ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ГОРНЫХ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ И ФЛЮИДОУПОРОВ СТУДЕНТАМИ НЕФТЯНИКАМИ И ГЕОЛОГАМИ

INVESTIGATION OF THE MATERIAL COMPOSITION OF RESERVOIR ROCKS AND FLUID SEALS BY PETROLEUM STUDENTS AND GEOLOGISTS

Yanina Denisova

Head of the Department of Geology and Oil and Gas Engineering, Sakhalin State University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

Oleg т Zaripov

Senior Lecturer at the Department of Geology and Oil and Gas Engineering, Sakhalin State University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

Nikita Denisov

Master's student, Sakhalin State University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

Yana Popova

Associate Professor of the Department of Geology and Oil and Gas Engineering, Sakhalin State University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается комплексный подход к обучению студентов нефтяников и геологов методам исследования вещественного состава горных пород-коллекторов и флюидоупоров. Обоснована важность глубокого понимания литолого-петрографических особенностей пород для успешного решения задач поиска, разведки и разработки месторождений углеводородов. Описаны современные и традиционные лабораторные методы, осваиваемые в процессе обучения: оптическая микроскопия, рентгеноструктурный анализ, сканирующая электронная микроскопия, гранулометрический анализ и др. Особое внимание уделено междисциплинарному характеру изучаемого материала, интегрирующего знания из петрографии, литологии, минералогии и физики пласта. Проанализированы педагогические аспекты организации учебного процесса, включая сочетание аудиторных занятий, самостоятельной работы и практик. Делается вывод о том, что формирование у будущих специалистов навыков комплексного литолого-петрографического анализа является фундаментальным элементом их профессиональной компетентности, напрямую влияющим на эффективность принятия решений в нефтегазовой отрасли.

ABSTRACT

The article considers an integrated approach to teaching students of petroleum engineers and geologists methods for studying the material composition of reservoir rocks and fluid seals. The importance of a deep understanding of the lithological and petrographic features of rocks for the successful solution of the tasks of prospecting, exploration and development of hydrocarbon deposits is substantiated. Modern and traditional laboratory methods that are mastered in the learning process are described: optical microscopy, X-ray diffraction analysis, scanning electron microscopy, granulometric analysis, etc. Special attention is paid to the interdisciplinary nature of the studied material, integrating knowledge from petrography, lithology, mineralogy and reservoir physics. The pedagogical aspects of the educational process organization are analyzed, including a combination of classroom activities, independent work and practices. It is concluded that the formation of future specialists' skills in complex lithological and petrographic analysis is a fundamental element of their professional competence, which directly affects the effectiveness of decision-making in the oil and gas industry.

Ключевые слова: горные породы, коллектора, флюидоупоры, вещественный состав горных пород, химический и оптический методы исследования, бакалавры геологи и нефтяники, подготовка кадров, нефтегазовое и геологическое высшее образование.

Keywords: rocks, reservoirs, fluid supports, material composition of rocks, chemical and optical research methods, Bachelor's degree in geology and petroleum engineering, personnel training, oil and gas and geological higher education

Введение. Современная нефтегазовая отрасль предъявляет высокие требования к уровню подготовки выпускников технических вузов. Специалисты-нефтяники и геологи должны не только владеть теоретическими знаниями, но и обладать практическими навыками работы с геологическим материалом.

Сахалинская область характеризуется активным развитием нефтегазовой отрасли. Многочисленные проекты требуют подготовки специалистов нефтяников и геологов, владеющих всеми необходимыми профессиональными компетенциями, в том числе в области разведки и добычи полезных ископаемых.

Исследование вещественного состава пород-коллекторов и покрывающих их флюидоупоров является одним из ключевых этапов оценки потенциала и подсчета запасов месторождений углеводородов [1]. Данная работа посвящена анализу методик и педагогических подходов к обучению студентов данным видам исследований.

Цель исследования – систематизировать и обобщить опыт преподавания дисциплин, связанных с изучением вещественного состава пород-коллекторов и флюидоупоров, для студентов нефтегазового и геологического направлений подготовки.

