VIII.3 Осадочно-миграционная теория происхождения нефти. Осадочно миграционная теория происхождения нефти


Осадочно-миграционная теория происхождения нефти — Город эрудитов

В основе органической, биогенной теории нефтеобразования лежит представление о происхождении нефти из биогенного органического вещества подводных (субаквальных) осадочных отложений. Этот процесс, по мнению сторонников органической теории, носит стадийный характер. Нефть представляет собой продукт превращения органического вещества.

Уже давно было установлено, что большинство осадочных отложений морского (субаквального) происхождения содержит определенное количество рассеянных органических веществ: остатки растительного и животного мира. В количественном отношении органическое вещество осадочных отложений составляет от граммов на 1 м3 породы в соленосных отложениях до 6 кг на 1 м3 в горючих сланцах. В глинах содержание органического вещества (ОВ) составляет 300-500 г на 1 м3, в алевролитах – 200 г на 1 м3, в известняках – 250 г на 1 м3 породы. Кларковое значение органического вещества принимается 400 г на 1 м3 породы. Различают органическое вещество сапропелевого типа и гумусового типа. Если накопление и изменение органического вещества происходит под водой при недостаточном доступе воздуха, оно сводится к процессу перегнивания, возникают углеводы. Это гумусовые вещества (главная часть почвы).

Если же изменение органического вещества происходит под водой, без доступа кислорода, то происходит процесс гниения – это восстановительный процесс в химическом отношении (еще Потонье назвал «медленную перегонку»). И.М.Губкин писал в своей книге «Учение о нефти», что «мелкие застойные бассейны являются типичными районами отложения органического вещества углеводородного состава. В огромных количествах здесь развиваются сине-зеленые водоросли, мелкие членистоногие и другой планктон. Умирая, последние вместе с остатками других растений падают на дно бассейна, образуя мягкий, иногда мощный слой органического ила, который называется «сапропель» (гнилой ил).

Накопления сапропеля, отмечает Губкин, происходит в прибрежных частях морей (в лагунах, лиманах). Сапропель при сухой перегонке дает до 25% по весу жирных, похожих на нефть масел (Учение о нефти. 1975. С. 26).

Нефтеобразование – сложный процесс, который происходит в недрах Земли за большой промежуток времени. Мы видим только фиксированные результаты – в виде залежей и месторождений нефти. Эти процессы происходили в нефтематеринских свитах. Нефтематеринскими являются самые разнообразные отложения, формировавшиеся под водой и содержащие рассеянное органическое вещество не ниже кларкового. Наиболее высокопотенциальные нефтематеринские отложения – это глинисто-карбонатные образования, содержащие сапропелевое органическое вещество в количестве почти на порядок выше кларка – это так называемые доманикиты.

Они присутствуют во всех системах фанерозоя, отмечаются в докембрийских толщах, они прослеживаются на разных континентах на одних и тех же стратиграфических уровнях. Наиболее значительные по масштабам накопления органического вещества отмечены на границе венда-кембрия, в конце девона – начале карбона, в конце юры – начале мела. Величина органического вещества за счет продукции фитопланктона (растительный планктон, обитающий в воде на глубинах 100-200 м, «блуждающий» зоопланктон – в основном фораминиферы с известковой раковиной, радиолярии и т.д.) в мировом океане составляет 18 млрд т в год.

Первичная жизнь зародилась на Земле 3,5 млрд лет назад.В кембрийской эпохе в водной оболочке Земли уже были разнообразные формы жизни. В раннем палеозое огромные пространства Земли были заняты океанами и морями, животный мир был представлен беспозвоночными организмами и водорослями. Уже в силуре органический мир начал осваивать сушу, появились первые наземные растения.

Наиболее благоприятные условия для развития жизни в водоемах находятся в интервале глубин 60-80 м. Это шельфовая часть подводных окраин континентов. Накопление органического вещества в водоемах зависит от типа бассейна – океан ли это, озеро или эпиконтинентальное море. В отложениях внутриконтинентальных морей, от берега дальше в направлении центра, содержание органического вещества нарастает. Считается, что 50% всего органического вещества приходится на подводные окраины континентов. Как отметил в своей книге «Учение о нефти» академик Губкин , наилучшие условия для накопления органического вещества имеются в прибрежных частях морей (в заливах, бухтах, лиманах, в открытом море недалеко от берега), где осадконакопление идет в пресной и в соленой воде, где идет борьба между морем и сушей, где происходит чередование отложений: осадки глинистого характера, содержащие богатый органический материал, сменяются песком. В этой части бассейна отлагаются те отложения, которые являются нефтематеринскими. «Как мы видим теперь, родина нефти не в пресноводных бассейнах, не в болотах, а в областях древних мелководных морей, их заливах и прочих частях…» (Губкин И.М. Учение о нефти. 1975. С. 335).

В основе всего живого лежат 6 элементов: углерод С; кислород О; фосфор Р; водород Н; азот N; сера S. Основными биохимическими компонентами живых организмов являются белки; углеводы, липиды, лигнин, целлюлоза, причем углеводы и белки составляют 90% живого организма.

Обогащенные органическим веществом нефтематеринские толщи погружаются, попадают в область высоких температур и давлений.

Академик Губкин написал также в своей известной книге, что нефтеобразование идет стадийно. На стадиях седиментогенеза и диагенеза формируются нефтематеринские и газоматеринские осадки, формируется исходное органическое вещество. На первой стадии в органическом веществе осадков происходят биохимические процессы, в результате которых возникает «кероген» – нерастворимое органическое вещество (для большинства наших ученых кероген – это органическое вещество в целом, для зарубежных ученых под керогеном понимается часть органического вещества, нерастворимая в органических растворителях). Образуется много газообразных продуктов, но они рассеиваются. Часть газа растворяется в воде и захороняется и при повышенных концентрациях может представлять интерес для промышленной добычи (в водах острова Киву в одном из рифтовых озер Африки, в глубоководной части содержатся 50 млрд м3 метана). В Японии из плиоцена и плейстоцена, в пластовых водах которых много метана, производится добыча газа, в составе которого метана – 90-97%, углекислого газа – 1-8%, азота – 0,5-3%, но, в целом, на этой стадии нефти пока нет.

Дальнейшее погружение приводит к тому, что нефтематеринские породы попадают в зону катагенеза (катагенез – это изменение осадочных пород в условиях повышенных температур и давлений), где происходит образование от исходного органического вещества газообразных (углекислый газ, метан, сероводород, аммиак) и жидких продуктов углеводородов.

В 1967 г. Н.Б.Вассоевич выступил с утверждением, что нефтеобразование происходит на стадии среднего катагенеза при глубине отложений 2-3 км и температуре 80-150ºС. Он назвал этот интервал «главной фазой нефтеобразования», в которой решающим фактором является температура. Это наиболее оптимальные условия нефтеобразования. За рубежом этот интервал называют «нефтяным окном».

Газообразование – более распространенный процесс и происходит с разной интенсивностью на стадиях диагенеза и катагенеза.

Еще В.А.Соколов в 1948 г. выделил в осадочных отложениях сверху вниз несколько зон по их способности к нефтегазогенерации.

Зона I – глубина 0-150 м – биохимическая. Характеризуется развитием биохимических процессов в органическом веществе с выделением газов.

Зона II – глубина 1-1,5 км – переходная. Биохимические процессы затухают.

Зона III – глубина от 1,5 до 6 км – термокаталитическая. Самая важная для нефтеобразования.

Зона IV – глубина 6 км и более – газовая. В ней образуется преимущественно метан.

Указанные Соколовым глубины были ориентировочные, но они свидетельствовали о намечаемой вертикальной зональности в распределении месторождений углеводородов в осадочной толще.

Итак, процесс нефтеобразования согласно органической теории – стадийный. На стадиях осадконакопления и диагенеза (становления осадка) формируются нефтегазоматеринские породы, обогащенные органическим веществом. На стадии катагенеза реализуются потенциальные возможности нефтегазоматеринских пород генерировать газ, нефть, конденсат. Процесс начинается с образования газа, которое сопутствует нефтеобразованию и завершает его.

www.eruditcity.ru

Осадочно-миграционная теория образования нефти и газа

Осадочно-миграционная теория образования нефти и газа 

Tar (Los Angeles)

Source - http://www.neftrus.com/uslovija-zaleganija-nefti-i-gaza/27-proishozhdenie-nefti/633-osadochno-migracionnaja-teorija-proishozhdenija-nefti.html

В основе органической, биогенной теории нефтеобразования лежит представление о происхождении нефти из биогенного органического вещества подводных (субаквальных) осадочных отложений. Этот процесс, по мнению сторонников органической теории, носит стадийный характер. Нефть представляет собой продукт превращения органического вещества.

