Концепция органического (биогенного) происхождения нефти. Концепция органического происхождения нефти


Почему я сторонник органической теории происхождения нефти | Блог Николай

Органическая (или биогенная) теория образования нефти в недрах ныне признана абсолютным большинством геологов и нефтяников. Почти все прогнозы и открытия новых месторождений делаются на ее базе. Однако из нее следует, что нефтяные ресурсы не возобновляются (точнее, для этого необходимы многие миллионы лет) и в обозримом будущем будут исчерпаны.

Неорганические (абиогенные) гипотезы полагают, что нефть образовалась из углеводородных газов, поступающих из недр. Углерод в составе мантии имеется, метан и углекислый газ обнаружены в выбросах вулканов. А поскольку масса мантии на несколько порядков больше, чем земной коры, соблазнительно предположить, что приток из глубин может пополнять наши нефтяные запасы. Периодически такие гипотезы с апломбом высказываются в СМИ. К сожалению, публичной отповеди им не дается, и они вводят в заблуждение и корреспондентов, и читателей.

Поэтому я и решил изложить здесь свою точку зрения на эти вопросы. Отмечу: я не геолог, не геохимик, я специалист по добыче нефти и газа, много занимался физической химией и физикой пласта. Поэтому сложными геологическими рассуждениями постараюсь читателя не томить, ограничусь простыми и понятными фактами.

Кратко о горючих подземных ископаемых

Их всего шесть: уголь, торф, горючие сланцы, битум, нефть и газ. Четыре из них – твердые, двигаться под землей не могут. Нефть и газ в проницаемых пластах способны перемещаться и накапливаться в так называемых ловушках.

Уголь совершенно точно имеет органическое происхождение. В нем находят останки животных и растений, даже целые окаменелые деревья. Возраст самых древних углей 300-400 млн лет, они залегают на глубине до 2 км. Это продукт преобразования и уплотнения растительности древних лесов и болот. В отсутствии кислорода, из нее образуются твердые тяжелые углеводороды. В более глубоких пластах уголь обязательно содержит и газ (метан) в количестве до 40 м3/т. При сухой перегонке угля можно получить жидкость, близкую по составу к нефти.

Торф образуется при гниении болотной растительности при недостатке кислорода. Это начальная стадия образования некоторых видов углей, следующая – бурый уголь. Возраст торфяных залежей исчисляется не миллионами лет, а тысячелетиями, их формирование продолжается и поныне.

Горючие сланцы – это окаменевшие илы, сапропели. Они образовались примерно 450 млн лет назад на дне морей и содержат от 10 до 70 % органического вещества (керогена). При сухой перегонке дают смолы, близкие к нефтяным, и метановый газ.

Битумы – тяжелые, часто окисленные фракции нефти. Встречаются на поверхности, образуя т.н. асфальтовые озера (крупнейшее в Венесуэле имеет площадь 4 кв.км). Человек использует природные битумы тысячи лет, а в последние века сам производит их при нефтепереработке. Отмечу такой факт: при извлечении нефти из недр часть битумных фракций может оставаться в породе. Поэтому в поднятых образцах трещиноватых пород (кернах) часто вместо нефти обнаруживается битуминозность.

Залежи природного газа повсеместно найдены в осадочных породах. Самые глубокие (до 6500 м) находятся в США и на Украине, а самые крупные, наоборот, не слишком глубоко – в Сибири, Персидском заливе, Туркменистане. Не вызывает сомнений органическое происхождение метана в торфяных массивах, этот горючий «болотный газ» известен с давних времен. Глубже в составе газа могут содержаться и более тяжелые углеводороды (газовый конденсат). Открыто также немало газовых месторождений с конденсатом и нефтяной оторочкой, что косвенно указывает на их общее происхождение. Наконец, при низких температурах и высоких давлениях газ может находиться в пластах в твердой форме газовых гидратов; ресурсы их огромны, но добыча пока не выгодна.

Залежи нефти массово встречаются в осадочных породах на глубинах от 0 до 6 тыс. м. Но с увеличением глубины мы все чаще находим в пластах не нефть, а газ. На рис.  приведено количество нефтяных и газовых скважин, пробуренных в США на глубины свыше 4500 м. И если в интервале 4500-4800 м доля газовых скважин составляет 72,8%, то с ростом глубины до 6000 м она увеличивается до 94%, а при 6600 м составляет 98,7%.

Были сообщения о нефтяных притоках на огромных глубинах, но они пока не подтверждены эксплуатацией. Так, например, в 2009 г. BP объявила об открытии гигантского месторождения Tiber в Мексиканском заливе. По данным компании залежь находится на глубине 10-12 км от уровня моря при отметке дна 1,3 км. Анонсированные запасы (1,8 млрд т) сомнительны, ибо не могут быть достоверно оценены одной скважиной. К тому же достигшая рекордных глубин платформа Deepwater Horizon через год благополучно утонула, устроив рекордный открытый фонтан на другой площади Мексиканского залива.

Впрочем, определяющим фактором здесь является не глубина, а температура. Мне не известны нефтяные залежи с температурой 200оС или выше, и тому есть вполне исчерпывающее объяснение. При температурах 180-260оС происходит термическая деструкция нефтяных углеводородов, катализатором ее служат имеющиеся в породе минералы, в частности, алюмосиликаты. Конечным продуктом процесса является метан с примесями углекислоты и сероводорода. Обычно температура растет на 3оС при увеличении глубины на 100 м, следовательно, шансы найти нефть глубже 6000 м очень малы. Но все же не нулевые. Есть районы, где температура растет медленнее, там нефть может существовать на глубинах до 9 тыс. м.

