Для формування великих скупчень нафти і газу необхідно виконання ряду умов:
- наявність проникних гірських порід (колекторів),
- непроникних гірських порід, що обмежують переміщення нафти і газу по вертикалі (покришок), а також пласта особливої форми, потрапивши в який нафту і газ виявляються як би в глухому куті (пастки).
Міграція нафти і газу - основна умова формування їх скупчень. Міграція відбувається в колекторах разом з пластової водою, яка зазвичай насичує поровий простір. При цьому нафта і газ або розчинені у воді, або знаходяться у вільному стані. Міграція відбувається з області високого тиску в область відносно низьких уздовж непроникних порід - покришок. Потрапивши в пастку нафту, газ і вода під дією сил гравітації розшаровуються:
- газ, як найлегший, йде вгору,
- вода, як найважча, - вниз,
- нафту займає проміжне положення.
Найпоширеніші типи пасток наведені на рис. 4. Найбільш поширені антиклінальні пастки (рис. 4 а).
Малюнок 4 - Типи пасток
Якщо в антиклинальной складці пласт-колектор перекрито водогазонефтенепроніцаемой товщею (покришкою), то в ньому можливе формування нафтогазової поклади. Тектонічні руху часто призводять до розриву суцільності шарів й вертикального переміщення місць обриву відносно один одного. В результаті пласт-колектор в місці тектонічного порушення може стикатися з непроникною гірською породою, що призводить до утворення тектонічно екранованого пастки (рис. 4 б).
Якщо з якоїсь поверхні колектори перекриються молодшими непроникними відкладеннями, то утворюється стратиграфически екранована пастка (рис. 4 в). У природі зустрічаються випадки, коли лінзи проникних порід, наприклад, пісковиків, оточені непроникними - глинами. В цьому випадку утворюється литологически екранована пастка (рис. 4 г). Скупчення нафти і газу, зосереджене в пастці в кількості, достатній для промислової розробки, називається залежью.
Найбільш часто поклади вуглеводнів зустрічаються в пастках антиклінальні типу (рис. 5). У загальному випадку у верхній частині продуктивного пласта розташовується вільний газ (газова шапка), внизу - вода, а між ними нафту. Поверхня, що розділяє нафту і воду або нафту і газ, називається відповідно водонефтяного або газонафтових контактом. Лінія перетину поверхні контактів з покрівлею пласта називається відповідно зовнішнім контуром нафтоносності або газоносності, а з підошвою пласта - внутрішнім контуром нафтоносності або газоносності. Найкоротша відстань між покрівлею і підошвою нафтогазоносного пласта називають його товщиною.
Малюнок 5 - Схема газонафтової пластової поклади:
ВКГ - внутрішній контур газоносності;
ВНКГ - зовнішній контур газоносності;
ВКН - внутрішній контур нафтоносності;
ВНКН - зовнішній контур нафтоносності;
Під родовищем нафти і газу розуміється сукупність покладів, приурочених до загального ділянці земної поверхні. Поня тия родовище, і поклад рівнозначні, якщо на одній площі є всього одна поклад. Таке родовище називається однопластовим. В інших випадках родовища є многопластового. Наприклад, на нафтових родовищах Апшеронского півострова встановлено до 30. 40 покладів. Родовище називають газовим, якщо воно містить тільки газові поклади, що складаються більш, ніж на 90% з метану. До газоконденсатних відносять такі газові родовища, з газу яких при зниженні тиску до атмосферного виділяється рідка фаза - кон-денсат. Якщо родовище складається з нафтових або газонсфтяних покладів, то воно відповідно називається нафтовим або газонефте-ним. Більш детальну інформацію про поклади і родовищах дають структурні карти і геологічні розрізи. Структурна карта являє собою зображення в горизонталях (Ізогіпс) рельєфу покрівлі або підошви продуктивного пласта. Для її побудови поклад розсікають безліччю горизонтальних площин і визначають кон-тури ліній перетину цих площин з покрівлею або підошвою продуктивного пласта. За характером розташування ізогипс можна су-дить про крутизну залягання пласта: чим вони ближче один до одного, тим положення пласта крутіше. Геологічним розрізом називають зображені ження геологічної будови даної ділянки земної кори в вертикальній площині. Розрізняють геологічні розрізи у вигляді геологічного розрізу свердловини і в вигляді геологічного профілю. Під геологічним розрізом свердловини розуміють геологічне опис і графічне зображення послідовності нашарування порід, пройдених свердловиною. Геологічним профілем називають графічною-кое зображення будови родовища в вертикальній площині. Це сукупність геологічних розрізів свердловин. Наявність структурних карт і геологічних розрізів дасть більш наочне уявлення про будову надр, дозволяє більш обгрунтовано і успішно здійснювати буріння свердловин, оптимізує-вать проектні рішення по розробці родовищ.