Уже давно было установлено, что большинство осадочных отложений морского (субаквального) происхождения содержит определенное количество рассеянных органических веществ: остатки растительного и животного мира. В количественном отношении органическое вещество осадочных отложений составляет от граммов на 1 м3 породы в соленосных отложениях до 6 кг на 1 м3 в горючих сланцах. В глинах содержание органического вещества (ОВ) составляет 300-500 г на 1 м3, в алевролитах – 200 г на 1 м3, в известняках – 250 г на 1 м3 породы. Кларковое значение органического вещества принимается 400 г на 1 м3 породы. Различают органическое вещество сапропелевого типа и гумусового типа. Если накопление и изменение органического вещества происходит под водой при недостаточном доступе воздуха, оно сводится к процессу перегнивания, возникают углеводы. Это гумусовые вещества (главная часть почвы). Если же изменение органического вещества происходит под водой, без доступа кислорода, то происходит процесс гниения – это восстановительный процесс в химическом отношении (еще Потонье назвал «медленную перегонку»). И.М.Губкин писал в своей книге «Учение о нефти», что «мелкие застойные бассейны являются типичными районами отложения органического вещества углеводородного состава. В огромных количествах здесь развиваются сине-зеленые водоросли, мелкие членистоногие и другой планктон. Умирая, последние вместе с остатками других растений падают на дно бассейна, образуя мягкий, иногда мощный слой органического ила, который называется «сапропель» (гнилой ил).

Накопления сапропеля, отмечает Губкин, происходит в прибрежных частях морей (в лагунах, лиманах). Сапропель при сухой перегонке дает до 25% по весу жирных, похожих на нефть масел (Учение о нефти. 1975. С. 26).

Нефтеобразование – сложный процесс, который происходит в недрах Земли за большой промежуток времени. Мы видим только фиксированные результаты – в виде залежей и месторождений нефти. Эти процессы происходили в нефтематеринских свитах. Нефтематеринскими являются самые разнообразные отложения, формировавшиеся под водой и содержащие рассеянное органическое вещество не ниже кларкового. Наиболее высокопотенциальные нефтематеринские отложения – это глинисто-карбонатные образования, содержащие сапропелевое органическое вещество в количестве почти на порядок выше кларка – это так называемые доманикиты. Они присутствуют во всех системах фанерозоя, отмечаются в докембрийских толщах, они прослеживаются на разных континентах на одних и тех же стратиграфических уровнях. Наиболее значительные по масштабам накопления органического вещества отмечены на границе венда-кембрия, в конце девона – начале карбона, в конце юры – начале мела. Величина органического вещества за счет продукции фитопланктона (растительный планктон, обитающий в воде на глубинах 100-200 м, «блуждающий» зоопланктон – в основном фораминиферы с известковой раковиной, радиолярии и т.д.) в мировом океане составляет 18 млрд т в год.

Первичная жизнь зародилась на Земле 3,5 млрд лет назад. В кембрийской эпохе в водной оболочке Земли уже были разнообразные формы жизни. В раннем палеозое огромные пространства Земли были заняты океанами и морями, животный мир был представлен беспозвоночными организмами и водорослями. Уже в силуре органический мир начал осваивать сушу, появились первые наземные растения.

Наиболее благоприятные условия для развития жизни в водоемах находятся в интервале глубин 60-80 м. Это шельфовая часть подводных окраин континентов. Накопление органического вещества в водоемах зависит от типа бассейна – океан ли это, озеро или эпиконтинентальное море. В отложениях внутриконтинентальных морей, от берега дальше в направлении центра, содержание органического вещества нарастает. Считается, что 50% всего органического вещества приходится на подводные окраины континентов. Как отметил в своей книге «Учение о нефти» академик Губкин , наилучшие условия для накопления органического вещества имеются в прибрежных частях морей (в заливах, бухтах, лиманах, в открытом море недалеко от берега), где осадконакопление идет в пресной и в соленой воде, где идет борьба между морем и сушей, где происходит чередование отложений: осадки глинистого характера, содержащие богатый органический материал, сменяются песком. В этой части бассейна отлагаются те отложения, которые являются нефтематеринскими. «Как мы видим теперь, родина нефти не в пресноводных бассейнах, не в болотах, а в областях древних мелководных морей, их заливах и прочих частях...» (Губкин И.М. Учение о нефти. 1975. С. 335).

В основе всего живого лежат 6 элементов: углерод С; кислород О; фосфор Р; водород Н; азот N; сера S. Основными биохимическими компонентами живых организмов являются белки; углеводы, липиды, лигнин, целлюлоза, причем углеводы и белки составляют 90% живого организма.

Обогащенные органическим веществом нефтематеринские толщи погружаются, попадают в область высоких температур и давлений.

Академик Губкин написал также в своей известной книге, что нефтеобразование идет стадийно. На стадиях седиментогенеза и диагенеза формируются нефтематеринские и газоматеринские осадки, формируется исходное органическое вещество. На первой стадии в органическом веществе осадков происходят биохимические процессы, в результате которых возникает «кероген» – нерастворимое органическое вещество (для большинства наших ученых кероген – это органическое вещество в целом, для зарубежных ученых под керогеном понимается часть органического вещества, нерастворимая в органических растворителях). Образуется много газообразных продуктов, но они рассеиваются. Часть газа растворяется в воде и захороняется и при повышенных концентрациях может представлять интерес для промышленной добычи (в водах острова Киву в одном из рифтовых озер Африки, в глубоководной части содержатся 50 млрд м3 метана). В Японии из плиоцена и плейстоцена, в пластовых водах которых много метана, производится добыча газа, в составе которого метана – 90-97%, углекислого газа – 1-8%, азота – 0,5-3%, но, в целом, на этой стадии нефти пока нет.

Дальнейшее погружение приводит к тому, что нефтематеринские породы попадают в зону катагенеза (катагенез – это изменение осадочных пород в условиях повышенных температур и давлений), где происходит образование от исходного органического вещества газообразных (углекислый газ, метан, сероводород, аммиак) и жидких продуктов углеводородов.

В 1967 г. Н.Б.Вассоевич выступил с утверждением, что нефтеобразование происходит на стадии среднего катагенеза при глубине отложений 2-3 км и температуре 80-150ºС. Он назвал этот интервал «главной фазой нефтеобразования», в которой решающим фактором является температура. Это наиболее оптимальные условия нефтеобразования. За рубежом этот интервал называют «нефтяным окном».

Газообразование – более распространенный процесс и происходит с разной интенсивностью на стадиях диагенеза и катагенеза.

Еще В.А.Соколов в 1948 г. выделил в осадочных отложениях сверху вниз несколько зон по их способности к нефтегазогенерации.

Зона I – глубина 0-150 м – биохимическая. Характеризуется развитием биохимических процессов в органическом веществе с выделением газов.

Зона II – глубина 1-1,5 км – переходная. Биохимические процессы затухают.

Зона III – глубина от 1,5 до 6 км – термокаталитическая. Самая важная для нефтеобразования.

Зона IV – глубина 6 км и более – газовая. В ней образуется преимущественно метан.

Указанные Соколовым глубины были ориентировочные, но они свидетельствовали о намечаемой вертикальной зональности в распределении месторождений углеводородов в осадочной толще.

Итак, процесс нефтеобразования согласно органической теории – стадийный. На стадиях осадконакопления и диагенеза (становления осадка) формируются нефтегазоматеринские породы, обогащенные органическим веществом. На стадии катагенеза реализуются потенциальные возможности нефтегазоматеринских пород генерировать газ, нефть, конденсат. Процесс начинается с образования газа, которое сопутствует нефтеобразованию и завершает его.

Процесс интенсивного образования нефти Н.Б.Вассоевич назвал Главной фазой нефтеобразования, а глубинный интервал – Главной зоной нефтеобразования (ГЗН). Температура в Главной зоне нефтеобразования – 60-150ºС. Такие температуры в среднем существуют на глубинах 2-4 км, в зависимости от геотермического градиента. При температуре 150ºС из керогена интенсивно генерируются нефть, конденсат и жирный газ.

А.Э.Конторович подсчитал, что в Главной зоне нефтеобразования из одной тонны органического вещества сапропелевого типа образуется 37 кг битумоида, а в случае гумусового типа – 16-19 кг.

Ведущими факторами превращения нефтематеринских пород в нефтепроизводящие являются температура, давление, геологическое время и тектонические движения. Под действием этих факторов происходит катагенез.