С ростом глубины залегания изменяются свойства нефти. Чем дальше от поверхности, тем она более легкая, в ней меньше тяжелых (битумных, асфальтено-смолистых) фракций и больше растворенного газа. На глубинах 4-5 тыс. м газонасыщение нефти достигает 1000 м3/т, это в десятки раз выше, чем на малых глубинах.

Теперь, вооружившись этим минимумом информации, кратко изложу две концепции происхождения нефти.

2. Органическая теория

Первое предположение о биогенном происхождении нефти и угля высказал еще М.Ломоносов, а в конце XIX века эту гипотезу сформулировал немецкий химик К.Энглер. Но развил и нашел ей практическое применение советский академик И.Губкин; именно его прогнозы подтвердились открытием крупнейших месторождений Урала-Поволжья и Западной Сибири. Перечислю основные постулаты органической теории.

Нефть и газ образуются из растительных и животных остатков, которые накапливаются в илах прибрежных морей и озер,

При погружении осадков на глубины 1,5-2 км температура возрастает до 50-70оС, биологические процессы с образованием метана затухают,

Следующее преобразование органических остатков происходит при погружении залежи на глубину 3-4 км, где температура достигает 120-150оС, именно здесь образуется вся гамма нефтяных углеводородов,

Далее нефть по тектоническим разломам поступает в вышележащие проницаемые пласты и накапливается в ловушках, ограниченных сверху глинистыми породами,

В случае дальнейшего погружения осадочных пород (4,5-6 км) при росте температуры до 200оС происходит термическая деструкция тяжелых углеводородов, образуются залежи с легкой нефтью, газоконденсатом или газом.

Органическая теория хороша тем, что позволяет оперировать расчетами. До нее нефть искали в предгорьях (Баку, Грозный), а И.Губкин обратил внимание на крупные осадочные бассейны. Зная объем осадков, примерное содержание органики можно подсчитать потенциал образования нефти в материнских породах, а уж потом искать ее в вышележащих горизонтах. Так и была открыта нефть Поволжья и Сибири.

Последним и самым непосредственным подтверждением органической теории стала эксплуатация сланцевых пластов. Они являются той самой нефтематеринской породой, в которой сейчас происходит образование нефти из органического вещества – керогена. В таблице приведены некоторые характеристики двух крупнейших сланцевых залежей.

Таблицу смотри в первоисточнике.

Видно, что обе залежи имеют аномально высокие давления и температуры. Коэффициент аномальности (это отношение пластового давления к гидростатическому) указывает на избыток пластовой энергии. А очень малые поры (они соизмеримы с молекулами асфальтенов) препятствуют фильтрации нефти за пределы залежей.

Схема дальнейшей миграции приведена на рис.2. Справа показан наиболее частый случай движения при тектонических подвижках. Нефть по трещинам уходит вверх и собирается в ловушке, под покрышкой непроницаемой породы.

Рисунок в первоисточнике.

Но, коль при образовании нефти растут температура и давление, они тоже способны деформировать пласты. Такой случай показан на рис. 2 слева. Отметим: при этом движение нефти может происходить и вверх, и вниз.

Сланцевые формации являются полной и всеобъемлющей иллюстрацией биогенной теории. Все они выше или ниже нефтематеринских пород содержат обычные залежи. Дополняет картину месторождение Eagle Ford, где на глубинах до 2700 м нашли нефть, ниже, до 4000 м – газ с конденсатом, а еще глубже – сухой газ. Термическая деструкция углеводородов в природном исполнении.

3. Неорганическая теория

По привычке я называю ее «теорией», ибо лет 40 назад она соперничала с органической. Фактически это несколько гипотез, которые не получили подтверждения практикой. Предположения о неорганическом происхождении нефти высказывали Д.Менделеев, А.Гумбольдт, М.Бертло, более детально их прорабатывали Н.Кудрявцев и Т.Голд. Кратко изложу основные пункты.

1)Нефть и природный газ образуются из водорода и простейших соединений углерода (СО, СО2 , СН4) которые поступают из глубин Земли по тектоническим разломам,

2)При высоких температурах и давлениях из этих компонентов происходит синтез углеводородов парафинового ряда. Катализатором процесса являются соли металлов, например, железа:

ЗСО2 + 10Н2 = 6Н2О + С3Н8

3) Далее углеводороды мигрируют вверх, частично полимеризуются, образовавшаяся нефть накапливается в ловушках.

Долгое время главным аргументом неорганической теории являлся факт открытия нефти в породах кристаллического фундамента. Всего таких пластов найдено порядка тысячи, но это доли процента в общем числе нефтяных залежей. К тому же и у них поступление нефти из больших глубин не доказано; например, на крупном морском месторождении Белый Тигр породы фундамента в результате тектонической деятельности вынесло вверх, и вполне возможна боковая фильтрация из соседних осадочных пород. Кроме того, ранее мы уже отметили, что нефть может двигаться не только вверх, но и вниз.

А вот возражения против неорганической теории весьма существенны. Кратко их перечислю.

