Сила разуплотнения поверхностного слоя воды и ее роль в геологических процессах (стр. 46 )

Следует отметить, что Хант практически впервые в нефтяной геологии предложил использовать понятие о нерастворяющем слое связанной воды для объяснения диффузионной отгонки рас­творенных веществ из узких участков микропор в более широкие их участки. В рудной и магматической геологии, в гидрогеологии и в процессе экспериментальных исследований по отжиманию воды из глин такой, как я считаю, правильной в своей основе идеи никем не выдвигалось.

В моем представлении при зарождении и миграции нефти большую роль играет сила разуплотнения поверхностного слоя жидкостей, проявляющаяся по-разному на определенных стадиях нефтеобразования. На стадии формирования нефтематеринских осадков главную роль играет Т-СРПС, создающая разуплотненный поверхностный слой с определенными свойствами твердого тела. Этот слой окружает тонкодисперсные глинистые частицы и этим предохраняет их от слипания и коагуляции в осадок, благодаря чему они не осаждаются совместно с обломочными терригенными частицами где-нибудь поблизости от береговой линии морей и озер, а, находясь во взвешенном состоянии, способны переме­щаться в центральные части бассейнов и осаждаться совместно с планктоном, являющимся основным источником органического вещества. Другими словами, Т-СРПС уравнивает осадительные способности органического вещества и глинистых частиц, способ­ствуя их совместному осаждению в виде нефтематеринских глини­стых толщ.

Кроме того Т-СРПС создает разбухание глин и насыщение их большим количеством воды, которая затем способствует эмигра­ции микронефти во вмещающие породы.

На стадиях диагенеза и катагенеза нефтематеринских глини­стых осадков действует в основном О-СРПС. По моему мнению, ее действие проявляется в двух направлениях.

1. Каталитическое воздействие О-СРПС в виде микропоро­диффузионного каталитического эффекта (МДК-эффекта) на ста­дии зарождения рассеянной микронефти. В главной зоне нефте­образования глинистые частицы настолько уплотняются, что здесь почти вся вода переходит в связанное состояние в микропорах и межслоевых пространствах минералов глин. Поэтому именно здесь, в соответствии с моими представлениями, усиливается действие МДК-эффекта, который способствует ускорению преоб­разования первичного органического вещества в углеводородные компоненты нефтей. Этот процесс происходит за счет более час­того соударения органических молекул между собой и со стенками микропор и более быстрого удаления продуктов реакции в широ­кие участки микропор и трещин.

Интересно отметить, что Вассоевич и др. (1975) хотя и отме­чали, что предположение о каталитическом действии глинистого вещества является «скорее декларативным, чем доказательным», однако немного ниже писали: «Не исключено, что дегидратация разбухающих глин в той или иной степени ускоряет течение тер­мокаталитических реакций преобразования различных органиче­ских оснований до УВ нефтяного ряда».

2. Содействие эмиграции микронефти из материнских пород за счет диффузионной отгонки молекул органического вещества из узких микропор в более широкие поры и трещины. Формально это соответствует представлениям Ханта (1982). Но в его модели име­ется существенный недостаток, который делает ее по существу неработающей. Он пишет, что углеводородные молекулы двига­ются под действием градиента потенциальной энергии, который существует только на границе связанной воды со свободной. Но поскольку в глинистых уплотненных породах зоны катагенеза прак­тически вся вода является связанной, то такого градиента там не будет и поэтому не будет и диффузионного движения из пород. Такой градиент будет существовать только на контакте глинистых пород с песчаными. Но здесь, как только приконтактовые моле­кулы перейдут в песчаные слои, весь процесс дальнейшего дви­жения прекратится.

Действие МДК-эффекта, основанного на действии О-СРПС, не прекращается в самых тонкозернистых породах даже со 100 %-ным количеством связанной воды, и он усиливается по мере суже­ния микропор, как показано выше. Он действует также и в доста­точно широких порах – диаметром до двух средних расстояний между растворенными молекулами. Поэтому под его воздействием находятся все внутренние части мощной толщи нефтематеринских уплотненных глинистых пород, где углеводороды отгоняются из самых узких частей микропор в более широкие, затем в трещин­ные зоны более высоко проницаемости и далее выходят во вме­щающие песчаные толщи.

По-видимому, это может быть еще одним объяснением отме­чаемого многими исследователями факта, что главная фаза неф­теобразования осуществляется несколько позднее отжатия основ­ной массы воды из нефтематеринских пород. В эту фазу главной причиной образования и эмиграции углеводородов является не выдавливание воды из пород, а наличие узких микропор, катали­тически ускоряющих за счет действия МДК-эффекта реакции обра­зования нефти и ее диффузионную отгонку в проницаемые зоны и породы при общем повышении температуры в этой зоне.

