Литология нефти и газа

ЛИТОЛОГИЯ 
НЕФТИ И ГАЗА

О.И. СЕРЕБРЯКОВ
Т.С. СМИРНОВА
И.В. БЫСТРОВА 
А.О. СЕРЕБРЯКОВ

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 
профессионального образования в качестве учебника для студентов 
высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 
05.03.01 «Геология» (квалификация (степень) «бакалавр») 
(протокол № 2 от 09.02.2022)

Москва
ИНФРА-М
2022

УЧЕБНИК

УДК 553.98(075.8)
ББК 33.36я73
 
 С 32

Серебряков О.И.
 С 32  
Литология нефти и газа : учебник / О.И. Серебряков, Т.С. Смирнова, И.В. Быстрова , А.О. Серебряков. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 
284 с.  — (Высшее образование: Бакалавриат).  — DOI 10.12737/973603.

ISBN 978-5-16-014285-2 (print)
ISBN 978-5-16-106782-6 (online)
В  учебнике рассмотрены осадочные горные породы как возможные 
резервуары нефти и газа и их непроницаемые покрышки. Изложены 
особенности литологии и структурные изменения пород коллекторов 
и покрышек, особенности их формирования в соответствии с теорией 
органического происхождения и учения о стадийности нефтеобразования, а также литогенеза пород. Раскрыты основные факторы, влияющие 
на формирование коллекторских свойств пород и их изменение в процессе 
литогенеза. Приведены литологические основы прогнозирования коллекторских и экранирующих свойств природных резервуаров нефти и газа.
Каждая глава сопровождается контрольными вопросами. Все описания 
и исследования основаны на современной литологической теории и содержат новейшие материалы, полученные в последние десятилетия.
Соответствует требованиям  федеральн ых государственн ых образовательн ых стандарт ов высшего образования последнего поколения.
 Предназначен для студентов, обучающихся по направлению 05.03.01 
«Геология», преподавателей, работников нефтегазовой отрасли и топливно-энергетического комплекса. 

УДК  553.98(075.8)
ББК  33.36я73

Р е ц е н з е н т ы:
Гольчикова Н.Н., доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой геологии нефти и газа  Астраханского государственного технического университета;
Федорова Н.Ф., кандидат геолого-минералогических наук, доцент 
кафедры промысловой геологии, гидрогеологии и геохимии горючих 
ископаемых Астраханского государственного университета

ISBN 978-5-16-014285-2 (print)
ISBN 978-5-16-106782-6 (online)

© Серебряков О.И., Смирнова Т.С., 
Быстрова И.В. , Серебряков А.О., 
2022

Данная книга доступна в цветном  исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium

Список принятых сокращений

АВПД — аномально высокое пластовое давление
ГК — гамма-каротаж
ДДВ — Днепрово-Донецкая впадина
ММП — многолетнемерзлые породы
НГБ — нефтегазоносный бассейн
ОВ — органическое вещество
ПС — собственная поляризация
СМП — сезонномерзлые породы
СМС — сезонномерзлый слой
СТС — сезонноталый слой
УВ — углеводороды
ФЕС — фильтрационно-емкостные свойства

Введение

Дисциплины, изучающие вещественный состав земной коры, за
нимают важное место в системе естественно-научного образования, 
особенно геологического. Представления о составе и свойствах 
горных пород, их генезисе и закономерностях пространственного 
размещения, помимо самостоятельного значения, необходимы для 
последующего глубокого изучения, познания основных процессов 
формирования земной коры.

Литология осадочных пород выделилась из общей петрографии 

в начале XX в. и наряду с радиогеологией и геохимией является 
одной из наиболее молодых геологических наук.

Возникновению новой научной дисциплины способствовало 

быстрое развитие промышленности и сельского хозяйства. Большинство полезных ископаемых (нефть, горючие газы, калийные 
соли, фосфориты и др.) представляют собой осадочные горные 
породы. Поэтому правильная организация поиска и разведки полезных ископаемых (углеводородов) невозможна без знания состава и условий образования осадочных пород.