Реакция образования углеводородов в лабораторных условиях протекает при температурах 300-400оС, но в природе, увы, эти углеводороды разлагаются с образованием метана. Метан достоверно найден в выбросах вулканов, а вот нефть не найдена, она в них даже существовать не может.

Из простых соединений углерода можно получить предельные углеводороды (алканы), очень сложно – непредельные (алкены). А вот синтезировать из них в природных условиях ароматические углеводороды (арены) практически невозможно. Между тем их производные очень распространены в тканях растений и всегда в больших количествах (15-25%) содержатся в нефти.

Неорганическая теория полагает, что нефть надо искать в районах с интенсивной тектоникой. Однако, например, в Японии нефти нет совсем, хотя месторождения битумов имеются. Наоборот, огромные нефтяные запасы Западной Сибири найдены на равнине с очень слабыми тектоническими нарушениями. Можно допустить, что какая-то часть метана поступает из мантии при тектонических подвижках или извержениях, но и тут весьма сомнительна возможность его накопления в подземных пластах. Он должен быстро выходить на поверхность и далее в атмосферу.

Некоторые «доводы» нынешних сторонников неорганической теории вызывают улыбку. Вот пример. Грозненские промыслы дважды на длительный срок останавливались из-за военных действий. После возврата в эксплуатацию дебиты скважин оказались более высокими, что трактуется как доказательство пополнения нефтяных запасов из глубин Земли.

Миоценовые залежи Чечено-Ингушетии мне хорошо знакомы. Они открыты еще в XIX веке, и всегда эксплуатировались на истощение. Залежи имеют слабый подпор пластовых вод, но отборы обводненной нефти были так велики, что давления в скважинах снизились до атмосферного. За время длительного простоя приток воды повысил пластовое давление; соответственно, увеличились дебиты. К тому же, ниже миоценовых в 1956 году были открыты богатые мезозойские залежи. Из них добыто 300 млн т нефти, сейчас они полностью выработаны, и никакая подпитка из неведомых глубин там не обнаружилась.

4.Резюме

Концепция органического происхождения нефти, в отличие от других, была убедительно подтверждена практикой. Все горючие ископаемые образовались из древних организмов, их запасы сосредоточены в осадочных породах и являются невозобновляемым ресурсом. Однако из этого вовсе не следует, что человечество уже в ближайшие 10-20 лет столкнется с острым дефицитом топлива. Просто заканчивается период дешевой нефти, и начинается эпоха нефти дорогой и трудной.

Геологические запасы крупнейшей в мире сланцевой формации Green River оцениваются в 380 млрд т нефти. Это в 1,5 раза больше всех мировых доказанных запасов. Извлечь их пока нельзя. Но еще 20 лет назад сланцевая нефть вообще не добывалась.

Мировые запасы высоковязкой нефти оцениваются в 810 млрд т. Они учитываются на балансах с коэффициентом нефтеотдачи примерно 10%, но и его добиться пока не удается. Оцените поле деятельности для нефтяной науки. Отдача сланцевых пластов еще ниже.

Наконец, при нынешних нефтяных ценах становится выгодно получение жидких нефтяных углеводородов из газа и угля. А их запасы кратно превышают нефтяные.

Мир быстро меняется. Еще 20 лет назад все считали, что нефти – завались, девать некуда, и бездумно ее расходовали. Теперь придется эту позицию пересмотреть и вместо погони за большой прибылью озаботиться рачительным использованием того, что имеется. Оно и к лучшему: что легко дается, мало ценится.

Источник  https://aftershock.news/?q=nod...

×

cont.ws

Концепция органического происхождения нефти

Производство Концепция органического происхождения нефти

просмотров - 51

Идея об образовании нефти из органического вещества (углей) под воздействием тепла Земли впервые, еще в 1763 ᴦ., была высказана М. В. Ломоносовым в его знаменитом труде «О слоях земных». С этой работы М. В. Ломоносова начинает фактически свое развитие концепция органического происхождения нефти.

С позиций органической концепции происхождение нефти и газа в настоящее время представляется следующим образом. Исходным продуктом для образования нефти является органическое вещество во всœем его многообразии. Наиболее обоснованным явилось представление немецкого исследователя Г. Потонье о смешанном растительно-животном происхождении исходного материала для нефти.

Жизнь появилась в обширных морях и внутренних озерах, которые покрывали значительную долю современных материков. По мере гибели огромного количества морских растений и животных их остатки быстро опускались вниз водоема и были захоронены в иловых отложениях, которые постепенно собирались на дне.

Реки переносили огромные количества ила и песка, которые затем разносились течениями и распространялись за пределы постоянно меняющейся береговой линии морей. Οʜᴎ присоединялись к остаткам морских организмов, собирающимся на морском дне и в дельтах рек, где на них многократно осœедали новые слои. Ил и морская вода предохраняли вещество от дальнейшего разложения. По мере накопления новых слоев органического вещества, песка, ила, глины и с течением времени масса покрывающих отложений оказывала огромное давление на лежащие ниже осадочные слои. С увеличением массы отложений подстилающий слой постепенно опускался, формируя и сохраняя плотные слои ила, песка и карбонатов. В конце концов, они преобразовались в осадочные горные породы. Огромное давление в сочетании с высокой температурой, действием бактерий и химическими реакциями и привело к образованию сырой нефти и природного газа (рис 1.).