Погружение нефтематеринских пород до глубин с температурой 200-300ºС приводит к тому, что кероген генерирует метан. Нижняя зона метанообразования не установлена, бурением подошвы этой зоны, по мнению французских ученых Б.Тиссо и Д.Вельте , не может быть достигнута.

Таким образом, на основании вышесказанного можно сделать следующие выводы.

1. Органическая теория происхождения нефти считает первым доказательством нефтеобразования за счет органического вещества приуроченность месторождений нефти и газа к осадочным бассейнам. Причем имеется связь между запасами нефти и газа с объемом нефтегазоматеринских отложений, находившихся в очаге генерации.

2. Второе доказательство связи нефти с живым веществом – присутствие в нефти реликтовых углеводородов, или хемофоссилий, которые являются биологическими маркерами между нефтью и исходным органическим веществом.

3. Оптическая активность или способность нефти вращать плоскость поляризованного света связана с присутствием в молекуле асимметричного атома углерода, все валентности которого насыщены различными атомами или радикалами, что свойственно только биологическим системам.

Получается, что на сегодня органическая теория происхождения нефти лучше аргументирована, чем неорганическая, но все же вопросы происхождения нефти, миграции, аккумуляции, формирования месторождений являются нерешенными, дискуссионными в силу наличия совершенно противоположных мнений.

ПРОГНОЗИРОВАНИE ЗОН ВЕРОЯТНОГО НЕФТЕГАЗОНАКОПЛЕНИЯ

plate-tectonic.narod.ru

Органическая (осадочно-миграционная) теория происхождения нефти

Количество просмотров публикации Органическая (осадочно-миграционная) теория происхождения нефти - 115

В корне органической, биогенной теории нефтеобразования лежит представление о происхождении нефти из биогенного органического вещества подводных (субаквальных) осадочных отложений. Этот процесс, по мнению сторонников органической теории, носит стадийный характер. Размещено на реф.рфУже давно было установлено, что большинство осадочных отложений морского (субаквального) происхождения содержит определœенное количество рассеянных органических веществ: остатки растительного и животного мира. Различают органическое вещество сапропелœевого типа и гумусового типа. В случае если накопление и изменение органического вещества происходит под водой при недостаточном доступе воздуха, оно сводится к процессу перегнивания, возникают углеводы. Это гумусовые вещества (главная часть почвы). В случае если же изменение органического вещества происходит под водой, без доступа кислорода, то происходит процесс гниения - ϶ᴛᴏ восстановительный процесс в химическом отношении И.М.Губкин писал в своей книге ʼʼУчение о нефтиʼʼ,что ʼʼмелкие застойные бассейны являются типичными районами отложения органического вещества углеводородного состава. В огромных количествах здесь развиваются синœе-зелœеные водоросли, мелкие членистоногие и другой планктон. Умирая, последние вместе с остатками других растений падают на дно бассейна, образуя мягкий, иногда мощный слой органического ила, который принято называть ʼʼсапропельʼʼ (гнилой ил).Накопления сапропеля, отмечает Губкин, происходит в прибрежных частях морей (в лагунах, лиманах).

Нефтеобразование – сложный процесс, который происходит в недрах Земли за большой промежуток времени. Мы видим только фиксированные результаты – в виде залежей и месторождений нефти. Эти процессы происходили в нефтематеринских свитах.

Наиболее благоприятные условия для развития жизни в водоемах находятся в интервале глубин 60-80 м. Это шельфовая часть подводных окраин континœентов. Накопление органического вещества в водоемах зависит от типа бассейна – океан ли это, озеро или эпиконтинœентальное море. В отложениях внутриконтинœентальных морей, от берега дальше в направлении центра, содержание органического вещества нарастает. Считается, что 50% всœего органического вещества приходится на подводные окраины континœентов. Как отметил в своей книге ʼʼУчение о нефтиʼʼ академик Губкин: наилучшие условия для накопления органического вещества имеются в прибрежных частях морей (в заливах, бухтах, лиманах, в открытом море недалеко от берега), где осадконакопление идет в пресной и в соленой воде, где идет борьба между морем и сушей, где происходит чередование отложений: осадки глинистого характера, содержащие богатый органический материал, сменяются песком. В этой части бассейна отлагаются те отложения, которые являются нефтематеринскими.

ʼʼКак мы видим теперь, родина нефти не в пресноводных бассейнах, не в болотах, а в областях древних мелководных морей, их заливах и прочих частях...ʼʼ(И.М.Губкин).Обогащенные органическим веществом нефтематеринские толщи погружаются, попадают в область высоких температур и давлений. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, на основании вышесказанного можно сделать следующие выводы:

1. Органическая теория происхождения нефти считает первым доказательством нефтеобразования за счёт органического вещества, приуроченность месторождений нефти и газа к осадочным бассейнам. Причем имеется связь между запасами нефти и газа с объёмом нефтегазоматеринских отложений, находившихся в очаге генерации.

2. Второе доказательство связи нефти с живым веществом – присутствие в нефти реликтовых углеводородов, или хемофоссилий, которые являются биологическими маркерами между нефтью и исходным органическим веществом.

3. Оптическая активность или способность нефти вращать плоскость поляризованного света связана с присутствием в молекуле асимметричного атома углерода, всœе валентности которого насыщены различными атомами или радикалами, что свойственно только биологическим системам.

Получается, что на сегодня органическая теория происхождения нефти лучше аргументирована, чем неорганическая, но всœе же вопросы происхождения нефти, миграции, аккумуляции, формирования месторождений являются нерешенными, дискуссионными в силу наличия совершенно противоположных мнений. [7]

referatwork.ru

1.3 Общие сведения об осадочно-миграционной теории органического происхождения ув и образования месторождений нефти и природного газа. Понятие о геологических ловушках для ув, типы ловушек.

Проблема происхождения углеводородов имеет два направления: неорганическое и органическое. Впервые идею глубинного происхождения нефти высказал А. Гумбольт. Д.И.Менделеев при взаимодействии воды с карбидами металлов получил углеводороды (1877). Гипотеза органического происхождения нефти была предложена М.В.Ломоносовым (1757). Нефть образовывалась из органического вещества под действием температуры и давления.

Баталии о происхождении углеводородов до настоящего времени не утихают. Каждая из сторон приводит «неопровержимые» доказательства конкретно защищаемой ими гипотезы, но другая сторона так же «убедительно» привлекает эти же «неопровержимые» доказательства для обоснования своей гипотезы. Для обоснования той и другой гипотезы нужна пористая среда для движения углеводородов и создания мест их накопления в виде залежей. Нефть не несет на себе явных следов условий происхождения; подвижность нефти и газа позволяет предполагать формирование залежей в процессе миграции за счет проникновения их из слоев, характеризую­щихся существенно иными геологическими особенностями, чем те, в кото­рых обнаруживаются залежи.

Преимуществом сторонников органического происхождения нефти являются подавляющее количество месторождений найденных в осадочном комплексе. Во многом это преимущество обусловлено тем, что бурение крайне редко достигает глубин свыше 5 км. Специальные работы не проводились для поисков углеводородов в зонах совершенного отсутствия осадочных толщ и обнаружения путей подхода углеводородов из глубинных недр.

В гипотезе органического происхождения углеводородов, предполагается, что они образованы из органической биомассы (водоросли, бактерии) скапливающейся в процессе осадконакопления в морских бассейнах. Пласты отложившихся осадков перекрываются новыми и часто непроницаемыми для жидкостей и газов, погружаются, подвергаются процессам метаморфизации. Разными исследователями приписывается главенствующая роль того или иного фактора обеспечивающего превращение органического вещества в нефть. Это температура, давление, радиоактивное облучение, микросейсмичность, катализаторы, микробиологические процессы. Образованные углеводородные микрокапли водами переносятся и скапливаются в ловушках. Пласты осадочной породы, в которой находилась биомасса, носят название нефтематеринских. По объему горных пород осадочного пласта ограниченного водоупорами и возможному процентному содержанию в них биомассы можно оценить объем возможного производства углеводородов. Гипотеза органического происхождения нефти по-прежнему является основной. К осадочным отложениям. приурочено 99,9% известных месторождений нефти.

Одно из возражений этой гипотезе: Объем накапливающейся органики существенно ограничен и до перекрытия горизонта непроницаемой оболочкой и создания условий превращения органики в углеводороды проходили миллионы лет, на протяжении которых отложенные органические вещества, трансформируясь, вымывались бы в водоем, в котором они находились.

Гипотезы неорганического происхождения нефти можно разделить на две группы.

