Как образуется нефть

Как образовалась нефть? И при чем тут динозавры? ⁠ ⁠

В данном посте я познакомлю вас с мат.частью и расскажу о своем мнении по данному вопросу, которое я успел сформировать за 4 года работы в нефтянке.

Вообще вопрос образования нефти является любимой темой «научных» работ первокурсников нефтегазовых университетов, так как эта тема основана исключительно на предположениях. И не существует какого-либо правила или закона, есть только теории которые описывают возможные процессы формирования залежей нефти и газа в земной коре. Так вот. Почему же не существует какого либо правила или закона формирования залежей нефти? Главная причина в том, что нефть и газ это флюиды (жидкости и газы), и им свойственно мигрировать в земной коре по естественным пустотам (поры, каверны, трещины и разломы). Поэтому, когда вы слышите о «месторождении» нефти, вы должны понимать, что имеется ввиду «местоскопление», а образовалась нефть за много километров от «местоскопления». И вот тут возникают главные споры у геологов. Где и как образовалась нефть? Существует две основные теории происхождения. Органическая и неорганическая. И ещё с десяток Рен-твшных теорий. Мы поговорим об основных.

Неорганическая теория. Существует множество доказанных в лабораторных условиях возможностей формирования нефти и газа из неорганических соединений. Это может быть реакция щелочных металлов с углекислотой и водой, реакция воды и карбида железа, реакция оксида и диоксида и диоксида углерода и водорода и т.д. и по мнению учёных поддерживающих данную теорию, эти процессы происходят глубоко в недрах земли, и далее нефть мигрирует по разломам и другим пустотам в «местоскопления». Существует большое количество фактов доказывающих возможность такого механизма формирования нефти и газа. Это и наличие метана(газа) на других планетах солнечной системы, наличие залежей метана на дне озер образовавшихся в результате формирования в земной коре серии глубинных разломов, наличие метана и других газов в составе вещества извергаемого современными вулканами и т.д. Но в то же время эта теория не является рабочей. 100% нефтегазовых компаний России, при поиске «местоскоплений» нефти и газа используют органическую теорию.

Органическая теория. Смысл теории заключается в следующеющем. Исходным материалом для формирования нефти и газа является рассеянное органическое вещество смешанного растительного и животного происхождения, захороненные в отложениях на морском дне. Тоесть зоопланктон и фитопланктон умирал, и «тушки» каждого организма аккумулировались на морском дне. В дальнейшем, при погребении осадков совместно с органическим веществом этих «тушек» под толщей вышележащих отложений, температура и давление повышались, что приводило к формированию нефти и газа, которые в дальнейшем мигрировали в свои «местоскопления». И на полном серьезе, многие учёные прошлого считали, что и мертвые динозавры преобразовались в органическое вещество, из которого в дальнейшем образовалась нефть. Но к сожалению, объем «тушек» динозавров и их захоронения на суше, а не на морском дне, это мнение опровергают. Поэтому геологи и просят прикрывать лицо, когда говорите о том, что нефть произошла из динозавров:) Стоит отметить, что газ формировался и в пластах углей (все вы слышали о том как шахтеры гибнут в шахтах от взрыва метана). В доказательства этой теории приводят реально существующие «глинистые сланцы», тоесть погребенные отложения морского дна с высоким содержанием органического вещества, и именно в районах распространения таких отложений сосредоточена основная масса месторождений нефти и газа. Как пример, Западно-Сибирская нефтегазоносная провинция и нефтематеринские глинистые отложения баженовской свиты.

Так вот любые поиски месторождений нефти и газа в России начинаются с поиска нефтематеринские пород.

И по личному мнению автора, это большая глупость. Так как в нашей стране существует множество месторождений приуроченных к зонам глубинных разломов, при полном отсутствии нефтематеринских отложений. Но мои коллеги-геологи упорно рисуют схемы миграции нефти, через абсолютно непроницаемые породы, и при нарушении простейших законов физики. Думаю, что нужно признать возможность формирования залежей нефти и газа, как органического так и неорганического происхождения. И это может позволить нам и дальше радовать деток наших олигархов, открытием новых месторождений в районах, о которых ранее никто и не думал при поисках нефти и газа. Ну вот собственно и все.

З.Ы. Наверное получилось очень занудно.

З.Ы.Ы. Если хотите узнать как найти нефть у себя на даче, или что-либо другое о геологии нефти и газа, то прошу отписаться в коментах.

З.Ы.Ы. О йелоустоне я ничего не знаю:) потому не смотря на кучу заявок, сказать о нем ничего не могу, кроме того что можно узнать по BBC:)

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Нефть – это маслянистая жидкость природного происхождения. Этот природный ресурс известен с древних времен. Раскопки свидетельствуют, что около 6000 лет до н.э. нефть применялась для связующего материала при строительстве, а в Древнем Египте ее использовали для бальзамирования умерших.

Как же она появилась на Земле?

Есть несколько основных теорий происхождения нефти.

Биогенная или органическая теория

Органическая теория происхождения нефти – классическая версия возникновения этого природного ресурса, которую поддерживают многие ученые.

Суть этой теории заключается в том, что нефть образуется в результате накопления остатков растений и животных на дне водоемов с пресной или морской водой. Когда этот осадок собирается, он уплотняется.

В результате естественных биохимических процессов осадок частично разлагается, при этом происходит выделение сероводорода, диоксида углерода и других соединений.

Когда процесс разложения завершается, осадок проникает на глубину 3-4,5 км. Здесь происходит отделение углеводородов от органической массы при температуре 140-160 градусов.

Впоследствии нефть проникает в подземные пустоты и заполняя их. Таким образом формируются месторождения полезного ископаемого.

В дальнейшем, по мере продвижения вниз, органический пласт подвергается воздействию все более высоких температур. Когда температура превышает показатели в 200 градусов, прекращается выделение углеводородов, но начинается активное выделение газа.

Биогенное происхождение нефти – идея, которую впервые четко описал М. Ломоносов.

Абиогенная или неорганическая теория происхождения

Сторонники абиогенной теории происхождения нефти считают, что образование жидких углеводородов обусловлено геологическими процессами, которые протекают в недрах Земли, и не имеет связи с биологическими процессами.

Согласно данной теории, этан и более тяжелые углеводороды, присутствующие в составе нефти, могут синтезироваться из неорганических соединений, присутствующих в верхней мантии Земли.

Ученые, которые придерживаются биогенной теории происхождения нефти, считают, что запасы этого ресурса невозобновляемые, поэтому их хватит только на следующие 100 лет. В отличие от них, сторонники неорганического происхождение нефти высказывают мнение, что, если пробурить пласты более глубоко, откроются настолько большие запасы, что существующие покажутся каплей в море.

Впервые такой вариант истории происхождения нефти был предложен французским химиком М. Бертло во второй половине 19 века. Он провел несколько экспериментов, в ходе которых выяснил, что углеводороды действительно синтезируются из неорганических веществ.

Разновидность абиогенной гипотезы — карбидная теория происхождения нефти. Она была предложена Д. Менделеевым и подразумевала, что этот ресурс образуется на больших глубинах при условиях высокой температуры, вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов.

Теория космического происхождения нефти

Есть и такой вариант происхождения нефти в природе, как космический.

Такая теория рассматривает процесс образования нефти следующим образом: углеводороды этого вещества сформировались из рассеянных неорганических элементов, присутствующих в космическом пространстве и попавших в состав земного вещества еще на стадии формирования планеты.

По мере остывания Земли эти вещества поглощались расплавленной магмой. Таким образом углеводороды проникли в осадочные породы в газообразном состоянии, после чего конденсировались и образовали нефть.

Космическая теория происхождения нефти в конце 19 века В. Соколовым.

Помимо трех основных теорий происхождения нефти существует еще несколько альтернативных версий. К ним относятся такие:

Животная гипотеза. Существует такая теория, которая кратко описывает происхождение нефти как процесс скопления жира морских животных. Сторонники этой гипотезы подвергали сухой перегонке жир китов и тюленей, подвергая его в этот момент высокому давлению;

«Органическая в неорганической». Эта теория носит смешанный характер и основывается на особенностях тектоники плит земли. Подразумевается втягивание органического вещества в глубокие неорганические зоны;
Магматическая теория происхождения нефти. Согласно этой гипотезе, нефть образуется в магме в небольших количествах, а после поднимается по разломам и трещинам, заполняя пористые песчаники;

Климатическая. Это одна из современных теорий происхождения нефти. Ее суть заключается в том, что мировые запасы этого ресурса формируются под влиянием такого фактора, как круговорот углеводорода и воды на земле. Сторонники этой гипотезы выражают мнение, что для формирования залежей нефти требуются не миллионы лет, а всего лишь несколько десятилетий.

Согласно информации Международного энергетического агентства, около 13% залежей нефти находится в Арктике.

Источник

Теории происхождения нефти: где и как образуется

Что такое нефть и газ известно всем. И в то же время даже специалисты не могут договориться между собой о том, как образуются нефтяные залежи. Такая ситуация покажется не столь уж странной, если начать знакомиться с «биографией» этого полезного ископаемого.

В нефти содержится почти столько же углерода, сколько и в каменном угле – около 86%, а вот водорода побольше – 13% против 5-6% в угле. Зато кислорода в нефти совсем мало – всего 0,5%. Кроме того, в ней есть также азот, сера и другие минеральные вещества.

В химическом отношении нефть – сложнейшая смесь углеводородов, подразделяющаяся на две группы – тяжелую и легкую нефть. Легкая нефть содержит примерно на два процента меньше углерода, чем тяжелая, зато соответственно, большее количество водорода и кислорода.Главную часть нефтей составляют три группы углеводородов – алканы, нафтены и арены.