1- материнский пласт

2- известняк

3- пористый песчаник

4- залежи нефти

5- твердые породы

Рис.1 Залегание нефти

Согласно органической концепции, глинистые и известковые илы считаются нефтематеринскими породами. По мере их погружения и уплотнения рассеянная микронефть вместе с газообразными углеводородами и водой начинает выжиматься из илов в залегающие выше пористые породы (песчаники). Этот процесс получил название первичной миграции.

Свойства настоящей нефти микронефть приобретает уже в пористой среде. В моменты тектонических перестроек под влиянием гравитационных и других сил микронефть начинает медленное перемещение вверх вдоль пластов. Так начинается вторичная миграция нефти и газа (рис.2).

По мнению И. М. Губкина, данный момент нужно считать уже началом образования самого нефтяного месторождения. Формирование залежей нефти и газа является сложным процессом, включающим в себя три базовых составляющих: генерация углеводородов нефтематеринскими отложениями, миграция их в зоны более низкого давления и ловушки, аккумуляция в скопления нефти и газа.

       
   
 
Уровень моря
 
 
Рис.2 Миграция нефти и газа

Анализ распределœения нефтегазоносных бассейнов мира показал, что приблизительно 80% мировых залежей нефти и газа действительно тяготеют к современным, особенно к существовавшим в прошлые геологические периоды фанерозоя зонам подвига плит. Сюда относятся и уникальные углеводородные бассейны Персидского залива, Венесуэлы, Среднего Запада США, Канады, Аляски, Индонезии, классические месторождения Аппалачей, Предуральского прогиба, Кавказа, Карпат и других регионов мира. Открытие крупных месторождений нефти и газа в поднадвиговых зонах горных сооружений Северной

Немецкий химик Энглер нагревая жир морских животных под давлением до температуры 320 – 400 гр получил нефтепродукты. Родилась вторая гипотеза ОРГАНИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТИ.

В основе современных взглядов на происхождение нефти лежат положения, сформированные академиком Губкиным. Исходным является органическое вещество морских илов, состоящих из растительных и животных организмов. Скорость накопления ила – 150 г на 1 м кв площади в год. Старые слои быстро перекрываются новыми. Это предохраняет органику от окисления. Первоначальное разложение органики происходит без доступа кислорода под действием анаэробных бактерий. Далее пласт, образовавшийся на морском дне, опускается в результате общего пригибания земной коры характерного для морских бассейнов. По мере погружения растут давление и температура. Это приводит к преобразованию рассеянной органики в диффузно рассеянную нефть. Наиболее благоприятные параметры среды – 15- 45 МПа и температура 60 – 150 гр., которые существуют на глубинах 1,5 – 6 км.. Далее под действием возрастающего давления нефть вытесняется в проницаемые породы, по которым она мигрирует к месту образования залежей.

Таким образом процесс образования нефти делится на три этапе: 1. накопление органики, преобразование ее в диффузно рассеянную нефть; 2. выжимание рассеянной нефти из материнских пород в коллекторы; 3. движение нефти (в виде флюидов) по коллекторам, попаданиев ловушки, накопление в залежах.

Практика подтвердила взгляды Губкина – в нефти, асфальтах и ископаемых углях были найдены порфирины, входящие в молекулу хлорофилла. В 50 –е годы в СССР И в США были открыты нефтяные углеводороды в осадках водоемов различных типов (в озерах, заливах, морях, океанах).

Открытие крупнейших нефтяных месторождений в осадочных бассейнах сначала между Волгой и Уралом. А затем в западной Сибири. Сегодня большинство крупных месторождений в мире находятся в районах залегания осадочных пород (бывшие моря).

Вместе с тем, весьма трудно объяснить такой факт. Что существуют гигантские скопления нефти там, где органических веществ в осадочных породах относительно мало (бассейн реки Ориноко). Значительное скопление нефти в Марокко, Венесуэле, США встречаются в метаморфических и изверженных породах, в которых органических веществ просто не может быть.

До недавнего времени подтверждением органического происхождения нефти считалось наличие соединœения «порфирина). Но в настоящее время порфирин смогли получить и неорганическим путем.

Глубина залегания – поверхность (Бакинское месторождение, Мексика), скважина 16 -18 м. до 7756 метров (Техас). Разведочная скважина – 9560 м (Оклахома).

Читайте также

  • - Концепция органического происхождения нефти

    Идея об образовании нефти из органического вещества (углей) под воздействием тепла Земли впервые, еще в 1763 г., была высказана М. В. Ломоносовым в его знаменитом труде «О слоях земных». С этой работы М. В. Ломоносова начинает фактически свое развитие концепция органического... [читать подробенее]

  • - Концепция органического происхождения нефти

    Идея об образовании нефти из органического вещества (углей) под воздействием тепла Земли впервые, еще в 1763 г., была высказана М. В. Ломоносовым в его знаменитом труде «О слоях земных». С этой работы М. В. Ломоносова начинает фактически свое развитие концепция органического... [читать подробенее]

  • oplib.ru

    Концепция органического происхождения нефти

    Производство Концепция органического происхождения нефти

    просмотров - 65

    Идея об образовании нефти из органического вещества (углей) под воздействием тепла Земли впервые, еще в 1763 ᴦ., была высказана М. В. Ломоносовым в его знаменитом труде «О слоях земных». С этой работы М. В. Ломоносова начинает фактически свое развитие концепция органического происхождения нефти.