Взгляды первой группы исследователей излагаются Н. А. Кудрявцевым (1954). По его предположению из углерода и водорода, имеющихся в магме, образуются углеводородные радикалы СН, СН2 , СН3, которые, как и свободный водород, выделяются из магмы или подкорового вещества и служат материалом для образования нефти в более холодных зонах земной коры. Глубинные разломы служат путями для подъема из мантии Земли в осадочную оболочку не только нефти, но и различных газов и паров, из которых по мере перемещения их в зоны с невысокой температурой образуются ювенильные воды, в той или иной степени насыщенные солями.

Вторая группа исследователей предполагает, что сложные углеводороды, попавшие из космоса в недра земли, претерпевают химические преобразования, превращающие их в нефть, которая в дальнейшем поднимается к поверхности и образует залежи в земной коре. Так. В. Б. Порфирьев (1966) пишет: «Нефть поступала с глубины не в форме углеводородных радикалов и низкомолекулярных соединений, а со всеми свойствами, присущими естественной нефти в отношении высокомолекулярных соединений и асфальтово-смолистого комплекса. Флюиды поднимались в высоко нагретом состоянии и под колоссальным давлением, обусловливающим эффект, аналогичный гидравлическому разрыву пластов и проникновению в пористые пласты, занятые водой.»

С позиций вышеизложенного конкретизируем некоторые факты в пользу неорганической гипотезы происхождения углеводородов:

Профессор Н. Кудрявцев писал: «Важнейшая из закономерностей состоит в том, что во всех без исключения нефтеносных районах, где нефть или газ имеются в каком-либо горизонте разреза, в том или ином количестве они найдутся и во всех ниже­лежащих горизонтах (хотя бы в виде следов миграции по трещинам). Это положение совершенно не зависит от состава пород, условий образования и содержания в них органического вещества. В горизонтах, где имеются хорошие коллекторы и ловушки, возникают промышленные залежи». Правило Кудрявцева подтверждают изученные месторождения Волго-Уральской области. Там основные залежи нефти распространены на площади, не совпадающей со слоями, богатыми органическим веществом. Напротив, залежи обнаруживают связь с глубинными разломами. На С-Американской платформе известны нефтяные скопления, расположенные внутри горизонтов, почти не содержащих органики.

Все крупные залежи углеводородов располагаются в зоне влияния глубинных разломов, уходящих в мантию. Залежи вытягиваются субпараллельно протяженности разломов. Все нефтеносные бассейны характеризуются повышенной плотностью теплового потока вне зависимости от времени формирования нефтегазоносных толщ. Такая закономерность обусловлена подтоком глубинных флюидов, что связано с геопроцессами происходящими в мантийных зонах. Неопровержимо доказано, что из глубин мантии в земную кору поступают многочисленные газы в том числе и углеводородные.

Осадочная толща океанической земной коры содержит огромные запасы газогидратов, образовавшихся из поступающих из глубин газов. Глобальные ресурсы газогидратов оцениваются в 2-1016 м3. Удельная плотность газогидратов в гидратоносных акваториях не уступает средней плотности запасов газа в газовых месторождениях. Они приурочены к приповерхностным рыхлым отложениям, над которыми отсутствуют покрышки. Скопления газогидратов часто формируются в пределах участков океанического дна, где толщина осадочного чехла не превышает одного км, а глубина океана достигает 5500 м, т.е. отсутствуют необходимые условия для генерации газа с позиций органической теории нефтегазообразования. Изотопно-геохимические признаки газогидратов свидетельствуют об их глубинном генезисе. (А. Дмитриевский, Б. Валяев).

По мере выработки месторождений, нефть в них не кончается. На позднем этапе разработки, когда запасы нефти в ловушках месторождений практически исчерпаны, добыча нефти продолжалась. На некоторых мелких по запасам месторождениях Северного Кавказа, Азербайджана, Средней Азии и других регионов добыча производится с конца XIX в. до настоящего времени. В других регионах крупные месторождения (Ромашкинское) разрабатывались весьма интенсивно на протяжении более полувека, в результате чего их извлекаемые запасы практически выработаны а суммарные объемы накопленной добычи, зачастую превышают объемы извлекаемых запасов нефти. Однако добыча на этих месторождениях продолжается, а ее годовые уровни колеблются от 3 до 20 % максимального (рис.1.2.).

Рис.1.2. Схема выработки нефтяных месторождений

Под крупными нефтяными залежами, по данным сейсморазведки, наблюдаются динамические аномалии, представляющие собой сужающиеся вниз зоны развития трещиноватых, нарушенных пород.

На действующих рудниках золоторудного месторождения Витватерсранд в Южной Африке годичное поступление газа на глубине 3000 м составляет более 500 млн.м3.

В Кольской сверхглубокой скважине на глубинах 5000-9500 м обнаружены газы (гелий, водород, азот и метан) и сильно минерализованные воды, насыщенные бромом, йодом и тяжелыми металлами. Воды и газы циркулируют в мощных зонах тектонических нарушений.

По соседству с нефтью фиксируется присутствие гелия — газа, который мог оказаться рядом, только поднявшись с больших глубин. Например, месторождение Хыоготон-Панхэндл в США содержит кроме нефти и газа, еще 10 млн. м3 гелия.

В зонах глубинных разломов Байкальского рифта происходит разгрузка подземных вод, сопровождаемая дегазацией. Выделение свободного газа наблюдается по всей площади впадины, включая дно озера. Суммарный объем выделяющихся в атмосферу УВ газов только в пределах дельты р.Селенги около 20 млн м3 в год. (В. Исаев).

Установлены мощные потоки метана со дна Черного моря. Его выходы фиксируются на эхограммах и прослеживаются по всему периметру моря до глубин 650 м. Существование сотни подобных факелов в Черном море позволяет оценить суточный суммарный объем дегазации в миллионах кубических метров (В. Сазанский).

Легкий изо­топный состав углерода не является доказательством его биогенного происхождения. Средние значения изотопного состава углерода нефтей обычно не зави­сят от возраста вмещающих отложений, а также от глубины залегания предполагаемых "нефтематеринских толщ" и самих залежей.

На планетах Солнечной системы обнаружен метан. Углерод в виде высокомолекулярного углистого вещества выявлен во всех видах метеоритов, но наибольшее его содержание (до 2,5 %) установлено в группе углистых хондритов. В них обнаружены ароматические и парафиновые УВ, жирные кислоты, углеводы и аминокислоты. Возраст углистых метеоритов 1,9-3,4 млрд. лет. В космическом про­странстве широко распространены различные абиогенные углеродистые соединения ранних этапов формирования Вселенной. Атмосфера Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна содержит большое количество соединений углерода и водорода.

Таким образом, абиогенные УВ имеются на родственных Земле безжизненных планетах Солнечной системы.

Из 250 промышленно нефтегазоносных бассейнов, известных в настоящее время, в 55 из них открыты залежи углеводородов, связанные с кристаллическим фундаментом. По данным В.А. Краюшкина запасы 39 гигантских нефтяных и газовых аккумуляций частично или полностью залегают в кристаллическом фундаменте.

Чем больше открывается месторождений нефти и газа, чем большие глубины земной коры исследуются, тем больше вскрывается фактов подтверждающих неорганическое происхождение нефти и газа. Неорганическая теория происхождения нефти снимает запрет на разведку углеводородов ниже глубин в 5-6 км. Она требует применения новых подходов к планированию поисков нефти и газа. На глубинах 5000-8000 м разрабатывается уже более тысячи месторождений с суммарными запасами более 5 млрд т нефти и 17 трлн м3 газа.

Рис.1.3. Промышленные залежи нефти в гранитах

Геологический разрез нефтяного месторождения Оймаша (Мангышлак). Нефтеносными оказались граниты (рис.1.3.). В скважине 12 фонтанный дебит составляет 240 м3/сутки нефти и 22 тыс. м3/сутки газа. По геологическому строению подток нефтегазовой смеси сбоку и сверху из осадочной толщи невозможен. Подток флюидов возможен только по тектоническим разломам

В Африке месторождение Ауджила-Нафора-Амаль – единое гигантское месторождение с преимущественным залеганием нефти в породах кристаллического фундамента, ниже кровли фундамента на 450 метров. Протяженность месторождения – 40 км.

Месторождение Хьюготон-Панхендл (Канада) длиной 490 км и шириной 13-91 км нефтегазоносны пермь, карбон и кристаллический фундамент. Извлекаемые запасы 223 млн т нефти и 2 трлн м3 газа. Скопления нефти во всех породах гидродинамически связаны. Природный газ месторождения содержит гелий и радон.

К происхождению углеводородов. Обе гипотезы органического и неорганического происхождения углеводородов основываются на поисках ловушек углеводородов, которые могут быть как в осадочных, так и в пористых магматических и метаморфических породах.

