Венера: Нет, это был не фосфин
(Как надежды астрономов рушатся)
(Как надежды астрономов рушатся)
Чтобы понять этот пост, рекомендую прочитать основы: Просто о сложном. Как под землей залегает нефть
Итак, любой коллектор - порода, содержащая нефть, газ или воду, имеет пористое строение. Именно это определяет ее фильтрационно-емкостые свойства - способность удерживать жидкость и газ, а также из проводить.
По величине поровых каналов пористость условно подразделяется на три группы:
Сверхкапиллярные – диаметр 2 – 0,5 мм;
Капиллярные – диаметр 0,5 – 0,0002 мм;
Субкапиллярные – диаметр менее 0,0002
мм.
Кроме пор ещё выделяют каверны - большие полости, и трещины
От размера пор зависит проницаемость коллектора. По сверхкапиллярным каналам нефть и газ движутся свободно, по капиллярным со значительным сопротивлением капиллярных сил и извлечь всю нефть из них невозможно. А по субкапиллярным жидкость и/или газ практически не движется, не смотря на та, что пор этих быть может очень много, например в глине.
Общее число пор в породе называется общей пористостью. Это общий объем пор пласта. Он, теоретически, может быть от 0 до 1 (0-100 процентов), в реальности редко превышает 30-40 процентов.
Но общая пористость не так важна для добычи, как открытая пористость. Под Под этим понимается объем пор, соединённых между собой, именно по ним и движется жидкость и/или газ.
Эффективная пористость - важнейший показатель, под этим понимается поровое пространство, которое занято пластовой жидкостью и/или газом.
В следующий раз напишу про проницаемость и единицы ее измерения
В предыдущей теме я кратко описал о формировании месторождений нефти и газа. Они приурочены к т. н. ловушкам. Скопление нефти и газа в ловушках называется залежью, одна или несколько залежей в недрах одной и той же ограниченной по размерам площади
образует месторождение.
Месторождения имеют разное строение, большинство нефтяных и газовых залежей мира, более 80%, приурочены к антиклинальным складкам.
Давайте рассмотрим подробнее, что это такое. Большинство пластов осадочных пород, в которых и формируется нефть и газ, изначально имели горизонтальное строение. В результате воздействия давлений, температур, глубинных разрывов поднимались или опускались в целом либо относительно друг друга, а так же изгибались в складки различной формы.
Обычно одна складчатая система слоев (пластов) представляет собой чередование выпуклостей (антиклиналей) и вогнутостей (синклиналей)
В верхней части купола антиклинали при благоприятных условиях может накаливаться нефть и газ
Давайте посмотрим схему строения наиболее часто встречающейся сводовой залежи, которая приурочена к антиклинальной складке. В нижней части залежи находится вода, она обладает наибольшей плотностью. Если вся площадь подстилается водой, то такая залежь называется водоплавающая. На иллюстрации именно такой тип залежи. Бывают еще полнопластовые залежи, если вся толща пласта занята нефтью и газом.
Верхняя часть пласта занята легким природным газом, а между водой и газом находится нефть. Условная поверхность, разделяющая воду и нефть называется водонефтяным контактом (ВНК), еще есть газонефтяной контакт(ГНК) и газоводяной контакт(ГВК).
В месторождениях нефти и газа находится сложная смесь нефти, газа и воды, ее называют флюид. В зависимости от преобладания того или иного компонента месторождения делят на нефтяные, газовые и газоконденсатные. Но в чистом виде они встречаются редко, большинство месторождений содержат не только нефть или газ, а и то, и другое в разных пропорциях, поэтому обычно речь идет о нефтегазовых (нефти больше 50%), газонефтяных (газа более 50%) и нефтегазоконденсатных месторождениях.
В следующей части я расскажу, что же такое нефть, газ и газовый конденсат
Само понятие месторождения автоматически подразумевает, что в этом месте зарождается то или иное минеральное вещество. Но к месторождениям нефти и газа это чаще всего не относится, они могут формироваться в одном месте, а накапливаться в другом, поэтому уместнее был бы термин местохранение
Согласно общепринятой биогенной теории происхождения углеводородов, они появились из остатков органического вещества
Правда это не остатки динозавров, а скопления мелких одноклеточных растений (преимущественно) и животных - планктона. Их так много, что они не успевают разлагаться. Этот процесс называется седиментогенез
Тут зарождается нефть будущего
После этого остатки органики подвергаются сначала диагенезу - биохимическому преобразованию в условиях ограниченного доступа воздуха. Постепенно формируются горючие сланцы, которые богаты органическим веществом керогеном
Горючий сланец
После этого осадочные породы погружаются на глубину 1,5-6 километров и попадают в нефтяное окно - место с температурой 70-190 градусов. Сланцы преобразовываются в нефтематеринскую породу. Начинается катагенез (процесс преобразования органического вещества), состоящий изнескольких стадий - протокатогенез, мезокатогенез и апокатогенез. На входе кератоген, на выходе всевозможные углеводороды, из которых потом формируется нефть, газ и газовый конденсат. Этот процесс длится обычно десятки миллионов лет, но на территории Азербайджана находили нефть, сформировавшуюся в четвертичный период, "всего" каких-то два миллиона лет назад
Углеводороды летучи и подвижны. По разным причинам нефть и газ "отжимаются" из нефтематеринской породы и мигрируют по коллектору. В какой-то момент они могут упереться в непроницаемый экран, о котором я уже писал ранее - флюидоупор. Формируется ловушка. Она бывает нескольких типов, чаще всего встречаются ловушки структурного типа, например сводовые ловушки
Скопление нефти/газа/газового конденсата в одной или нескольких ловушках и являются месторождением углеводородов.
