Геология, поиски и разведка месторождений нефти и газа (стр. 14 )

2.  Возникшие таким образом углеводороды на Земле поглощаются расплавленной магмой.

3.  При остывании магмы и кристаллизации магматических горных пород, углеводороды отделяются от нее, и мигрируют по трещинам и разломам.

4.  Попадая в верхние части литосферы, и конденсируясь, углеводороды дают основной материал для образования различных битумов.

В настоящее время имеется много различных моделей неорганического происхождения нефти. Они основываются на следующих фактах.

-  Многочисленные месторождения приурочены к зонам разломов.

-  Встречаются месторождения в магматических и метаморфических горных породах.

-  Углеводороды встречаются в веществе, извергающемся из вулканов, в ультраосновных породах (кимберлитах) алмазоносных трубках взрыва, в метеоритах и хвостах комет, атмосфере планет и в рассеянном космическом веществе.

Схематически неорганическая теория в современной интерпретации выглядит следующим образом. Источником углеводородов является вода и углекислый газ, которых в мантии содержится в 1 куб. м 180 кг и 15 кг соответственно (по данным ). В присутствии закисных соединений металлов (главным образом закиси железа) образуются углеводороды. Высокие давления недр Земли подавляют термическую деструкцию сложных молекул углеводородов. По расчетам оптимальные глубины для синтеза, полимеризации и циклизации углеводородов из воды и углекислого газа составляют 100-200 км.

На эти аргументы можно возразить следующее:

1.  Не все месторождения приурочены к зонам разломов.

2.  В магматические и метаморфические горные породы углеводороды могли попасть из осадочных пород в результате миграции.

3.  Углеводороды космоса и магматических проявлений существуют в единичных молекулах и совершенно незначительных примесях. Никто не спорит, что углеводороды образуются химическим путем. Однако крупные скопления таким образом сформироваться не могут.

Важным достоинством концепций неорганического происхождения нефти является ее оптимистичность. Количество воды и углекислого газа в мантии по человеческим меркам неисчерпаемо и это дает нам надежду на то, что ресурсы нефти и газа на Земле значительно больше разведанных сегодня, и продолжают пополняться, то есть теоретически безграничны.

1.8.2.2. Концепции органического происхождения нефти (исторический аспект).

Соображения об органическом происхождении нефти были сделаны в 1759 году в работе «О слоях земных». Он полагал, что нефть образовалась из каменного угля под воздействием высоких температур. «…Выгоняется подземным жаром из приуготовляющихся каменных углей оная бурая и черная масляная материя и вступает в разные рассолы…». Первые эксперименты получения нефтеподобных продуктов из органического вещества животного происхождения были проделаны немецким химиком Г. Гефером, который нагревал животные жиры при повышенном давлении до температуры 320-4000.

Современная концепция органического происхождения нефти восходит к монографии «Учение о нефти». В соответствии с этой моделью, нефть образуется следующим образом:

Исходное вещество для образования нефти – органическое вещество морских илов, состоящее из животных и растительных организмов. Перекрывающие илы осадки предохраняют его от окисления. Погруженный на глубины до 50 м он перерабатывается анаэробными микробами. При погружении в глубокие недра горные породы, содержащие РОВ (рассеянное органическое вещество) попадают в область давлений 15-45 МПа и температур 60 - 150°. Такие условия находятся на глубинах 1,5 – 6 км. Под действием возрастающего давления нефть вытесняется в проницаемые породы (коллекторы), по которым она мигрирует к месту образования будущих залежей.

Отечественная нефтегазовая геология подтвердила положения . На основе прогнозов, сделанных на базе этой теории, развитой его многочисленными последователями, отечественная нефтегазовая геология долгие годы позволяла прогнозировать и открывать месторождения, что сделало Советский Союз ведущей нефтегазовой державой мира. Основные аргументы в пользу биогенного происхождения нефти следующие:

1.  Приуроченность 99,9% промышленных скоплений нефти к осадочным породам.

2.  Сосредоточение наибольших запасов в отложениях геологических периодов с наибольшей активностью биосферы.

3.  Сходство элементного, и, главное, - изотопного состава живого вещества и нефтей.

4.  Оптическая активность нефтей.

1.8.2.3. Образование природного газа.

Природный газ распространен в природе гораздо шире, чем нефть. Его формирование может происходить различными способами.

При биохимическом процессе образование метана происходит в результате переработки органического вещества бактериями. (Иногда эти бактерии поселяются на нефти, которые перерабатывают ее в метан, азот и углекислый газ).

Термокатализ заключается в преобразовании в газ органического вещества под действием давлений и температур в присутствии катализаторов – глин. Наиболее интенсивно термокатализ происходит при температуре 150-200°.

