Структуры месторождений горючих ПИ. _«Структуры месторождений горючих ПИ». Структуры месторождений горючих пи
 Скачать 0.77 Mb.
|
1.1. Месторождения природного газаПриродные газы распространены в верхних оболочках Земли (атмосфере, гидросфере, литосфере) и находятся в свободном, растворенном и сорбированном состояниях. Все они, в том числе газы газовых, газоконденсатных, газонефтяных и нефтяных залежей, а также растворенные в пластовых водах представлены широким диапазоном химических УВ и неуглеводородных компонентов. К углеводородной группе относятся предельные алкановые УВ – метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан и изобутан С4Н10, неопентан С5Н12, а также непредельные алкены – этилен С2Н4, пропилен С3Н6, бутилен и изобутилен С4Н8; к неуглеводородной – азот N2, кислород О2, водород H2, сероводород Н2S, диоксид углерода CО2, оксид углерода CO («угарный газ») и все инертные газы. Как правило, УВ преобладают, а срединих метан и его гомологи. Огромным числом открытых газовых месторождений и разнообразием составов природных газов обусловлено большое число их классификаций, в том числе по запасам, местонахождению в литосфере, гидросфере и по географическим континентам. Ниже дана классификация месторождений природного газа по объему извлекаемых запасов (Бакиров, 1973, Попков и др., 2011): Класс месторождения - Объем запасов, млрд м: Мелкое -1–10; Среднее - 10–100; Крупное - 100–1 000; Месторождение гигант -1000–3000; Месторождение уникум - Более 3000. Основные запасы газа (84,8 %) сосредоточены на глубинах до 3 км, 13,9 % запасов газа крупнейших месторождений мира – в интервале глубин 3–5 км, 1,3 % запасов – в интервале глубин более 5 км. Распределение начальных разведанных запасов газа основных месторождений мира по стратиграфическим комплексам. Природные газы являются экологически наиболее чистым топливом. Однако в настоящее время потребление их в мире ограничивается недостаточной обеспеченностью запасов для начала добычи, безопасностью и пропускной способностью действующих газопроводов. Перспективы разведанных месторождений морских шельфов позволяют предположить, что в ближайшее время значительно увеличатся общемировые запасы природного газа. Только по месторождениям РФ запасы газа месторождений морских шельфов оцениваются в 73 трлн м3 (Баренцево, Карское, Каспийское моря и северо-восточный шельф о. Сахалин). В последние годы широко развивается производство сжиженного природного газа, что позволит избежать зависимости от системы газопроводов. В его основе лежит технология перевода газа в жидкое состояние за счет охлаждения до температуры –161 °С, что позволяет снизить исходный (первоначаль ный) объем в 600 раз с последующим транспортированием танкерами газовозами по морю или другими способами. 1.2 Классификация газовПервую классификацию природных газов предложил В.И. Вернадский в 1912 г.1В классификации по химическому составу газы были сгруппированы следующим образом (1912–1934): 1) газы земной поверхности; 2) газы, связанные с высокой температурой; 3) газы, пронизывающие земную кору. В развитие классификации В.И. Вернадского В.В. Белоусовым (1937), А.Л. Козловым (1950), И.В. Высоцким (1954), К.П. Флоренским (1956), К.П. Кофановым (1959), А.И. Кравцовым (1961), И.С. Старобинец (1962), М.И. Субботой (1968), В.А. Соколовым (1971) и другими исследователями по различным признакам было разработано более 20 подробных классификаций. Природные газы условно разделены на три типа: свободные газы – газы чисто газовых и газоконденсатных залежей, газовых шапок газонефтяных и нефтегазоконденсатных залежей(такжевпорахпород,газовыхструях–грязевыевулканы); связанные – газы, находящиеся в пласте в контакте с нефтью; растворенные – газы в пластовых водах и нефтях. В зависимости от соотношения газа и нефти выделяют газонефтяные залежи: нефтяные с газовой шапкой; газовые с нефтяной оторочкой промышленного значения; газовые с нефтяной оторочкой непромышленного значения. Предложенная В.В. Белоусовым (1937) генетическая классификация газов (биохимического, воздушного, химического и радиоактивного происхождения) в дальнейшем была расширена и дополнена А.Л. Козловым (1950) и И.В. Высоцким (1954). Наиболее полная генетическая классификация включает характеристику исходного материала газов, основные газообразующие процессы, форму нахождения и химический состав (Высоцкий, 1990). I. Газы биохимического генезиса: 1) микробиологического преобразования ОВ илов и почв – СО, СН4, N2, CO, N2O, NO2, H2, NH3, H2S и др.; 2) микробиологического преобразования ОВ торфа – СО2, N2, СН4, СО, H2S, NH3 и др.; 3) микробиологического преобразования ОВ углей – СО2, СН4, N2, СО, Н2 и т.п.; 4) микробиологическогопреобразованиянефти–СН4,СО2ипроч.; 5) фотосинтеза зеленых растений – О2; 6) жизнедеятельности высших растений – СО2, СО, С2Н4 и др.; 7) жизнедеятельности животных – CO2, CO, H2S, СН4 и т.д.; 8) микробиологического разложения биомы растений и животных – СО2, СО, CH4, H2S, N2, NH3 и т.п. II. Газы химического генезиса: 1) химического генезиса в нормальных условиях земной поверхности – СО2 и др.; 2) термических реакций – СН4, СО, СО2 и т.д. (150–300 °С); 3) термокаталитических реакций – CH4 и другие алканы, Н2, СО и т.п. III. Газы дегазации мантии: 1) дегазации мантии – СН4, Н2, NH3, N2, CO2, SO2, H2S, CO, Н2О и проч.; 2) остаточные газы первичной атмосферы Земли – Ar, N2 и т.д. IV. Газы радиоактивного распада и радиохимического генезиса: генерирующиеся на участках распространения радиоактивных элементов – Не, Ar, Rn, H2, O2 и др. V. Газы, образующиеся под воздействием космических лучей: генерирующиеся в верхних слоях атмосферы. Атомарные – Н, Не и др., изотопы – Н2, О2, N2, O2, NO и т.д. В одной из действующих классификаций природных газов по химическому составу выделено 10 классов газа из числа наиболее часто встречающихся в природе (табл. 1.1).
