О возобновляемости запасов нефти и газов на основе новых научных концепций нефтегазообразования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

О возобновляемости запасов нефти и газов на основе новых научных концепций нефтегазообразования

Анализ органической концепции нефтегазообразования

Оценка потенциальных ресурсов нефти и газа во многом определяется подходом к проблеме нефтегазообразования. До последнего времени в геологической науке господствовала теория о том, что нефть и газ генерировались и хранились в течение длительного геологического времени (до нескольких сотен млн лет), а материал сапропелевого органического вещества (ОВ) осадочных пород для нефтегазообразования формировался в течение длительного геологического времени [1 - 3].

Вместе с тем теоретическая база органической концепции нефтегазооборазования не смогла объяснить и предсказать:

· возможность образования нефти и газа в глубокопогруженных отложениях ОВ, т.е. на глубине более 5 км;

· образование нефти и газа при температуре до 100°С;

· образование нефти и газа из неорганического сырья.

Отсутствовала концепция об источнике образования водорода и его роли при генерации нефти и газа из отложений ОВ.

В целом традиционная геологическая наука в связи с указанными выше целями определила значительную роль геологического времени в процессах нефтегазообразования, из чего вытекала концепция глобального их истощения в ближайшем будущем в связи с отсутствием возможности возобновляемости.

По традиционной концепции нефтеобразование - весьма длительный процесс (обычно много млн лет)

Новые научные концепции нефтегазообразования

В статье приведены наиболее значимые работы в части новых научных концепций о возобновляемости запасов нефти и газа, определяющих потенциальные ресурсы углеводородов на ближайшую и более далекую перспективу и особенно природу процессов нефтеобразования, сокращающих время их образования и непрерывность процессов генезиса углеводородов.

Научная концепция д.г.-м.н. В. Ларина

Одной из таких концепций, с которой авторы настоящей статьи встретились в процессе работы, является научная концепция нефтегазообразования доктора геолого-минералогических наук В. Ларина [4]. Она отличается от традиционной органической тем, что:

· признана важная роль водорода в генерации нефти и газа, т.к. водорода по отношению к углероду Н/С содержится: в традиционном газе (метане СН4) как 4:1, а в жидких углеродах как 2-2,5: 1;

· нефть не может сохраниться с девона или карбона, т.к.: является нежной субстанцией, ее легколетучие составляющие сильно испаряются, она легко может быть пищей для многих бактерий;

· при таком постоянном литостатическом давлении нефть должна уплотняться путем отщепления водорода и превращаться с течением времени в битум или асфальт.

Отсюда можно сделать вывод, что нефть не может лежать миллионы лет. Согласно материалам работы [4], нефть и газ должны генерироваться по мере поступлений водорода и процесс этот происходит постоянно.

Развитие научной концепции Д.И. Менделеева

Ссылаясь на теорию Д.И. Менделеева об образовании углеводородов в недрах Земли при воздействии воды на карбиды тяжелых металлов, авторы статьи «Проблема генезиса углеводородов: поиск продолжается» [5] Р.А. Исмагилов и М.Ф. Фархутдинов анализируют проблемы генезиса углеводородов не только на планете Земля, но и в космосе. Особенно в части образования метана неорганического происхождения на спутнике Титан планеты Сатурн в виде метановых морей при температуре минус 180°С. Отмечается, что планета Титан в настоящее время отвечает эволюционному состоянию Земли 4,5 млрд лет назад, т.е. в самом начале своего эволюционного развития. В связи с этим интересна гипотеза авторов статьи о существовании метановых морей неорганического (космического) происхождения на Земле 4,5 млрд лет назад с последующим окислением части метана с образованием воды и углекислого газа (до 60% в атмосфере Земли) и возможном участии такого метана в образовании гидратов в Земле. В работе [5] приведены данные механохимических реакций образования углеводородов как из органических веществ, так и из природных минералов при воздействии тектонических процессов при температурах 20 - 70°С. Отмечается также, что в наши дни теория Д.И. Менделеева, высказанная еще в 1877 г., и другие неорганические концепции образования нефти приобретают большой научный интерес.