Если глины с повышенным содержанием органического вещества обогащены ураном, может запуститься радиационно-химический процесс образования газа, который заключается в воздействии радиоактивного излучения, на углеродные соединения. В результате органическое вещество распадается на метан, водород и окись углерода. Оксид углерода, в свою очередь, распадается на кислород и углерод, при соединении с водородом которого также образуется метан.

При механических воздействиях на угли на контактах зерен возникают напряжения, которые служат источниками энергии для механохимического образования метана.

Космогенный процесс описан при описании космической модели образования нефти .

Главное значение в природе, вероятно, имеют термокаталический и биохимический способы образования метана. Возможно, определенную роль играет и «космический» (он же «мантийный») метан, наблюдаемый в «черных курильщиках».

1.8.3. Современная модель образования залежей нефти и газа.

В обобщенном виде современная модель формирования залежей нефти и газа в результате накопления органического вещества (ОВ) и его преобразования в углеводороды (УВ) приведена в таблице 12.

Таблица 12.

Образование залежей углеводородов.

Стадия	Состояние и формы нахождения ОВ и УВ	Геологические условия среды, формирующей скопления	Источники энергии, преобразующие ОВ, УВ и их скопления.
Накоп-ление и захоронение ОВ	Исходное органическое вещество осадков в диффузно - рассеянном состоянии	Водная среда с анаэробной геохимической обстановкой.	Биохимическое воздействие организмов и ферментов, действие каталитических свойств минералов
Генерация УВ	УВ нефтяного ряда в рассеянном состоянии	Потенциально нефтегазоматеринские толщи с анаэробной геохимической средой	Геостатическое давление, температура недр, высвобождающаяся внутренняя химическая энергия ОВ при перестройке в УВ, радиация из вмещающих пород.
Миграция УВ	УВ в свободном и водогазорастворенном состоянии	Породы-коллекторы	Гравитация, геодинамическое давление, гидродинамические процессы, капиллярные силы, диффузия.
Аккумуляция УВ	Скопления УВ	Породы-коллекторы и покрышки, ловушки.	Гравитация, геодинамическое давление, гидродинамические процессы, капиллярные силы, диффузия.
Консервация УВ	Скопления УВ	Породы-коллекторы и покрышки, ловушки, восстановительная геохимическая среда, застойный режим пластовых вод, благоприятные давления и температуры.
Разрушение скоплений УВ	УВ в рассеянном состоянии	Разрушение покрышек, или ловушек, растворение, окисление, разложение УВ	Тектонические движения, химические и биологические процессы, диффузия

1.8.3.1. Аккумуляция рассеянного органического вещества (РОВ).

Органическое вещество накапливается в осадках в диффузно - рассеянном состоянии и разлагается под воздействием биохимических процессов и микроорганизмов (процесс протекает до глубины 50 м).

Породы, и способные в подходящих условиях генерировать углеводороды

называются нефтематеринскими.

Такие породы содержат в повышенных (до 0,5%) концентрациях органическое вещество, накапливаются в субаквальной анаэробной среде в условиях относительно устойчивого погружения бассейна седиментации. Более всего обогащены таким веществом темные глинистые толщи типа олигоцен-миоценовой майкопской серии Кавказа, девонского доманика Волго-Уральского и Тимано-Печорского бассейнов, карбонатные (рифогенные) формации.

Общей особенностью осадочных толщ, вмещающих залежи нефти - их субаквальное происхождение, то есть осаждение в водной среде. Первоначально представлялось, что такие толщи должны обязательно откладываться в морских условиях, но после открытия крупных месторождений в континентальных, озерных, дельтовых фациях в Китае стало ясно, что среда должна быть водной, но не обязательно морской. Нефтесодержащие толщи должны обладать не менее чем 2-3 километровой мощностью. Толщи такой мощности могут накапливаться в крупных впадинах земной коры, для чего требовалось длительное и устойчивое погружение соответствующих участков земной коры. Такие участки называются нефтегазоносными бассейнами.

1.8.3.2. Преобразование рассеянного органического вещества в углеводороды. По мере погружения осадков, при повышении температуры до 80-1000С. (10-30%) органического вещества (ОВ) преобразуется в нефть. На большей глубине (6 км) при 1200С – в газ (рис. 1.23).

В различных тектонических условиях геотермическая ступень различна. На древних платформах температура растет с глубиной медленнее, чем на молодых, а в геосинклинальных областях температура растет с глубиной быстрее всего, поэтому, и глубина формирования залежей нефти различна в различных регионах. Определенную роль играют и местные факторы. Например, мощные толщи каменной соли, имеющие хорошую теплопроводность, являются «природными холодильниками». Их присутствие увеличивает величину геотермической ступени и глубину, на которой могут образовываться залежи нефти. По некоторым оценкам эта величина может достигать 7 км. Диапазон газообразования значительно шире.