Вважається, що за час існування нафтової промисло-вості людством видобуто близько 85 млрд. Т нафти і залишено в надрах відпрацьованих родовищ ще 80. 90 млрд. Т. Крім того, доведені запаси нафти в даний час складають близько 140 млрд. Т. Разом близько 300 млрд. т. Що за «фабрика» справила таку кількість нафти?
Питання про походження нафти має не тільки пізнавальний-ве, а й велике практичне значення. «Тільки тоді, коли ми будемо мати правильне уявлення про ті процеси, в результаті яких виникла нафту. знатимемо, яким чином в земній корі утворюються її поклади, ми отримаємо. надійні вказівки, в яких ме-стах треба шукати нафту і як слід найбільш доцільно організувати її розвідку », - справедливо писав в 1932 р академік І.М. Губкін.
У розвитку поглядів на походження нафти виділяють 4 етапи:
- період наукових припущень;
- період формування наукових гіпотез, пов'язаний з нача-лом розвитку нафтової промисловості;
Яскравим прикладом донаучних уявлень про походження нафти є погляди польського натураліста XVIII в. каноніка К. Клюка. Він вважав, що нафта утворилася в раю і є залишком тієї благодатної жирної грунту, на якій цвіли райські сади. Але після гріхопадіння Бог вирішив покарати людство і зменшив врожайність землі, видаливши з неї жирне речовина. Одна частина жиру, на думку каноніка, випарувалася під впливом сонячного тепла, а інша опустилася вглиб Землі, де і утворила скупчення нафти.
Прикладом поглядів періоду наукових припущень є вис-здавалося М.В. Ломоносовим думка про те, що нафта утворилася з кам'яного вугілля під впливом високих температур. У своїй робо-ті «Про шарах земних» в середині XVIII ст. він писав: «Виганяється підземним жаром з пріуготовляет кам'яного вугілля она бу-раю і чорна масляна матерія і вступає в різні розколини. ».
З початком розвитку нафтової промисловості питання про про-сходження нафти придбав важливе прикладне значення. Це дало потужний поштовх до появи різних наукових гіпотез.
У 1866 р французький хімік М. Бертло висловив предпол-ються, що нафта утворилася в надрах Землі при впливі вуглекислоти на лужні метали. Інший французький хімік Г. Біассон в 1871 р виступив з ідеєю про походження нафти в резуль-таті взаємодії води, вуглекислого газу та сірководню з розпеченим залізом.
Обидві ці реакції дійсно призводять до утворення нефтсподобного речовини, а самі гіпотези є першими представниками неорганічної теорії походження нафти.
У 1888 р німецький хімік К. Енглер, нагріваючи жири морських тварин при тиску 1 МПа до температури 320. 400 ° С, отримав нефтсподобние продукти. На цій підставі він разом з геологом Г. Гефер висунув гіпотезу про походження нафти з тваринного жиру, тобто з органічної речовини.
В даний час сформувалися дві теорії происхожде-ня нафти: органічна і неорганічна.
Прихильники органічної теорії стверджують, що вихідним матеріалом для утворення нафти стало органічна речовина.