В развитие этой классификации И.В. Высоцкий (1990) предлагает с учетом концентраций главных компонентов, а в некоторых случаях и гелия, разбивку углеводородных газов (класс 1) на сухие (СН4 87–89 %, С2+В до 3 %, N2 до 4 %); жирные (СН4 50–75 %, С2+В 20–45 %); гелиеносные (СН4 50–85 %, N2 10–45 %, Не 0,1–2,0 %) и т.п. Разработанные промысловые классификации характеризуют природные газы как сырье для промышленной переработки. Это классификации газов по содержанию этана и других тяжелых углеводородов, газового конденсата, гелия, сероводорода и т.д. (Якуцени, 1965–1968, Лондон, 1973). Таким образом, существует большое разнообразие классификаций природного газа (в том числе горючего), основанных главным образом на химическом составе, генезисе, требованиях к составу газа как сырью для промышленного использования и др. Исследователь должен выбирать классификацию в соответствии с поставленной целью изучения природного газа. Характеристика газов атмосферы. Атмосфера – воздушная оболочка Земли, состоящая в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения), количество которых непостоянно. Мощность воздушной оболочки превышает 1000 км (условно верхняя граница атмосферы проводится на высоте 3000 км). Масса входящих в состав атмосферы газов оценивается в 5,12.1015 т. В 1 см3 воздуха содержится 2,7·1019 молекул разных газов. На уровне моря давление атмосферы составляет 1013,25 ГПа. Концентрация молекул и атомов газов атмосферы здесь равна 1013 в 1 см3. По мере удаления от земной поверхности концентрация частиц убывает. По химическому составу атмосфера подразделяется на четыре зоны в соответствии с преобладанием компонентов: азотно-кислородная, азотная, гелиевая и водородная (Высоцкий,1990). Нижняя зона – азотно-кислородная. Сухой атмосферный воздух у поверхности Земли характеризуется следующим составом: 78,08 %об азота N2; 20,95 % кислорода О2; 0,93 % аргона Ar; изменяющиеся содержания диоксида углерода СО2 – 0,032 % и водяного пара – в среднем 1 % (по состоянию на 2012 г.), прочие, а именно: водород, гелий, неон, другие благородные газы и загрязнители. Процентное соотношение основных газов атмосферы мало меняется до высоты примерно 100 км (в гомосфере). На высоте 20–25 км расположен слой озона, который предохраняет живые организмы на Земле от вредного коротковолнового излучения. Выше 100 км (в гетеросфере) состав воздуха начинает меняться с высотой: растет доля легких газов, а на очень больших высотах преобладают гелий и водород; часть молекул газов разлагается на атомы и ионы, образуя ионосферу. В настоящее время наука не может со стопроцентной точностью сказать обо всех этапах образования Земли. Согласно наиболее распространенной теории, атмосфера Земли пребывала в четырех различных составах. Первоначально она состояла из легких газов (водород и гелий), захваченных из межпланетного пространства с последующим насыщением газами вулканической деятельности. Качественный состав первичной атмосферы можно характеризовать следующим образом: большая часть – метан СН4, аммиак NH3, водород H2, вода H2О, оксид углерода СО, диоксид углерода СО2 (Тугаринов, 1973). Характеристика газов гидросферы. Гидросфера Земли охватывает поверхностные (Мировой океан, льды, реки и озера) и подземные воды и занимает 2/3 земной поверхности, проникая на глубину свыше 10 км. По А.П. Виноградову (1973), общая |