Подробнее можно прочитать тут: Легко ли добыть нефть. Откуда есть пошла нефть и газ. Часть-1
и тут: Легко ли добыть нефть. Откуда есть пошла нефть и газ. Часть-2
В следующей статье рассмотрим, что такое флюид и какие бывают месторождения углеводородов.
PS. Большое спасибо тем, кто задонатил предыдущий пост. Деньги мелочь, а вот благодарность приятна, собенно получить ее от Сергея Александровича, геофизика из Радужного
При словах "нефтяное месторождение" многие представляют огромные озера нефти, которые расположены глубоко под землей. Примерно как в этой иллюстрации
Может отсюда и корни растут, смотрят на картинку и видят нефтяную реку, пробурил, спустил трубу -и черпай народное достояние. Но все немного сложнее.
Нефть приурочена к породам, которые называются коллекторы. Они могут быть разного состава, строения, но их объединяет одно - они все имеют пустоты. Пустоты могут быть разными, как большие, которые называются каверны, могут иметьвид длинных и узких трещин, а третьи имеют массу мелких пор. Именно в этих полостях и накапливается нефть. Возьмите кухонную губку, уменьшите размер пор в несколько раз, представьте, что вместо полиуретана твердая основа - вот вам и коллектор
В реальности эта порода выглядит так
Керн из известнякового коллектора
Кстати, во время бурения первых скважин на поверхность поднимают образец породы-коллектора и тщательно изучают. Добывают образец с помощью специальной бурильной головки для отбора керна -образца породы цилиндрической формы
Бурильная головка
Благодаря пористому строению нефть может накапливаться в коллекторе и фильтроваться (проникать) от толщи породы к скважине благодаря так называемой депрессии на пласт - давление в скважине ниже, чем в пласте, и нефть движется из него в скважину. Обратное явление, когда давление в скважине выше пластового и жидкость поступает из скважины в пласт называется репрессией на пласт. И как при депрессии все определяется пористым строением коллектора.
Схема породы-коллектора
Пористость пород обеспечивает фильтрационно-емкостные свойства пласта, которые определяются пористостью и проницаемостью.
Но для "хранения" нефти недостаточно накопления ее в коллекторе. Коллектор, как я писал, проницаем, газ может из него полностью испариться, что касается нефти, то тут происходит другое. Из нефти испаряются наиболее легкие фракции. Под фракцией понимают совокупность углеводородов, выкипающих при определенной температуре. Этот термин пошел из процесса перегонки нефти. Так первыми выкипают петролейные фракции (пентан и гексан), они улетучиваются еще до ста градусов по Цельсию. Пр температуре от 33 до 205 по Цельсию - бензины и так далее. То же самое происходит в пластовых условиях. Многие из них не имеют высокой температуры, но приходит на помощь другой фактор - время. За тысячи, миллионы лет улетучиваются легкие фракции, более тяжелые окисляются и подвергаются биологической деструкции, в результате получается тягучий и вязкий битум
Венесуэльское битумное озеро Пич-Лейк
Сам по себе битум тое является ценным сырьем, но явно уступает нефти и гораздо дороже в переработке. И чтобы не произошло такого казуса, вторым обязательным условием сохранения нефти и газа под землей является наличие пород-покрышек, или как их еще называют флюидоупор.
Это плотные породы, которые практически не имеют пор, очень плотные и пе пропускают нефть и газ. Они расположены над скоплениями пород-коллекторов и создают непроницаемый экран. Покрышки бывают разного строения, лучшими считаются толщи галита - - всем известной каменной соли
В следующей статье я напишу о строении, типах месторождений и как измеряют их запасы
Инертные газы — VIII группа, главная подгруппа элементов в П.С.Х.Э.. Все они одноатомные газы, с трудом вступающие в реакции с другими веществами. Потому что их внешние атомные оболочки являются энергетически стабильными, т.к. достигли максимального количества электронов возможного в периоде. Эти газы еще называют благородными или редкими.