В основі сучасних поглядів на походження нафти ле-жать положення, сформовані академіком І.М. Губкіна в 1932 р в його монографії «Вчення про нафту». Вчений вважав, що вихідним для освіти нафти є органічна речовина морських мулів, що складається з рослинних і тваринних організмів. Його накопичення на дні морів відбувається зі швидкістю до 150 г на 1 квадратний метр площі в рік. Старі шари досить швидко перекриваються більш молодими, що оберігає органіку від окислення. Першооснову-ве розкладання рослинних і тваринних решток відбувається без доступу кисню під дією анаеробних бактерій. Далі пласт, що утворився на морському дні, опускається в результаті загального про- гібанія земної кори, характерного для морських басейнів. У міру занурення осадових порід тиск і температура в них підвищує фізичну-ються. Це призводить до перетворення розсіяною органіки в дифузно розсіяну нафту. Найбільш сприятливі для нефтеоб-разования тиску 15. 45 МПа і температури 60. 150 ° С, які існують на глибинах 1,5. 6 км. Далі, під дією возрастаю-ного тиску нафту витісняється в проникні породи, за якими вона мігрує до місця освіти покладів.
Таким чином, процес нефтеобразования ділиться на три етапи:
1) накопичення органічного матеріалу і його перетворення в дифузно розсіяну нафту;
2) вижимання розсіяною нафти з нефтематерінскіх порід в колектори;
3) рух нафти по колекторам і її накопичення в залі-жах.
У наступні роки погляди І.М. Губкіна блискуче підтвер-сідали. У 1934 р в нафти, асфальтах і копалин вугіллі були знайдені порфірини, що входять в молекулу хлорофілу. У 50-ті роки ХХ століття А.І. Горської (в СРСР) і Ф. Смітом (в США) були відкритому-ти нафтові вуглеводні в опадах водойм різних типів (в озерах, затоках, морях, океанах). Відкриття найбільших нафтових родовищ в осадових басейнах спочатку між Волгою і Ура-брухт, а потім в Західному Сибіру також підтверджує погляди І.М. Губкіна. Нарешті, в даний час більшість нафтових місце-народжень світу знаходиться в місцях скупчення осадових порід, що містять скам'янілі останки тварин і рослин. Разом з тим прихильники органічного походження не-фти безсилі пояснити існування її гігантських скупчень там, де органічної речовини в осадових породах відносно мало (наприклад, басейн річки Оріноко). Більш того, досить значи тільні скупчення нафти в Марокко, Венесуелі, США та інших країнах зустрічаються в метаморфічних і вивержених породах, в яких органічної речовини просто не може бути. До недавнього часу безперечним підтвердженням спорідненості нафти і органічних-го світу вважалися сполуки, що зустрічаються в обох з них (наприклад, порфірини). Однак в даний час багато хто з цих сполук отримані неорганічним шляхом. При цьому синтезі також виходить значна кількість твердих парафінів, часто зустрічаються в нафті. Органічна ж теорія пояснити таку частку парафіну в нафті не може.
Абсолютно не вписуються в органічну теорію походжу-дення нафти знахідки, зроблені в магматичних породах. Так, в найдавніших кристалічних породах, розкритих Кольської сверхглу-бокой свердловиною, зафіксовано присутність спорідненого нафти битуминозного речовини, а на в'єтнамському шельфі відкриті великі нафтові родовища (Білий Тигр, Вовк, Дракон), де продук-тивними виявилися не звичні нафтовикам пісковики та вапняки, а глибинний гранітний масив. Схоже, хоча і невеликі-шое, родовище (Оймаша) відомо в Казахстані.
Прихильники неорганічної теорії вважають, що нафта об-утворених з мінеральних речовин.
У 1876 р Д.І. Менделєєв висунув, так звану, «кар-Бідний» гіпотезу походження нафти. На думку вченого, під час горотворних процесів по тріщинах-розламах, рас-Сека земну кору, вглиб проникає вода. Зустрічаючи на своєму шляху карбіди заліза, вона вступає з ними в реакцію, в результаті якої утворюються оксиди заліза і вуглеводні. Потім останні по тим же розломах піднімаються у верхні шари земної кори і утворюють нафтові родовища. Заслугою Д.І. Менделєєва є те, що вперше замість загальних міркувань їм була висунута струнка гіпотеза, пояснюючи-ющая не тільки хімічну, але і геологічну сторону процесу освіти нафти з неорганічних речовин.
