Неорганическая теория происхождения нефти

 

Д. И. Менделеев в 1876 г. предложил карбидную гипотезу образования нефти. По этой гипотезе, вода по глубинным разломам поступает внутрь литосферы, вступает в реакции с карбидами железа с образованием оксидов железа и углеводородов:

 

2FeC + 3H₂O = Fe₂O₃ + C₂H₆.

 

В 1892 году М. А. Соколов выдвинул гипотезу космического происхождения нефти. Суть её сводится к тому же минеральному синтезу углеводородов из простых исходных веществ, но на первоначальной, космической стадии формирования Земли. Углеводороды вначале находились в газовой оболочке, а по мере остывания поглощались породами формировавшейся земной коры. Высвобождаясь затем из остывающего магматического расплава, углеводороды поднимались в верхнюю часть земной коры, где образовали скопления. В основе этой гипотезы лежали данные о наличии углерода и водорода в хвостах комет и углеводородов в метеоритах.

Стройная научная теория неорганического происхождения нефти разработана в 1950-х годах ленинградским учёным Н. А. Кудрявцевым. Сущность его магматической теории заключается в том, что нефть и газ образуются в глубинных зонах Земли в результате реакций прямого синтеза углеводородов из СО₂,CO, СН₄ и Н₂ и других простейших углеродистых соединений в результате реакций типа

 

CO + 3H₂ = CH₄ + H₂О.

 

Он предполагал, что на больших глубинах в условиях очень высокой температуры образуются углеводородные радикалы CH, CH₂, CH₃ и другие. Они по глубинными разломам поднимаются наверх и полимеризуются, соединяются друг с другом и с водородом, образуя нефтяные углеводороды.

В поисках доказательств абиогенного синтеза нефти некоторые исследователи проводили термодинамические расчеты. Э. Б. Чикалюк определял температуру нефтеобразования по соотношению между некоторыми изомерными углеводородами, допуская, что высокотемпературный синтез приводит к образованию термодинамически равновесных смесей. Подходя-щие условия, по мнению учёного, существуют на глубине 100–200 км в пределах верхней мантии Земли. Прорыв углеводородов в слоистую оболочку литосферы происходит по глубинным разломам.

Главным аргументом всех приверженцев неорганического происхождения нефти является глобальная и региональная неравномерность распределения ресурсов. Из 160 промышленно нефтегазоносных бассейнов 26 бассейнов содержат 89 % мировых ресурсов нефти и газа. Эти бассейны имеют генетическую связь с грабенами и глубинными разломами. На Земле выявлено 50 тысяч месторождений, но только в 37 гигантских и супергигантских месторождениях сосредоточено 80 % мировых ресурсов.

Прочие аргументы сторонников неорганической теории следующие.

Залежи нефти распространены по разрезу нефтегазоносных бассейнов до фундамента включительно. На супергигантском Тенгизском месторождении в Казахстане разведочные скважины пробурены на глубину более 7 км, но «нефтяной пирог» так и продолжается вглубь земных недр.

На древних докембрийских платформах, где осадочный чехол формировался в палеозое, возраст залежей природного газа кайнозойский (даже неоген-четвертичный), а возраст залежей нефти постпалеозойский, преимущественно кайнозойский. Получается, что главная фаза нефтеобразования и время формирования залежей отстоят друг от друга на сотни миллионов лет. Двадцать лет назад на древней Сибирской платформе в бассейне р. Подкаменная Тунгуска обнаружено Юрубчено-Тохомское месторождение с запасами, по разным оценкам, от 200 до 2000 млн. т. Месторождение приурочено к известняковому рифогенному массиву докембрийского возраста! Это самое древнее на Земле крупное нефтяное месторождение. До сих пор считалось, что в докембрии гигантских месторождений быть не может, потому что развитие органического мира не достигло ещё уровня, чтобы продуцировать такое количество исходного органического вещества.

Найдены следы метана и нефтяных углеводородов в глубинных кристаллических породах, в газах и магмах, извергающихся из вулканов. В гидротермальных продуктах современного вулканизма содержатся водород, метан, оксиды углерода, спирты и более сложные углеводороды. Отмечены проявления нефти и газа по некоторым глубинным разломам.

С началом освоения космоса космические зонды обнаружили в атмосферах Юпитера и Титана C₂H₄, C₂H₆, C₃H₈, HCN, HC₃N, C₂N₂. Эти же и другие углеродистые соединения присутствуют в газопылевых облаках межзвёздной среды. В метеоритах (углистых хондритах) теперь уже найдены аминокислоты, н -алканы, «биомаркеры» фитан, пристан, порфирины и даже оптически активные вещества.