    С позиций органической концепции происхождение нефти и газа в настоящее время представляется следующим образом. Исходным продуктом для образования нефти является органическое вещество во всœем его многообразии. Наиболее обоснованным явилось представление немецкого исследователя Г. Потонье о смешанном растительно-животном происхождении исходного материала для нефти.

    Жизнь появилась в обширных морях и внутренних озерах, которые покрывали значительную долю современных материков. По мере гибели огромного количества морских растений и животных их остатки быстро опускались вниз водоема и были захоронены в иловых отложениях, которые постепенно собирались на дне.

    Реки переносили огромные количества ила и песка, которые затем разносились течениями и распространялись за пределы постоянно меняющейся береговой линии морей. Οʜᴎ присоединялись к остаткам морских организмов, собирающимся на морском дне и в дельтах рек, где на них многократно осœедали новые слои. Ил и морская вода предохраняли вещество от дальнейшего разложения. По мере накопления новых слоев органического вещества, песка, ила, глины и с течением времени масса покрывающих отложений оказывала огромное давление на лежащие ниже осадочные слои. С увеличением массы отложений подстилающий слой постепенно опускался, формируя и сохраняя плотные слои ила, песка и карбонатов. В конце концов, они преобразовались в осадочные горные породы. Огромное давление в сочетании с высокой температурой, действием бактерий и химическими реакциями и привело к образованию сырой нефти и природного газа (рис 1.).

    1- материнский пласт

    2- известняк

    3- пористый песчаник

    4- залежи нефти

    5- твердые породы

    Рис.1 Залегание нефти

    Согласно органической концепции, глинистые и известковые илы считаются нефтематеринскими породами. По мере их погружения и уплотнения рассеянная микронефть вместе с газообразными углеводородами и водой начинает выжиматься из илов в залегающие выше пористые породы (песчаники). Этот процесс получил название первичной миграции.

    Свойства настоящей нефти микронефть приобретает уже в пористой среде. В моменты тектонических перестроек под влиянием гравитационных и других сил микронефть начинает медленное перемещение вверх вдоль пластов. Так начинается вторичная миграция нефти и газа (рис.2).

    По мнению И. М. Губкина, данный момент нужно считать уже началом образования самого нефтяного месторождения. Формирование залежей нефти и газа является сложным процессом, включающим в себя три базовых составляющих: генерация углеводородов нефтематеринскими отложениями, миграция их в зоны более низкого давления и ловушки, аккумуляция в скопления нефти и газа.

           
       
     
    Уровень моря
     
     
    Рис.2 Миграция нефти и газа

    Анализ распределœения нефтегазоносных бассейнов мира показал, что приблизительно 80% мировых залежей нефти и газа действительно тяготеют к современным, особенно к существовавшим в прошлые геологические периоды фанерозоя зонам подвига плит. Сюда относятся и уникальные углеводородные бассейны Персидского залива, Венесуэлы, Среднего Запада США, Канады, Аляски, Индонезии, классические месторождения Аппалачей, Предуральского прогиба, Кавказа, Карпат и других регионов мира. Открытие крупных месторождений нефти и газа в поднадвиговых зонах горных сооружений Северной

    Немецкий химик Энглер нагревая жир морских животных под давлением до температуры 320 – 400 гр получил нефтепродукты. Родилась вторая гипотеза ОРГАНИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТИ.

    В основе современных взглядов на происхождение нефти лежат положения, сформированные академиком Губкиным. Исходным является органическое вещество морских илов, состоящих из растительных и животных организмов. Скорость накопления ила – 150 г на 1 м кв площади в год. Старые слои быстро перекрываются новыми. Это предохраняет органику от окисления. Первоначальное разложение органики происходит без доступа кислорода под действием анаэробных бактерий. Далее пласт, образовавшийся на морском дне, опускается в результате общего пригибания земной коры характерного для морских бассейнов. По мере погружения растут давление и температура. Это приводит к преобразованию рассеянной органики в диффузно рассеянную нефть. Наиболее благоприятные параметры среды – 15- 45 МПа и температура 60 – 150 гр., которые существуют на глубинах 1,5 – 6 км.. Далее под действием возрастающего давления нефть вытесняется в проницаемые породы, по которым она мигрирует к месту образования залежей.

    Таким образом процесс образования нефти делится на три этапе: 1. накопление органики, преобразование ее в диффузно рассеянную нефть; 2. выжимание рассеянной нефти из материнских пород в коллекторы; 3. движение нефти (в виде флюидов) по коллекторам, попаданиев ловушки, накопление в залежах.

    Практика подтвердила взгляды Губкина – в нефти, асфальтах и ископаемых углях были найдены порфирины, входящие в молекулу хлорофилла. В 50 –е годы в СССР И в США были открыты нефтяные углеводороды в осадках водоемов различных типов (в озерах, заливах, морях, океанах).

    Открытие крупнейших нефтяных месторождений в осадочных бассейнах сначала между Волгой и Уралом. А затем в западной Сибири. Сегодня большинство крупных месторождений в мире находятся в районах залегания осадочных пород (бывшие моря).