Опоненти «карбідної» гіпотези стверджують, що існування карбідів заліза в надрах Землі не доведене, а крім того, в умовах високих тисків і температур гірські породи стають пластичними і тому існування тріщин, що ведуть до ядра Землі, але їх думку, неможливо .
У 1892 р російський геолог В.Д. Соколов, грунтуючись на фактах знахідок бітумів в метеоритах, а також на наявність вуглеводнів в хвостах деяких комет, запропонував «космічну» гіпотезу воз-нення нафтових вуглеводнів в корі нашої планети. На його думку, вуглеводні спочатку були присутні в газопиловій хмарі, з якого сформувалася Земля. Згодом вони стали виділятися з магми і підніматися в газоподібному стані по тріщинах в верхні шари земної кори, де конденсировались, обра-чаплі родовища нафти. Опоненти В.Д. Соколова стверджують, що існування в надрах Землі тріщин великої протяжності, з-единящей земне ядро з поверхнею, неможливо. Сучасними ж дослідженнями встановлено, що і атмосфері планет Юпітера, Сатурна, Урана і Нептуна присутній метан, хоча ніякої органі-ки на цих планетах не було і бути не може. Вчені припускають, що метан утворився в умовах високих температур з водню і вуглекислого газу, широко поширених в космосі.
У 50-ті роки ленінградський геолог-нафтовик І.А. Кудрявцев зібрав і узагальнив величезний геологічний матеріал по нафтових родовищах світу. Перш за все він на більш великому ма-ле підтвердив спостереження Д.І. Менделєєва про те, що багато родовищ виявляються під зонами глибинних розломів зем-ної кори. По-друге, він зібрав відомості про відсутність прямого зв'язку між наявністю нафти і кількістю органічної речовини в по-роді. Таким місцем є, зокрема, Мархининского вал на півночі Сибіру, де гірські породи на глибину двох кілометрів буквально просякнуті нафтою, а кількість вуглецю, що утворився одночасним-аме з породою, становить всього 0,2. 0,4%. На цій підставі вчений вважав, що нафтоносність Мархининского вала пов'язана не з перетворенням органічної речовини, а з наявністю глибинного розлому, за яким вуглеводні піднімалися з надр планети. Тим же самим можна пояснити присутність нафти в кімберлітових трубках, які представляють собою канали вибухового розлому зем-ної кори, що утворилися в результаті прориву глибинних газів і магми з надр Землі.
На підставі цих та інших фактів II.А. Кудрявцев видві-нул «магматичну» гіпотезу утворення нафти. На його думку, на великих глибинах в умовах дуже високої температури вуглець і водень утворюють вуглеводневі радикали СН. Потім по глибинних розломів вони піднімаються вгору, ближче до земної по-поверхні. Завдяки зменшенню температури, в верхніх шарах Землі ці радикали з'єднуються один з одним і з воднем, в ре-док чого утворюються різні нафтові вуглеводні. Грунтуючись на цій гіпотезі, Н.А. Кудрявцев радив ис-кати нафту не тільки в верхніх шарах, але і значно глибше. Цей прогноз блискуче підтверджується відкриттям все більш глибоко залі-гающих нафтових родовищ.
Опоненти Н.А. Кудрявцева стверджують, що в умовах ви-соких температур вуглеводневі радикали існувати не можуть. Однак Е.Б. Чекалгок виконав необхідні розрахунки і показав, що на великих глибинах високий тиск повністю пригнічує терми-чний деструкцію вуглеводнів. Крім того, тут відбувається не тільки синтез вуглеводнів з води і вуглекислого газу, але також їх полімеризація, циклізація і конденсація в великі углеводоподобние молекули. Оптимальні термодинамічні умови для син-теза нафти, на думку вченого, мають місце на глибинах порядку 100. 200 км. Прорив нафтових вуглеводнів ближче до поверхні відбувається по розломах, які виникають в мантії і земній корі.