Кроме углеродной части в нефти имеются асфальто-смолистая составляющая, порфирины, сера и зольная часть.Асфальто-смолистая часть – темное плотное вещество, которое частично растворяется в бензине. Растворяющуюся часть называют асфальтеном, а нерастворяющуюся, понятно, смолой.

Порфирины – особые органические соединения, имеющие в своем составе азот. Многие ученые полагают, что когда-то они образовались из хлорофилла растений и гемоглобина животных.Серы в нефти бывает довольно много – до 5%, и она приносит немало хлопот нефтяникам, вызывая коррозию металлов.

И, наконец, зольная часть. Это то, что остается после сжигания нефти. В золе, обычно содержатся соединения железа, никеля, ванадия и некоторых других веществ.

Рис 1 — Элементный состав нефти

К сказанному, пожалуй, можно добавить, что геологический сосед нефти – природный газ – тоже непростое по своему составу вещество. Больше всего – до 95% по объему – в этой смеси метана. Присутствуют также этан, пропан, бутаны и другие алканы – от С5 и выше. Более тщательный анализ, позволил обнаружить в природном газе и небольшие количества гелия.

В то же время растворимость газообразных гомологов метана растет с увеличением в нефти легких фракций УВ. Содержание диоксида углерода в газах изменяется от долей процента до 10 и более процентов.

Предполагается, что основным источником СО2 в природных газах является окисление углеводородов и отчасти ОВ.

В ряде случаев СО2 имеет явно термокаталитическое, поствулканическое или метаморфическое происхождение.

Примером может служить Межовское газовое месторождение, открытое в Западной Сибири. Оно находится в породах фундамента и состоит на 95 % из диоксида углерода.

Результатом метаморфического разложения карбонатов объясняется большое содержание диоксида углерода в газах Астраханского газоконденсатного месторождения и его большое содержание в попутных газах газонефтяных залежей, залегающих в палеозойских отложениях на юге Западной Сибири.

Газовые месторождения Сицилии, расположенные вблизи вулкана Этна, также обогащены диоксидом углерода. Азот, содержащийся в газовых и газоконденсатных залежах, также может иметь различное происхождение: атмосферное, биогенное и небольшое его количество — глубинное.

В целом, содержание азота увеличивается с возрастом отложений. Оно колеблется от десятых долей процента до 50-70 %. Иногда высокие концентрации азота могут быть связаны с его хорошими миграционными свойствами.

Например, доля азота в попутных газах возрастает в месторождениях, находящихся вдали от зон генерации УВ. [4]

Рис 2 – Химический состав газа

[Н1.1] Происхождение нефти

Как образовались месторождения нефти? Удивительно, но у учёных до сих пор нет единого мнения на этот счёт. Теории происхождения большинства других полезных ископаемых — угля, руд металлов, алмазов — давно устоялись. Происхождение нефти до сих пор вызывает споры и приверженцев двух разных теорий — биогенной и абиогенной.

Биогенная теория, признаваемая в настоящее время большинством специалистов, основана на том, что нефть образовалась из останков древних организмов, ранее населявших планету.

Скорее всего это были не динозавры, которых принято изображать на популярных картинках о происхождении нефти, а более простые существа вроде водорослей и зоопланктона.

Оседая на дно морей и океанов, они образовали породы, пропитанные керогеном.

Кероген — это смесь высокомолекулярных горючих органических веществ. Оказавшись на глубинах 2100-5400 м кероген постепенно превращался в нефть, газовый конденсат и природный газ. Глубины, на которых существуют подходящие условия для возникновения нефти, называют «нефтяным окном». В верхней части «окна» температура недостаточно высока для полного преобразования керогена и нефть получается тяжёлой. При более высокой температуре этот процесс протекает с образованием лёгкой нефти и конденсата. Ниже «нефтяного окна» температура пластов поднимается настолько, что молекулы керогена дробятся на самые простые углеводороды — образуется природный газ. Поскольку нефть имеет меньшую плотность, чем окружающие породы, она может мигрировать только вверх. Значит, нефтяные месторождения могут находиться выше «окна» или в его пределах. Действительно, практика подтверждает, что нефть не встречается глубже 5400 м за исключением единичных случаев. Залежи, обнаруженные вблизи этой границы, имеют значительное содержание конденсата и насыщены газом, что также хорошо укладывается в данную теорию.

Миллионы пробуренных скважин также подтверждают биогенную теорию возникновения нефти и газа. Почти все открытые месторождения находятся в пределах осадочных бассейнов и соответствуют условиям биогенного происхождения. Казалось бы, какие могут быть сомнения?

Тем не менее, не все месторождения могут быть описаны в рамках биогенной теории. Ярким примером служит открытие в 1988 году крупного месторождения «Белый тигр» на шельфе Вьетнама. Это месторождение располагается не в толще осадочных пород, а в гранитном фундаменте.

Нефть была обнаружена совершенно случайно, когда буровое задание продлили на несколько десятков метров ниже осадочной толщи. Присутствие живых организмов или планктона, из которых могла бы образоваться нефть, в такой среде не представляется возможным. Несмотря на это, месторождение «Белый тигр» до сих пор даёт нефть.

Как она могла образоваться в толще гранитов? Об этом — в следующей статье, описывающей альтернативную теорию происхождения нефти.

Происхождение нефти

Современный мир невозможно представить без нефти и самых различных продуктов получаемых из нее, все мы так или иначе пользуемся этим ресурсом.

Но откуда взялась нефть на нашей планете? Вопрос происхождения нефти, уже долгое время является камнем преткновения у многочисленных сторонников той или иной теории.

Нефть добывают из нефтяных месторождений — это огромные пустоты внутри земли в которых находится этот ресурс, месторождения бывают как просто нефтяными так и нефте — газовыми в таких месторождениях производят и добычу газа.

Состав нефти

Нефть определяют как: полезное ископаемое состоящее из органических соединений, она маслянистая, горючая и имеет специфический запах.

Нефть состоит из более чем тысячи различных химических веществ, основную массу которой составляют жидкие углеводороды — более 80 % от всей массы.

Помимо этого в ее составе присутствуют гетероатомы органические соединения: сернистые, азотистые и кислородные, еще есть металлоорганические соединения — ванадиевые и никелевые, остальные соединения это различные газы, а также частицы песка и глины.Полнотью разделить её на составляющие не удастся.

Нефть может выглядеть по-разному, в зависимости от своего состава она может быть черной, темно — коричневой, светло — коричневой, желто — зеленой или зеленой, иногда встречается даже бесцветная нефть.

Нефть в зависимости от своего состава может быть вязкой и тягучей как смола, или наоборот светлой почти прозрачной и похожей на воду. Этот ресурс добывают из специальных буровых скважин имеющих глубину до 6 км, ниже нефти нет, а находится только природный газ.

Теории происхождения нефти

Нефть добывают из нефтяных месторождений — это огромные пустоты внутри земли в которых находится этот ресурс, месторождения бывают как просто нефтяными так и неф те — газовыми в такихместорождениях производят и добычу газа.

Органическая теория

Эта пожалуй самая известная версия происхождения нефти, большинство ученых изучающих вопрос возникновения нефти на Земле склоняются именно к органической теории происхождения.

Согласно ей нефть образовалась в процессе разложения животных, растений, водорослей и деревьев со временем образовался большой слой органики впоследствии оказавшейся глубоко под землей в результате движения земной коры. Постепенно этот слой погружался все глубже в недра планеты где под воздействием гигантского давления и огромных температур начинали постепенно трансформироваться в нефть.

Кстати в пользу этой гипотезы говорит то что на глубинах менее 1 км нет нефтяных месторождений, ведь там не большое давление и температура которых недостаточно для процесса формирования нефти.

Первым эту теорию выдвинул известный русский ученый М. В. Ломоносов, и как известно большинство ученых того времени полностью поддержали его теорию, но были небольшие споры по поводу исходного материала, кое — кто считал что это были останки животных, тогда как другие доказывали что нефть получилась из доисторических растений.

Несколько позже была выдвинута теория происхождения нефтяных полей в результате движения осадочных пород образовавшихся на дне океана.

Согласно ей мертвые морские микроорганизмы на протяжении миллионов лет накапливались на дне океанов, потом они накрывались другими осадочными породами и постепенно погружались все глубже, в результате будущая нефть образовалась именно в океанах которые потом высыхали или меняли свои очертания и нефтяные поля оказывались уже не под океанами, а под материками.

Однако нефть присутствие и в таких местах куда попадание органики просто невозможно, например в слоях состоящих из гранита или магматических пород, а также метаморфических и вулканических пластах. Откуда взялась нефть в этих горных породах сторонники теории органического происхождения нефти объяснить пока не в силах.

Неорганическая теория

Эту теорию выдвинул знаменитый химик Д. И. Менделеев, именно он путем экспериментов установил, что нефть образовывается при попадании воды в разломы горных пород где она начинает взаимодействовать с карбидами железа.В результате чего и происходит образование нефтяных водоемов в полостях планеты.

Интересно что нефть из минерального сырья действительно удалось получить, и эта теория так же имеет полное право на существование. В свое время ее поддерживали самые видные ученые 19 — го века, да и сейчас она имеет множество последователей в научном сообществе.

Менделеев назвал эту теорию — карбидной, он полагал что Земля в основном состоит из расплавленного железа, а карбиды — это спутники железа и исходный материал для образования нефти.

После того как вода опускается на гигантскую глубину она вступает в реакцию с карбидами и вещества получаемые в следствии данной реакции начинали подниматься и окончательно формировались при небольших температурах — считал Менделеев.

