В НОМЕРЕ

“НЕФТЕГАЗОВЫЙ ЛИКБЕЗ”

О нефтегазовой отрасли простыми словами

Владимир Белоусов, член Союза переводчиков России, автор учебников и учебных курсов для нефтегазовых переводчиков.



Не секрет, что, не имея специальной отраслевой подготовки, переводчику часто приходится работать «вслепую», не понимая темы перевода. Это может приводить к серьезным ошибкам и другим нежелательным последствиям. В этой рубрике мы будем рассказывать об основных процессах и оборудовании нефтегазовой отрасли простым и понятным языком, проследим «путешествие нефти» из недр до нефтеперерабатывающего завода, где из нее получают бензин и другие полезные продукты. Итак, начнем с «места проживания» нефти.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕФТИ И ГАЗА

Как Вы думаете, многие ли переводчики знают, в каком виде и в чем содержится нефть в недрах? В моей практике были переводчики, которые искренне верили, что нефть под землей находится в больших озерах или морях. На самом деле, нефть содержится в порах горной породы. Чтобы нам с вами не попадать в такие глупые ситуации, необходимо иметь хотя бы базовые знания о происхождении нефти и газа.

Существуют две основные и общепринятые теории для объяснения происхождения нефти – органическая и неорганическая. В последние годы появилась также комбинированная теория, объединяющая органический и неорганический подход.

Неорганическая теория предполагает, что углерод и водород соединялись вследствие высокого давления и температуры глубоко под землей, и, таким образом, образовывали нефть и газ, которые затем находили проходы в пористых породах (porous rocks) и попадали в естественные ловушки (natural traps) в подземных пластах (formations).

Более широко распространена органическая теория, согласно которой, большая часть углеводородов (hydrocarbons) образовалась из останков растений и животных, которые жили в морях или реках. Миллионы лет реки несли в моря массы грязи, тины и песка. Развивалась растительная и животная жизнь, продукты которой с тиной и грязью участвовали в круговороте веществ. В течение разных геологических эпох, каждая из которых продолжалась сотни тысяч лет, горы разрушались под воздействием эрозии, обломки уносились реками в моря, и массивы земли поглощались океаном. Горы, сформировавшиеся в течение одной геологической эпохи, покрывались горами другой геологической эпохи.

НАКОПЛЕНИЕ

Органические вещества (organic matter), уносимые водами, оседали на дне морей. Количество органического материала, который аккумулировался в одну массу, зависело от условий каждой геологической эпохи. Массивные толщи воды и длительные периоды непрерывных условий означали, что накопление органических веществ будет значительным. Короткие периоды непрерывных условий означали, что накопление органических веществ будет небольшим. Сегодня – это нефть и газ, которые мы добываем, а толщина продуктивной зоны (pay zone) – это толщина первоначального количества органического вещества.

Может быть, миллионы лет спустя, когда условия изменились, другие материалы оказались сверху накоплений органических веществ. Они могли быть новым типом растительной или животной жизни, песком, принесенным водой, или пылью и грязью. Толщина нового слоя отложений (depositions) полностью зависела от продолжительности специфичных условий определенного периода.

Миграция нефти и газа из области их формирования в те места, где они находятся сейчас, была как вертикальной, так и горизонтальной. Это связано с тенденцией нефти и газа подниматься через толщу воды, которая заполняла свободные пространства пластовых отложений во время их первоначального формирования.

Поскольку газ легче, чем нефть, а нефть легче, чем вода, нефть и газ поднимаются наверх. Это движение продолжается, пока они не дойдут до плотной, непористой породы (tight rock), которая не даст нефти и газу мигрировать дальше. Нефть и газ оказываются в ловушке и формируют коллекторы, из которых мы сегодня добываем нефть.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОРОД

Земная кора сложена из горных пород, которые по происхождению делятся на три группы: магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические породы (igneous rocks) образовались в результате застывания магмы и в основном имеют кристаллическое строение. Животных и растительных остатков в них не содержится. Типичные представители магматических пород – базальты и граниты.

Осадочные породы (sedimentary rocks) образовались в результате осаждения органических и неорганических веществ на дне водных бассейнов и поверхности материков. В свою очередь они делятся на обломочные и карбонатные породы, а также породы химического, органического и смешанного происхождения. Обломочные породы (clastic rocks) образовались в результате отложения мелких кусочков разрушенных пород. Они включают валуны, галечники, гравий, пески, песчаники, и т.д. Карбонатные породы (carbonate rocks), например, известняки (limestones), образовались из скелетных останков древних коралловых рифов и других организмов.

Метаморфические породы (metamorphic rocks) образовались из магматических и осадочных пород под воздействием высоких температур и давлений в толще земной коры. К ним относятся сланцы, мрамор, яшмы и т.д.

Основные известные месторождения нефти и газа сосредоточены в осадочных породах. Осадочные породы встречаются в пониженных местах континентов и в морских бассейнах. Характерным признаком осадочных пород является их слоистость (stratification). Эти породы сложены из пластов (formations), отличающихся друг от друга составом, структурой, твердостью и окраской. Поверхность, ограничивающая пласт снизу, называется подошвой (bottom), а сверху – кровлей (top).

