Тема 1.1 Общая характеристика Земли и ее строение.

Введение. Содержание учебной дисциплины «Геология», её место и роль в системе получаемых знаний по специальности, связь с другими учебными дисциплинами. Разделы геологии. Роль геологии в развитии нефтяной и газовой промышленности страны. Научно-технические проблемы и перспективы развития геологоразведочных работ на нефть и газ.

Земля и Вселенная. Общие сведения о Солнечной системе. Краткая характеристика Солнца, планет и малых тел Солнечной системы. Общие сведения о галактиках. Строение Вселенной. Понятия о расширении Вселенной и её бесконечности. Методы изучения Вселенной

Общая характеристика Земли. Краткие сведения о форме и размерах Земли. Понятие о сжатии Земли, сфероиде, геоиде. Понятие о массе и плотности Земли. Изменение плотности с глубиной. Гравитационное поле Земли. Понятие о магнетизме Земли. Магнитные полюсы. Магнитные меридианы. Магнитное склонение и магнитное наклонение. Магнитные аномалии. Теплота Земли. Изменение теплоты с глубиной. Гелиотермическая зона, пояс постоянной температуры, зона геотермии. Геотермический градиент и геотермическая ступень, их зависимость от различных факторов. Вероятная температура глубинных недр Земли.

Строение Земли. Внешние оболочки Земли. Атмосфера, её деление на зоны: ионосферу, стратосферу и тропосферу. Изменение химического состава и температуры в атмосфере. Гидросфера, её площадь и средняя глубина. Физико-химическая характеристика морской воды. Биосфера, её распространение и значение. Средства и методы изучения глубинного строения Земли. Решающая роль геофизических методов. Сверхглубокое бурение. Внутренние оболочки и ядро Земли. Земная кора. Континентальный и океанический типы земной коры. Осадочный, гранитный и базальтовый слои. Мантия Земли, ее химический состав и плотность. Ядро Земли, его химический состав и плотность.

Методические указания

Роль геологических знаний для буровиков и разработчиков огромна. Например, бурение скважины осуществляется по геолого-техническому наряду, в котором содержится необходимая геологическая информация, определяющая условия проводки скважины. Интервалы возможных осложнений, конструкция скважины, виды буровых растворов зависят от геологических особенностей разреза (литологического состава, крепости, насыщенности, пластового давления, температуры).

При вскрытии продуктивных пластов необходимо применять такую промывочную жидкость, чтобы исключить возможность проникновения ее в пласт, и создавать минимальное противодавление на пласт для сохранения фильтрационных свойств породы. При несоблюдении этих условий может произойти значительное снижение продуктивности скважины, а иногда продуктивный пласт может быть пропущен. Наиболее благоприятным условием для вскрытия продуктивных пластов будет равновесие между пластовым и гидростатическим давлением, что и обеспечит сохранность проницаемости коллектора.

В то же время при бурении скважин необходимо принимать меры, предупреждающие открытое фонтанирование. Открытые фонтаны приводят к большим потерям нефти и газа, поэтому для их предотвращения необходимо применять промывочную жидкость такой плотности, чтобы создать противодавление пластовому давлению.

В процессе бурения скважины проводятся различные виды исследований - отбор керна, шлама, геофизические, геохимические методы исследований, отбор проб нефти, газа, воды. Необходимо знать, что с помощью этих методов определяют глубину залегания продуктивных горизонтов, их литологический состав, возраст, толщину, коллекторские свойства, характер насыщения, свойства пластовых флюидов, которые в дальнейшем используются для подсчета запасов и разработки месторождений.

Необходимо производить качественное цементирование обсадных колонн с целью разобщения нефтеносных, газоносных и водоносных пластов. Первостепенное значение имеет охрана водоносных горизонтов от порчи при вскрытии их скважинами. В первую очередь должны охраняться от порчи грунтовые и артезианские горизонты, являющиеся источниками водоснабжения населенных пунктов и городов. При несоблюдении правил охраны недр водоносные горизонты могут быть преждевременно истощены или загрязнены в результате проникновения в них минерализованной воды или нефти.

При разработке нефтяных и газовых месторождений перед нефтяниками стоит цель максимального извлечения нефти из пласта. Во многом коэффициент нефтеизвлечения зависит от геологических условий, в частности определяющими являются проницаемость коллектора, вязкость нефти и неоднородность продуктивных пластов.

Таким образом, геологические знания необходимы студентам для освоения специальных дисциплин - «Бурение нефтяных и газовых скважин», «Разработка нефтяных и газовых месторождений».

