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 320-400°.
Современная концепция органического происхождения нефти восходит к монографии И.М.Губкина «Учение о нефти». В соответствии с этой моделью, нефть образуется следующим образом:
Исходным для образования нефти является 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 попадании в глубокие недра горные породы, содержащие рассеянное органическое вещество (РОВ) оказываются в области 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.
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.
Начальным источником углерода является мантия, биосфера концентрирует углерод в себе, а зеленые растения с помощью фотосинтеза восстанавливают его, запасая энергию, которая впоследствии выделяется при горении, гниении, брожении.
Теории образования природного газа
Биохимическая, термокаталическая, радиационно-химическая, механохимическая, космогенная модели образования природного газа.
Природный газ распространен в природе гораздо шире, чем нефть. Его формирование может происходить различными способами.
1. При биохимическом процессе образование метана происходит в результате переработки органического вещества бактериями. (Иногда эти бактерии поселяются на нефти, которые перерабатывают ее в метан, азот и углекислый газ).
2. Термокатализ заключается в преобразовании в газ органического вещества под действием давлений и температур в присутствии катализаторов - глин. Наиболее интенсивно термокатализ происходит при температуре 150- 200°.
3. Если глины с повышенным содержанием органического вещества обогащены ураном, может запуститься радиационно-химический процесс образования газа, который заключается в воздействии радиоактивного излучения, на углеродные соединения. В результате органическое вещество распадается на метан, водород и окись углерода. Оксид углерода, в свою очередь, распадается на кислород и углерод. При соединении его с водородом также образуется метан. Ежегодно в результате продолжающейся дегазации до 1 трлн. М3 метана выделяется в земную кору и в атмосферу.
4. При механических воздействиях на угли на контактах зерен возникают напряжения, которые служат источниками энергии для механохимического образования метана.
5. Космогенный образуется в космических телах на ранних стадиях их развития из углерода и водорода, количество которых во всех космических телах, в том числе и на Земле огромны.
Главное значение в природе, вероятно, имеют термокаталический и биохимический способы образования метана.
2.2. Формирование залежей углеводородов
В обобщенном виде современная модель формирования залежей нефти и газа в результате накопления органического вещества (ОВ)и его преобразования в углеводороды (УВ) приведена в таблице 1.
Таблица 1
Образование залежей углеводородов
| Стадия | Состояние и формы нахождения ОВ и УВ | Геологические условия среды, формирующей скопления | Источники энергии, преобразующие ОВ, УВ и их скопления |
| Накопление и захоронение ОВ | Исходное органическое вещество осадков в диффузно -рассеянном состоянии | Водная среда с анаэробной геохимической обстановкой | Биохимическое воздействие организмов и ферментов, действие каталитических свойств минералов |
| Генерация УВ | УВ нефтяного ряда в рассеянном состоянии | Потенциально нефтегазоматеринские толщи с анаэробной геохимической средой | Геостатическое давление, температура недр, высвобождающаяся внутренняя химическая энергия ОВ при перестройке в УВ, радиация из вмещающих пород |
| Миграция УВ | УВ в свободном и водогазорастворенном состоянии | Породы-коллекторы | Гравитация, геодинамическое давление, гидродинамические процессы, капиллярные силы, диффузия |
| Аккуму- ляция УВ | Скопления УВ | Породы-коллекторы и покрышки, ловушки | Гравитация, геодинамиче- ское давление, гидродинамические процессы, капиллярные силы, диффузия |
| Консер- вация УВ | Скопления УВ | Породы-коллекторы и покрышки, ловушки; восстановительная геохимическая среда; застойный режим пластовых вод, благоприятные давления и температуры | |
| Разруше- ние скоплений УВ | УВ в рассеянном состоянии | Разрушение покрышек, или ловушек, растворение, окисление, разложение УВ | Тектонические движения, химические и биологические процессы, диффузия |
Аккумуляция рассеянного органического вещества (РОВ)
Органическое вещество накапливается в осадках в диффузно- рассеянном состоянии и разлагается под воздействием биохимических процессов и микроорганизмов (процесс протекает до глубины 50 м).
Породы, содержащие более 0,5% рассеянного органического вещества и способные в подходящих условиях генерировать углеводороды называются нефтематеринскими
Такие породы содержат в повышенных (до 0,5%) концентрациях органическое вещество, накапливаются в субаквальной анаэробной среде в условиях относительно устойчивого погружения бассейна седиментации. Более всего обогащены таким веществом темные глинистые толщи типа олигоцен- миоценовой майкопской серии Кавказа, девонского доманика Волго- Уральского и Тимано-Печорского бассейнов, карбонатные (рифогенные) формации.
Общей особенностью осадочных толщ, вмещающих залежи нефти является их субаквальное происхождение, то есть осаждение в водной среде. Нефтесодержащие толщи должны обладать не менее чем 2-3 километровой мощностью. Толщи такой мощности могут накапливаться в крупных впадинах земной коры, для чего требовалось длительное и устойчивое погружение соответствующих её участков. Такие участки называются нефтегазоносными бассейнами.
Рис.2.1. Общая схема генезиса углеводородов в зависимости от глубины при среднем геотермическом градиенте (по Соколову)
В различных тектонических условиях геотермическая ступень различна. На древних платформах температура растет с глубиной медленнее, чем на молодых, а в геосинклинальных областях температура растет с глубиной быстрее всего, поэтому, и глубина формирования залежей нефти различна в различных регионах. Определенную роль играют и местные факторы. Например, мощные толщи каменной соли, имеющие хорошую теплопроводность, являются «природными теплоотводоми». Их присутствие увеличивает величину геотермической ступени и глубину, на которой могут образовываться залежи нефти. По некоторым оценкам эта величина может достигать 7 км. Диапазон газообразования значительно шире.
Нефтеобразованию существенно способствуют поступающие из мантии флюиды. Это особенно заметно в молодых рифогенных бассейнах типа Суэцкого залива Красного моря. Таким образом, глубинный, эндогенный фактор принимает существенное участие в процессе нефте- и газогенерации. Так как действие этого фактора происходит импульсами, то и генерация углеводородов также может иметь несколько фаз. Нефтегазообразование - это универсальный саморазвивающийся процесс, закономерно сопровождающий существование осадочных бассейнов, которые являются накопителями органического вещества и производителями углеводородов. Осадочные бассейны являются «заводами» по производству нефти и газа.
Дата: 2016-10-02, просмотров: 240.