Пласты осадочных пород могут залегать не только горизонтально, но и в виде складок (folds), образовавшихся в ходе колебательных, тектонических и горообразовательных процессов. Изгиб пласта, направленный выпуклостью вверх, называется антиклиналью (anticline), а выпуклостью вниз – синклиналью (syncline). Соседние антиклиналь и синклиналь в совокупности образуют полную складку.

Покрышки (cap rocks) – это практически непроницаемые горные породы. Обычно ими бывают породы химического или смешанного происхождения, не нарушенные трещинами. Чаще всего роль покрышек выполняют глины (shales): смачиваясь водой, они разбухают и закрывают все поры и трещины в породе. Покрышками также могут быть каменная соль и известняки.




ТИПЫ ПРИРОДНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ

Сырая нефть (crude oil) и попутный газ (associated gas) являются смесями многих химических составляющих, называемых углеводородами (hydrocarbons) или углеводородными соединениями (hydrocarbon compounds).

Каждое такое соединение имеет свое название в зависимости от количества атомов углерода и водорода в его молекуле. Как и другие образования такого рода, в зависимости от температуры углеводороды могут находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии.

Сырая нефть находится в коллекторах (reservoirs) или резервуарах, и обычно содержит растворенный углеводородный газ (hydrocarbon gas). Когда нефть выходит на поверхность и давление уменьшается, газ высвобождается (испаряется) из нефти. Углеводородный газ, растворенный в сырой нефти, называется попутным газом.

Природные резервуары могут быть пластовыми, массивными, линзовидными (литологически ограниченными со всех сторон).

Пластовый резервуар представляет собой коллектор, ограниченный на значительной площади в кровле и подошве плохо проницаемыми породами.

Особенностями такого резервуара является сохранение мощности (thickness) и литологического состава на большой площади.

“ЛИТОЛОГИЯ – НАУКА, ИЗУЧАЮЩАЯ СОСТАВ, СТРУКТУРУ, ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД, ЗАКОНОМЕРНОСТИ И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОСАДКОВ”

Под массивным резервуаром понимают мощные толщи пород, состоящие из многих проницаемых пластов, не отделенных один от другого плохо проницаемыми породами. Большинство массивных резервуаров особенно широко распространенных на платформах, представлено известняками и доломитами.

Плохо проницаемые породы покрывают всю эту толщу сверху. По характеру слагающих их пород массивные резервуары подразделяются на две группы: однородные и неоднородные.

Однородные (homogeneous) массивные резервуары— сложены сравнительно однородной толщей пород, большей частью карбонатных.

Неоднородные (heterogeneous) массивные резервуары — толща пород неоднородна. Литологически она может быть представлена, например, чередованием известняков, песков и песчаников, сверху перекрытых глинами.

Резервуары неправильной формы, литологически ограниченные со всех сторон, включают природные резервуары всех видов, в которых насыщающие их газообразные и жидкие углеводороды окружены со всех сторон либо практически непроницаемыми породами (impermeable rocks).

Каким бы ни был механизм образования углеводородов, для формирования крупных скоплений нефти и газа необходимо выполнение ряда условий:

• наличие проницаемых горных пород (коллекторов);

• наличие непроницаемых горных пород, ограничивающих миграцию нефти и газа по вертикали (покрышек);

• наличие пласта особой формы, попав в который, нефть и газ оказываются в ловушке.

ТИПЫ ЛОВУШЕК НЕФТИ И ГАЗА

Ловушка (trap) - это часть природного резервуара, в которой благодаря различным структурным смещениям, стратиграфическому или литологическому ограничению создаются условия для скопления нефти и газа.

Поскольку нефть и газ собирались в верхней части ловушки, в связи с разницей в удельном весе газа, нефти и соленой воды, происходило вертикальное разделение этих жидкостей. В результате, газ (если он присутствует) находится в верхней части ловушки, нефть, перемешанная с газом, располагается ниже отделенного газа, а соленая вода находится ниже нефти.

Однако соленая вода редко полностью вытесняется нефтью и газом из пор даже внутри ловушки, поскольку поры могут содержать от 10 до 50 процентов соленой воды даже в средней части накопления нефти и газа. Оставшаяся вода, которую называют связанной или реликтовой водой (connate water), заполняет самые мелкие поры, а также исполняет роль покрытия или пленки, обволакивающей поверхность породы более крупных пор. Поэтому, нефть и газ содержатся в покрытых пленкой воды порах.




СТРУКТУРНАЯ (СВОДОВАЯ) ЛОВУШКА

Структурная или сводовая ловушка (structural or dome trap), образована в результате изгиба слоев (layers). Большинство залежей в мире связано с ловушками структурного типа. Это коллекторы, образованные в результате складкообразования. Также, слои породы могут иметь форму структурных куполов или антиклиналей. Антиклиналь отличается от купола тем, что она более длинная и узкая.