    Вместе с тем, весьма трудно объяснить такой факт. Что существуют гигантские скопления нефти там, где органических веществ в осадочных породах относительно мало (бассейн реки Ориноко). Значительное скопление нефти в Марокко, Венесуэле, США встречаются в метаморфических и изверженных породах, в которых органических веществ просто не может быть.

    До недавнего времени подтверждением органического происхождения нефти считалось наличие соединœения «порфирина). Но в настоящее время порфирин смогли получить и неорганическим путем.

    Глубина залегания – поверхность (Бакинское месторождение, Мексика), скважина 16 -18 м. до 7756 метров (Техас). Разведочная скважина – 9560 м (Оклахома).

    Читайте также

  • - Концепция органического происхождения нефти

    Идея об образовании нефти из органического вещества (углей) под воздействием тепла Земли впервые, еще в 1763 г., была высказана М. В. Ломоносовым в его знаменитом труде «О слоях земных». С этой работы М. В. Ломоносова начинает фактически свое развитие концепция органического... [читать подробенее]

  • - Концепция органического происхождения нефти

    Идея об образовании нефти из органического вещества (углей) под воздействием тепла Земли впервые, еще в 1763 г., была высказана М. В. Ломоносовым в его знаменитом труде «О слоях земных». С этой работы М. В. Ломоносова начинает фактически свое развитие концепция органического... [читать подробенее]

  • oplib.ru

    Концепции органического происхождения нефти (исторический аспект).

    Химия Концепции органического происхождения нефти (исторический аспект).

    просмотров - 35

    СТАДИЯ I.

    Геологические условия среды и основные источники энергии на стадиях формирования и преобразования залежей УВ.

    Накопление УВ по органической теории – накопление органики в диффузно-рассеянной форме в водной среде. Происходит захоронение органики в анаэробной геохимической обстановке и следующая стадия–генерация УВ.

    Соображения об органическом происхождении нефти были сделаны в 1759 году М.В.Ломоносовым 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 И.М.Губкина «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 И.М.Губкина. 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.

    Стоит сказать, что для неорганической теории происхождения нефти – одним из главных условий является возникновение и существования глубинных разломов, как путей поступления УВ из недр земли.

    Сегодня имеется много различных моделœей неорганического происхождения нефти. Οʜᴎ 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 ультрабазовых 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 Е.К.Мархинина). В присутствии закисных соединœений металлов (главным образом закиси желœеза) образуются углеводороды. Высокие давления недр Земли подавляют термическую деструкцию сложных молекул углеводородов. По расчетам Э.Б.Чекалюка 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 всœе 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. При этом 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.

    СТАДИЯ II - генерация УВ.

    Происходит постепенное преобразование в осадочных образованиях органики в УВ нефтяного ряда (сначала на стадии диагенеза, затем катагенеза).

    Катагенез (от греч. kata — приставка, означающая движение вниз, усиление, переходность или завершение процесса, и ...генез) (геологическое), совокупность природных процессов изменения осадочных горных пород после их возникновения из осадков в результате диагенеза и до превращения в метаморфические породы. Некоторые геологи (Н. М. Страхов и др.) выделяют стадию метагенеза — промежуточную между Катагенез (геол.) и собственно метаморфизмом. Впервые термин «Катагенез (геол.)», обозначающий совокупность химических преобразований горной породы после перекрытия её слоями нового осадка, был предложен А. Е. Ферсманом в 1922. Термин «Катагенез (геол.)» постепенно вытесняет другие названия постдиагенетических процессов (к примеру, эпигенез).

    Главными факторами Катагенез (геол.) (включая стадию метагенеза в понимании Н. М. Страхова) являются: температура, достигающая на глубинœе 8—12 км, на границе с зоной метаморфизма, 300—350 °С; давление, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ на этих глубинах доходит до 180—290 Мн/м2 (1800—2900 ат), и поровые воды (растворы), взаимодействующие с пропитанными ими породами.

    Важным следствием Катагенез (геол.) является уплотнение пород, протекающее сначала без, а затем с нарушением их структуры. К концу стадии пористость песчаников, алевролитов, аргиллитов обычно не превышает 1—2%. Выжимается и удаляется вся свободная, а затем и связанная вода. Минœеральный состав терригенных пород претерпевает усиливающиеся с глубиной и возрастом изменения — одни минœералы растворяются, другие отлагаются. Широко развито регенерационное обрастание зёрен кварца, хлоритизация, альбитизация, цеолитизация. Возникают новые текстуры: микростилолитовые швы, вдавливание одних зёрен песчаников в другие и т.д. Органическое вещество, теряя СО2 и углеводороды, преобразуется до стадий полуантрацитов.

    Необходимые условия среды - восстановительная и слабо восстановительная геохимическая обстановка: устойчивое прогибание бассейна, сохранение застойного палеогидрогеологического режима.

    По неорганической теории – формирование УВ и их генерация происходит на значительных глубинах

    СТАДИЯ III – миграция УВ.Различают - первичную и вторичную миграцию в породы с хорошими коллекторскими свойствами в водогазорастворенном состоянии и в свободном. По неорганикам – в свободном состоянии.

    Необходимое условие: - наличие в природном резервуаре пород с хорошими коллекторскими свойствами, сохранение слабовоостановителœельной обстановки, прогибание бассейна.