Вопрос о происхождении нефти имеет большое практическое значение. С позиций органической теории вопрос ясен: перспективы обнаружения новых крупных месторождений весьма проблематичны. Но если опираться на неорганическую теорию происхождения нефти и продолжать искать нефть в глубоких горизонтах земной коры, можно ожидать новых больших открытий.

 

Происхождение горючего газа

 

Метан всегда содержится в природной нефти, встречается в небольшом количестве в подземных водах, водах рек, озёр и океанов, в почвенном воздухе и атмосфере. Метан встречается на Земле в осадочных и магматических породах, он обнаружен в космосе и на планетах Солнечной системы.

Метан образуется в основном из растительного гумусового вещества в результате многих природных процессов: при воздействии температуры более 500 ^оС, при радиоактивном облучении, при действии постоянных и переменных механических нагрузок в толще земной коры, в результате жизнедеятельности некоторых бактерий.

Учёные пришли к выводу, что основная масса метана газовых месторождений образовалась биохимическим и термокаталитическим путем. Вначале накопившуюся на дне водоёмов органику разлагают бактерии. Биохимическое разложение продолжается до тех пор, пока опускание морского дна приводит к достижению температуры в осадке 100 ^оС. Считается, что при этой температуре бактерии гибнут. Дальше в условиях повышения температуры и давления продолжается процесс разрушения сложных органических веществ и образование простых углеводородов, особенно метана. Большую роль при этом играют природные катализаторы – алюмосиликаты глинистых отложений, микроэлементы и их соединения. Термокаталитический процесс идёт на глубинах от 1 до 10 км.

 

10.ТИПЫ ЛОВУШЕК НЕФТИ И ГАЗА, СТРОЕНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ

Чтобы образовалось и сохранилось скопление нефти или газа, нужно наличие ловушки. Выделяют четыре основных типа ловушек (рис. 10.1).

 

        а                                               б                               

 

в                                                        г

 

Рис 10.1. Типы ловушек нефти и газа:

а – антиклинальная (пластовая, сводовая); б – тектонически экранированная;

в – стратиграфически экранированная; г – литологически экранированная

 

 

Рис. 10.2 Антиклинальная пластовая газонефтяная залежь:

1 – внутренний контур газоносности; 2 – внешний контур газоносности; 3 – внутренний контур нефтеносности; 4 – внешний контур нефтеносности; а – вода; б – нефть; в – газ;

  г – глинистые пласты; д – песчаные пласты; ВНК – водонефтяной контакт; ГНК – газо-нефтяной контакт; h _н – высота нефтяной части залежи; h _г – высота газовой залежи

 

 

 

Рис. 10.3. Сводовая массивная газонефтяная залежь:

1 –внешний контур газоносности; 2 – внешний контур нефтеносности.

Остальные условные обозначения те же, что на рис. 3.4

 

Ловушка образуется в том случае, когда проницаемые породы перекрыты непроницаемыми породами – покрышками. В качестве покрышек служат глинистые породы или хемогенные соленосные отложения. Любая ловушка на глубине всегда наполнена водой, потому что вода пропитывает всю толщу земной коры. Если же ловушка заполнена нефтью или газом, то образуется залежь. Основные параметры антиклинальной залежи в пластовом резервуаре приведены на рис. 10.2. Характеристика сводовой залежи в массивном резервуаре показана на рис. 10.3. В верхней части этих рисунков дан план ловушек, в нижней – геологические разрезы.

     Поверхность, разделяющая нефть и воду, называется поверхностью водонефтяного контакта (ВНК). Она обычно горизонтальна. Линия пересечения поверхности ВНК с кровлей пласта называется внешним конту­ром нефтеносности, а линия пересечения поверхности ВНК с подошвой пласта – внутренним контуром нефтеносности. Площадь нефтяной залежи вычисляют по внешнему контуру нефтеносности, площадь газовой залежи – по внешнему контуру газоносности. При отработке залежи эти контуры стягиваются к самой высокой части структуры.

 Совокупность всех нефтяных и газовых залежей, контролируемых единой тектонической структурой, составляет месторождение. Оно может содержать всего одну массивную залежь высотой до 300 м или в редчайших случаях, как на месторождении Киркук в Ираке, 500 м. Увы, часто месторождения образуют и 50 залежей мощностью всего по несколько метров каждая. И представьте себе, какова себестоимость нефти при разработке таких разных месторождений! На многопластовых месторождениях себестоимость добычи может приближаться к пределу рентабельности. Добыча барреля нефти на Киркуке обходится всего в 1 доллар. В России себестоимость добычи составляет около 15 долларов за баррель.

 

 МОИ МЕТОДИЧКИ ЕСТЬ В БИБЛИОТЕКЕ,