Проблема происхождения углеводородов является одной из сложных и до конца не решенных в геологических науках.

Основные нефтегазоносные провинции приурочены к окраинам платформ, их границам с орогенными сооружениями. В нефтях и попутных водах месторождений содержатся повышенные значения таких элементов как гелий, сера, свинец, ртуть и других, имеющих явно глубинный генезис. Это свидетельствует о совместной миграции углеводородов и указанных элементов по одним и тем же путям.

Сложные органические соединения возникли еще в космических условиях после завершения конденсации вещества Земли, Об этом свидетельствует органическое вещество в древних углистых хондритах. Это вещество представлено углеводородами, аминокислотами, ароматическими соединениями и другими веществами. Эти соединения возникли в метеоритном веществе из простых неорганических соединений в результате радиохими­ческих реакций, связанных с облучением ультрафиолетовыми лучами, космической радиацией, радиоактивным излучением ма­териала метеоритов. Следует обратить внимание на то важное обстоятельство, что жи­вое вещество нашей планеты по своему атомарному составу (если исключить Не) несравненно ближе к химическому составу Космоса, чем все остальные ее части. При охлаждении первичной газовой ту­манности возникновение первичных соединений из ее главных компо­нентов Н, С, О, N - было совершенно неизбежным процессом.

При температуре свыше 1000 оК в первичной солнечной туманности преобладающим соединением углерода была его окись СО, а при даль­нейшем охлаждении графит. При понижении температур значитель­ные количества СО превращаются в углеводороды, преимущественно в метан. Однако реакции этого типа протекают очень медленно. Предполагают, что ранее сконденси­ровавшиеся частицы железа и никеля явились катализаторами, уско­рившими реакции типа Фишера — Тропша:

20 СО + 41Н2 = С20Н42 + 20Н2О ;

пСО + (2п + 1) Н2 = СпН2п+2 + пН20

Таким образом, в охлаждающейся солнечной туманности возникли сложные углеводороды.

Излияния базальтов неизбежно привносили в результате дегазации на поверхность Земли в среднем до 7% (от излившейся массы) ювенильной воды и поступали газы: СН4, СО, СО2, Nh4, S, h3S, Н3ВО3, НС1, HF, HBr, Н2 и, вероятно, Se, Те, As. Газы составили первоначальную атмосферу нашей планеты. Между газами согласно законам термодинамического равновесия про­исходили химические реакции, которые и привели к образованию органических соединений.

Не отвергая осадочно-миграционную теорию образо­вания нефти и газа и формирования их залежей, целесообразно допол­нить ее с учетом современных достижений науки. В последние годы выдви­гается геодинамическая модель образования УВ, в основе которой заложено представление о тесной генетической связи "рождения" не­фти и газа с глобальными, цикличе­ски повторяющимися событиями — раскрытием и закрытием океанов обусловленные крупными тектоническими циклами про­должительностью около 600 млн лет (Гаврилов В.П., 1989). Для нефтегазообразования наи­более благоприятны фазы субдукции.

Выделяют несколько ме­ханизмов "производства" нефти: субдукционно-обдукционный, рифтогенный, депресионный.

Субдукционно-обдукцион­ная модель нефтегазообразования характерна для зон субдукций, рас­положенных по окраинам океанов, и зон столкновения континентов при закрытии океани­ческих бассейнов. Она предусматри­вает накопление огромных масс осадков с рассеянным УВ, их затягивание в зону поглощения, где отмечаются жесткие термоба­рические условия. Находясь под действием высоких температур (100-400 °С) в течение 1-2 млн лет, УВ попадает в очень благоприятную для нефтегазообразования ситуа­цию. Рассеянная капельно-жидкая нефть и газ моби­лизуются и вовлекаются в общий глубинный водоминеральный поток термальными водами, которые воз­никают при дегидратации океаниче­ской литосферы в зонах субдукции (Сорохтин О.Г., Ушаков С.А., 2002). Избыточное давление термальных вод поддерживается постоянной мо­билизацией и перегревом поровых вод океанических осадков, а также вод, освобождающихся при дегид­ратации коры. По мере удаления от зон поддвига температура и давле­ние термальных вод уменьшаются, замедляется и скорость фильтрации водоминерального потока. Создаются условия, благоприятные для аккумуляции УВ в залежи.

Образование нефти и газа по субдукционно-обдукционной модели не предусматривает обязательного на­личия особых нефтегазоматеринских пород. Возникновение УВ-флюида бу­дет происходить по мере погружения океанической плиты в мантию.

Рифтогенная модель нефте­газообразования подразумевает накопление мощной толщи осадков (10-12 км) вначале в континенталь­ных, а затем в условиях межконти­нентальных морей. Застойный ре­жим осадконакопления благоприят­ствует формированию глинистых пород, обогащенных ОВ (нефтегазоматеринские свиты).

Высокий тепловой поток, кото­рый идет от приближенной к подо­шве литосферы горячей мантии, активизирует процессы переработки ОВ в капельно-жидкую нефть. В этой ситуации вовсе не обязательно, чтобы нефте­газоматеринские породы были по­гружены на значительную глубину. Образование нефти и газа мо­жет протекать уже в донных осадках, как, напри­мер, в "горячих ямах" Красного моря в современных условиях.

Если процессы рифтогенеза не сопровождаются раскрытием океа­на, а останавливаются на фазе рифта, то над рифтовыми структу­рами закладываются круп­ные впадины (синеклизы). Внутри континентов формируются регио­нальные зоны нефтегазонакопления рифтогенного типа (например, месторождения З.Сибири и Северного моря). Таким образом, рифтогенные геодинамические ре­жимы могут проявляться внутри континентов или на их окраинах (окраинно-континентальные).

Депрессионная модель. Наряду с рассмотренными дву­мя основными геодинамическими режимами не отвергается существование депрессионной модели нефтегазообразования, которая характерна для ряда крупных внутриплатформенных и межгорных впадин, не ослож­ненных рифтогенезом. В отличие от субдукционно-обдукционного и риф­тогенного режимов, депрессионный отличается относительно меньшей прогретостью недр и, следователь­но, более "вялым" течением процес­сов нефтегазообразования. Для их активизации исходным осадкам тре­буется погрузиться на глубину 2-3 км, т.е. попасть в наиболее благоприят­ные термобарические условия (в главную зону нефтегазообразова­ния (по Н.Б.Вассоевичу).

Важным преимуществом рифтогенной и субдукционно-обдукционной моделей нефтегазообразования является раскрытость недр, что пред­определяет флюидный об­мен поверхностных и глубинных сфер.

Таким образом, представляется весьма вероятным существование в земной коре, гидросфере и атмо­сфере двух УВ-потоков: органиче­ского и неорганического, которые в своей эволюции испытывают взаим­ное проникновение и смешение.

На современном этапе разви­тия учения о геологии нефти и газа необходимо признать многофак­торность и многовариантность про­цесса генезиса нефти и газа, отка­заться от противостояния "органиков" и "неоргаников". Образование УВ обусловлено различными при­чинами, носит смешанный характер. Характерной тенденцией со­временного этапа развития геоло­гии нефти и газа являются пере­смотр глобальных закономерно­стей пространственного распреде­ления месторождений нефти и газа в земной коре и вытекающая из этого корректировка подходов к нефтегазогеологическому районированию недр.

В природных резервуарах углеводороды находятся в рассеянном состоянии и в движении. Участок резервуара с застойными гидродинамическими условиями образует ловушку. В ловушке при благоприятных условиях может образоваться скопление углеводородов (залежь). Гравитационные силы приводят к распределению в ловушке газа, нефти и воды соответственно их плотностям. Распределение флюидов в ловушке может быть нарушено действием капиллярных сил, литологическим фактором или распределением давлений.

Ловушки подразделяют на три типа: замкнутые, полузамкнутые и незамкнутые. Первые два типа ловушек связаны с выклиниванием коллекторов. В незамкнутых ловушках нефть и газ удерживаются антиклинальными изгибами слоев или выступов. Так как ведущую роль в образовании ловушек играет тектонический фактор, то по условиям образования ловушки подразделяются на: структурные, литологические, стратиграфические, рифогенные и смешанные.

Структурные ловушки чаще всего связаны с антиклинальными изгибами слоев, тектоническими нарушениями или сочетанием указанных факторов (рис.1.4.; 1.5).

Рис.1.4. Структурная сводовая ловушка

Рис. 4.5. Схема структурной тектонически экранированной ловушки

.

Образование литологических ловушек обусловлено литологической изменчивостью пород: выклинивание пород-коллекторов или замещение их непроницаемыми породами (рис.1.6.).