Научное и практическое значение геологии заключается в том, что люди с ее помощью познают окружающий мир, она является теоретической основой для поисков, разведки и разработки полезных ископаемых, используется при строительных работах, в здравоохранении, сельском хозяйстве, а также для решения вопросов охраны недр и окружающей среды.

Если раньше открытия месторождений часто носили случайный характер, то в настоящее время, когда выявлены основные закономерности развития земной коры, поиски месторождений поставлены на научную основу.

Благодаря правильному, глубоко научному прогнозу были открыты залежи нефти и газа в Волго-Уральской, Западно-Сибирской провинции, на полуострове Мангышлак и других районах.

Россия занимает лидирующее место по добыче нефти и газа в мире. Самым крупным нефтяным месторождением является Самотлорское, а газовым – Уренгойское. Они находятся в Западной Сибири.

В последние годы нефтепоисковые работы в России осуществляются в сложных геологических условиях и труднодоступных районах. Это - тундра, тайга, вечная мерзлота, шельфы, большие глубины (более 5-6 км). Усложнение геологических условий, а также труднодоступность и необустроенность новых поисковых объектов приводит к удорожанию геологоразведочных работ и добычи нефти и газа

Перспективы нефтяной и газовой промышленности России связаны с открытием новых месторождений в Западной Сибири, Восточной Сибири, на севере европейской части страны, в Прикаспийской впадине и акваториях арктических и дальневосточных морей. Не исчерпали своих возможностей и старые нефтедобывающие районы Тимано-Печоры, Волго-Урала, Предкавказья и др.

При изучении вопроса «Земля и Вселенная» необходимо уяснить строение Солнечной системы, ее происхождение, и почему важно знать какое положение планета Земля занимает в космическом пространстве. Также желательно ознакомиться с современными методами изучения Вселенной и их результатами.

При изучении вопроса «Общая характеристика Земли» следует обратить внимание на форму Земли. Форма Земли соответствует эллипсоиду вращения сжата не только на полюсах, но также немного и по экватору, т.е. является не двухосным, а трехосным эллипсоидом вращения. Но наиболее близкой к современной фигуре Земли будет фигура, по отношению к поверхности которой сила тяжести повсеместно направлена перпендикулярно. Она названа геоидом, что дословно означает «землеподобный». Также необходимо знать характеристики гравитационного, магнитного, теплового поля Земли и их практическое применение человеком. Гравиразведка и магниторазведка –геофизические методы изучения строения земной коры. Особое внимание требуется уделить таким понятиям как геотермический градиент и геотермическая ступень, так как при бурении скважин и при эксплуатации оборудования в ней эти понятия крайне важны.

При изучении строения Земли необходимо изучить внешние и внутренние оболочки Земли. В результате изучения землетрясений было установлено, что на определенных глубинах происходят скачкообразные изменения скорости распространения продольных и поперечных сейсмических волн. Эти явления связаны с резким изменением плотности вещества Земли и его состава. Таким образом, Земля неоднородна и образуют ее несколько оболочек с разными свойствами – земная кора, мантия, ядро. Рассмотрите строение каждой геосферы и зарисуйте рисунки «Строение Земли», «Строение земной коры». Строению земной коры нужно уделить больше внимания, чтобы хорошо представлять, где и как залегает осадочный слой, в котором сосредоточены основные запасы нефти газа.

Литература:1, стр.1-23

Вопросы для самоконтроля

1. Какие небесные тела входят в Солнечную систему? Что представляет собой Солнце?

2. Как образовалась Солнечная система?

3. Приведите сравнительную характеристику внешних планет (планет земной группы) и внутренних планет (планет-гигантов).

4. С какими геометрическими формами сопоставима форма Земли? Что такое геоид?

5. Чем объясняются аномалии силы тяжести?

6. Что понимают под магнитными аномалиями и чем они вызваны?

7. Что такое магнитное склонение?

8. Какие факторы определяют тепловой режим Земли? Как изменяется температура недр Земли с глубиной? (Укажите глубину каждой зоны).

9. Что понимают под геотермическим градиентом и геотермической ступенью? Назовите их средние значения. Как они связаны между собой?

10. Рассчитайте температуру на глубине 2000м, если геотермическая ступень равна 50 м.

11. Рассчитайте геотермический градиент, если геотермическая ступень равна 30 м.

12. Опишите внешние и внутренние оболочки Земли. Приведите схему строения Земли

13. На основании, каких исследований установлены границы между внутренними геосферами (земной корой, мантией и ядром)? На каких глубинах проходят их границы?

14. Что называется земной корой? Какой ее химический состав?

15. В чем различие между континентальной земной корой и океанической земной корой? Приведите рисунок.