Представители: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радиоактивный радон. Некоторые химики к ним причисляют и недавно открытый элемент — оганессон. Впрочем, он еще мало изучен, а теоретический анализ структуры атома предсказывает высокую вероятность того, что этот элемент будет твердым, а не газообразным.
На нашей планете благородные газы чаще всего встречаются в воздухе. Но также можно встретить и в воде, горных породах, природных газах и нефти.
Т.к. гелий является продуктом термоядерного синтеза звезд его много в космическом пространстве. Он является вторым по распространенности после водорода. В Солнце его почти 10%. Ученые считают, что атмосферы крупных планет включают в себя большое количество благородных газов.
Добывают их из сжиженного воздуха фракционным разделением (кроме гелия и радона). Гелий получают как сопутствующий продукт при добыче природного газа.
Свойства
Газы без цвета, запаха и вкуса. В воде плохо растворимы. Не горят и не поддерживают горение. Являются плохими теплопроводниками. Хорошо проводят ток и при обладают характерным для каждого цветом свечения. Практически не реагируют с металлами, кислородом, кислотами, щелочами, органическими веществами. Химическая активность растет по мере увеличения атомной массы (зависит от давления созданного для проведения данной реакции_.
Гелий и неон вступают в реакции только при определенных, как правило, очень сложных условиях; для ксенона, криптона и радона удалось создать достаточно «мягкие» условия, при которых они реагируют, например, со фтором. В настоящее время химики получили несколько сотен соединений ксенона, криптона, радона: оксиды, кислоты, соли. Большая часть соединений ксенона и криптона получают из их фторидов. Скажем, чтобы получить ксенонат калия, сначала растворяют фторид ксенона в воде. К полученной кислоте добавляю гидроксид калия и тогда уже получают искомую соль ксенона. Аналогично получают ксенонаты бария и натрия.
Инертные газы не ядовиты, но способны вытеснять кислород из воздуха, понижая его концентрацию до смертельно низкого уровня.
Смеси тяжелых благородных газов с кислородом оказывают на человека наркотическое воздействие, поэтому при работе с ними следует использовать средства защиты и строго следить за составом воздуха в помещении.
Применение
В газовой и газово-дуговой сварке в металлургии, строительстве, автостроении, машиностроении, коммунальной сфере и пр. Для получения сверхчистых металлов.
Нерадиоактивные благородные газы применяются в цветных газоразрядных трубках, часто используемых в уличных вывесках и рекламе, а также в лампах дневного света и лампах для загара.
Гелий
Жидкий гелий — самая холодная жидкость на планете (кипит при +4,2 °К), востребована для исследований при сверхнизких температурах, для создания эффекта сверхпроводимости в электромагнитах, например, ядерных ускорителей, аппаратов МРТ (магнитно-резонансной томографии).
Гелий-газ применяют в смесях для дыхания в аквалангах. Он не вызывает наркотического отравления на больших глубинах и кессонной болезни при подъеме на поверхность.
Так как он значительно легче воздуха, им заполняют дирижабли, воздушные шары, зонды. К тому же он не горит и гораздо безопаснее ранее использовавшегося водорода.
Гелий отличается высокой проницаемостью — на этом свойстве основаны приборы поиска течи в системах, работающих при низком или высоком давлении.
Смесь гелия с кислородом применяется в медицине для лечения болезней органов дыхания.
Неон
Применяется в радиолампах. Смесь неона и гелия — рабочая среда в газовых лазерах.
Жидкий неон используется для охлаждения, он обладает в 40 раз лучшими охлаждающими свойствами, чем жидкий гелий, и в три раза лучшими, чем жидкий водород.
Аргон
Аргон широко применяется из-за своей низкой стоимости. Его используют для создания инертной атмосферы при манипуляциях с цветными, щелочными металлами, жидкой сталью; в люминесцентных и электрических лампах. Аргоновая сварка стала новым словом в технологии резки и сварки тугоплавких металлов.
Считается лучшим вариантом для заполнения гидрокостюмов.
Радиоактивный изотоп аргона применяется для проверки систем вентиляции.
Криптон и ксенон
Криптон (как и аргон) обладает очень низкой теплопроводностью, из-за чего используется для заполнения стеклопакетов.
Криптоном заполняют криптоновые лампы, используют в лазерах.
Ксеноном заполняют ксеноновые лампы для прожекторов и кинопроекторов. Его используют в рентгеноскопии головного мозга и кишечника.
Соединения ксенона и криптона со фтором являются сильными окислителями.
Радон
Применяется в научных целях; в медицине, металлургии.
Будьте благородными! С наилучшими пожеланиями искренне Ваш - #БородатыйХимик! Счастья, здоровья, любви, процветания!