Рис. 1.6. Схема литологических ловушек:

а – выклинивание коллектора, б – замещение коллектора непроницаемыми слоями

Стратиграфические ловушки связаны с поверхностями стратиграфического несогласия (рис.1.7).

Рис.1.7. Стратиграфическая ловушка

Рифогенные ловушки связаны с рифогенными и биогермными массивами, возникшими в прошлые геологические эпохи (рис.1.8).

Рис.1.8. Рифогенная ловушка

Смешанные ловушки представляют собой сочетание нескольких описанных выше генезисных элементов. Например, на рисунке 1.9 показана литолого-стратиграфическая ловушка.

Рис.1.9. Литолого-стратиграфическая ловушка

Условные обозначения ко всем рисункам

studfiles.net

8. Осадочно-миграционная теория происхождения нефти.

Эта теория предполагает в качестве источника образования нефти осадочные толщи, а именно – рассеяное органическое вещество (РОВ), содержащееся в осадочных породах. Впервые гипотеза органического происхождения нефти была высказана М.В.Ломоносовым, отметившим, в частности, образование битумов из углей при нагревании без доступа кислорода.

Органическое происхождение нефти и природного газа ныне признается большинством геологов и химиков. Геологическое доказательство этой теории базируется на закономерностях в размещении залежей нефти и газа в земной коре. 99,9% известных скоплений нефти и газа локализовано в осадочных толщах. Причем, залежи нефти и газа приурочены не ко всякой осадочной толще, а лишь к определенным их частям. Геологическим доводом в пользу этой теории является также наличие нефти в линзах проницаемых пород внутри непроницаемых толщ.

Химические доказательства базируются на сходствах органических соединений нефтей с органическими соединениями битумоидов, извлекаемых из рассеянного органического вещества осадочных горных пород различными растворителями. Особенно близкое сходство имеют строения молекул липоидов и некоторых углеводородов нефтей. Кислородные, азотистые и сернистые соединения нефтей имеют явно биогенное происхождение. В золе нефтей обнаруживаются те же микроэлементы, что и в золе каменных углей, органическое происхождение которых не вызывает сомнения.

Одним из доказательств в пользу органического происхождения нефтей является их оптическая активность. Полученные же в результате неорганического синтеза искусственные нефти оптически не активны. На генетическое родство нефтей и рассеянного органического вещества указывает и близость изотопного состава углерода нефтей и изотопного состава углерода органических веществ. Вертикальные зональности в изменении изотопов серы нефтей и вмещающих их осадочных толщ почти полностью идентичны.

В лабораторных условиях из органических соединений холестерина, олеиновых и стеариновых кислот под действием хлористого аммония еще в 1927-31г г. академиком Н.Д. Зелинским при температуре около 200°С получена искусственная нефть, содержащая типичные представители нафтено-метановых углеводородов, из которых состоит природная нефть. Повторные опыты показали, что процесс превращения хлопковых масел, олеиновых кислот в жидкие углеводороды при воздействии глин, песков, мела в качестве катализатора достаточно интенсивно происходит уже при температуре около 100°С.

Углеводородные соединения обнаружены в современных осадках Черного моря. Восстановленная часть рассеянного органического вещества осадков древнего Каспия содержит углерода 80%, водорода 10%, кислорода с азотом-10%. Для сравнения: содержание углерода в нефтях составляет 85%, водорода-11%, кислорода-4%, т.е. этим битумам остается потерять около 5-7% кислорода, чтобы достигнуть элементарного состава нефти. Эти явления, очевидно, представляют собой начальную стадию процессов нефтеобразования.

Вывод: гипотеза органического происхождения нефти доказывается достаточно убедительно как геологическими факторами, так и химическими исследованиями, и, благодаря научным анализам советских ученых-геологов, по праву получила название осадочно-миграционной теории происхождения нефти.

Любая осадочная горная порода в том или ином количестве содержит рассеянное органическое вещество: остатки планктона, бактерий, водорослей, макро- и микрофауны, рыб, наземных растений и животных, захороненные в илах на дне морей, озер, рек. Среднее содержание органического углерода в морских глинах составляет 2-3%, в песчаниках – 1-1,5%. Некоторые разновидности осадочных пород, такие, как битуминозные глины, сапропелиты, горючие сланцы содержат органический углерод в количестве от 20 до 50%.

Органические остатки растительного мира относятся, в основном, к гумусовому типу, животного мира - к сапропелевому ряду.

В зависимости от конкретных условий преобразование органических остатков горных пород может происходить в трех разных направлениях:

1) тление - при свободном доступе кислорода

2) гумификация - при ограниченном доступе кислорода

3) гниение - при отсутствии доступа кислорода

При всех этих процессах происходит образование газов (в том числе и углеводородных), жидкого и твердого вещества. В условиях недостаточного кислорода происходит брожение вещества под действием микробов. Часть новообразованных продуктов через поры пород удаляется в атмосферу и гидросферу,  другая часть сохраняется в породе. Преобразование органического вещества в осадке до почти бескислородных углистых или битуминозных веществ может происходить лишь в восстановительной или слабо восстановительной среде. Само органическое вещество в процессе своего разложения создает в породе восстановительные условия.

Битумоид, извлеченный из породы хлороформом, по существу представляет собой "микронефть" - дисперсную нефть, находящуюся в породе в рассеянном состоянии. Однако полного сходства битумоидов с нефтями нет, хотя они состоят из тех же метано-нафтеновых и ароматических углеводородов.

Фито- и зоопланктон поставляет главную массу исходного для нефти органического вещества, но в образовании компонентов нефти могут участвовать и другие водные организмы и вообще все живое вещество планеты. Исследованиями установлено, что в I м3 современных осадков Черного моря содержится около 100 граммов углеводородов (микронефти).

helib.ru

Осадочно-миграционная теория - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Осадочно-миграционная теория

Cтраница 2

В качестве исходных веществ для этих целей были приняты природный кероген и асфальтены. Кероген, как известно, в соответствии с осадочно-миграционной теорией органического происхождения нефти, представляет собой конечный продукт превращений органического вещества в осадочных породах.  [16]

Можно не сомневаться в том, что в случае необходимости такой метод будет разработан, и растворенные в воде газы станут такими же полезными ископаемыми, как и газы газовых месторождений. Следовательно, уже сейчас необходимо достаточно уверенно установить закономерности распространения таких газов, условия их накопления, методы поисков, которые могут быть наиболее эффективными, лишь если условия их образования будут надежно теоретически обоснованы. Исходя из современной осадочно-миграционной теории, можно рассчитать, сколько и каких газов образовывалось на разных стадиях геологического развития той или иной теории или акватории и, располагая информацией о термодинамических условиях, определить, какая часть этих газов растворялась в подземных водах.  [17]

В работе делаются выводы о широких масштабах вертикальной миграции УВ, что сопровождается дополнительным конвективным прогревом осадочных толщ и активизацией вследствие этого генерации УВ из нефтематеринских свит. Вертикальная миграция осуществляется как сквозь коллекторы, так и аргиллиты, покрышками служат только образования соли. Отводя преобладающую роль осадочно-миграционной теории образования нефти и формирования месторождений УВ, авторы считают необходимым признать глубинные источники генерации нефти, что объясняет закономерности размещения месторождений нефти в изучаемом ими регионе и открывает большие возможности для решения прогнозных задач поисков УВ.  [18]

Дальнейшее погружение материнских отложений в зоне апокатагенеза на глубинах более 6 - 7 км сопровождается продолжением обуглероживания остаточного РОВ пород, в основном потерявшего свой нефтегазоматерипский потенциал. Генерация метана еще продолжается, но интенсивность ее становится низкой. Таким образом, осадочно-миграционная теория нефтегазообра-зования не только доказывает органическое происхождение нефти и газа, но дает возможность осуществлять прогноз нефте - и газоносности земель и оценивать потенциальные ресурсы нефти и газа в недрах.  [19]

Дальнейшее погружение материнских отложений в зоне апокатагенеза на глубинах более 6 - 7 км сопровождается продолжением обуглероживания остаточного РОВ пород, в основном потерявшего свой нефтегазоматеринский потенциал. Генерация метана еще продолжается, но интенсивность ее становится низкой. Таким образом, осадочно-миграционная теория нефтегазообра-зования не только доказывает органическое происхождение нефти и газа, но дает возможность осуществлять прогноз нефте - и газоносности земель и оценивать потенциальные ресурсы нефти и газа в недрах.  [20]