Кстати согласно его теории, нефть является постоянно пополняемым ресурсом и нам не грозит остаться без «черного золота».

Один из сторонников неорганической теории возникновения нефти геолог нефтяник Н. А. Кудрявцев в середине прошлого века выдвинул свою теорию получившей название — магматической.

Он считал что нефть начинает образовываться на больших глубинах путем взаимодействия углерода с водородом, в результате чего начинают образовываться углеводородные радикалы СН, СН 2 и СН 3.

Впоследствии их через разломы выдавливает наверх где благодаря меньшей температуре и давлению они начинают взаимодействовать с водородом. В результате этой комбинированной реакции и образовывается впоследствии нефть.

Ученый считал что нефть стоит искать и на больших глубинах, эту теорию косвенно подтверждают последние исследования обнаружившие присутствие нефти на глубине в 6 километров.

Космическая теория

Российский ученый В. Д. Соколов выдвинул теорию согласно которой образование нефти стало возможным благодаря попаданию на нашу планету углеводородов из космоса. Действительно в результате исследований в составе комет и метеоритов были обнаружены подобные соединения.

В последнее время эта теория находит все больше последователей, развитие современной астрономии и наличие мощных телескопов доказывают что углеводородные соединения могут находиться как на планетах нашей Солнечной системы, так и в составе звезд и вообще в любом космическом теле.

Данная гипотеза совмещает в себе еще и две предыдущие ведь при попадании на Землю метеоритов, в них могут находиться не только космические углеводороды, но и различные чужеродные микроорганизмы в результате чего нефть образовывается не только из углеводородов, но и из микроорганизмов.

Другие гипотезы

Недавно российские ученые из Института занимающегося проблемами нефти и газа выдвинули новую теорию возникновения нефти. Согласно ей нефть образовывается из дождевой воды в которой имеется большое количество углерода в виде гидрокарбоната.

В земле эта вода приобретает форму для своего дальнейшего преобразования в нефть, вода оказываясь в осадочных бассейнах сформировывается в нефть, причем на этот процесс нужны не тысячи или миллионы лет, а всего несколько десятков.

Ученые считают что чем быстрее мы добываем этот ценный ресурс тем быстрей он начинает вырабатываться.

Если это действительно так, то процесс формирования нефти является не только постоянным, но и достаточно быстрым ведь чем быстрей человечество опустошает подземные бассейны нефти, тем быстрей она в них начинает формироваться.

Кстати ученым удалось получить искусственную нефть, они доказали что при нагревании свыше 400 ºC любой продукт содержащий углеводороды в достаточном количестве начинает выделять нефть. Правда стоимость такой нефти очень высока и использовать ее в промышленности экономически невыгодно.

Можно долго спорить в результате чего появилась нефть на нашей планете, хотя единого мнения не существует все таки можно выдвинуть еще одну гипотезу. Возможно нефть образуется на планете благодаря не одному процессу.

Происхождение нефти. Новые теории и старые споры

Происхождение нефти, газа и угля теоретически обоснованы давно и стали научной классикой.

Сейчас, начитавшись учебников, мало кто сомневается — это органические останки древних растений и животных, преобразовавшиеся под воздействием давления недр и при недостатке кислорода.

Поэтому уголь, нефть и газ относят к невозобновляемым ресурсам. Ввиду чего пресса нас регулярно пугает весьма коротким промежутком времени, оставшемся до их полного исчерпания.

В угле этому находят неоспоримые подтверждения — следы древних животных организмов и растений. Но с нефтью, оказывается, все далеко не так однозначно. Существует еще, как минимум, две теории происхождения нефти, имеющие под собой достаточно серьезную научную основу.

Происхождение нефти. Основания классической теории

Подтверждением классической теории образования нефти служит опыт немецких ученых Г.Гефера и К.Энглера поставленный ими в 1888 году. Они осуществили перегонку рыбьего жира при температуре 400 С и давлении около 1 МПа. При этом им удалось получить предельные углеводороды, парафин, смазочные масла, с высоким содержанием алкенов, нафтенов и аренов.

Позже академик Н.Д. Зелинский проводил похожий опыт, но исходным материалом был выбран органический ил образованный из водорослей. Ему удалось получить бензин, керосин, тяжелые масла, а также метан…

Казалось бы, все с этим процессом встало на свои места. Миллионы лет назад отложившиеся останки попавшие на большие глубины (как?) под действием давления и температур преобразовались в нефть-газ-уголь. Это и есть органическая теория происхождения нефти.

Но скоро (через 50 лет) мы их все извлечем, и придется подождать еще несколько миллионов лет до возобновления запасов.

Не тут-то было

Факты свидетельствуют о том, что процессы образования нефти и газа продолжаются и гораздо более высокими темпами, чем это возможно по классической теории.

Об фактах продолжающегося образования нефти и газа свидетельствуют длительные сроки эксплуатации месторождений, достигающие ста и более лет, и суммарные объемы накопленной добычи, многократно превышающие первоначально планируемые. Уровень добычи на месторождениях на поздних ее этапах сначала снижается до 10-20% от максимального уровня добычи, а затем стабилизируется.

Например, Шебелинское месторождение эксплуатируется уже более 50 лет, при этом его ресурсы не иссякают. Начальные запасы газа месторождения неоднократно уточнялись в сторону увеличения. В настоящее время они в 2 раза выше чем первоначально утвержденные.

В Татарстане также установлено явное несоответствие нефтяных ресурсов и объемов добычи нефти. Сейчас уже извлечено более 3 млрд. т. нефти, в то время как оценка их нефтематеринского материала для всей осадочной толщи составляет всего 709 млн. т. И это не единичные случаи.

Теория первая. Карбидная или биогенная

В 1866 году французский химик М.Бертло предположил, что происхождение нефти связано с минеральными веществами. В подтверждение своей теории он провел несколько экспериментов, и ему удалось искусственно синтезировать углеводороды из неорганических веществ.

Десять лет спустя, 15 октября 1876 года, на заседании Русского химического общества некто Д.И.Менделеев изложил свою гипотезу образования нефти.

Великий химик считал, что во время процессов горообразования по трещинам-разломам, рассекающим земную кору, вглубь поступает вода.

Просачиваясь в недра, она в конце концов встречается с карбидами железа и под воздействием высоких температур и давления вступает в химическую реакцию.

В результате этой реакции образуются оксиды железа и углеводороды. Образующиеся вещества по разломам коры поднимаются в верхние ее слои и насыщают пористые породы. В результате образуются газовые и нефтяные месторождения.

Менделеев ссылается при этом на опыты по получению водорода и ненасыщенных углеводородов путем воздействия серной кислоты на чугун, содержащий достаточное количество углерода.

В то время идеи «чистого химика» Менделеева не имели успеха у геологов, которые сочли опыты, проведенные в лаборатории отличными от процессов, происходящих в природе.

Однако карбидная или, как ее еще называют, а биогенная теория о происхождении нефти получила доказательства из неожиданного источника – от астрофизиков.

Изучение спектров небесных тел показало, что в атмосфере Юпитера и некоторых других планет, как и в газовых оболочках комет присутствуют углеводороды.

Ну, а раз соединения углерода с водородом распространены в космосе, значит процессы синтеза органических веществ из неорганики в природе имеют место быть!

Теория вторая. Круговорот углерода в природе

Группой ученых из Института проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН) под руководством доктора геолого-минералогических наук Азария Баренбаума была разработана еще одна теория происхождения нефти и газа.

Согласно их концепции, залежи углеводородов могут возникать не за миллионы лет, а за десятилетия. При этом одновременно подвергается сомнению теория парникового эффекта, поскольку основным тезисом утверждается, что уровень двуокиси углерода в атмосфере может саморегулироваться, а значит неуправляемого накопления углекислоты в атмосфере не происходит.

Теория российских ученых предполагает, что нефтегазообразование – это процесс не столько геологический, сколько климатический. Он связан с круговоротом воды и углерода на Земле.

Поступающий с дождевыми водами углерод, захваченный из атмосферы в форме гидрокарбоната в условиях земной коры восстанавливается до углеводородов, из которых уже в геологических структурах-ловушках формируются нефтегазовые скопления. Т.е.

данная теория также предполагает неорганическое происхождение нефти.

По оценкам российских ученых до 90% нефтегазовых скоплений на глубинам от 1 до 10 километров появляются благодаря описанной им теории, и только 10% запасов формируются из органических остатков, как это предполагалось классической теорией.

И еще один важный вывод российских ученых-геологов заключается в том, что благодаря активному участию в образовании нефти и газа климатического круговорота, пополнение залежей ископаемых углеводородов происходит не за многие сотни тысяч и миллионы лет, а всего лишь за несколько десятилетий.

А второй вывод заключается в том, что умеренное извлечение нефти и газа из залежей не должно сильно влиять на потенциальную нефтегазоносность региона. Но это верно при условии, что углеводороды будут потребляться в пределах того же региона, что и их добыча. То есть тепловые электростанции, работающие на углеводородах, компенсируют добычу нефти и газа ее образованием.

Происхождение нефти — это… Что такое Происхождение нефти?

Нефть — результат литогенеза. Она представляет собой жидкую (в своей основе) гидрофобную фазу продуктов фоссилизации (захоронения) органического вещества (керогена) в водно-осадочных отложениях в бескислородных условиях.

Нефтеобразование — стадийный, весьма длительный (обычно 50-350 млн лет)[1] процесс, начинающийся ещё в живом веществе. Выделяется ряд стадий:

Убедительные доказательства биогенной природы нефте-материнского вещества были получены в результате детального изучения эволюции молекулярного состава углеводородов и их биохимических предшественников (прогениторов) в исходных организмах, в органическом веществе осадков и пород и в различных нефтях из залежей.