Я не раз замечал, что у нас добычу нефти считают каким-то простым, если не сказать примитивным процессом. Многие обыватели считают, что это очень просто – дырку в земле сделал, черпай нефть и получай profit. Отсюда и многочисленные презрительные высказывания, мол что мы можем делать, нефть добывать и продавать. Можно подумать, что добыча нефти сродни получения пеньки и дегтя, примитивное кустарное производство, да и там, уверен, есть свои секреты. Но мало кто понимает, что современная нефтедобыча – это серьезная наукоемкая индустрия и добыча нефти по наукоемкости и сложности не уступает полетам в космос. Но у нас думают космос – это ого, это прогресс, это наука, это технологично, а нефть – так, жижа.
Собственно и цель моя начать писать статьи про нефтянку была разрушить стереотипы и легкости, примитивности добычи нефти, думаю, кто читает мои посты под тегом «Легко ли добыть нефть» начал понимать, что не все так однозначно. По крайней мере, я старался.
Чтобы подтвердить свои слова я вкратце решил описать путь разработки месторождения. Очень поверхностно, взять и тезисно рассмотреть. Может кто и пересмотрит свои взгляды, призадумается, рассмотрит материал глубже и поймет, что не только Маски, Королевы и Вернеры фон Брауны двигают науку и производство. Но и те, чья работа не так эффектна, не так видна, но она закладывает основы нынешней техногенной цивилизации.
Этап геологоразведки я опускаю. Может быть, потом напишу про это отдельную тему. Начну с того, что геологи нашли перспективную структуру на углеводороды. Сначала определяют тип месторождения. Они могут быть газовыми, которые содержат преимущественно метан с небольшой примесью более тяжелых газов. Газоконденсатные месторождения в особых условиях, в них небольшое количество жидкой фазы растворяется в газе о образует т. н. газовый конденсат(Легко ли добыть нефть. Что такое газовый конденсат и чем он отличается от нефти). Обратный случай – газонефтяное. В нем преобладает нефть, в ней растворен газ, а еще часть газа образует газовую шапку. В нефтяных месторождениях газ растворен в нефти. Существуют и более сложные месторождения, например Оренбургское нефтегазоконденсатное, которое содержит и нефть, и газовый конденсат, но преобладает газ.
Следующий шаг – определение химического состава пластовых углеводородов, в первую очередь нефти. (Легко ли добыть нефть Что такое нефть и какой она бывает) От этого зависят ее физические свойства – вязкость, плотность, подвижность, способность к движению в пластовых условиях. От физических свойств нефти зависит способ эксплуатации месторождения. Легкая нефть, которая содержит преимущественно легкие фракции углеводородов, имеет малую вязкость и высокую подвижность, поэтому ее относительно легко добывать. И то не всегда. А высоковязкую нефть, с большим количеством асфальтосмолистых и парафинистых углеводородов добывать значительно сложнее и затратнее. (Легко ли добыть нефть. Битум - это не только сырье для производства асфальта, но и ценный альтернативный энергоноситель. Часть 1)
На этом участке разработки месторождения исключительную важность играют геофизические и гидродинамические исследования.
Геофизические исследования (ГИС) проводятся в пробуренных/бурящихся скважинах, с их помощью изучают характеристики месторождения в околоскважинном (преимущественно) и межскважинном пространстве. Существует порядка пятидесяти различных видов геофизических исследований, заключающихся в исследовании специальными приборами (геофизическими (каротажными) зондами) физических полей – электрических, ядернохимических, магнитных и сейсмоакустических.
С помощью ГИС можно получить следующую информацию: глубину залегания пласта, его толщину, пористость, температуру, проницаемость, пластовое давление, состав пласта, количество и состав флюида (содержимого пласта) и пр.
Гидродинамические исследования (ГДИС) предназначены преимущественно для изучения параметров пласта и флюида в межскважинном пространстве – давления, проницаемости, дебита и пр. Основной метод ГДИМ называется гидропрослушивание, с помощью которого изучают гидродинамическую связь между разными скважинами. Суть ее заключается в том, что в одной скважине создают избыточное давление (возмущение). А в других скважинах (реагирующих) тоже делают замер давления. Если в них также происходит изменение давления, то это обозначает, что между скважинами имеется гидродинамическая связь.
Цель ГДИС во многом зависит от стадии разработки месторождения. На стадии разведывательного и опытного бурения, про которое идет речь, с их помощью производят оконтуривание пласта, проводимость, предварительный расчёт возможного дебита.
Также с помощью ГДИС изучают режим работы скважин (энергетические характеристики), от которого зависит способ разработки месторождения. Про это будет написано в следующей части.
Взять с собой побольше вкусняшек, запасное колесо и знак аварийной остановки. А что сделать еще — посмотрите в нашем чек-листе. Бонусом — маршруты для отдыха, которые можно проехать даже в плохую погоду.