Теории происхождения нефти и газа

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 80-150?С. 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 - 60-150?С. Такие температуры в среднем существуют на глубинах 2-4 км, в зависимости от геотермического градиента. При температуре 150?С 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 200-300?С 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.

2.2 Неорганическая теория происхождения углеводородов

Исторически неорганическая теория возникла раньше органической. До середины XIX в. нефть использовалась там, где имелись её выходы на поверхности - в Средиземноморье, в Калифорнии, Венесуэле и др. Ряд ученых того времени, например немецкий естествоиспытатель А.Гумбольдт, связал образование нефти и асфальта с вулканами.

Во  второй половине XIX в. химикам удалось  в лабораторных условиях синтезировать  ацетилен С2Н2, углеводороды метанового ряда.

Знаменитый  химик Д.И.Менделеев создал свою известную «карбидную» теорию происхождения  нефти и выступил на заседании  Русского химического общества в 1877 г., причем его гипотеза была обоснована на большом фактическом материале  и сразу же завоевала популярность. Менделеев указал, что открытые к  тому времени месторождения нефти  сконцентрированы в окраинах горно-складчатых сооружений, линейно вытянуты, тяготеют к зонам крупных разломов. Через  эти разломы вода проникает вглубь Земли, вступает в реакцию с углеродистыми  металлами - с карбидами металлов, в результате чего возникает нефть, которая поднимается вверх, образует залежи:

2FeC+3H2O=Fe2O3+C2H6

Этот  процесс, по Менделееву, происходил не только в прошлые геологические  периоды, но и происходит сейчас.

Карбидную теорию критиковал академик И.М.Губкин. Для карбидного варианта происхождения  нефти необходимо существование  проводящих путей воды к жидким карбидам и обратно, из очагов генерации к  местам скопления нефти и газа. Губкин показал невозможность существования  подобных трещин - проводящих путей  от ядра Земли к верхней твердой  оболочке. Препятствием является, по Губкину, пластичный базальтовый пояс, затрудняющий как проникновение воды вниз, так  и обратный восходящий поток нефти  и газа. Кроме того, в качестве аргумента против карбидной теории Губкин ссылался на тот факт, что  образованные неорганическим путем  нефти оптически неактивны, в  то время как природная нефть  оптически активна, способна вращать  плоскость поляризации светового  луча.

Кроме карбидной известна космическая  теория происхождения нефти. Автор  этой теории русский геолог Н.А.Соколов  выдвинул её в 1892 г. Он считал, что углеводороды изначально существовали в первозданном веществе Земли или образовались на ранних высокотемпературных стадиях  её образования. С охлаждением Земли  нефть поглощалась и растворялась в жидкой расплавленной магме. Впоследствии, когда возникла земная кора, из магмы  выделились углеводороды, которые по трещинам в земной коре поднимались в верхние части, сгущались и там образовали скопления.

Н.А. Соколов в качестве аргумента  своей теории принял факты обнаружения  углеводородов в метеоритах.

Академик  Губкин, критикуя эту теорию, написал, что она основана лишь на теоретических  рассуждениях и не подтверждается геологическими наблюдениями. Губкин считал, что в  природе в очень небольших  количествах можно допускать  образование нефти неорганическим путем, но это не имеет практического  значения, основная масса скоплений  нефти имеет все-таки органическое происхождение.

Необходимо  сказать о некоторых наших  крупных ученых-нефтяниках, которые  в середине XX в. выступили с наиболее обоснованной теорией неорганического  происхождения нефти. Это Н.А. Кудрявцев, В.Б.Порфирьев, П.Н. Кропоткин и их сторонники.

Кудрявцев считал, что из углерода и водорода, имеющихся в магме, образуются радикалы СН, СН2, СН3, которые выделяются из магмы, как и кислород, и служат исходным материалом для образования нефти в более холодных зонах земной коры. По мнению Кудрявцева, нефть, газы из мантии Земли по глубинным разломам поднимаются вверх в осадочную оболочку Земли.

Порфирьев считал, что нефть поступала с  глубинных зон Земли не в форме  углеводородных радикалов, а со всеми  свойствами, присущими естественной нефти. Флюиды поднимались в сильно нагретом состоянии и под огромным давлением прорвались в пористые породы. Таким путем образовались все нефтяные месторождения. Где  и на каких глубинах находилась нефть  до её миграции по разломам остается неясным. В.Б.Порфирьев считает несомненным  одно - в подкоровых зонах.

В качестве основных аргументов для подкрепления неорганической теории происхождения  нефти сторонники её приводят следующие  факты:

1. Наличие месторождений нефти  в кристаллических породах фундамента.

2. Нефтегазопроявления, нахождение углеводородов в продуктах деятельности вулканов, в космосе, «в трубках взрыва».

3. Факты получения углеводородов  лабораторным путем, в условиях  высоких температур и давлений (реакция Фишера-Тропша).

4. Присутствие углеводородных газов  и жидких углеводородных флюидов  в глубоких скважинах, вскрывших  кристаллический фундамент (в  Татарстане Миннибаевская и Новоелховская скважины, скважина Гравберг в Швеции и др.).

5. Невозможность объяснения с позиций  органической теории огромных  концентраций нефти в гигантских  месторождениях мира, невозможность  объяснения, как происходит отрыв  рассеянных углеводородов от  материнской толщи (эмиграция).

6. Молодой (кайнозойский) возраст залежей  газа и постпалеозойский (преимущественно кайнозойский) возраст залежей нефти на древних платформах. В.Б.Порфирьев считал, что все известные в мире нефтяные месторождения образовались недавно - в промежутке времени от миоцена до четвертичного периода. К.Б.Аширов также считал, что все залежи нефти недавно формировались, в результате альпийских тектонических движений.

Заключение

Знаем ли мы правду об истинных запасах нефти  и газа? Почему нефтяным компаниям  выгодно занижать свои запасы нефти? Почему запасы нефти в России засекречены  и охраняются законом? Почему геология - наука не точная? И хватит ли нам  нефти до конца тысячелетия?

Как же изучаются запасы нефти и газа? Очень просто. На поверхности земли  производится взрыв, взрывная волна  проникает вглубь земли, отражается и возвращается назад. Там ее улавливают сейсмоприемники, записывают колебания  на магнитную ленту, а потом компьютер  по этим данным строит профиль земной коры, где видны полости, заполненные  нефтью, газом, и т.д.

Вот уже примерно 130 лет сосуществуют две теории на этот счет. Согласно первой, общепризнанной, нефть - невозобновляемый ресурс, имеет органическое происхождение и образуется с участием останков древней флоры и фауны.

Альтернативная  теория предполагает неорганическое происхождение: образуется благодаря круговороту  воды в природе. Таким образом, вода переносит углеводороды, вступающие в реакцию с водородом из недр Земли. Поэтому нефть - возобновляемый ресурс.

По  моему мнению, нефть всё же имеет  органическое происхождение, так как  этому находит подтверждение  множество фактов.

Астрахань 2013