Важным явилось обнаружение в составе нефти хемофоссилий — весьма своеобразных, часто сложно построенных молекулярных структур явно биогенной природы, то есть унаследованных (целиком или в виде фрагментов) от органического вещества. Изучение распределения стабильных изотопов углерода (12C, 13C) в нефти, органическом веществе пород и в организмах (А. П. Виноградов, Э. М.

Галимов)[2] также подтвердило неправомочность неорганических гипотез.

Считается, что основным исходным веществом нефти обычно является зоопланктон и водоросли, обеспечивающие наибольшую биопродукцию в водоёмах и накопление в осадках органического вещества сапропелевого типа, характеризующегося высоким содержанием водорода (благодаря наличию в керогене алифатических и алициклических молекулярных структур).

В древности существовали теплые, богатые питательными веществами моря, такие как в Мексиканском заливе и древний океан Тетис, где большое количество органического материала падало на дно океана, превышая скорость, с которой оно могло разложиться.

В результате большие массы органического материала были погребены под последующими отложениями, такими как сланец или соль. Это подтверждается наличием толстого слоя соли над месторождениями нефти на Ближнем Востоке.

Образование соляных отложений свидетельствует о том, что данные водоёмы длительное время были достаточно мелкими, плохо сообщались с остальным океаном и испарение сильно превышало приток морской воды извне. Впоследствии эти зоны оказались на суше в результате движения континентов.

Условия достаточно уникальные, поэтому большую часть современных органических осадков на дне океана ждёт другая судьба — при движении океанической коры они попадают в зону субдукции.

Породы, образовавшиеся из осадков, содержащих такого типа органическое вещество, потенциально нефтематеринские.

Чаще всего это глины, реже — карбонатные и песчано-алевритовые породы, которые в процессе погружения достигают верхней половины зоны мезокатагенеза, где вступает в силу главный фактор нефтеобразования — длительный прогрев органического вещества при температуре от 50 °C и выше.

Верхняя граница этой главной зоны нефтеобразования располагается на глубине от 1,3—1,7 км (при среднем геотермическом градиенте 4°С/100 м) до 2,7—3 км (при градиенте 2°С/100 м) и фиксируется сменой буроугольной степени углефикации органического вещества каменноугольной.

Главная фаза нефтеобразования приурочена к зоне, где углефикация органического вещества достигает степени, отвечающей углям марки Г. Эта фаза характеризуется значительным усилением термического и (или) термокаталитического распада полимерлипоидных и других компонентов керогена.

Образуются в большом количестве нефтяные углеводороды, в том числе низкомолекулярные (C5-C15), почти отсутствовавшие на более ранних этапах превращения органического вещества. Эти углеводороды, дающие начало бензиновой и керосиновой фракциям нефти, значительно увеличивают подвижность микронефти.

Одновременно, вследствие снижения сорбционной ёмкости материнских пород, увеличения внутреннего давления в них и выделения воды в результате дегидратации глин, усиливается перемещение микронефти в ближайшие коллекторы.

При миграции по коллекторам в ловушки нефть всегда поднимается, поэтому её максимальные запасы располагаются на несколько меньших глубинах, чем зона проявления главной фазы нефтеобразования, нижняя граница которой обычно соответствует зоне, где органическое вещество пород достигает степени углефикации, свойственной коксовым углям. В зависимости от интенсивности и длительности прогрева эта граница проходит на глубинах (имеются в виду максимальной глубины погружения за всю геологическую историю данной серии осадочных отложений) от 3—3,5 до 5—6 км.

Периодизация развития теории

В познании генетической природы нефти и условий её образования можно выделить несколько периодов.

Предыстория создания современной теории

Основные вехи в длительном процессе научного разрешения вопроса о происхождении нефти намечены русскими учёными. Впервые в 1763 М. В. Ломоносов высказал предположение о происхождении нефти из растительных остатков, подвергшихся обугливанию и давлению в земных слоях. Эти идеи Ломоносова далеко опередили научную мысль того времени, искавшую источники нефти среди неживой природы.

В 1866 французский химик М. Бертло высказал предположение, что нефть образуется в недрах Земли при воздействии углекислоты на щелочные металлы. В 1871 французский химик Г. Биассон выступил с идеей о происхождении нефти путём взаимодействия воды, CO2, H2S с раскалённым железом.

В 1892 В. Д. Соколов изложил гипотезу космического происхождения нефти.

По этой гипотезе исходным материалом для возникновения нефти служили углеводороды, содержавшиеся в газовой оболочке Земли ещё во время её звёздного состояния.

По мере остывания Земли углеводороды поглотились расплавленной магмой. Затем, с формированием земной коры, углеводороды проникли в осадочные породы в газообразном состоянии, конденсировались и образовали нефти.[1]

Д. И. Менделеев, разделявший вначале представление об органическом происхождении, склонялся к мысли о происхождении её в результате реакций, идущих на больших глубинах, при высоких температурах и давлениях, между карбидами металлов и водой, просачивающейся с поверхности земли.[1] Гипотеза Менделеева о происхождении нефти из неорганического вещества теперь имеет лишь исторический интерес.

Работами советского учёного В. И. Вернадского были доказаны исключительная способность организмов, населяющих нашу планету, концентрировать в литосфере огромные запасы углерода и колоссальная роль последнего в геологических процессах. Советский учёный Н. Д.

Зелинский показал, что некоторые соединения углерода, входящие в состав животных и растений, при невысокой температуре и соответствующих условиях могут образовывать продукты, вполне сходные с нефтью по химическому составу и физическим свойствам.

Новым этапом в разработке проблемы происхождения нефти было открытие советским учёным Т. Л. Гинзбург-Карагичевой в водах Биби-Эйбата и Сураханов (Баку) на глубине 2000 м живых бактерий, способствующих восстановлению сульфатов.

Это натолкнуло на мысль о большой роли микроорганизмов в судьбах погребённого органического вещества и образованной из него нефти. Позднее подобные микроорганизмы были обнаружены и в нефтяных месторождениях США.

Лабораторные исследования показали, что при действии на органические вещества гамма-излучения образуются углеводороды с выделением свободного водорода. Таким образом, наличие радиоактивного распада в породах может вести к образованию свободного водорода для процессов гидрогенизации в природных условиях.

Однако роль ионизирующего излучения в происхождении нефти еще недостаточно выяснена. Советский геолог И. М. Губкин, обобщив результаты исследований природы нефти, пришёл к заключению, что процесс её образования непрерывен и неотделим от процессов формирования в недрах земли залежей этого полезного ископаемого независимо от масштаба скоплений.

Наиболее благоприятными для образования нефти являются неустойчивые в прошлом участки земной коры на границах областей опускания и поднятия. Сильный размыв суши в этих областях содействовал быстрому накоплению осадков, а значит и погребению органического материала и опусканию его во всё более глубокие зоны земной коры.

Это опускание сопровождалось подъёмом температуры и ростом давления, содействовавшим процессам нефте- и газообразования, чему способствовала и деятельность погребённых анаэробных бактерий.

В таких областях погружения земной коры при известных условиях могли отлагаться слои, содержащие большие количества органического материала, которые затем вошли в состав нефтепроизводящих или нефтематеринских свит.

В передовых прогибах горных хребтов и в геосинклиналях во все геологические эпохи создавались благоприятные условия для образования нефти в бассейнах, где растительные и животные остатки, преимущественно планктон, смешиваясь с неорганическими веществами, послужили началом образования пород, давших впоследствии нефть.

Повышенным содержанием органического материала характеризуются глинистые и илистые осадки, заполняющие впадины морского дна, где вода не перемешивается ни волнами, ни морскими течениями и где, следовательно, создаются условия восстановительной среды, благоприятной для сохранения органического материала и его дальнейшего изменения и постепенного превращения в нефть.

Основы современной теории

В 50—60-е гг. XX в. в СССР (Н. А. Кудрявцев, В. Б. Порфирьев, Г. Н. Доленко и др.) и за рубежом (английский учёный Ф. Хойл и др.) возрождаются различные гипотезы неорганического (космического, вулканического, магматогенного) происхождения нефти. Однако на 6-м (1963), 7-м (1967) и 8-м (1971) Международных нефтяных конгрессах неорганические гипотезы не получили поддержки.

Важным для познания генезиса нефти являлось установление в конце XIX — начале XX вв. оптической активности нефти, а также тесной связи нефти с сапропелевым органическим веществом в осадочных породах. Сапропелевую гипотезу, высказанную впервые немецким ботаником Г.

Потонье в 1904—05, в дальнейшем развивали русские и советские учёные — Н. И. Андрусов, В. И. Вернадский, И. М. Губкин, Н. Д. Зелинский и другие. Сапропелевая гипотеза ассимилирована современной теорией осадочно-миграционного происхождения нефти.

Развитию представлений о природе нефти и условиях формирования её залежей способствовали также труды немецкого учёного К. Энглера, американских геологов Дж. Ньюберри, Э. Ортона, Д. Уайта, русских и советских учёных — Г. П. Михайловского, Д. В. Голубятникова, М. В.

Абрамовича, К. И. Богдановича и других.

Этот период изучения нефти характеризуется организацией широких геолого-геохимических исследований, направленных на решение проблемы нефтеобразования и органически связанной с ней проблемы нефтематеринских отложений. В СССР такие работы осуществлены А. Д. Архангельским в 1925—26.

В США аналогичные исследования начаты в 1926 П. Траском. В 1932 была опубликована классическая работа И. М. Губкина «Учение о нефти», сыгравшая огромную роль в развитии представлений о генезисе нефти и формировании её залежей.