По вещественно-петрографическому составу различают РОВ сапропелевого, гуму-со-сапропелевого, сапропелево-гуму-сового и гумусового генетических типов. Последнее, в отличие от гумусовых углей, содержит, как правило, в числе микрокомпонентов сорбомик-стинит. В процессе катагенеза РОВ способно генерировать значительные количества жидких и газообразных УВ, и поэтому рассматривается с позиций осадочно-миграционной теории в качестве главного источника нефти и газообразных УВ в литосфере.  [21]

По вещественно-петрографическому составу различают РОВ сапропелевого, гуму-со-сапропелевого, сапропелево-гуму-сового и гумусового генетических типов. Последнее, в отличие от гумусовых углей, содержит, как правило, в числе микрокомпонецтов сорбомик-стинит. В процессе катагенеза РОВ способно генерировать значительные количества жидких и газообразных УВ, и поэтому рассматривается с позиций осадочно-миграционной теории в качестве главного источника нефти и газообразных УВ в литосфере.  [22]

Парагенез большей частью низкотемпературных оруденений с непромышленными проявлениями УВ и даже с разрушенными залежами нефти ( битумов) вполне понятен с позиций осадочно-миграционной теории нефтегазообразования. Гидротермы осадочного происхождения - седиментационные воды с температурой более 200 С - широко распространены в глубоких частях предгорных осадочных бассейнов и активно мобилизуют металлы из осадочных пород. Известно существование отдельных залежей нефти в таких гидротермах с температурой на водо-нефтяном контакте 200 С и более. Мобилизованные такими гидротермами металлы отлагаются нередко вместе с природными битумами, продуктами разрушения нефтяных залежей. Нередко рудные залежи формируются непосредственно в антиклинальных ловушках с разрушенными залежами нефти ( битумов), где они создают благоприятные условия для формирования рудных скоплений, поскольку создают восстановительные условия и являются источником серы для образования сульфидов металлов. Вполне понятна с позиций осадочно-миграционной теории повышенная концентрация в нефтях V, N1, Си, Мо, Со, 2п, Сг, V и др. металлов. Их весьма повышенной концентрацией всегда характеризуются и богатые органическим веществом нефтематеринские отложения дома-никового типа.  [23]

Парагенез большей частью низкотемпературных оруденений с непромышленными проявлениями УВ и даже с разрушенными залежами нефти ( битумов) вполне понятен с позиций осадочно-миграциониой теории нефтегазообразования. Гидротермы осадочного происхождения - седиментационные воды с температурой более 200 С - широко распространены в глубоких частях предгорных осадочных бассейнов и активно мобилизуют металлы из осадочных пород. Известно существование отдельных залежей нефти в таких гидротермах с температурой на водо-нефтяном контакте 200 С и более. Мобилизованные такими гидротермами металлы отлагаются нередко вместе с природными битумами, продуктами разрушения нефтяных залежей. Нередко рудные залежи формируются непосредственно в антиклинальных ловушках с разрушенными залежами нефти ( битумов), где они создают благоприятные условия для формирования рудных скоплений, поскольку создают восстановительные условия и являются источником серы для образования сульфидов металлов. Вполне понятна с позиций осадочно-миграционной теории повышенная концентрация в нефтях V, Ni, Си, Mo, Co, Zn, Cr, U и др. металлов. Их весьма повышенной концентрацией всегда характеризуются и богатые органическим веществом нефтематеринские отложения дома-никового типа.  [24]

В любом случае наличие УВ и др. сходных с биогенными молекул неизвестного генезиса не может доказать возможность образования нефти в мантии Земли. Термодинамические расчеты о возможности существования метана в мантии Земли, если и справедливы, ничего не говорят о возможности образования неорганическим путем сложной нефтяной системы. Наличие в некоторых случаях в магматических глубинных породах помимо метана некоторых более сложных УВ опять-таки не доказательство поступления с магмой сложной и закономерной по составу нефтяной системы. К тому же не исключена возможность ассимиляции УВ магмой из прорываемых толщ. Выносимые при дегазации в основном метан и др. углеводороды в вулканических островных дугах или в рифтовых зонах могут быть, конечно, продуктом неорганического синтеза. Однако не исключено их образование при термической деструкции биогенного ОВ пород в зонах субдукции или в рифтах за счет водорастворенного ОВ, поступающего вместе с океанической водой на глубину нескольких километров, а затем поднимающегося после перегрева и выносящего металлы и газы. Наличие немногих нефтяных залежей в гранитах кристаллического фундамента при учете миграции из глубоких частей осадочных бассейнов вполне объяснимо и с позиций осадочно-миграционной теории нефтегазообразования. Приуроченность основных разрезов нефти и газа к бассейнам, тяготеющим к глубокопогруженным краям лито-сферных плит, находит вполне естественное объяснение и с позиций органического генезиса нефти. Это глубокие бассейны с благоприятными условиями для накопления богатых ОВ доманиковых отложений, формирование которых тяготеет к рифто-вым зонам.  [25]

В любом случае наличие УВ и др. сходных с биогенными молекул неизвестного генезиса не может доказать возможность образования нефти в мантии Земли. Термодинамические расчеты о возможности существования метана в мантии Земли, если и справедливы, ничего не говорят о возможности образования неорганическим путем сложной нефтяной системы. Наличие в некоторых случаях в магматических глубинных породах помимо метана некоторых более сложных УВ опять-таки не доказательство поступления с магмой сложной и закономерной по составу нефтяной системы. К тому же не исключена возможность ассимиляции УВ магмой из прорываемых толщ. Выносимые при дегазации в основном метан и др. углеводороды в вулканических островных дугах или в рифтовых зонах могут быть, конечно, продуктом неорганического синтеза. Однако не исключено их образование при термической деструкции биогенного ОВ пород в зонах субдукции или в рифтах за счет водорастворенного ОВ, поступающего вместе с океанической водой на глубину нескольких километров, а затем поднимающегося после перегрева и выносящего металлы и газы. Наличие немногих нефтяных залежей в гранитах кристаллического фундамента при учете миграции из глубоких частей осадочных бассейнов вполне объяснимо и с позиций осадочно-миграционной теории нефтегазообразования. Приуроченность основных разрезов нефти и газа к бассейнам, тяготеющим к глубокопогружепным краям литосфер ных плит, находит вполне естественное объяснение и с позиций органического генезиса нефти. Это глубокие бассейны с благоприятными условиями для накопления богатых ОВ доманиковых отложений, формирование которых тяготеет к рифто-вым зонам.  [26]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

VIII.3 Осадочно-миграционная теория происхождения нефти.

Эта теория предполагает в качестве источника образования нефти осадочные толщи, а именно – рассеяное органическое вещество (РОВ), содержащееся в осадочных породах. Впервые гипотеза органического происхождения нефти была высказана М.В.Ломоносовым, отметившим, в частности, образование битумов из углей при нагревании без доступа кислорода.

Органическое происхождение нефти и природного газа ныне признается большинством геологов и химиков. Геологическое доказательство этой теории базируется на закономерностях в размещении залежей нефти и газа в земной коре. 99,9% известных скоплений нефти и газа локализовано в осадочных толщах. Причем, залежи нефти и газа приурочены не ко всякой осадочной толще, а лишь к определенным их частям. Геологическим доводом в пользу этой теории является также наличие нефти в линзах проницаемых пород внутри непроницаемых толщ.

Химические доказательства базируются на сходствах органических соединений нефтей с органическими соединениями битумоидов, извлекаемых из рассеянного органического вещества осадочных горных пород различными растворителями. Особенно близкое сходство имеют строения молекул липоидов и некоторых углеводородов нефтей. Кислородные, азотистые и сернистые соединения нефтей имеют явно биогенное происхождение. В золе нефтей обнаруживаются те же микроэлементы, что и в золе каменных углей, органическое происхождение которых не вызывает сомнения.

Одним из доказательств в пользу органического происхождения нефтей является их оптическая активность. Полученные же в результате неорганического синтеза искусственные нефти оптически не активны. На генетическое родство нефтей и рассеянного органического вещества указывает и близость изотопного состава углерода нефтей и изотопного состава углерода органических веществ. Вертикальные зональности в изменении изотопов серы нефтей и вмещающих их осадочных толщ почти полностью идентичны.

В лабораторных условиях из органических соединений холестерина, олеиновых и стеариновых кислот под действием хлористого аммония еще в 1927-31г г. академиком Н.Д. Зелинским при температуре около 200°С получена искусственная нефть, содержащая типичные представители нафтено-метановых углеводородов, из которых состоит природная нефть. Повторные опыты показали, что процесс превращения хлопковых масел, олеиновых кислот в жидкие углеводороды при воздействии глин, песков, мела в качестве катализатора достаточно интенсивно происходит уже при температуре около 100°С.