В основу данного учебника положен лекционный курс, до
полненный практическими работами, тестами для самопроверки, 
вопросами для самоконтроля, тематикой рефератов и докладов 
и глоссарием. Книга проиллюстрирована таблицами, использование которых позволит установить изучаемые породы и отнести 
их к определенной группе по структуре и происхождению, а затем 
на основании диагностических свойств найти название горной породы и выяснить ее роль в нефтегазовой литологии. В учебнике 
приведен библиографический список, необходимый для изучения 
данного материала. Сведения теоретической части курса позволяют 
детально и самостоятельно прорабатывать главы, а степень их подготовленности проверяется контрольными работами.

Современные требования, предъявляемые к учебному процессу 

в вузе, направлены не только на приобретение знаний, но и на их 
применение в практической деятельности. Данный учебник рассчитан на творческий подход студентов к изучению предмета.

Литология — наука об осадочных породах, их составе, строении, 

генезисе. Нефтегазовая литология — наука об осадочных породах 
нефтегазоносных комплексов, их составе, строении, обусловливающих их коллекторские или флюидоупорные свойства, генезис, 
который эти признаки формирует.

Геология нефти и газа изучает важнейшие полезные ископаемые, 

генетически и пространственно связанные с осадочными породами. 
Отсюда приоритетное значение литологии в нефтяной и газовой 
геологии. Если исходить из теории органического происхождения 
нефти и газа, то именно осадочные породы, обогащенные органическим веществом (ОВ), являются нефтематеринскими, и во многом 
свойства этих пород и история их формирования предопределяют 
их нефтегазовый потенциал. В подавляющем большинстве именно 
осадочные породы являются коллекторами нефти и газа и литологические свойства этих пород предопределяют возможность накапливания углеводородов (УВ) и их отдачи в процессе разработки. 
Наилучшими флюидоупорами являются осадочные породы, и их 
свойства во многом будут определять степень сохранности залежей.

Свойства пород изменяются в ходе литогенеза от седименто
генеза к ката- и метагенезу (с глубиной залегания, увеличением 
температуры и давления). Это существенно сказывается на коллекторских и флюидоупорных свойствах осадочных пород. Знание 
этих процессов помогает прогнозировать, например, коллекторские 
свойства пород на больших глубинах, что является важнейшей задачей отечественной нефтегазовой геологии. Таким образом, очевидно, что петрографический состав пород и определяющий его 
генезис являются важными элементами исследований в геологии 
нефти и газа. И ни одно направление нефтегазовой геологии не обходится без литологических исследований.

Прогноз залежей нефти и газа, помимо изучения геологиче
ских структур, опирается на фациальный и формационный анализ. 
В последние годы особую значимость приобрели исследования литологических ловушек, образование которых обусловлено прежде 
всего фациальной изменчивостью осадочных пород, обусловленной 
изменением условий их формирования. Таким образом, и эти направления литологии имеют огромное значение в геологии нефти 
и газа в области прогноза скоплений углеводородов. Развитие 
самой литологии как науки во многом обязано поиску и разведке 
экономически приоритетных полезных ископаемых — нефти и газа, 
проводимых с бурением глубоких опорных скважин. Детальная 
разведка включает значительный объем бурения, сопутствующие 
испытательные работы разного профиля. Все это дает уникальный 
геологический материал, в том числе и литологический, на основе 
которого и может развиваться наука.

Не случайно имена крупнейших отечественных литологов свя
заны с нефтяной геологией. Н.М. Страхов еще в середине 1950-х гг., 
когда им была создана фундаментальная теоретическая часть лито

логии — теория литогенеза, писал, что все литологические исследования являются литолого-органо-геохимическими или литологобитуминологическими. Тем самым он подчеркивал тесную связь 
между литологией и нефтяной геологией.

Другой крупнейший отечественный литолог Н.Б. Вассоевич, за
нимаясь теорией образования нефти и газа, постоянно подчеркивал 
связь литогенеза с процессами образования и накопления углеводородов. Он первым в стране создал и читал в Московском государственном университете курс «Литология и природные резервуары 
нефти и газа».

В рамках курса нефтегазовой литологии выявляется диалекти
ческая связь между процессами литогенеза и формированием пустотного пространства породы; раскрывается сущность вопросов, 
связанных с формированием коллекторских и флюидоупорных 
свойств пород.

