Происхождение нефти. Органическое происхождение нефти. Вертикальная интенсивность нефтегазообразования. Неорганическое происхождение нефти
 Скачать 76.4 Kb.
|
1 2 4. НЕОРГАНИЧЕСКОЕ ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕФТИ Согласно неорганической концепции, УВ образуются из неорганических веществ (карбонатов,  и других углеродосодержащих соединений) на больших глубинах в мантии при температуре выше 1000°C и давлении в десятки килобар.Считается, что наиболее уязвима сегодня неорганическая концепция, так как при температуре в несколько сотен градусов Цельсия и достаточно высоких давлениях практически все углеводороды неустойчивы и разлагаются на углерод, водород и метан. Если допустить, что в мантии и образуются углеводороды, то, поднимаясь вверх в земную кору, они должны неминуемо разрушаться уже в нижних ее горизонтах, где температура не превышает 250-300°C и присутствуют высокие давления. Здесь так же, как и в органической концепции, отсутствует информация об источнике поступления водорода для образования углеводородов, как правило, содержащих на один атом углерода четыре атома водорода (газ метан), в жидких углеводородах отношение водорода к углероду составляет 2-2,5:1. Приведем наиболее значимые новые научные концепции о природе образования нефти и газа и их возобновляемости, определяющие потенциальные ресурсы углеводородов на ближайшую и более далекую перспективу, непрерывность процессов генезиса углеводородов и сокращение времени их образования, сопоставимого с продолжительностью жизни человека. НАУЧНАЯ КОНЦЕПЦИЯ В.Н. ЛАРИНА Научная концепция доктора геолого-минералогических наук В. Ларина является наиболее значимой работой с новым подходом к концепции нефтегазообразования, ее скорости, времени образования, определяющей потенциальные ресурсы нашей планеты на ближайшую и более далекую перспективу, и относится к числу работ, которые в значительной мере определяют природу происходящих процессов нефтегазообразования, непрерывность процессов нефтегазообразования. В углеводородном сырье содержатся преимущественно атомы водорода. В природном газе метане на один атом углерода приходятся четыре атома водорода. В нефтяном сырье отношение Н/С находится в интервале от 2 до 2,5:1. Таким образом, «вечная» (для геологов) проблема происхождения нефти и газа сводится к проблеме источника водорода. Вопрос и в том, каким образом нефть может сохраняться с девона или карбона, когда кайнотипные осадки за гораздо меньший срок геологического времени разрушаются? В то же время, с освоением глубинного бурения до 10-12 км территорий, продуктивных на нефть и газ, можно одновременно осуществлять перехват струй глубинного водорода до того, как они (струи водорода) израсходуются на реакции гидрогенизации ОВ. Таким образом, углеводородное сырье, которое мы используем с середины XIX века, образовалось совсем недавно, и его запасы, скорее всего, продолжают пополняться и в настоящее время. Поэтому высказывания экспертов о полном исчерпании запасов нефти и газа (якобы невозобновляемых) к середине XXI века представляются необоснованными, так как ресурсы нефти и газа являются возобновляемыми, что в значительной мере соответствует закону сохранения массы элементов в земной коре и атмосфере Земли и подтверждается практическим опытом эксплуатации скважин в течение длительного времени. Данная научная концепция нефтегазообразования отличается от традиционной органической концепции тем, что: • признана важная роль водорода в генерации нефти и газа, так как водорода по отношению к углероду Н/С содержится: в традиционном газе как 4:1, а в жидких углеродах как 2 — 2,5:1; • нефть не может сохраниться с девона или карбона, так как является нежной субстанцией и сильно испаряется легколетучими составляющими и может быть пищей для бактерий; • при постоянном литостатическом давлении нефть должна уплотняться путем отщепления водорода и превращаться с течением времени в битум или асфальт. Вывод: нефть не может лежать миллионы лет. НАУЧНАЯ КОНЦЕПЦИЯ Р.А. ИСМАГИЛОВА И М.Ф. ФАРХУТДИНОВА Работа Р.А. Исмагилова и М.Ф. Фархутдинова «Проблема генезиса углеводородов: поиск продолжается», отличается широким анализом проблем генезиса углеводородов не только на планете Земля, но и в космосе. К примеру, речь идет об образовании метана неорганического происхождения на спутнике Титан планеты Сатурн в виде метановых морей при температуре минус 180°C. Отмечается, что планета Титан сегодня соответствует эволюционному состоянию Земли 4,5 млрд лет назад, т.е. в самом начале эволюционного развития. Возникает гипотеза авторов о существовании метановых морей неорганического (космического) происхождения на Земле 4,5 млрд лет назад с последующим окислением части метана с образованием воды и углекислого газа (до 60% в атмосфере Земли на первоначальном этапе ее развития) и возможном участии такого метана в образовании углеводородов на Земле. В концепции представлены данные механохимических реакций образования УВ как из органических веществ, так и из природных минералов при воздействии тектонических процессов при температурах 20-70 °C. ОТКРЫТИЯ УЧЕНЫХ ЯКУТСКОГО ФИЛИАЛА CO АН СССР Наибольший интерес вызывают открытия в области происхождения и образования нефти и существования в недрах Земли гидратов – твердого газа. Открытием является существование в недрах Земли необычного вида углеводородного сырья – твердого газа, и внешне, и по физическим свойствам напоминающего лед. Элементарная ячейка гидрата представляет собой кристаллик, каркас которого состоит из шести молекул воды, а внутри этого каркаса находится одна молекула газа метана в сильно сжатом состоянии. При этом один кубометр гидрата содержит в себе до 200 м3 газа. Открытию предшествовали аварии в мощных газопроводах в результате образования гидратных пробок, которым способствовали низкие температуры, большие давления, газ и вода, которая скапливалась в трубе. Исследованиями выявлено, что нетрадиционные источники нефти и газа находятся как в виде морских газогидратов практически под уровнем дна Мирового океана (девять десятых его территории), так и на суше, где газогидраты чаще всего расположены в зонах вечной мерзлоты. Термодинамические условия их образования: температура до 295°К (не выше 22°C) и давление до 250 атмосфер. Особенно актуальным является открытие ученых во главе с академиком Н.