В 1934 в нефти, асфальтах и ископаемых углях были найдены порфирины, входящие в молекулу хлорофилла и других природных пигментов.

Однако целиком неорганическая теория происхождения нефти не отвергнута.

Существуют попытки объединить органическую и неорганическую теории происхождения нефти: с одной стороны, при радиоактивном распаде в ядре Земли образуется водород, который и взаимодействует с углеродом с образованием нефтеподобных веществ, с другой стороны, в нефти имеются биомаркеры — соединения, безусловно, органического происхождения, с которыми встречается «неорганическая» нефть.

Виталий Рафаилович Флид, заведующий кафедрой физической химии Московской академии тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова, доктор химических наук в 2011 г.

[3] утверждал: «В нескольких странах — США, Японии, у нас в Троицке — построены установки для моделирования процесса образования углеводородов из карбонатов и воды в присутствии двухвалентного железа.

Этот газ из глубин Земли по каналам в породах поступает к поверхности, по ходу движения претерпевая различные реакции с образованием более тяжелых углеводородов. То есть нефти. Это и есть неорганический путь образования нефти. Геологи утверждают, что существуют месторождения нефти, которые были полностью исчерпаны, а потом нефть в них снова появилась. Возможно, это та самая нефть из глубин Земли, которая вряд ли когда-нибудь закончится.»[4]

Примечания

См. также

Абиогенное происхождение нефти (англ.) — Небиологическая теория происхождения нефти.

Ссылки

Теории возникновения нефти. Часть 1, О нефти и газе доступным языком

Знания о происхождении угля, нефти и газа нам заложили еще со школьной скамьи. И долгие годы большинству населения Земли даже в голову не приходило сомневаться в достоверности этой информации. Но если с углем все предельно понятно – отпечатки на его твердых поверхностях явно свидетельствуют о его органическом происхождении, то с нефтью и газом не все так просто.

Глубоко изучая этот вопрос, ученые разделились на два принципиально противоположенных лагеря, каждый из которых выдвигает свою концепцию происхождения нефти. И обе они имеют право на жизнь.

Концепция 1

1. Органическое происхождение нефти

Вполне логично предположить, что рецепт происхождения нефти аналогичен углю. Единственно, в чем не сходились ученые конца XVIII века, это в исходном материале для этого продукта: животные или растения.

С этой целью в 1888 году учеными К.Энглером и Г.Гефером (Германия) была проведена серия опытов, в процессе которых рыбий жир под давлением 1 МПа и высокой температурой (400° С) подвергался перегонке. Результатом эксперимента было получение:

Аналогичный опыт провел академик Н.Д.Зелинский (1919 год), применив в качестве исходного сырья сапропель (ил растительного происхождения из озера Балхаш). В этом случае на выходе получились:

То есть, теория органического происхождения имеет под собой основательный фундамент. Казалось бы, какие вопросы? Все почти встало на свои места. Отложившиеся останки каким-то образом попали на большие глубины и под воздействием большой температуры и давления подверглись процессу преобразования в уголь, газ, нефть.

А с учетом стремительных темпов разработки месторождений, человечеству достаточно будет лет 50-ти, чтобы исчерпать существующие запасы. Что потом? Придется подождать всего лишь пару миллионов лет для их возобновления. Перспектива, прямо скажем, не вдохновляет.

2. Нефть не иссякает?

Но что-то здесь не так. Факты упорно ломают эту теорию, потому что запасы нефти и газа каким-то чудом возобновляются более быстрыми темпами, чем диктует классическая теория. Это подтверждает длительный период эксплуатации месторождений, некоторые из которых находятся в разработке уже более ста лет.

При этом планируемый изначально объем сырья в разы ниже, чем фактически добытый. Так, при длительной разработке сначала наблюдается спад добычи на 10-12%, а затем происходит процесс стабилизации. Примером тому служит Шебелинское месторождение газа, ресурсы в котором не только не иссякают уже на протяжении 50 лет, но и на данный момент в два раза превышают изначально установленный уровень.

Аналогичная картина наблюдается в Татарстане, где фактическая добыча нефти явно превышает изначально озвученные объемы. Так, по первичной оценке запасы месторождений составляли 709 млн.т, при том, что на данный момент из недр извлечено более 3млр. т «черного золота».

3. Карбидная идея

Интересную гипотезу выдвинул Д.И.Менеделеев. Так, в 1876 году он предположил, что нефть образуется в результате взаимодействия воды, которая просачивается в трещины-разломы земной коры с карбидами железа. Попадая под воздействие давления и высоких температур, она преобразуется углеводы и оксиды железа.

Поднимаясь по разломам вверх, эти вещества насыщают пористые породы, тем самым образуя новые газовые и нефтяные месторождения. Свои гипотезы ученый подтверждал соответствующими опытами, с которыми долгое время не соглашались геологи.

Но неожиданно эту теорию подтвердили астрофизики, исследуя спектры небесных тел. Оказывается, соединения углерода и водорода достаточно часто встречаются в газовых оболочках планет. А если так, то синтез органических веществ из неорганики широко распространен в природе. На этом и основывается теория Менделеева.

4. Теория неорганики – доказательства «за»

Споры о природе возникновения нефти не утихают и по сегодняшний день. И не удивительно. На кону – запасы нефти, которые могут достаточно скоро иссякнуть или, напротив, осознание того, что такая катастрофа землянам не грозит. Какая из гипотез правильная?

Менделеев в своих предположениях был не первым. Подобные мысли высказывал еще во времена античности древнегреческий ученый Страбон, наблюдая извергающую огонь скалу, и выбросы води и асфальта (так он называл нефть).

Скорее всего, в данном случае речь шла о прорыве подземных вод (грязевых вулканов), которые и сегодня можно наблюдать на Таманском полуострове и Апшероне. Уже тогда рассуждения Страбона сводились к теории неорганического происхождения нефти.

Продолжение эти мысли получили только в 1805 году от немецкого естествоиспытателя А.Гумбольда, который откинул сомнения в том, что нефть образуется из примитивных горных пород в глубине земных недр, являясь результатом процесса перегонки.

В 1889 году геолог В.Д.Соколов выдвинул космическую теорию, по которой образование нефти произошло еще в тот период, когда наша планета представляла собой сгусток газа, в составе которого были углеводороды. Охлаждаясь, газ переходил в жидкую форму, а углеводороды растворялись в магме. Поднимаясь постепенно по земным расколам, они образовали скопление газа и нефти.

Объединил обе теории в одну новосибирский исследователь В.Сальников. Он предположил падение на Землю планеты, напичканной большим количеством углеводородов.

В результате столкновения резко активизировались вулканические и газообразовательные процессы.

А пепел и выброс грязевых потоков погребли под собой космические углеводороды, где они под действием давления и высокой температуры и превратились в нефть и газ.

Итог всем исследованиям в 50-е годы подвел геолог-нефтяник Н.А.Кудрявцев, доказав, что основные месторождения находятся в местах глубинных разломов земной коры. Эта гипотеза была выдвинута еще Менделеевым, но Кудрявцев подошел к аргументации более основательно и значительно расширил географию исследований.

Создав теорию магматического происхождения нефти, геолог высказал предположение, что залежи нефти находятся не только в верхних слоях Земли, но и в глубинных. Его выводы разработками новых месторождений, в которых глубина бурения значительно возросла.

Шестидесятые годы дали ответ на еще один важный вопрос, долгое время не дававший покоя поколениям нефтяников – как в недрах Земли под воздействием высокой температуры углеводородные соединения не распадаются на составляющие?

Оказалось, что в природе подобный синтез возможен, при условии, что вместе с высокой температурой на них будет воздействовать еще и высокое давление. А так как в Земле есть и то, и другое, то теория имеет под собой весьма прочную почву.

Биогенная и абиогенная теория образования нефти

Наверное, всем известно, что уголь имеет природное происхождение. Признанная на этот счет точка зрения состоит в том, что он образовался из остатков растительности, которой раньше была покрыта наша планета, в результате давления недр и недостатке кислорода.

Считается, что и нефть формируется примерно таким же способом. В 19-м веке ученых волновал лишь один вопрос: «Что именно послужило сырьем для формирования нефти: останки животных или остатки растений?».

Путем экспериментов и исследований было доказано, что нефть имеет органическое происхождение. Поведенные немецкими учеными опыты по переработке рыбьего жира Г. Гефером и К. Энглером и изыскания академика Н.Д. Зелинского с органическим илом – сапропель позволили получить углеводородные соединения, тяжелые масла и другие элементы, входящие в химический состав нефтепродуктов.

Казалось бы, какие еще могут быть сомнения в данном вопросе? Свое предположение по данному факту высказал М. Бертло, по мнению которого нефть образуется из минеральных веществ. Менделеев Д.И. представил на заседании химического сообщества в 1876 году гипотезу образования нефти с участием воды.

Стекая по трещинам и разломам, образующимся в результате горообразовательных процессов, она под давлением и воздействием высоких температур взаимодействует с карбидами железа.

Образующиеся оксиды и углеводороды по тем же разломам поднимаются к верхним слоям земли и насыщают ее пористые породы, образуя скопления нефти и газовые месторождения.

Изначально абиогенная теория Менделеева вызывала только скептицизм геологов. Но неожиданно обрела более четкие формулировки и получила доказательства от астрофизиков.

Спектральные исследования небесных тел показали, что на них встречаются углеводородные соединения, а это еще раз доказывает, что в Земной природе происходят те же процессы, в частности, синтез органических соединений из неорганических.

Таким образом, сегодня существует две теории по поводу происхождения нефти: биогенная, согласно которой она образуется из останков животных и растений, и абиогенная, предполагающая процесс соединения неорганических компонентов.

