Ответы к госам по дисциплине «Нефтегазовое дело»

Модуль 1. «Геология», «Физика нефтяного и газового пласта», «Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика»

1.1. Геологические процессы на поверхности и в недрах Земли. Общие сведения о минералах.
Геологические процессы – это процессы, изменяющие состав, структуру, рельеф и глубинное строение земной коры. Геологическим процессам, за небольшим исключением, свойственны масштабность и большая длительность (до сотен млн лет); в сравнении с ними существование человечества – весьма краткий эпизод в жизни Земли.

Все геологические процессы, происходящие в недрах Земли и на её поверхности, подразделяются на эндогенные и экзогенные. Эндогенные геологические процессы происходят за счет внутренней энергии Земли. К эндогенным процессам относятся тектонические, магматические, пневматолито-гидротермальные и метаморфические.

Тектоническими называются процессы, под воздействием которых формируются тектонические структуры земной коры – горно-складчатые пояса, прогибы, впадины, глубинные разломы и т.д. Магматические процессы (магматизм) – это совокупность всех геологических процессов, связанных с деятельностью магмы и её производных. Магма – огненно-жидкая расплавленная масса, образующаяся в земной коре или верхней мантии и превращающаяся при застывании в магматические горные породы.

В особую группу выделяют гидротермальные процессы. Это процессы образования минералов в результате отложения их в трещинах или порах горных пород из гидротермальных растворов. Гидротермы – жидкие горячие водные растворы, циркулирующие в земной коре и участвующие в процессах перемещения и отложения минеральных веществ.

Метаморфизм – комплекс эндогенных процессов, обусловливающих изменения в структуре, минеральном и химическом составе горных пород в условиях высокого давления и температуры; плавления пород при этом не происходит.

Экзогенные процессы – геологические процессы, происходящие за счет внешних источников энергии, главным образом Солнца. Они происходят на поверхности Земли и в самых верхних частях литосферы. К экзогенным процессам относятся: 1) механическое дробление горных пород до составляющих их минеральных зерен, в основном под влиянием суточного перепада температуры воздуха и за счет морозного выветривания. 2) химическое взаимодействие минеральных зерен с водой, кислородом, углекислым газом и органическими соединениями, приводящее к образованию новых минералов – химическое выветривание; 3) процесс перемещения продуктов под действием силы тяжести, посредством движущихся воды, ледников и ветра в области осадконакопления; 4) накопление толщ осадков и преобразование их за счет уплотнения и обезвоживания в осадочные горные породы.

Минералы – природные химические соединения или простые вещества, образующиеся в земной коре или на её поверхности и обладающие определенными физико-химическими свойствами. Большинство минералов (98 %) – твердые тела, характеризующиеся упорядоченной или неупорядоченной структурой.

Вещества с упорядоченным строением называются кристаллическими, а с неупорядоченным – аморфными. Упорядоченность внутреннего строения кристаллического вещества проявляются в геометрически правильной форме, образованных им природных тел – кристаллов. Последние могут срастаться, образуя дендриты и друзы. Дендриты – срастания кристаллов наподобие ветвей дерева. Друза – группа сросшихся кристаллов, имеющих общее основание. Аморфные минералы часто встречаются в виде конкреций – округлых образований, возникающих в результате постепенного нарастания минералов от центра к периферии. Секреции образуются в результате заполнения минералом пустот от стенок к центру.

Кроме твердых, существуют также жидкие минералы (вода, ртуть) и газообразные (азот, кислород, углекислый газ). Минералами считают и химические соединения, попадающие на Землю в виде метеоритов. Условно к минералам относят также различные синтетические соединения, близкие по составу и структуре природным, так называемые «синтетические минералы» (искусственный алмаз, изумруд, кварц, корунд и т.д.).

1.2. Вулканизм. Условия образования вулканитов, классификация, представители. Метаморфизм горных пород. Образование осадочных пород.

Вулканизм — совокупность явлений, связанных с образованием и перемещением магмы в глубинах Земли и её извержением на поверхность суши, дна морей и океанов в виде лав, пирокластического материала и газов.
Основными вещественными элементами, создающимися в результате вулканической деятельности, являются потоки лавы и пирокластические слои. И те, и другие обычно участвуют в строении вулканов, которые образуются в результате центральных извержений, и вулканических плато, образующихся в результате трещинных излияний, и являютсястратифицированными образованиями.

Классификация (по Е.Ф. Малееву, 1980) стратифицированных вулканитов, т.е. эффузивных, вулканокластических и вулканогенно-осадочных пород может быть представлена в следующем виде:
1. Эффузивные – лавы и лавобрекчии.
2. Вулканокластические породы: эффузивно-обломочные – кластолавовые, лавокластитовые и гиалокластитовые; эксплозивно-обломочные (пирокластические) – туфы (или пирокластические без посторонних примесей), ксенотуфы (или пирокластические с примесью чуждого материала), ортотуффиты (или осадочно-вулканокластические).
3. Вулканогенно-осадочные породы: вулканокласто-осадочные, тефроидные и вулкано-терригенные.
Кроме вышеперечисленных вулканитов в строении вулкана могут принимать участиенестратифицированные (секущие) тела – дайки, силлы, лакколиты, купола и обелиски, некки (жерловые образования) и гипабиссальные интрузии.

На земной поверхности одним из важнейших процессов является процесс выветривания (разрушения горных пород). Глубже располагается зона цемента¬ции. В этой зоне рыхлые породы уплотняются, цементируются. Ниже этих зон, примерно с глубины 0,8 км и далее на многие ки-лометры, располагается зона метаморфизма.

Магматические и осадочные горные породы в процессе своего существования и в результате процессов внутренней динамики Земли могут попасть в такие участки земной коры, где темпера-тура, давление и химизм среды резко отличны от условий образования этих пород. На оказавшиеся в этой зоне горные породы кроме повышенного давления и температуры сильно воздействуют активные химические соединения, циркулирующие в земной коре. В новых условиях многие минералы вступают в реакции, образуя минеральные парагенезисы. При метаморфизме интенсивно изменяются первичный состав, строение и сложение пород. В целом под метаморфизмом горных пород понимают существенные изменения их минерального состава, структуры и текстуры, происходящие под воздействием эндогенных процессов в земной коре с сохранением твердого состояния породы, без расплавления или растворения. Достаточно редко, в особых усло¬виях, процессы метаморфизма сопровождаются переплавлением исходной породы с вмещающими породами или без них, и в результате образуются ультраметаморфические породы.

Образование осадочных пород происходит различными путями. В пониженные участки, покрытые водой вследствие разрушения суши, заносятся обломки пород. Они отлагаются-на дне бассейна и дают начало породам, называемым обломочными.

Образование осадочных пород начинается с физического выветривания материнских пород, с образования обломков, поэтому обломочные породы как продукты начальной стадии дифференциации вещества помещены внутри циклограммы, а все остальные на окружности. Таким образом, центр циклограммы отвечает 100 % содержания обломочного компонента — чистая обломочная порода, а окружность — 100 % содержания хемобиогенных и биогенных компонентов — чистая хемобиогенная и биогенная порода.
Образование осадочных пород было обусловлено колебательными движениями земной коры, определяющими расположение областей сноса и накопление осадочного материала, а также его вещественный состав.