    Основные источники энергии:

    - тектонические движения в различных формах проявления

    - гидродинамические процессы

    - движение флюидов в вертикальном и горизонтальном направлении

    -движущие силы газа

    -действие температурного фактора

    -гравитационные силы, обуславливающие перемещение УВ

    - межмолекулярные силы

    -действие процессов кристаллизации и перекристаллизации пород-коллекторов.

    СТАДИЯ IV-аккумуляция мигрирующих УВ в залежь, ᴛ.ᴇ. скопление.

    Необходимое условие среды – наличие пород-коллекторов и наличие региональных и локальных ловушек, наличие пород – покрышек, способствующих удержанию в коллекторах УВ; сохранение восстановительной и слабо восстановительной обстановки застойного режима пластовых вод.

    Основные источники энергии – тектонические движения. Гидродинамические или гравитационные силы, силы движения газа, электровосстановительные силы, молекулярные силы, обуславливающие диффузию, капиллярные силы, обуславливающие аккумуляцию.

    СТАДИЯ V-консервация УВ крайне важное условие среды:

    - сохранение хороших коллекторских свойств пород,

    - герметичность покрышек над залежью,

    - закупоривание их после формирование залежи

    - создание условий, благоприятных для хранения залежи, включая наклон слоев и расположение вне зоны химической и физической аэрации,

    - сохранение застойного режима подземных вод.

    Факторы: действие во вмещающих породах температуры и давления, благоприятных для консервации скоплений УВ. Преимущественно нисходящие формы тектонических движений.

    СТАДИЯ VI –разрушение и перераспределœение скоплений УВ.

    Необходимые условия среды: раскрытие ловушек; попадание скоплений УВ; попадание скоплений УВ в зоны активного водосноса; изменение регионального наклона слоев.

    Факторы, приводящие к разрушению ранее сформированных залежей УВ к коренному изменению их физических свойств с образованием мальт, асфальтов, озокеритов и т.д. это:

    - восходящие формы тектонических движений;

    -движение пластовых и трещинных вод в зонах активного водообмена;

    - окисление УВ сульфатными водами;

    - разложение УВ микроорганизмами;

    -молекулярные силы. Обуславливающие диффузиюУВ;

    -действие гипергенных процессов и т. д.

    Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, можно сказать, что УВ в качестве одной из форм геологической материи Земли возникают, развиваются и разрушаются, переходя стадийно из одного качественного состояния в другое, находясь в тесной связи с изменением геологических, геохимических, гидрогеологических, геофизических условий среды, а также и внутренних источников энергии.

    УВ, возникая органическим или неорганическим путем, попадают в пористые и проницаемые породы-коллекторы, мигрируют латерально или вертикально при наличии на их пути миграции ловушек и при наличии совокупности внутренних и внешних факторов, образуют залежи, месторождения и зоны месторождений.

    При последующих изменениях геологических, геохимических и гидрогеологических и геофизических условий и в результате воздействия совокупности факторов наступает стадия перераспределœения залежей и их разрушение с переходом УВ в новое качество с образованием битумов, мальт, асфальтов, озокеритов и т.д.

    Направление поисково-разведочных работ на нефть и газ включает в себя геолого-геофизическую изученнотсь (геофизические исследования, глубокое параметрическое и поисково-разведочное бурение, геологическое строение и нефтегазоносность), научное обоснование перспектив нефтегазоносности (оценка масштабов генерации и аккумуляции газа и нефти, нефтегазогенерационное и нефтегазогеологическое районирование, перспективы газонефтеносности и обоснование главных направлений поиска газовых месторождений), размещение геолого-разведочных работ на газ (главные направления поисково-разведочных работ, региональные геолого-разведочные работы и их размещение, детальные геолого-геофизические работы).

    Современный этап по изучению формирования и размещения залежей нефти газа характеризуется широким развитием различных направлений и методов, в том числе тектонических, геофизических, литолого-фациальных, палеогеографических, палеогеохимических, геотермических и т.д. Широкая дифференциация направлений и методов исследований оправдана, так как без всœестороннего и детального дифференцированного изучения различных факторов, обуславливающих и контролирующих нефтегазонакопление – нельзя распознать сложные и многогранные стороны процессов, протекающих в литосфере.

    В нефтегазовой литературе трудно найти работы, в которых прогноз нефтегазонакопления дается на основе изучения одного какого-либо одного фактора, к примеру тектонического, геохимического или гидрогеологического без влияния взаимосвязей одного фактора с другими.

    Изучение отдельных факторов изолированно от всœей совокупности условий, контролирующих процесс формирования месторождений – не обеспечивает познания его в полной мере. Более того, поиски нефти и газа до сих пор состоят из двух положений: поиски ловушек (любыми методами) и проверка этих ловушек бурением на залежи нефти и газа.

    Очевидно, научно обоснованный прогноз нефтегазоносности и количественная оценка ресурсов УВ в недрах могут осуществляться только на основе комплексного изучения всœей совокупности факторов во взаимосвязи и с учетом их изменения во времени (геологическом) и в пространстве в связи с понимаем литогенеза и тектогенеза в течение каждого крупного отрезка времени геологической истории. Задача эта комплексная и наиболее успешно решается с применением системного подхода.

    Системный анализ призван выявить основные закономерности причинно-следственной связи изучаемых объектов как различных уровней организации геологической материй в их естественноисторическом развитии в пространстве и геологическом времени. Для этого нужно:

    1. Изучаемый объект рассматривать как часть целостной естественноисторической геологической системы, возникающей как часть этой системы. Это представление – переходный принцип системного подхода.