Нефтегазовая литология тесно связана с науками геологиче
ского цикла — литологией, стратиграфией, геохронологией, палеонтологией, кристаллографией, минералогией, геотектоникой, исторической геологией, учением о нефте и др. Нефтегазовая литология использует возможности перечисленных выше наук и вместе 
с тем решает необходимые им задачи.

Главная цель настоящего учебника — дать глубокие знания 

по данной дисциплине, научить студентов определять осадочные 
горные породы, перспективные в нефтегазоносном отношении, 
и применять полученные знания в практической деятельности, 
а именно: использовать генетическую классификацию осадочных 
пород для ренальных и локальных корреляционных схем пластов 
коллекторов и покрышек в разновозрастных отложениях при анализе резервуаров; развивать и конкретизировать представления 
о периодичности и эволюции осадочного процесса.

Главные задачи настоящего учебника:

 
• ознакомление с осадочными горными породами, перспектив
ными в нефтегазоносном отношении;

 
• изучение зависимостей коллекторских свойств от литологиче
ского состава пород;

 
• исследование литологических основ прогнозирования при
родных резервуаров нефти и газа;

 
• освоение глубокого анализа фильтрационно-емкостных свойств 

(ФЕС) пород-коллекторов для обоснования принципов их классификации;

 
• изучение особенностей формирования коллекторских свойств 

в ходе литогенеза;

• освоение оценки роли пород-флюидоупоров в процессе литоге
неза;

 
• ознакомление с возможностями использования литологической 

основы при прогнозировании пород-коллекторов и флюидо упоров.
Опыт преподавания данного предмета и анализ существующих 

учебников показывает, что ни один из них не представляет диалектически обоснованного материала по глубокому освоению нефтегазовой литологии. Настоящий учебник не претендует на всеобъемлющую полноту освещения всех вопросов, так как это невозможно.

При объяснении терминов, касающихся литологии и нефтегазо
носности, использованы словари.

Изучение данной дисциплины формирует следующие компе
тенции:

 
• общекультурные: способность к самоорганизации и самообразо
ванию;

 
• общепрофессиональные: владение представлениями о совре
менной научной картине мира на основе знаний основных положений философии, базовых законов и методов естественных наук;

 
• профессиональные: готовность применять на практике базовые 

общепрофессиональные знания и навыки полевых геологических, геофизических, геохимических, гидрогеологических неф тегазовых и эколого-геологических работ при решении производственных задач (в соответствии с направленностью (профилем) программы бакалавриата).
В результате освоения дисциплины студенты будут:
знать

 
• принципы и навыки: процессов самоорганизации и самообразо
вания; анализа представлений о современной научной картине 
мира на основе знаний и методов естественных наук основных 
положений философии, базовых законов естественных наук;

 
• навыки применения на практике базовых общепрофессиональных 

знаний при решении производственных задач в соответствии 
с направленностью (профилем) программы бакалавриата;

 
• приемы и методы применения на практике навыков полевых 

геологических, геофизических, геохимических, гидрогеологических нефтегазовых и эколого-геологических работ при решении 
производственных задач в соответствии с направленностью 
(профилем) программы бакалавриата;
уметь

 
• анализировать представления о современной научной картине 

мира на основе знаний основных положений философии, базовых законов естественных наук;

 
• анализировать представления о современной научной картине 

мира на основе методов естественных наук;

 
• самостоятельно применять на практике базовые общепрофесси
ональные знания при решении производственных задач в соответствии с направленностью (профилем) программы бакалавриата;

 
• самостоятельно применять на практике навыки полевых геоло
гических, геофизических, геохимических, гидрогеологических 
нефтегазовых и эколого-геологических работ при решении производственных задач в соответствии с направленностью (профилем) программы бакалавриата;
владеть

 
• навыками: к самоорганизации и самообразованию; отражению 

реального мира на основе знаний основных положений философии, базовых законов естественных наук; отражению реального мира на основе знаний методов естественных наук;

 
• способностью применять на практике: базовые общепрофесси
ональные знания при решении производственных задач в соответствии с направленностью (профилем) программы бакалавриата;

 
• способностью проводить полевые геологические, геофизиче
ские, геохимические, гидрогеологические нефтегазовые и эколого-геологические работы при решении производственных 
задач в соответствии с направленностью (профилем) программы 
бакалавриата.