Необходимо отметить, что существующее сейчас представ­ление о связанной воде как нерастворяющем слое не позволяет объяснить отмеченное выше каталитическое влияние микропор и действие в них МДК-эффекта, так как в соответствии с ними моле­кулы электростатическими силами просто не допускаются к стен­кам микропор и отталкиваются ими. В то же время представление об О-СРПС вполне объясняет действие МДК-эффекта, так как в этом случае молекулы совершенно свободно подходят к стенкам микропор, и за счет увеличения частоты соударения с ними и ме­жду собой здесь ускоряются химические реакции, а вышеотмеченный молекулярно-кинетический механизм выталкивает молекулы из узких частей микропор в более широкие.

Обращает на себя внимание, что образование нефти таким способом очень сходно с действием описанного выше механизма диффузионного флюидозамещения при образовании магматиче­ских пород и гидротермально-метасоматических рудных месторо­ждений в земной коре. Здесь процесс зарождения и эмиграции нефти сходен с процессом метасоматоза вдоль трещинных текто­нических зон, который за счет действия МДК-эффекта приводит в подвижное состояние компоненты вмещающих пород и отгоняет их в эти зоны повышенной проницаемости, где они осаждаются в виде полимеризованных или коллоидных частиц. При нефтеобра­зовании сначала низкомолекулярные углеводороды в процессе реакции превращаются в высокомолекулярные углеводороды нефтей, являющиеся аналогом коллоидных или полимеризован­ных частиц. Поэтому нефть в определенной мере является гене­тическим аналогом магматических пород и рудных жил в земной коре и отличается от них только своей органической природой, имея в качестве первоисточника остатки растений и живых орга­низмов. Механизм их образования очень сходен, отличаясь только РТ-условиями и составом преобразуемых и образующихся ве­ществ. В частности, (1973) отмечал геологическое подобие нефтяных и флюидогенных рудных месторождений.

На стадии вторичной миграции нефти уже в пределах песча­ных коллекторов главная роль опять переходит к Т-СРПС, которая при тектонических дислокациях нефте - и водосодержащих толщ способствует увеличению трещиноватости пород и их дроблению, создавая таким образом условия для более свободной миграции нефти и формируя дополнительные пространства для концентра­ции в них нефтей и газов.

Глава 8. РЕГУЛИРОВАНИЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В ЗЕМНОЙ КОРЕ И СПОСОБ ИХ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ

Землетрясение является следствием динамики распростра­няющегося разрыва в земной коре. Оно возникает в результате внезапной разрядки существующих в земной коре механических напряжений, обусловленных постоянно идущими процессами дифференциации земного вещества, конвективными течениями горных масс, находящихся в неравновесном состоянии по плотно­сти, температуре (Соболев, 1993). Следовательно, непременным признаком землетрясения является разрыв сплошности земной коры в виде тектонического нарушения. Как известно, все гидро­термальные месторождения также связаны с тектоническими на­рушениями в массе земных недр, т. е., по существу, начало обра­зования каждого месторождения связано с землетрясением, кото­рое ему предшествовало.

Как показано ранее, в связи с возникновением трещин в зем­ной коре начинает действовать механизм диффузионного флюи­дозамещения, в процессе которого все трещинные пустоты запол­няются вынесенным за счет метасоматоза из вмещающих пород веществом. Благодаря этому происходит выравнивание плотности горных пород и заполнение трещин гидротермальным материа­лом. Следует отметить, что механизм диффузионного флюидоза­мещения, основанный на деятельности МДК-эффекта, проявля­ется не только после крупного тектонического разрыва горных по­род, но и до него, когда в породах только начинают проявляться микротрещины и микросдвиги, предшествующие главной тектони­ческой подвижке. Это известно, например, в зарождающихся оча­гах землетрясений, где их предшественниками служат так назы­ваемые форшоки – небольшие сейсмические удары, являющиеся следствием начальных стадий разрывов горных пород.

Именно поэтому действие МДК-эффекта и механизма диффу­зионного флюидозамещения до начала главной подвижки может уменьшить вероятность и интенсивность ее разрывной стадии или смягчить ее сейсмическое воздействие, т. е. уменьшить вероят­ность катастрофического землетрясения. При этом, как отмечено выше, данный механизм способствует развитию пластических де­формаций в горных породах, так что упругие жесткие деформации под его влиянием могут перейти в вязкое течение горных масс без разрыва их сплошности и, следовательно, без землетрясения.

Регулирование землетрясений осуществляется также благо­даря действию в земной коре эффекта Ребиндера, когда появле­ние в тех или иных тектонических зонах поверхностно-активных веществ, каковыми обычно являются трудно растворимые веще­ства (снижение растворимости содействует увеличению их по­верхностно-активных свойств), способствует увеличению трещи­новатости пород и, следовательно, увеличению их податливости на разрушение, что смягчает силу тектонических удара. Это проис­ходит в зонах расширения пород, где общее их горное давление несколько снижается, что позволяет проявиться этому эффекту.