Научная концепция по энергетике осадочных процессов П.П. Тимофеева, А.В. Щербакова, В.А. Ильина

Значительный интерес представляет научная концепция по энергетике осадочных процессов в работе [6], в которой излагаются проблемные вопросы комплексного изучения энергетики осадочных процессов на различных стадиях развития литосферы. Эти процессы непосредственно связаны с круговоротом вещества, образованием минералов и их изменением, а также формированием и разрушением полезных ископаемых. Приводятся результаты расчетов и обоснований существующего баланса между массами вещества, транспортируемого с континентов в Мировой океан. Особое внимание в работе [6] уделяется энергетической оценке гипергенеза, седиментогенеза и литогенеза, что позволит, по мнению авторов, с одной стороны, подойти к количественной оценке энергетических процессов отдельных этапов континентального и океанического минерало- и породообразования, с другой - сравнить энергетические мощности известных геологических процессов между собой, что должно привести к решению проблемы энергетики литосферы и Земли в целом. Отмечается, что сам осадочный процесс представляет собой энергомассоперенос в верхней части литосферы в различных условиях гравитационного, термобарического и термохимического (тепловой эффект реакций) режимов. В целом данная книга представляет интерес для обоснования научной концепции о возобновляемости запасов нефти и газа, связанной в первую очередь с круговоротом вещества, непрерывным процессом образования и разрушения месторождений осадочных полезных ископаемых.

Открытия ученых якутского филиала СО АН СССР

Наибольший интерес вызывают открытия в области происхождения и образования нефти и существования в недрах Земли гидратов - твердого газа, сделанные коллективом советских ученых Якутского филиала СО АН СССР во главе с директором Института горного дела Севера Якутского филиала академиком АН СССР, автором крупных открытий, изобретений в области происхождения, разведки, добычи и транспортирования нефти и газа Н.В. Черским. Открытия сделаны в 70-е годы XX столетия и опубликованы в международном ежегоднике наиболее крупных научных достижений в работе «К тайнам глобального реактора» [7].

Гидрат метана

Одним из открытий Якутского филиала СО АН СССР является открытие о существовании в недрах Земли необычного вида углеводородного сырья - твердого газа, и внешне, и по физическим свойствам напоминающего лед. Элементарная ячейка гидрата представляет собой кристаллик, каркас которого состоит из шести молекул воды, а внутри этого каркаса находится одна молекула газа метана в сильно сжатом состоянии. При этом один кубометр гидрата содержит в себе до 200 м³ газа. Открытию предшествовали аварии в мощных газопроводах в результате образования гидратных пробок, которым предшествовали низкие температуры, большие давления, газ и вода, которая скапливалась в трубе [7].

В результате исследований выявлено, что взаиморасположение нетрадиционных источников нефти и газа в виде гидратов наблюдается как в виде морских газогидратов практически под уровнем дна Мирового океана, так и на суше, где газогидраты чаще всего расположены в зонах вечной мерзлоты: участки их мощностью до 1000-1200 м находятся на глубине 200 - 500 м от поверхности Земли [7, с. 334]. Термодинамические условия их образования: температура до 295°К (не выше 22°С) и давление до 250 атмосфер [7, с. 335].

Поэтому зона, где возможно образование газогидратных залежей, охватывает значительную часть суши нашей планеты и, главным образом, это районы вечной мерзлоты и примерно девять десятых территорий Мирового океана. При этом каких-либо принципиальных технических проблем в освоении газогидратных залежей не имеется в ближайшем будущем. Пока это практически нетронутый резерв, вселяющий оптимизм в обеспечение энергетической безопасности, требующей дополнительных затрат.

Особенно актуальным является открытие ученых во главе с академиком Н.В. Черским, которое позволяет по-новому подойти к проблеме образования нефти и газа как из органических, так и из неорганических веществ при активном участии не только тепловой энергии в глубинных слоях Земли, но и упругих волн сейсмических и тектонических процессов, к образованию ее залежей, к оценке скорости образования залежей нефти и газа, возможности возобновляемости их запасов [7]. В статье [7] дано достаточно подробное обоснование процесса открытия, особенно в части процесса образования нефти при температуре ниже 100°С. В начале 70-х годов XX столетия была теоретически обоснована возможность образования радикалов углеводородов из рассеянного ОВ на активной поверхности зерен радикалов. Необходимы были экспериментальные исследования, а также моделирование механизмов активации поверхностей зерен горных пород. В результате во второй половине 70-х годов XX столетия в Институте горного дела Севера Якутского филиала СО АН СССР были проведены близкие к природным процессам эксперименты, осадочные породы как органического, так и неорганического происхождения подвергались воздействиям упругих волн, аналогичных упругим волнам сейсмотектонических процессов. При воздействии упругих волн на осадочные породы наблюдалось их деформирование, смещение зерен относительно друг друга, упругое и пластическое изменение, размельчение, в результате чего деформирование и трение зерен между собой вызывало, как известно, эмиссию электронов. В качестве доноров свободных электронов и ионов выступали атомы и молекулы, активированные на поверхности зерен осадочных пород, что приводило к формированию на их поверхности активных центров с избыточной свободной энергией, которая затем использовалась в высокоэнергетических химических реакциях даже при температурах ниже 100°С. С увеличением температуры скорость нефтегазообразования значительно возрастает. В ходе этих реакций механическая энергия преобразуется (трансформируется) в химическую энергию практически без потерь на тепло. В целом считается, что доля сейсмотектонической активности в глобальном энергобалансе Земли составляет примерно половину, т.е. столько же, сколько приходится на все внутренние тепловые процессы Земли.