Глава 1.  

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

В результате действия разнообразных геологических процессов, 

происходящих в осадочной оболочке земной коры, в морских, речных, 
озерных, болотных и океанических водоемах, образуются осадки, которые в дальнейшем уплотняются, претерпевают различные физикохимические изменения и превращаются в осадочные горные породы, 
тонким чехлом покрывающие около 75% поверхности континентов. 
Многие из них являются полезными ископаемыми.

Формировались осадочные горные породы из осадков, которые 

накапливались в морских бассейнах и на суше. Осадочными называются горные породы, которые образуются за счет продуктов физического и химического выветривания литосферы, вследствие осаждения и скопления продуктов жизнедеятельности организмов или 
одновременного действия этих факторов. На суше осадок формируется за счет преобразования ранее существовавших горных пород.

Такие породы образуются в результате механического разру
шения и химического преобразования пород магматического, метаморфического или осадочного происхождения, выпадения различных, главным образом химических, образований из водной 
среды и накопления продуктов жизнедеятельности растительных 
и животных организмов на суше и в водных бассейнах.

В дальнейшем продукты разрушения остаются на месте или 

переносятся внешними геологическими агентами (ветром, атмо сферными водами, водами рек, морей, движущимися ледниками, 
айсбергами, прибрежными льдами и т.п.), а также отлагаются в водоемах различного типа и переотлагаются на поверхности суши, 
где существуют благоприятные условия для их накопления и захоронения. После отложения образуются рыхлые скопления, из которых в дальнейшем формируются разнообразные виды осадочных 
пород обломочного происхождения.

Осадочная горная порода характеризуется вещественным со
ставом (валовым химическим и минеральным), строением (структурой1) и сложением (текстурой2), что обусловлено генезисом 
составных частей породы. «Они подразделяются на две большие 

1 
Структура — строение породы, обусловленное величиной, формой зерен, 
степенью цементации.

2 
Текстура — характер взаимного расположения компонентов породы и их 
пространственная ориентация.

группы. Первая — аллотигенные (аллохтонные) компоненты. Это 
фрагменты, принесенные в данную породу извне, уже сформировавшиеся где-то в других местах и часто в результате иных, неосадочных процессов. Вторая группа — это аутигенные (автохтонные) 
компоненты, которые образуются на месте своего нахождения 
(in situ). При этом время образования последних не лимитируется. Другими словами, это могут быть компоненты, отложенные 
на стадии седиментогенеза, но они могут образоваться и в результате постседиментационных процессов на стадии диа- или катагенеза. Разделение их по времени, по стадиям образования — это отдельная задача, решаемая стадиальным анализом» (табл. 1.1)1.

Таблица 1.1

Составные части осадочных горных пород2

По месту  

образования 
компонентов

По механизму образования  

компонентов
Примеры пород

Аллотигенные 
(принесенные 
извне, аллохтонные) 

Вулканогенные (вулканические) 
Пирокластические 
туфы и туффиты

Обломочные 
(кластические, кластогенные) 

Терригенные (обломочный материал образовался 
на суше) 

Конгломераты, песчаники

Эдафогенные (обломочный материал образовался 
на дне океана) 

Глыбовые накопления, песчано-алевролитовые и другие 
осадки

Аутигенные 
(образовавшиеся на месте 
нахождения, 
автохтонные) 

Хемогенные (седиментационные, 
диа- и катагенетические) 

Гипсы, каменная 
соль, метасоматические доломиты

Органогенные
Диатомиты, органогенные известняки

Аллотигенные (аллохтонные) компоненты делятся на два вида: 

вулканогенные и обломочные. Из них наибольшие площади занимают обломочные, к которым относят кластические породы. Как 
правило, они образуются в результате разрушения древних пород, 
и этот процесс не зависит от генезиса и типа пород, их состава 
и возраста. Эти отложения ранее называли терригенными.

1 
Кузнецов В.Г. Литология. Осадочные горные породы и их изучение: учеб. 
пособие. M.: Недра-Бизнесцентр, 2007.

2 
Там же.