Материалы и методы. В основе исследования лежит анализ образовательных программ ФГБОУ «Сахалинский государственный университет». Областной вуз проводит подготовку бакалавров по направлениям 21.03.01 Нефтегазовое дело и 05.03.01 Геология. В учебных планах данных направлений подготовки уже на первом курсе предусмотрено изучение химии и геологии – фундаментальных дисциплин, изучение которых, готовят студентов к пониманию специфики геологических, геохимических и геофизических процессов, протекающих в недрах земли.

Общепрофесиональные компетенции, предполагающие развитие у бакалавров навыка проведения измерений и наблюдений, обработки и представления экспериментальных данных, формируются на дисциплинах «Химия», «Общая геология», «Исследование вещественного состава горных пород», «Литология», «Петрофизика», «Геология нефти и газа», «Физика пласта», «Методы изучения осадочных пород».

Учебный процесс по указанным дисциплина организован на основе следующих принципов обучения: доступности обучения, систематичности и последовательности, наглядности, научности, сознательности и активности, принципа связи с теорией и практикой, принципа прочности овладения знаниями, умениями, навыками.

Для достижения поставленной цели применялись следующие методы: теоретический анализ научной и учебно-методической литературы; наблюдение за учебным процессом; анализ результатов лабораторных работ и практик.

Теоретическая значимость изучения вещественного состава. Понимание вещественного состава позволяет прогнозировать фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) коллекторов: пористость, проницаемость, насыщенность. Для коллекторов ключевое значение имеет изучение: минерального состава (полевые шпаты, кварц, глинистые минералы, карбонаты); характера цемента и его распределения (базальный, поровый, пленочный); размера, формы и сортировки обломочных зерен; наличия и типа глинистого материала, снижающего эффективную пористость.

Для флюидоупоров (глин, солей, плотных карбонатов) критически важны исследования их сплошности, пластичности, минералогии глинистой фракции и трещиноватости, которые определяют их экранирующую способность [5].

Методы исследования, осваиваемые студентами. Одной из главных задач практической части курсов является исследование вещественного состава горных пород и минералов, в том числе коллекторов и флюидоупоров, на лабораторном практикуме. Лабораторные занятия проводятся согласно методическим рекомендация ведущих российских педагогов [3, 4, 6, 7].

На лабораторных занятиях по химии студенты нефтяники и геологи исследуют вещественный состав коллекторов и флюидоупоров в ходе изучения таких тем как: «Классификация и свойства простых и сложных неорганических веществ», «Теория электролитической диссоциации», «Теория окисления и восстановления» [2].

В рамках изучения дисциплины «Общая геология» первокурсники знакомятся с классификацией горных пород, проводят исследование их вещественного состава с помощью оптического метода в лаборатории геологии. Для этого аудитория оборудована необходимыми приборами и материалами: рудными поляризационными микроскопами Полам-Р312, коллекцией горных пород и минералов, собранной студентами старших курсов в ходе полевых практик и экспедиций по о. Сахалин и Курильским островам.

Учебный процесс построен на последовательном освоении методов от макро- до микроуровня:

• Макроскопическое описание керна и шлифов: первый этап, формирующий навыки визуальной диагностики пород.
• Оптическая микроскопия в проходящем и отраженном свете: основной метод, позволяющий изучать минеральный состав, структуру, текстуру, тип цемента, поровое пространство.
• Гранулометрический (ситовой) анализ: для оценки сортировки обломочного материала терригенных пород.
• Рентгеноструктурный анализ (РФА): для точного определения минерального состава, особенно глинистых минералов (каолинит, монтмориллонит, иллит, хлорит), что крайне важно для оценки влияния глин на ФЕС.
• Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ): позволяет визуализировать морфологию пор, микровключения, тонкие особенности строения цемента.
• Капиллярометрия и ртутная порометрия: методы изучения распределения пор по размерам.

Обучение строится по принципу «от простого к сложному»: сначала студенты осваивают работу с микроскопом и макроописание, используя атласы [8] и личный опыт, затем подключают данные РФА и СЭМ для комплексной интерпретации.

Педагогические аспекты и междисциплинарные связи. Эффективное обучение требует интеграции знаний из разных областей. Так, при изучении песчаника студент-нефтяник должен:

• Из петрографии: определить минералогию зерен и цемента.
• Из литологии: понять условия формирования породы.
• Из физики пласта: рассчитать ожидаемую проницаемость на основе полученных данных о размере зерен и сортировке.
• Из разработки месторождений углеводородов: спрогнозировать возможные проблемы при закачке воды (набухание глинистых минералов).