Кроме того, в ряде экспериментов облучение образцов осадочных пород приводило к ускорению в них диффузии в 40 - 50 раз, увеличению проницаемости пород для воды и нефти в 70 раз. Получалось, что сейсмические и тектонические процессы не только активнейшим образом помогают подземной генерации нефти, но и в сотни, тысячи раз ускоряют ее продвижение, накопление в ловушках (залежах).

В результате сделанного открытия, подтвержденного серией экспериментов как с органическими, так и неорганическими веществами пород, решается извечная проблема происхождения нефти, изменяются представления об исходных веществах и механизмах нефтегазообразования. Кроме того, открылась возможность прогнозировать запасы нефти и газа в тех слоях земной коры, которые раньше считались бесперспективными. Например, многими исследователями отрицалась сама возможность нефтегазообразования на глубинах более 5 км, хотя практически месторождения нефти и газа, в том числе и гигантские, открывались на глубине от 5 до 8 км. Как известно, геофизики, изучая строение земной коры, выделили в породах фундамента так называемый горизонт «А» на глубинах 6 - 33 км, в котором породы находятся в квазипластическом состоянии. Выше горизонта «А» расположен условно названный горизонт «Г», залегающий на глубине пяти и более километров. Отличается горизонт «Г» тем, что при переходе к нему от горизонта «А» резко (скачкообразно) падает плотность пород, изменяется скорость распространения упругих волн, снижаются внутренние напряжения и в горизонте «Г» возникают важнейшие очаги землетрясений. Горизонт «Г» служит поэтому своеобразным волноводом вокруг земного шара. Важные сведения о слое «Г» дала пронзившая его Кольская сверхглубокая скважина. Оказалось, что сложен он сильно нарушенными породами, разбитыми многочисленными трещинами. При наличии углеродсодержащих пород органического и неорганического происхождения, упругих волн в слое «Г» как в волноводе от землетрясений получается почти идеальный природный подземный реактор образования нефти и газа. С учетом новых механизмов генерации УВ из органических и неорганических веществ, накопленных в земной коре за геологическое время до 800 млн лет, и в соответствии с законом сохранения масс, постоянной восполняемости биомассы на поверхности Земли и в Мировом океане можно говорить о стократном увеличении прогнозных запасов нефти и газа и в значительной мере их возобновляемости. В целом открытие ученых АН СССР, к сожалению, загадочно оставшееся незамеченным, позволяет более оптимистично смотреть в будущее вопреки мрачным прогнозам экспертов.

Анализ научных концепций и открытий по возобновляемости запасов нефти и газа позволяет сделать вывод о том, что нефть и газ, в соответствии с [4 - 7], образовались недавно, их запасы продолжают пополняться и в настоящее время, что подтверждается опытом эксплуатации многих скважин в течение длительного времени, например, нефтяных скважин под Баку в течение 120 лет [4, 7]. В целом это соответствует научной концепции по энергетике осадочных процессов [6] на различных стадиях развития литосферы, связанных с непрерывным круговоротом вещества, энергомассопереносом, образованием минералов и их изменением, а также формированием и разрушением полезных ископаемых.

Литература

нефть газ запас

1. Неручев С.Г., Рогозина Е.А., Зеличенко И.А. и др. Нефтегазообразование в отложениях доманикового типа. Л.: Недра, 1986. 247 с.

2. Белонин М.Д., Гольдберг И.С. Гуревич А.Е. и др. Происхождение и прогнозирование скоплений газа, нефти и битумов / Под ред. Наливкина В.Д.Л.: Недра, 1983. 272 с.

3. Тиссо Б., Вельсе Д. Образование и распространение нефти. М.: Мир, 1981. 504 с.

4. Ларин В. Энергия на водороде - миф или реальность? М.: Журнал-справочник. Рынок электротехники. Аналитика // 2007. №4. С. 43 - 47.

5. Исмагилов Р.А., Фархутдинов И.М. Проблема генезиса углеводородов: поиск продолжается. М.: Бурение и нефть. 2005, №6. С. 6 - 7.

6. Тимофеев П.П., Щербаков А.В., Ильин В.А. Энергетика осадочного процесса М.: Наука, 1989. 208 с.

7. Черский Н.В. К тайнам глобального реактора. М.: Знание. Международный ежегодник «Наука и человечество: человек, Земля, микромир, вселенная, технический прогресс», 1989. С. 332 - 343.

Размещено на Allbest.ru