Углеводородные соединения обнаружены в современных осадках Черного моря. Восстановленная часть рассеянного органического вещества осадков древнего Каспия содержит углерода 80%, водорода 10%, кислорода с азотом-10%. Для сравнения: содержание углерода в нефтях составляет 85%, водорода-11%, кислорода-4%, т.е. этим битумам остается потерять около 5-7% кислорода, чтобы достигнуть элементарного состава нефти. Эти явления, очевидно, представляют собой начальную стадию процессов нефтеобразования.

Вывод: гипотеза органического происхождения нефти доказывается достаточно убедительно как геологическими факторами, так и химическими исследованиями, и, благодаря научным анализам советских ученых-геологов, по праву получила название осадочно-миграционной теории происхождения нефти.

Любая осадочная горная порода в том или ином количестве содержит рассеянное органическое вещество: остатки планктона, бактерий, водорослей, макро- и микрофауны, рыб, наземных растений и животных, захороненные в илах на дне морей, озер, рек. Среднее содержание органического углерода в морских глинах составляет 2-3%, в песчаниках – 1-1,5%. Некоторые разновидности осадочных пород, такие, как битуминозные глины, сапропелиты, горючие сланцы содержат органический углерод в количестве от 20 до 50%.

Органические остатки растительного мира относятся, в основном, к гумусовому типу, животного мира - к сапропелевому ряду.

В зависимости от конкретных условий преобразование органических остатков горных пород может происходить в трех разных направлениях:

1) тление - при свободном доступе кислорода

2) гумификация - при ограниченном доступе кислорода

3) гниение - при отсутствии доступа кислорода

При всех этих процессах происходит образование газов (в том числе и углеводородных), жидкого и твердого вещества. В условиях недостаточного кислорода происходит брожение вещества под действием микробов. Часть новообразованных продуктов через поры пород удаляется в атмосферу и гидросферу, другая часть сохраняется в породе. Преобразование органического вещества в осадке до почти бескислородных углистых или битуминозных веществ может происходить лишь в восстановительной или слабо восстановительной среде. Само органическое вещество в процессе своего разложения создает в породе восстановительные условия.

Битумоид, извлеченный из породы хлороформом, по существу представляет собой "микронефть" - дисперсную нефть, находящуюся в породе в рассеянном состоянии. Однако полного сходства битумоидов с нефтями нет, хотя они состоят из тех же метано-нафтеновых и ароматических углеводородов.

Фито- и зоопланктон поставляет главную массу исходного для нефти органического вещества, но в образовании компонентов нефти могут участвовать и другие водные организмы и вообще все живое вещество планеты. Исследованиями установлено, что в I м3 современных осадков Черного моря содержится около 100 граммов углеводородов (микронефти).

 

VIII. 4. Главная зона нефтеобразования (ГЗН)

 

К числу факторов, обеспечивающих превращение рассеянного в осадках органического вещества (РОВ) в нефть, относятся температура, давление, катализаторы, деятельность микробов, зараженность бассейна сероводородом и др. Нефть представляет собой глубоко восстановленный продукт, поэтому наличие восстановительной среды для нефтеобразования является обязательным. Сероводород (h3S) рассматривается как индикатор восстановительной среды: чем его больше, тем восстановительнее среда.

Температура влияет благоприятно на процесс нефтегазообразования только до предела 300-500°С, свыше этой температуры начинается разрушение нефтяных углеводородов. Катализаторами в процессах нефтеобразования являются глины и продукты жизнедеятельности бактерий. На первых этапах преобразования РОВ из него удаляется углекислота и вода, затем аммиак и сероводород. С исчезновением запасов легко отщепляемого кислорода и водорода в виде СО2, Н2О, Н2, Nh4 наступает очередь удаления основной массы водорода в виде метана (СН4).Последующая потеря водорода приводит к образованию угля и графита.

Первые порции нефтяных углеводородов в осадках образуются еще на стадии раннего диагенеза осадка. Однако ввиду малой мощности и хорошей проницаемости перекрывающих толщ образовавшиеся углеводороды рассеиваются в гидро- и атмосфере. Гипотезы раннедиагенетического происхождения нефти придерживались В.В. Вебер, П.З. Смит, К.А. Юркевич и др. К.П. Калицкий (1923) пришел к выводу, что нефть генерировалась из отложений морских водорослей и накапливалась на месте ее образования.

В настоящее время господствующей является гипотеза катагенетического образования нефти, где главная роль отводится температуре. Исследованиями в МГУ в 60-х годах XX века было установлено возрастание битумоидного коэффициента в хлороформенных битумоидах, начиная с температуры 50-6О°С и при давлении 120-150 ат, что соответствует глубинам 1200-1500м. На этих глубинах составы углеводородов микронефти и макронефти становятся близкими. Период увеличения содержания битумоидов и углеводородов в глинистых отложениях при погружении бассейна, когда происходит образование значительного количества жидких углеводородов и массовая первичная миграция микронефти, Н.Б. Вассоевич в 1967 году назвал главной фазой нефтеобразования (ГФН), а зона глубин, соответствующая этой фазе, позднее была названа главной зоной нефтеобразования (ГЗН).

 

 

Рис.9 Главная зона нефтеобразования. По Н.Б.Вассоевичу, 1969; С.Г.Неручеву, 1973; Преображенскому и др., 1971.

 

Горные породы, участвовавшие в эксперименте: 1 – терригенный девон Волго-Урала; 2 – бавлинские отложения Волго-Урала; 3 – кембрий Восточной Сибири, 5 – сапропелево-гумусовое органическое вещество Западной Сибири.

 

Наступление ГФН зависит от типа ОВ. На глубине 1,5-2,0 км, на длиннопламенной стадии метаморфизма ОВ наступает скачкообразное возрастание жирности газов, что означает наступление главной фазы нефтеобразования. Образование жидких УВ достигает максимума на глубине около 3,0 км. На рубеже жирных и коксовых стадий метаморфизма 0В, что соответствует глубинам 3,5-4,0 км, ГФН завершается. Образовавшиеся нефтяные углеводороды вместе с газами мигрируют вверх по восстанию слоев, повышая концентрацию УВ в пластовых водах и давая начало аккумуляции в ловушках в виде залежей как в самой ГЗН, так и выше нее. Основные запасы нефти в нефтегазоносных бассейнах действительно залегают с некоторым смещением вверх от ГЗН с проявлением максимума на глубине примерно 2 км (рис.9).

Современные глубины залегания нефтей в России составляют: 25% - на глубине 0,5-1,0 км, 40% - на глубине 1-2 км, 20% -на глубине 2-3 км. По данным Л.К. Лендса (США), из общего числа залежей, открытых в период с 1949 по 1965 гг. на глубине свыше 4570 м, 4/5 оказались газовыми и газоконденсатными, и только 1/5 - нефтяными. Лендс считает нижней границей промышленной нефтеносности зону с температурой 177°С.

Без первичной миграции образование залежей нефти происходить не может. С учетом этого теория органического происхождения нефти по предложению Н.Б. Вассоевича была названа теорией осадочно-миграционного происхождения нефти. Многие исследователи допускают возможность миграции углеводородов в растворенном в воде состоянии. Как газообразные, так и жидкие углеводороды в той или иной мере растворимы в воде, причем растворимость жидких углеводородов возрастает с увеличением температуры. Движение подземных вод в проницаемых пластах происходит при уплотнении глин, сопровождающемся отжатием из них седиментационных вод. На этом этапе движение вод направлено к краям бассейна - в зоны меньших температур и давлений (Карцев, 1975). На пути такой миграции подземных вод при снижении температуры и давления происходит выделение растворенных углеводородов в свободную фазу. Нефтяные углеводороды могут мигрировать также в форме, растворенной в газах. После выделения в свободную фазу начинается струйная миграция нефти по порам и трещинам горных пород до достижения ловушек – барьеров на путях миграции.

"Нефть - детище литогенеза, органически связанная с осадочным процессом, но образуется только в результате миграции", - отмечает Н.Б. Вассоевич. "Теория утверждает, а практика подтверждает, что все более или менее крупные области устойчивого опускания земной коры, выполненные нормальными субаквальными отложениями достаточной мощности (1,5-2,0 км) и более, являются зонами нефтегазогенерирования... Исходя из осадочно-миграционной теории происхождения нефти можно давать оценку прогнозных запасов нефти, предсказывать закономерности зон нефтегазонакопления, типы нефтей на различных глубинах и т.д." (Вассоевич, 1967, с. 152-153).

 



3-net.ru