Для усиления практической составляющей на учебных занятиях широко используются:

• Учебные кейсы: наборы шлифов и данных рентгено-флуоресцентного анализа  для реальных коллекторов (например, терригенных отложений или карбонатов).
• Проектная деятельность: студенческие проекты по полному литолого-петрографическому описанию образца с прогнозом его свойств.
• Производственные практики: работа с керном в специализированных лабораториях нефтегазовых компаний.

Результаты и обсуждение. Анализ успеваемости и обратная связь от студентов показывают, что комплексный подход, сочетающий теорию с практикой, опытом работы на оборудовании, значительно повышает уровень понимания материала. Студенты, освоившие эти методы, демонстрируют более высокие результаты в курсах по моделированию пласта и проектированию разработки, так как понимают физическую природу свойств коллектора.

Выпускники отмечают, что навыки петрографического описания являются востребованными при работе в керновых и аналитических лабораториях, в геологических службах компаний.

Заключение. Таким образом, обучение будущих геологов и нефтяников методам исследования вещественного состава пород-коллекторов и флюидоупоров является неотъемлемой и крайне важной частью их профессиональной подготовки. Современный учебный процесс должен базироваться на: интеграции различных дисциплин (петрография, литология, петрофизика, физика пласта, разработка месторождений углеводородов); использовании современного аналитического оборудования; применении активных методов обучения (кейсы, проекты) на основе реального геологического материала; тесной связи с производством через практики и привлечение специалистов.

Формирование компетенций в данной области позволяет готовить высококвалифицированных специалистов, способных решать сложные задачи по оценке ресурсной базы и повышению эффективности разработки месторождений углеводородов.

Список литературы:

1. Галкин, С. В. Нефтегазопромысловая геология и основы разработки нефтяных месторождений: учебное пособие / С. В. Галкин, Т. Б. Поплаухина. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2021. – 98 с.
2. Денисова, Я. В. Химия в нефтегазовом деле: учебно-методическое пособие : [в 2-х частях] / Я. В. Денисова, М. Е. Сторожева ; Сахалинский государственный университет. - Южно-Сахалинск : СахГУ, 2019 – 100 с.
3. Ежова, А. В. Литология : учебное пособие / А. В. Ежова. – М. : Ай Пи Ар Медиа, 2024. – 101 c. – ISBN 978-5-4497-1268-4. – Текст : электронный // Цифровой образовательный ресурс IPR SMART : [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/147258.html (дата обращения: 06.02.2025).
4. Костюк, Ю. Н. Минералы и горные породы : учебное пособие / Ю. Н. Костюк. – Ростов-на-Дону, Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2019. – 122 c. – ISBN 978-5-9275-3248-3. – Текст : электронный // Цифровой образовательный ресурс IPR SMART : [сайт]. – URL: https://www.iprbookshop.ru/95793.html (дата обращения: 06.02.2025).
5. Недоливко Н.М., Ежова А.В. Петрографические исследования пород коллекторов: учебное пособие. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – 172 с.
6. Петрография : учебное пособие (лабораторный практикум) / составители З. В. Стерленко, Т. Р. Федорова, И. Н. Нуридинов. – Ставрополь : Северо-Кавказский федеральный университет, 2018. – 152 c. – Текст : электронный // Цифровой образовательный ресурс IPR SMART : [сайт]. – URL: https://www.iprbookshop.ru/92725.html (дата обращения: 06.02.2025).
7. Щёкина, М. В. Геология: горные породы : учебное пособие / М. В. Щёкина, К. С. Коликов. – Москва : Издательский Дом МИСиС, 2018. — 50 c. – ISBN 978-5-907061-06-4. – Текст : электронный // Цифровой образовательный ресурс IPR SMART : [сайт]. – URL: https://www.iprbookshop.ru/117308.html (дата обращения: 06.02.2025).
8. Юхименко, В. Г. Атлас минералов и горных пород / В. Г. Юхименко. – Москва, Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 168 c. – ISBN 978-5-9729-1222-3. – Текст : электронный // Цифровой образовательный ресурс IPR SMART : [сайт]. – URL: https://www.iprbookshop.ru/133041.html (дата обращения: 06.02.2025).