Несмотря на то, что геологи придерживаются первой теории, вопрос происхождения нефти не стоит так остро. Ведь если эта точка зрения верна, то есть серьезные опасения истощения нефтяных запасов.

Если же придерживаться мнения сторонников второй теории – опасения напрасны, поскольку процессы разломов на Земле продолжаются, да и воды вполне достаточно.

Факты неорганического происхождения нефти

Со времен античности ученые пытались найти объяснение происхождению нефти. Например, древнегреческий ученый Страбон писал о том, что есть в области аполлонийцев скала Нимфей, извергающая огонь, под которой текут теплые воды и асфальта, образованного в результате сгорания асфальтовых глыб.

Ученый немного ошибся, поскольку упомянутых действующих вулканов не существовало, а асфальт (как он называл нефть) – не что иное, как выбросы грязевых вулканов, которые помогают нефти и газу выйти на поверхность.

Вместе с тем, в его размышлениях есть здравый смысл, ведь его мнение по поводу происхождения нефти имеет материалистическую точку зрения, которую впоследствии поддержал немецкий ученый А. Гумбольд, выдвинув свою гипотезу вулканического происхождения нефти.

Неорганическая, или абиогенная, теория создавалась постепенно. К тому времени, когда была выдвинута теория Менделеева, накопилось большое количество сведений по факту неорганического генезиса нефти. В конце прошлого столетия французскими учеными в результате опытов с соляной кислотой, чугуном, железом и водой были получены углеводороды, напоминающие по запаху нефть.

Почву под ногами имеет и космическая гипотеза происхождения нефти. По мнению геолога Соколова В.Д., в далекие времена Земля была окутана газом, состав которого включал углеводороды.

Постепенно охлаждаясь, газ переходил в жидкое состояние, а углеводороды растворялись в густой магме.

Далее по законам физики магма твердела, и выделенные из нее углеводороды поднимались по трещинам вверх, образуя залежи газа и нефти.

Естествоиспытатель В. Сальников объединил эти гипотезу в одну, предположив, что некая планета упала на Землю, спровоцировав вулканическую и горообразующую активность.

Содержащиеся в ее составе углеводороды были залиты мощными потоками вулканического пепла и грязи и ушли глубоко под землю, где в результате давления и действия высоких температур они превратились в скопления нефти и газа. В качестве доказательства он указывает на их необычное расположение.

При соединении крупных месторождений получается проекция, напоминающая траектории движения искусственных спутников Земли.

Геолог-нефтяник Кудрявцев Н.А. обобщил материал по нефтяным изысканиям. Делая выводы, он, как и Менделеев, обратил внимание, что нефть и газ часто обнаруживаются под глубинными разломами земли, и развернуто обосновал их.

На основании проведенного анализа он разработал свою гипотезу происхождения нефти. Суть ее в следующем: под давлением и воздействии высокой температуры в мантии Земли образуются углеводородные радикалы. Продвигаясь к зоне разломов, они поднимаются к верхним слоям земных недр.

В менее нагретых участках между ними и водородом происходит реакция, способствующая образованию нефти. По имеющимся трещинам нефть может перемещаться в вертикальном и горизонтальном направлении, скапливаясь в земных ловушках.

Согласно теоретическим прогнозам Кудрявцева нефть можно искать как в верхних слоях, так и гораздо глубже, и это блестяще подтверждается на практике.

В 60-х годах прошлого столетия удалось обосновать и тот факт, почему углеводородные соединения нефти при высокой температуре в недрах Земли не распадаются, ведь на подобных реакциях основана деструктивная переработка нефти. В природе все совсем наоборот – сложные соединения образуются из простых. Если к высокой температуре добавить давление, такой синтез вполне возможен.

Источник

Какие теории образования нефти существуют?

Нефть – топливная основа современной цивилизации. Продукты, образующиеся путём переработки, используются для отопления, приведения в движение транспортных средств, покрытия дорог, производства полимеров, и для множества других процессов, каждый из которых является неотъемлемой частью жизненного уклада человечества.

Проблема исчерпаемости запасов нефти привела к многочисленным научным дискуссиям о её происхождении и веществах, участвующих в её образовании. Необходимость объяснения процесса генеза нефти расколола научное сообщество на два непримиримых лагеря:

Более оптимистичной для человечества считается абиогенная теория. Её сторонники утверждают, что самый распространённый углеводород на нашей планете образуется путём геологического синтеза двух его неорганических компонентов: водорода и углерода. Их соединение инициируется большим давлением в подземных толщах, и проистекает в сроки, измеряемые десятками тысяч лет.

Но даже если этот сценарий когда-либо будет доказан, он не делает судьбу человеческой расы более простой: момент изобретения, легшего в основу колеса, и создание первого портативного компьютера разделяет меньше 5 тысяч лет. А для образования существенных нефтяных пластов необходимо никак не меньше нескольких десятков, а то и сотен тысяч лет.

Одним из именитых деятелей науки, разделявших теорию, является Михаил Ломоносов. Наряду с нашими современниками, он считал, что изведанные запасы нефти, лежащие относительно близко к поверхности – лишь микроскопическая часть планетарных запасов.

Одним из доказательств возможности синтеза нефти в природе является наличие углеводородов в атмосфере планет-газовых гигантов (в частности, Юпитера). Данное обстоятельство подтверждает возможность образования простейших органических веществ из природной неорганики.

Абиогенная теория: как образуется нефть?

Приверженцы объясняют зарождение «чёрного золота» как результат процессов переработки биомассы – останков древних растений и животных, существовавших на планете миллионы лет назад. Есть куда больше доказательств, чем у противоположной.

Одним из первых доказательств стал эксперимент, проведённый немецкими естествоиспытателями еще в конце XIX века. Энглер и Гефер взяли за материальную основу эксперимента липиды животного происхождения (жир, выделенный из печени трески), и путём воздействия на него высоких температур и давления, многократно превышающего атмосферное, выделили из него лёгкие органические фракции.

В пользу этой теории образования нефти в природе говорит ещё немало экспериментов и лабораторных исследований. Также геологические изыскания и прогнозирование залегания нефтяных пластов основываются на положениях исключительно этой теории.

Необъяснимые события

Существует ряд месторождений, самим фактом своего существования опровергающие основные положения абиогенной теории происхождения нефти в природе. К ним относятся:

В разное время на этих участках наблюдались необъяснимые «восполнения» нефти. Сущность удивительных событий состояла в том, что доступные методы анализа пластов констатировали их исчерпанность, скважины демонстрировали практически полную остановку нефтедобычи, однако, спустя несколько лет каждое снова показало наличие доступной к добыче нефти.

Геологи прогнозировали добычи в Ромашкинском месторождении чуть больше 700 млн. т. Чёрного золота, но за один только советский период нефтедобычи было простым способом извлечено не менее 3 млрд т.

Терско-Сунженское месторождение было исчерпано ещё к началу Второй мировой войны, когда на нём вот уже более 10 лет не осуществлялась нефтедобыча «фонтанным». Однако, уже по окончанию войны, изведанные скважины получили будто бы новые запасы: добыча не только возобновилась, но стала на порядки превышать довоенные объёмы.

Сходная ситуация наблюдалась на многих месторождениях СССР. Сторонники неорганического образования нефти в природе легко объяснили эти случаи, указав на то, что на этих участках углеводороды имеют неорганическое происхождение. Причём образование их существенно катализировано наличием в земных глубинах тяжёлых графитов и затеканий осадочных вод, что под воздействием колоссального давления порождает ускоренное формирование нефти.

По утверждению учёных, значительная часть территории Западно-Сибирской равнины была покрыта водами древнего моря. Природное происхождение нефти на этом участке подвергается критике и обструкции, но минеральное образование метана, не вызванное процессами гниения органики, находит массу сторонников. С помощью процесса, носящего название гидратации, соли железа взаимодействовали с морской водой, порождая выделение метана. Он скапливался в природных резервуарах, оставаясь там даже после осушения моря и дойдя до наших дней в первозданном виде, естественно образовываясь в природе.

Выводы и прогнозы

Какой бы путь образования природной нефти не получил неопровержимые доказательства, человеческой цивилизации это поможет довольно слабо. Человеческая память, архивное протоколирование наблюдений и научных изысканий с трудом охватывают периоды в сотни или тысячи лет, не говоря о миллионах.

Рассуждать же о возможном наступлении топливного кризиса как минимум неразумно: человечество стремительно осваивает альтернативные источники энергии, замещает устаревающие технологии новыми, модернизирует процессы разведки и добычи уже известных ресурсов. Ни один из современных прогнозов не имеет под собой более устойчивой основы, чем наблюдение за природой и сопоставление фактов, анализ наблюдений и исторических архивов. Охватить одним исследованием всевозможные случаи, выбивающиеся за рамки представлений одной из теорий, сопоставить их и привести к единому знаменателю – идея скорее амбициозная, чем реально достижимая. Поэтому вопрос: «Как же образуется в природе нефть?» может ещё долго оставаться в статусе открытого.

А до тех пор, нефть, ключевое по значимости топливо на нашей планете, будет и впредь оставаться предметом научных споров и источником многочисленных загадок.

Источник

Основные теории происхождения нефти

Происхождение нефти имеет несколько теорий, каждая из которых имеет право на существование. У каждой есть множество известных приверженцев и достаточное число научных трудов и обоснований. На этой странице мы расскажем о том, как образуется нефть в природе и опишем наиболее популярные теории происхождения этого ресурса.