Эти ловушки заполнялись в результате миграции нефти и газа вверх, через пористые слои отложений к месту расположения ловушки. В ловушке миграция нефти и газа прекращалась, что зависело от формы геологической структуры и покрывающей породы, предотвращающей дальнейшую миграцию.

Ловушки обычно бывают достаточно большими для того, чтобы удерживать значительные объемы нефти и газа. Частично они заполнены соленой водой, находящейся под нефтью и газом.

“СТРАТИГРАФИЯ – НАУКА, ИЗУЧАЮЩАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСОВ ГОРНЫХ ПОРОД, А ТАКЖЕ ИХ ВЗАИМНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО ДРУГ ДРУГА”

ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ЛОВУШКА

Тектоническая ловушка (tectonic trap) образована в результате вертикального перемещения мест обрыва относительно друг друга, пласт-коллектор в месте тектонического нарушения может соприкасаться с непроницаемой горной породой.

Это ловушки, образованные в результате сбрасывания (faulting) (смещения) породы. Утечка нефти из такой ловушки предотвращается за счет непористых пород, которые сместились в положение пористых, нефтенасыщенных пород. Нефть попадает в ловушки такого типа благодаря наклонности слоев породы и сбрасыванию.

СТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ ЛОВУШКА

Стратиграфическая ловушка (stratigraphic trap) сформирована в результате эрозии пластов — коллекторов и их дальнейшего перекрытия непроницаемыми породами.

В этом случае движение нефти вверх останавливается непроницаемой покрывающей породой (impermeable cap rock), расположенной поперек нижних слоев.

“ТЕКТОНИКА – НАУКА, ИЗУЧАЮЩАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ, А ТАКЖЕ ИСТОРИЮ ЕЕ ДВИЖЕНИЙ, ИЗМЕНЯЮЩИХ ЭТУ СТРУКТУРУ”

ЛИТОЛОГИЧЕСКАЯ ЛОВУШКА

Литологическая ловушка (lithological trap) образована в результате литологического замещения пористых проницаемых пород непроницаемыми породами.

Верхнее непроницаемое покрытие такой ловушки образовалось в результате изменений в количестве соединенных между собой пор пласта. Это могло произойти в песчаниках в результате смешанного отложения песка и глинистых сланцев во время образования пласта. В этих случаях нефть находится внутри пористых частей породы, которые ограничиваются окружающими их непористыми частями породы.

ВОДОНЕФТЯНОЙ И ГАЗОНЕФТЯНОЙ КОНТАКТ

Поверхность, разделяющая нефть и воду или нефть и газ, называется соответственно водонефтяным контактом (oil-water contact) или газонефтяным контактом (oil-gas contact).

Линия пересечения поверхности контактов с кровлей пласта называется соответственно внешним контуром нефтеносности (outer oil-water contact) или газоносности, а с подошвой пласта — внутренним контуром нефтеносности (inner oil-water contact) или газоносности.

Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой нефтегазоносного пласта называют его мощностью.




МЕСТОРОЖДЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

Под месторождением нефти и газа (oil and gas field) понимается совокупность залежей, отнесенных территориально к одной площади и сведенных с благоприятной тектонической структурой.

Понятия месторождение и залежь равнозначны, если на одной площади имеется всего одна залежь, такое месторождение называется однопластовым.

Месторождение, имеющее залежи в пластах (горизонтах) разной стратиграфической принадлежности, называются многопластовыми.

Для образования нефтегазового месторождения необходимы следующие факторы:

• Источник углерода и водорода. Согласно органической теории таким источником являются останки древних животных и растений на суше и в море, которые вместе с илом и грязью попадали в древние моря или водоемы.

• Условия, способствующие разложению этих останков и соединению углерода и водорода для образования углеводородов, из которых состоит нефть.

• Наличие пористой породы, в которой нефть имеет возможность мигрировать вверх через морскую воду, вместе с которой изначально происходило отложение материалов.

• Наличие геологической структуры или ловушки, которая имеет покрывающую породу и формирует коллектор для сбора нефти.

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

В зависимости от фазового состояния и основного состава углеводородных соединений в недрах (subsurface) месторождения подразделяются на нефтяные (содержащие только нефть, в различной степени насыщенную газом), газовые (если они содержат только газовые залежи, состоящие в основном из метана), газонефтяные и нефтегазовые.

В газонефтяных месторождениях основная по объему часть нефтяная и меньшая — газовая, в нефтегазовых - газовая шапка (gas cap) превышает по объему нефтяную часть.

К нефтегазовым относятся так же месторождения с крайне незначительной по объему нефтяной частью, которая называется нефтяной оторочкой (oil rim).

Газоконденсатнонефтяные и нефтегазоконденсатные месторождения: в первых основная по объему нефтяная часть, а во-вторых - газоконденсатная.

К газоконденсатным относят такие месторождения, из которых при снижении давления до атмосферного выделяется жидкая фаза - конденсат.

В следующем номере журнала мы расскажем вам о свойствах горных пород и жидкостях, насыщающих их.