    2. Классифицировать вхождение в эту систему объекты. Выделяя их части, соблюдая принцип иерархической соподчинœенности и соразмерности.

    3. Выяснить структурные соотношения и генетические связи (пространственные и функциональные) выделяемых объектов, как между собой, так и с окружающей средой во времени и в пространстве.

    4. Рассматривать объекты непрерывно с комплексным анализом всœей совокупности факторов, обуславливающих образование и развитие его в геолого-историческом плане.

    5. Рассматривать систему и входящие в состав объекты в динамике, ᴛ.ᴇ. в развитии, в тесной связи с окружающей средой и выяснением закономерностей перехода их из одного качественного состояния в другое во времени и пространстве.

    Литература.

    1.Бакиров А.А. «Теоретические основы и методы поисков и разведки скоплений нефти и газа» -М.: Высшая школа, 1987

    2. Бакиров А.А. «Геологические основы прогнозирования нефтегазоносности» 1979

    oplib.ru

    Концепция органического (биогенного) происхождения нефти.

    Известно, что взаимодействие литосферных плит при встречном движении в зоне конвергенции приводит к многообразным тектоническим процессам, проникающим в мантию. Важнейшие из них – это субдукция и коллизия (или конвергенция). Субдукция развивается в зоне конвергенции, где сходится континентальная и океаническая литосферы и в этом случае происходит надвигание континента или островной дуги на дно океана и более тяжелая океаническая кора уходит под континентальную и погружается в мантию. Суть этого процесса следующая, в результате тектонических процессов осадочные породы, как бы затягиваются в зону подвига магматических пород и оказываются на больших глубинах в жестких термобарических условиях и в этих условиях происходит термолиз органического вещества в осадочных породах и возгонка образующихся углеводородов. Как показали многочисленные исследования зона Персидского залива находится в зоне субдукции, в результате чего там произошла огромная концентрация углеводородов.

    В США есть складчатая система, которая называется «скалистые горы». В США в штате Вайоминг в районе скалистых гор обширная территория в первой половине прошлого века называлась «кладбищем нефтяных скважин». Там было пробурено около 500 скважин, все они доходили до фундамента и никаких признаков нефтеносности не было обнаружено и лишь в середине прошлого века, когда были выдвинуты мнения о тектонике литосферных плит начались снова планомерные геофизические исследования и в результате этих работ была выдвинута под надвиговая зона. В результате заложили глубокую поисковую скважину, которая прошла часть пород фундамента и попала в отложения мела и были обнаружены первые месторождения нефти (18 млн.т) в под надвиговой зон Пайнвью. Был определен новый этаж нефтегазоносности. 2 скважина была заложена дальше к востоку. На глубине 1890 метров эта скважина вошла в граниты докембрийского фундамента, ее продолжили бурить по фундаменту и на глубине 2700 метров скважина снова вошла в меловые осадочные породы и под фундаментом на глубине 5000 метров было открыто газовое месторождение. В результате этого был открыт новый этаж нефтегазоносности. Под надвигом было выявлено около 3 млрд.т нефти и около 3 м3 трлн. газа.

    Таким образом под все островные дуги и активные окраины континентов втягивается ежегодно около 3 млрд.т в осадках. Если взять среднее содержание органического вещества (0,5%), то из них образуется приблизительно 30% углеводородов. Из этого получается, что ежегодно в таких районах образуется около 5 млн.т углеводородов. Получается, что за время существования на Земле высокоорганизованной жизни тогда теоритически могло образоваться не менее 2,5*1015 тонн условного топлива нефти и газа, а это почти в 1000 раз больше общих мировых запасов углеводородов выявленных на Земле. Таким образом образование нефти и газа из органического вещества пород может происходить 2 основными путями: 1 путь распространен повсеместно, а 2 путь связан не только с традиционным процессом нефтегазообразования, а прослеживается в зонах конвергенции при встречном движении литосферных плит, когда скопление углеводородов формируется за счет генерации нефти и газа в результате процесса катогенеза, а так же из органического вещества пород затянутых в зоны высоких температур в результате субдукционных процессов.

    Доказательства биогенного происхождения нефти:

    1)99,9% запасов нефти связано с осадочными отложениями

    2)в нефтях определены многие ув унаследованные от живого вещества

    3)установлено схожство ув состава нефтей и орган вещ пород из которых эта нефть образовалась

    4)Выявлено различие изотопного состава углерода,серы и водорода нефтей из разных стратиграфических комплексов

    5)если взять конкретные нг бассейны,то распределение в них горючих полезных ископаемых свидетельсьвует о генетической связи их с орг вещ.

     

    Дата добавления: 2015-11-14; просмотров: 39 | Нарушение авторских прав

    Основные черты геохимии углерода и водорода. | Каустобиолиты. Положение среди горных пород. Генетическая классификация.(допис треуг) | Образование и преобразование ОВ на стадии диагенеза. | Кероген, его типы. | Образование нефти и газа на стадии катогенеза. | Нефтегазоматеринский потенциал и методы его определения. | Физико-химические свойства нефтей. | Углеводородные составы нефти. | Классификация нефтей по групповому углеводородному составу. | Типы природных газов, их физические параметры и свойства. |mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.007 сек.)

    mybiblioteka.su