Основные понятия о происхождении нефти и газа

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ПРОИСХОЖДЕНИИ НЕФТИ И ГАЗА

На протяжении уже более века проблема генезиса (происхождения) нефти является объектом незатухающих споров крупнейших ученых и практиков.

Существуют два принципиально различных подхода к решению этой проблемы: одна концепция исходит из того, что исходным материалом для образования промышленных скоплений углеводородов (УВ) является органическое вещество (0В) биосферы (теория биогенного или органического происхождения), другая предполагает неорганическое (абиогенное) их происхождение. Признание той или иной концепции определяет различные направления, территории и глубины поисковых работ, разные методы и конечные оценки мировых и регио­нальных потенциальных ресурсов углеводородов и т.д. Но и среди сторонников каждой из этих теоретических концепций не существует единства взглядов на процессы преобразования исходного материала в нефть и газ. Многие вопросы генезиса нефти и газа до сих пор окончательно не решены.

Биогенная теория образования нефти и газа

Начало целенаправленной разработки идеи об органическом происхождении нефти было положено более двухсот лет назад М.В. Ломоносовым, предложившим гипотезу об образовании нефти в результате подземной перегонки содержащегося в породах органического вещества (уголь, торф).

Углеводороды органического вещества, накапливающегося в осадках в диффузно-рассеянном состоянии, и само органическое вещество испытывают на первой стадии действие главным образом биохимических процессов и микроорганизмов. По мере погружения осадков, с усилением действия внутренней химической энергии 0В и все возрастающего теплового потока земных недр процесс генерации УВ активизируется и они эмигрируют из нефтепродуцирующих толщ в коллекторы (вторая стадия). Под влиянием различных внутренних и внешних источников энергии углеводороды в свободном или растворенном состоянии миг­рируют по коллекторам или по трещинам (третья стадия), заполняя ловушки и образуя залежи (четвертая стадия). В зависимости от характера проявления дальнейших тектонических движений и других геологических процессов эти залежи консервируются (пятая стадия) или разрушаются (шестая стадия), рассеиваясь в литосфере или атмосфере. Так завершается полный цикл естественно-исторического процесса генерации, аккумуляции и разрушения - скоплений углеводородов, который является частью жизненного цикла углерода В.И. Вернадского.

О концепциях неорганического происхождения нефти и газа.

Гипотезы неорганического происхождения нефти и газа появились в начале XIX в. (Гумбольдт и др.). Позднее М. Вертело (1866 г.), А. Биассон (1866 г.), С. Клоэц (1878 г.) предложили свои гипотезы, разработанные на основе проведенных лабораторных исследований по неорганическому синтезу углеводородов.

Д.И. Менделеев в книге "Основы химии", опубликованной в 1877 г., сформулировал ставшую широко известной "карбидную гипотезу". Согласно этой гипотезе по трещинам в земной коре в глубинные недра проникает атмосферная вода, которая вступает в реакцию с карбидом железа и, взаимодействуя с углеродом, образует предельные и непредельные углеводороды. Эти углеводороды также по трещинам, развитым вдоль горных сооружений, поднимаются в осадочную толщу и скапливаются в виде залежей нефти. Свои предположения Д.И. Менделеев подкрепил, получив жидкую углеводородную смесь при обработке марганцовистого чугуна, (с 8 %-ным содержанием углерода) соляной кислотой.

Наиболее последовательно эту гипотезу разрабатывал П.Н. Кропоткин, по мнению которого углеводороды поступают в осадочную толщу литосферы в результате дегазации мантии. По современным представлениям земная кора и верхняя мантия подразделяются на две геосферы: верхнюю - оксисферу (глубиной до нескольких километров) и нижнюю - редуктосферу (глубиной до 150 км), характеризующуюся восстановительной обстановкой во флюидно-газовой фазе, которая содержит много водорода, метана и других углеводородов, а также Н2О, СО и H2S. значительное количество азота и гелия. Прорыв этих газов по разломам в верхние слои, где они задерживаются в ловушках, главным образом среди осадочных пород, может быть источником местоскопления газа, конденсата и нефти (П.Н. Кропоткин, 1985 г.).

Вертикальная зональность образования углеводородов в осадочных породах

Наиболее полно новейшие исследования но генезису нефти отражены в схеме Н.Б. Вассоевича. Согласно этой схеме нефть с генетической точки зрения является жидким продуктом преобразования в недрах осадочных бассейнов органического вещества сапропелевого типа, содержащегося в горных породах, первоисточником которого были остатки низших организмов. Нефтеобразование рассматривается как процесс, тесно связанный с литогенезом. генезис нефть углеводород порода

Нефть состоит из компонентов, образовавшихся в различные отрезки времени. Некоторые химические соединения в ее составе возникли еще в телах живых организмов и были унаследованы нефтью. Возраст их древнее основной массы нефти. Следующая порция нефти биогенного происхождения образуется в осадках. Эта диагенетическая порция, как и первая (унаследованная), составляет незначительную часть нефти, которая содержится в залежах. Основная же ее масса образуется позже накопления нефтематеринских пород в результате термокатализа органического вещества. По Н.Б. Вассоевичу, термолиз и термокатализ органического вещества достигают значительных масштабов в интервале глубин 2-5 км, где температура изменяется от 50-60° до 130-170 °С.

Интенсивность нефтегазообразования в осадочных породах по мере их погружения (по В.А. Соколову)

Углеводородные горючие газы генетически связаны либо с гумусовым (угольным) органическим веществом, либо с сапропелевым (нефтяным). По составу угольный (сухой) и нефтяной (жирный) газы существенно различаются.

При погружении пород на глубины с температурой 50-60 °С и выше процессы изменения 0В (углефикация и битуминизация) усиливаются. Эти процессы развиваются в течение длительного отрезка времени. Предполагается, что на определенных глубинах усиливается новообразование углеводородов, генерируются в большом количестве гомологи метана (С2-С3 ) и жидкие легкие углеводороды, составляющие бензиновую и керосиновую фракции нефти. Интервалы усиления процессов преобразования 0В сильно варьируют в разных районах в зависимости от темпов опускания, перерывов в отложениях (из-за перемены знака тектонических движений) и геотермического градиента (точнее, от геотермической истории бассейна).

Таким образом, в процессе погружения отложений при прохождении ими определенных интервалов глубин (зон) в недрах осадочной оболочки происходит преобразование 0В, содержащегося в этих отложениях. Причем в различных зонах в зависимости от исходного 0В это преобразование приводит к разным результатам.

Первую графическую схему изменения интенсивности образования углеводородов с глубиной опубликовал В.А. Соколов в 1948 г. В толще осадочных образований он выделил три зоны. В верхней зоне (до глубины 50 м), которую он назвал биохимической, происходят лишь биохимические процессы преобразования 0В. Они приводят к образованию СН4 и СО2 . В средней зоне (интервал 1000-6000 м) активно развиваются процессы гидрогенизации и термокаталитических превращений 0В пород. Эти процессы приводят к интенсивному образованию УВ. В нижней зоне, при погружении отложений на глубины более 6000 м, образуется в основном метан. Нижнюю и среднюю зоны В.А. Соколов назвал термокаталитическими. Между биохимической зоной и термокаталитической в интервале глубин 50- 1000 м выделяется еще одна зона, в которой 0В претерпевает слабые изменения. Это обусловлено тем, что биохимические процессы прекратились, а термокаталитические еще не набрали силы вследствие небольшой температуры, недостаточной для преодоления энергетического барьера.

Размещено на Allbest.ru