карцев А.А. Основы геохимии нефти и газа. - М.: Недра, 1978. 20. Леворсен А. Геология нефти и газа. - М.: Мир, 1970. - 639 с. 21. Несмеянов Д.В., Тарсис А.Д. Геометризация залежей нефти и газа: Учеб. пособие. – М.: Изд-во Российского ун-та дружбы народов, 1998. – 94 с. 22. Нестеров И.И., Потеряева В.В., Салманов Ф.К. Закономерности распределения крупных месторождений нефти и газа в земной коре. – М.: Недра, 1975. 23. Прогнозирование температурных условий на больших глубинах / Е.А. Любимова, А.Н. Резников, Ю.А. Ганиев, Н.В. Голозубова // Советская геология. – 1979. - № 6. – С. 19-25.

080500. Геология и геохимия нефти и газа

16

24. Резников А.Н. Геохимическая система нефтей СССР // Геология нефти и газа. –1968. - № 4. –С. 11-16. 25. Словарь по геологии нефти и газа. - Л.: Недра, 1988. - 679 с. 26. Справочник по геологии нефти и газа / Под ред. Н.А. Еременко. - М.: Недра, 1984. - 480 с. 27. Структурные и историко-генетические построения при поисках нефти и газа: Учебник / Б.А. Соколов, О.К. Баженова, В.А. Егоров и др. - М.: Изд-во МГУ, 1998. - 176 с. 28. Теоретические основы и методы поисков и разведки скоплений нефти и газа: Учебник для вузов / А.А Бакиров и др. – М.: Высшая школа, 1987. – 384 с. 29. Ханин А.А. Породы-коллекторы нефти и газа нефтегазоносных провинций СССР. – М.: Недра, 1973. – 304 с. 30. Хант Дж. Геология и геохимия нефти и газа. - М.: Мир, 1982.- 704 с. 31. Химия нефти и газа: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В.А. Проскурякова и А.Е. Драбкина. – Л.: Химия, 1981. – 359 с.