Как образовалась нефть

Современная мировая экономика не может обойтись без нефти. Именно поэтому ее все чаще сравнивается с золотом. Спрос на этот энергоресурс возрастает с каждым днем, позволяя компаниям, занимающимся добычей углеводородов, получать солидные прибыли. Каково же происхождение нефти? Почему одни страны богаты этим ресурсом, а другие страдают от его недостатка?

Для того, чтобы понять, как образуется этот ресурс, важно разобрать его состав. Нефть состоит из:

Откуда взялась нефть на нашей планете? Проанализировав состав этого вещества ученые разработали несколько теорий происхождения нефти. Причем каждая из них имеет многочисленное число сторонников и ярых противников остальных теорий. Наиболее популярные гипотезы происхождения нефти:

Современные теории происхождения нефти появились в начале XIX века и лишь в XX столетии приобрели более научный вид. Но, о том, как образуются углеводороды в недрах земли, спорят и по сей день. На данный момент ученые не пришли к единому мнению на этот счет. Поэтому точного ответа на вопрос, откуда берется это вещество под землей, вам никто не даст.

Биогенная или органическая теория

Биогенное происхождение нефти является одной из самых популярных гипотез образования «черного золота» в недрах нашей планеты. На сегодняшний день, эта гипотеза более популярна в кругу академических ученых. Согласно ей, эта жидкость возникла в результате разложения растений и животных на дне различных водоемов. Останки в результате различных химических процессов разлагались. Находящиеся на глубине более 3000 метров они высвобождали углеводороды. Органическая теория происхождения нефти может быть возможной только в условиях высоких температур (140 – 160 градусов).

Жидкие углеводороды, освободившись из органической массы, заполняют собой пустоты. Сегодня их называют месторождениями. Нефть, которая находится на большой глубине, содержится при температуре окружающей среды около 200 градусов. Высокая температура позволяет выделить из нее природный газ.

Биогенную теорию происхождения «черного золота» впервые в России сформулировал М. В. Ломоносов. Известные ученые того времени были практически единодушными в природе образования этого ресурса. Единственным камнем преткновения был исходный материал. Некоторые считали его доисторическими растениями, другие – животными.

Абиогенная или неорганическая теория происхождения

Не прошел мимо этого вопроса и Д. И. Менделеев. Видный ученый считал, что нефть образовалась в результате реакции воды, попадающей в разломы горных пород и встречающейся с карбидами железа. В лабораторных условиях ученый смог подтвердить свою теорию, но многие геологи ее опровергли, посчитав невозможным «стерильный» результат в природных условиях.

Абиогенная теория происхождения нефти является второй по популярности. Кроме Д. И. Менделеева ее сторонниками являются такие видные ученые своего времени как А. Гумбольд, Н. А. Кудрявцев, Т. М. Голд и другие. Успех этой теории связан с удачными экспериментами по выявлению этого вещества из минерального сырья в лабораториях. Неорганическое происхождение нефти в конце XIX века стала одной из главных гипотез происхождения этого маслянистого вещества.

Д. И. Менделеев называл свою абиогенную теорию – карбидной. И хоть многие геологи не соглашались с его доводами, эксперимент по доказательству этой версии подтвердил ее право на существование. Известный химик считал, что земля состоит из расплавленного железа. Карбиды, которые являются спутниками этого металла, являются исходным материалом для образования самого значимого полезного ископаемого в истории человечества.

После реакции воды с карбидами, образуемые при такой реакции вещества, поднимались выше и окончательно формировались за счет более низких температур. Этот процесс, по мнению сторонников гипотезы, происходит постоянно. Поэтому, уменьшение запасов «черного золота» не грозит человечеству.

А вот основатель советской нефтяной геологии Иван Михайлович Губкин был главным противником теории Менделеева и всегда выступал с критикой в ее адрес. Он считал, что базальтовый пояс не даст воде проникнуть к ядру земли и встретится с карбидами железа.

Многое сделал для понимания образования углеводородов в недрах земли знаменитый американский геолог Арвилл Леворсен. Он придерживается осадочно-миграционной теории происхождения.

Теория космического происхождения нефти

Главной альтернативой вышеописанных гипотез является космическая теория происхождения нефти. Ее основоположник, В. Д. Соколов считал, что образование этого ресурса стало возможным благодаря попаданию на землю неорганических компонентов из космоса. Теория стала возможным, после подтверждения наличия углеводородных радикалов на звездах и метеоритах.

Нефтяная космическая теория находит новых последователей каждый день. Современные исследовательские орбитальные станции, телескопы для проведения спектрального анализа далеких объектов и другие технические возможности науки доказывают право этой гипотезы на существование.

Последние исследования показали наличие метана и аммиака в атмосферах близких планет: Юпитера, Нептуна, Урана и Сатурна. Это позволяет сделать вывод, что углеводород может содержаться на любом космическом теле.

По сути, образование жидких углеводородов по этой версии можно отнести как к органической, так и неорганической теории. Уже доказано, что метеориты могут принести на землю не только минералы, но и различные бактерии и микроорганизмы, которые могут стать сырьем для нефти.

Другие версии

Периодически появляются новые версии образования «черного золота». Она предлагает в качестве источника этой жидкости рассеяное органическое вещество, содержащееся в осадочных породах.

Сегодня популярна альтернативная теория происхождения нефти, разработанная российскими учеными из Института проблем нефти и газа РАН. Специалисты сформулировали свою теорию, основываясь на круговороте углерода и воды в природе. Дождевая вода содержит углерод в виде гидрокарбоната. Он попадает в землю и приобретает форму для дальнейшего формирования нефти, которая формируется и попадает в природные резервуары, называемыми осадочными бассейнами.

Согласно этой гипотезе, таким образом формируется 90% нефти и только 10% ее было получено в результате разложения органических останков животных и растений.

Как и в случае с абиогенной теорией, скорость восстановления нефтяных запасов происходит не тысячелетиями, а всего лишь, десятками лет. При этом, основоположники этой теории считают, что чем интенсивнее человек будет перерабатывать углеводороды, тем быстрее они будут попадать обратно в землю и образовывать новые нефтяные массы.

Нефть является важнейшим ресурсом в истории человечества. Именно ископаемые углеводороды стали причиной значительного технического прогресса. Последние данные показывают, что этого ресурса хватит еще на 70 – 80 лет. За это время необходимо перейти на альтернативные виды топлива. Иначе человечеству придется очень сложно. Именно это толкает ученых на изучение возможности переработки солнечной и ветряной энергии.

«Черное золото» сравнивают с кровью экономики и об образовании жидких углеводородов спорят не одно десятилетие. Ведь главным вопросом, который занимает большинство умов, является не природа образования нефти, а та скорость, с которой восстанавливаются запасы углеводородов. Ведь чем быстрее происходит образование этого ресурса, тем дольше человечество сможет прожить до перехода на новый.

Источник

Как появилась нефть: основные теории образования нефти

Нефть, а в народе «черное золото», — природное богатство. Основные месторождения находятся в Саудовской Аравии и в России. Если состав, свойства и варианты применения этого сырья досконально изучены учеными, то по поводу образования идут жаркие споры. Изучив основные теории, можно прийти к выводу, что каждая из них имеет право на жизнь.

Что такое нефть

Нефть имеет природное происхождение, но есть нетрадиционные способы добычи этого продукта. Это полезное ископаемое жидкое, маслянистой консистенции, а при взаимодействии с огнем горит. Воспламениться нефть также может при высокой температуре. В цветовой гамме этого сырья — черные, коричневые и вишневые оттенки. Бывали случаи, когда бурильщикам попадался продукт прозрачного цвета.

На заметку! Этот природный ресурс впервые был найден около 6000 лет до нашей эры в Древнем Египте.

Состав нефти

Месторождения находят на глубинах от метра до нескольких километров. Это вещество самообразованное, но для его образования требуется длительный период времени. Если нефть выходит наружу, то она превращается в битумы. Продукт имеет сложный состав. В основном это органические соединения. Около 85 % этого сырья составляет углерод. Помимо него в состав входят:

В исходном продукте присутствуют следующие соединения: медные, хромовые, никелевые. Элементы железа, молибдена, хлорида натрия и калия. Эти позиции присутствуют в небольших количествах, до 1%. Именно они добавляют веществу вязкости.

Основные теории происхождения нефти

Первую скважину пробурили 1846 году на территории Баку. В тот период о нефти знали очень мало, но уже тогда ученые стали делать предположения о том, как она могла появиться. Если внимательно изучить все известные версии, то станет ясно, что каждая из них содержит толику правды.

Биогенная, или органическая

В связи с тем, что нефть — органическое вещество, первая теория классическая. Научные деятели уверены, что этот продукт образовался в результате накопления остатков растений и животных на дне водоемов с пресной или морской водой. Процесс образования проходит в несколько этапов:

Таким образом, происходит формирование месторождения полезного ископаемого. Впервые эту версию озвучил Михаил Ломоносов. Биогенная, или органическая, версия звучит правдоподобно, но тогда не совсем ясно, почему на одной территории земного шара месторождений много, а на других нет.

Абиогенная, или неорганическая

По этой теории, образование жидких углеводородов связано с геологическими процессами. Когда тяжелые соединения синтезируются из неорганических веществ, и месторождения не могут обновляться. После того как скважина пробурена, а нефть выкачана, про это место можно забыть. Сторонники абиогенной версии говорят, что если бурить в том же месте еще глубже, то легко найти дополнительные запасы этого вещества.

Впервые об этом заговорил французский химик Бертло в 19 веке. Он заявил, что синтез углеводорода из неорганических веществ реален. Позже Менделеев развил эту мысль и назвал свою теорию «карбидной». Он утверждал, что ресурс образуется на больших глубинах при условиях высокой температуры, вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов.