В. Черским образования нефти и газа как из органических, так и из неорганических веществ при активном участии не только тепловой энергии в глубинных слоях Земли, но и упругих волн сейсмических и тектонических процессов; по образованию ее залежей; по оценке скорости образования залежей нефти и газа; возможности возобновляемости их запасов. Отмечен главный парадокс в геохимии нефтегазообразования из рассеянного ОВ. Он заключался в том, что основная доля запасов нефти открыта как раз при температурах ниже 100°C в участках осадочного чехла, которые никогда не находились в зонах более высоких температур и куда нефть не могла попасть из более горячих мест. Гипотеза о достойном союзнике подземного тепла формировалась в самых разных исследованиях геологов, механиков, химиков. Это позволило в начале 70-х гг. XX столетия теоретически обосновать возможность образования радикалов углеводородов из рассеянного ОВ на активной поверхности зерен радикалов. Необходимы были экспериментальные исследования, а также моделирование механизмов активации поверхностей зерен горных пород. В результате во второй половине 70-х гг. в Институте горного дела Севера Якутского филиала CO АН СССР были проведены близкие к природным процессам эксперименты, в результате которых осадочные породы как органического, так и неорганического происхождения подвергались воздействиям упругих волн, аналогичных упругим волнам сейсмотектонических процессов. При их воздействии на осадочные породы наблюдалось деформирование, смещение зерен породы друг относительно друга, упругое и пластическое изменение, размельчение, в результате чего деформирование и трение зерен между собой вызывало, как известно, эмиссию электронов. В качестве доноров свободных электронов и ионов выступали атомы и молекулы, активированные на поверхности зерен осадочных пород, что приводило к формированию на поверхности зерен активных центров с избыточной свободной энергией, которая затем использовалась в высокоэнергетических химических реакциях даже при температурах ниже 100° C. С увеличением температуры скорость нефтегазообразования значительно возрастает. Процессы, происходящие в веществе в любом агрегатном состоянии под влиянием механической энергии, являются предметом изучения особой науки — механохимии. Согласно механохимии, в ходе этих реакций механическая энергия преобразуется в химическую энергию практически без потерь на тепло. Кроме того, в ряде экспериментов облучение упругими волнами образцов осадочных пород приводило к ускорению в них диффузии в 40-50 раз, увеличению проницаемости пород для воды и нефти - в 70 раз. Получалось, что сейсмические и тектонические процессы не только активнейшим образом помогают подземной генерации нефти, но и в сотни, тысячи раз ускоряют ее продвижение, накопление в ловушках. В результате сделанных открытий появилась возможность прогнозировать запасы нефти и газа в тех слоях земной коры, которые раньше считались бесперспективными. Так, например, многими исследователями отрицалась сама возможность нефтегазообразования на глубинах более 5 км, хотя практически месторождения нефти и газа, в том числе и гигантские, открывались на глубине от 5 до 8 км. Как известно, геофизики, изучая строение земной коры, выделили в породах фундамента так называемый горизонт «А» на глубинных 6-33 км, в котором породы находятся в квазипластическом состоянии. Выше горизонта «А» расположен условно названный горизонт «Г», залегающий на глубине 5 и более километров. Отличается горизонт «Г» тем, что при переходе к нему от горизонта «А» резко (скачкообразно) падает плотность пород, изменяется скорость распространения упругих волн, снижаются внутренние напряжения (и в горизонте «Г» возникают важнейшие очаги землетрясений). Горизонт «Г» служит поэтому своеобразным волноводом вокруг земного шара. Важные сведения о слое «Г» дала пронзившая его Кольская сверхглубокая скважина. Оказалось, что сложен он сильно нарушенными породами, разбитыми многочисленными трещинами. При наличии углеродсодержащих пород органического и неорганического происхождения, упругих волн в слое «Г» как в волноводе от землетрясений получается почти идеальный природный подземный реактор образования нефти и газа. Поэтому с учетом новых механизмов генерации УВ из органических и неорганических веществ, накопленных в земной коре за геологическое время до 800 млн лет, и в соответствии с законом сохранения масс, постоянной восполняемостью биомассы на поверхности Земли и в Мировом океане, можно прогнозировать стократное увеличение запасов нефти и газа и в значительной мере их возобновляемость. ИСТОЧНИКИ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Агафонов А.И. «Теоретическое и практическое обоснование возобновляемости запасов нефти и природного газа. Анализ современного состояния проблем происхождения нефти и газа» Спец. журн. «Бурение&Нефть» №1, январь 2019 г. 2. Галкин В.И. «Геология нефти и газа», учебно-метод. пособие, Пермь, Пермский государственный технический университет, 2011 г. 3. Чернова О.С. «Основы геологии нефти и газа», Томск, Томский политехнический университет, 2008 г. 1 2 |