Космического происхождения

Космос всегда имел большое влияние на Землю. Многие считают, что именно галактика подарила людям нефть. Это вещество сформировалось из рассеянных неорганических элементов, которые есть в космическом пространстве. Эти соединения попали на планету несколько миллионов лет назад и проникли глубоко в почву. После того, как магма расплавила эти неорганические элементы, углеводороды проникли в осадочные породы, и началось самообразование. Эта версия была выдвинута в конце 19 века В. Соколовым.

Альтернативные версии

Альтернатива присутствует везде, теоретические споры об образовании нефтяного ресурса не исключение. Основные версии:

Последнее заявление звучит правдоподобно, потому что эта версия объясняет, почему в нефтяном ресурсе присутствуют биомаркеры.

Нефть искусственная

Продукт, который был добыт искусственным путем, называют синтетическим, или углеродным, топливом. Этот способ образования не меняет состав продукта, но путь получения иной. Для этого перерабатывается исходный материал с определенными характеристиками. К таким ресурсам относятся: уголь, опилки, сланец.

Способы получения

Чтобы добыть ресурс, важно учитывать разведывательные моменты. Сначала вещество нужно найти. Для этого изучается почва. Если в ней присутствуют нефтяные компоненты в большом количестве, тогда площадка огораживается и решается, каким методом добывать сырье:

Сланцевый метод многие ученые желают запретить. Это связано с тем, что эта технология может провоцировать проседание грунта, сейсмические толчки, попадание в подземные грунтовые воды нефтяных соединений и метана.

Применение

Основные сведения о вариантах появления этого полезного ископаемого на Земле, примечания, использование и применение:

Из него изготавливают: бензин, мазут, дизтопливо, керосин, пластик, синтетические каучуки, акрил, нейлон, полиэстер. Нефтяные компоненты активно применяются при создании косметических средств, в фармацевтике и при производстве солнечных батарей.

Источник

Происхождение углеводородов и нефтеобразование

На Земле существуют огромные запасы нефти происхождение которой учеными уже доказано. Существует более чем 40 000 нефтяных и газовых месторождений мира всех размеров.

Из этих месторождений 94 процента сосредоточены менее чем в 1500 гигантских и крупных природных скоплениях происхождение которых практически одинаково.

Медленное образование исходного вещества

Когда живой организм умирает, он обычно перерабатывается одним из двух способов:

Крошечная часть органического вещества — около 0,1% не распадается. Транспортируемое водой вещество опускается на дно моря или крупных континентальных озер. Остаток частично сохраняется в этих плохо насыщенных кислородом средах, вдали от приливных течений. Эта часть смешивается с неорганическими веществами, такими как частицы глины и очень мелкий песок, и с мертвым морским планктоном (микроскопическими организмами). Эта смесь преобразовывается в темную, протухшую грязь анаэробными бактериями.

Со временем эта грязь накапливается и затвердевает. Грязь которая содержит хотя бы от 1 до 2% органического содержания дает предпосылки для образования нефти и газа. Этот процент может показаться низким, но это связано с тем, что для выполнения процесса необходимо выполнить одно или несколько конкретных требований:

Масса накапливающихся отложений очень медленно толкает этот состав дальше под земную кору, от нескольких метров — до сотен метров каждые миллион лет или около того. Это постепенное погружение называется просадкой и приводит к образованию осадочных бассейнов.

Шестьдесят миллионов лет: средняя продолжительность образования нефти и газа.

По мере погружения под землю исходная порода подвергается все более высоким температурам. Органическое вещество, из которого состоит порода, измельчается под весом накапливающихся отложений, а давление увеличивается в среднем на 25 бар каждые 100 метров. На километре под землей температура составляет 50°C, а давление — 250 бар.

В этих физических условиях атомы азота, серы и фосфора постепенно превращаются в кероген, промежуточный материал, состоящий из воды, углекислого газа, углерода и водорода, из которого затем происходит нефть или газ как ископаемое топливо.

Нефтеобразование

Пропорция жидкостей и газа произведенного таким образом топлива зависит от типа источника. Если органический мусор состоит в основном из животного происхождения, он будет производить больше нефти, чем газа. Если он составлен главным образом из твердых частиц, то будет образован газ.

При среднем осадконакоплении в 50 метров каждые миллион лет мертвым животным требуется 60 миллионов лет, чтобы превратиться в жидкие углеводороды. Поэтому неудивительно, что нефть классифицируется как невозобновляемый источник энергии.

Одновременно с процессом образования в органическом веществе происходило его физическое изменение. Под давлением верхних слоев на протяжении миллионов лет вещество уплотнялось, образуя песчаники.
Их зерна соединялись клеевыми субстанциями, поставляемыми органической массой. По мере уменьшения пористости породы, битуминозные вещества выталкивались в свободное пространство между зернами. В таких местах, окруженных со всех сторон непроницаемыми слоями породы (ловушках), скапливались газ, нефть и вода.

Согласно законам физики месторождения располагались в следующем порядке: сверху накапливался газ, ниже — нефть, а на дне — вода, как наиболее тяжелый ингредиент.
Первоначально, нефтеносные слои были плоскими и горизонтальными, однако, под влиянием сдвигов земной коры, в них образовывались трещины, седла (антиклинали) и другие неровности. В результате, началась миграция всех трех компонентов породы и их аккумуляция. Так образовались месторождения нефти и газа, имеющие промышленное значение.

Следовательно, в нефтегазонакоплении большую роль играют глубинные процессы. Хотя, с ними, вряд ли, связано первичное образование нефтяного вещества, однако под их действием происходит миграция углеводородов, образование коллекторов и, наконец, попадание нефти в ловушки.

Согласно современным представлениям, образование неровностей (прогибов) земной коры обусловлено глубинными процессами верхней мантии Земли. За счет неоднородности состава и разности температур в верхних и нижних частях мантии, развиваются конвекционные перемещения вещества (потоки). При этом более легкие расплавленные продукты поднимаются вверх, образуя вздутия, приподнимающие земную кору. Последняя раскалывается и раздвигается в виде отдельных блоков. Так формируются глубокие впадины — рифты и геосинклинальные прогибы.

Впадины отражаются в рельефе долинами рек или отдельными участками дна морей, в которых накапливаются огромные массы осадочных пород толщиной 5-10 км. Эти отложения интенсивно прогреваются за счет воздействия глубинного тепла Земли. В таких условиях происхождение нефти происходит в залежах.

Геологические требования

Происхождение нефти зависит от обильного количества органического вещества.

Лучшим источником пород, обогащенных органическим веществом, глинистыми сланцами, известняками и песчаниками является величина от 0,5% до 5 % органического вещества.

Залежи нефти, как правило, образуются в относительно более молодых породах, особенно тех, которые не подверглись метаморфическим процессам.

Пористость исходной породы влияет на качество образовавшихся углеводородов. Это единственный наиболее критический фактор для определения качества нефтяного пласта, поскольку он устанавливает максимальный объем, доступный для накопления нефти. Слоистое строение земли с высокой пористостью имеет много открытых пространств. Примерами хороших исходных пород с высокой пористостью являются крупнозернистые песчаники или известняки. Если пространства хорошо соединены, то смолоподобный продукт может мигрировать. Способность пород передавать жидкость, или линейный расход, называется «проницаемостью». Качественные пластовые породы обладают как хорошей пористостью, так и хорошей проницаемостью.

Географическое распределение и качество углеводородов

В зависимости от возможных методов добычи месторождения природного газа и сырой нефти классифицируются как традиционные или нетрадиционные. В то время как добыча сырой нефти и природного газа из традиционных месторождений с проницаемыми слоями горных пород относительно проста, на нетрадиционных месторождениях применяется гидроразрыв пласта.

В случае нетрадиционных месторождений сырая нефть или природный газ должны быть смыты из горных пород с помощью гидроразрыва пласта. Так добывают сланцевый газ.

Нефтедобывающие регионы различаются по нескольким фундаментальным признакам.

Сырая нефть часто определяется географическим положением, в котором она добывается (например, West Texas Intermediate, Brent или Oman), ее плотность зависит от многих факторов и от содержания серы. Легкая или тяжелая, зависит от плотности; может называться сладкой, если мало серы или кислой при значительном количестве серы или других примесей. «Sweet» (сладкая) или «sour» (кислая), «light» (легкая) или «heavy» (тяжелая).

Географическое положение и происхождение нефти важно, поскольку оно влияет на транспортные расходы. Легкая сырая нефть более желательна, чем тяжелая, так как она производит более высокий выход топлива бензина, в то время как сладкая нефть имеет более высокую цену, чем кислая, потому что она имеет меньше экологических проблем и требует меньше переработки, чтобы соответствовать стандартам серы, введенным на топливо в странах-потребителях.

Ирак исторически был одним из ведущих производителей сладкой сырой нефти.

Венесуэла и Канада являются ведущими производителями кислой сырой нефти.

Российская имеет высокую плотность и большое содержание серы.

Каждая сырая нефть имеет уникальные молекулярные характеристики, которые понимаются с помощью анализа проб в нефтяных лабораториях.

Молекулярные характеристики связанные с происхождением нефти классифицируются и используются в качестве ценовых различий при нефтедобыче в мире.

Некоторые из самых общих:

Выводы по происхождению нефти

Нефть возникла из органического вещества.

Таким образом, происхождение нефти обязано доисторическим живым существам.

Сегодня мы бурим через слои ила, песчаников и скальных пород, чтобы добраться до резервуаров, содержащих нефть и газ. Нефть или сырая нефть состоит почти полностью из жидких углеводородов, а также некоторых твердых углеводородов и небольших количеств газов, азота и соединений серы.

Источник

Теории происхождения нефти: описываем по порядку

Тема 1.1 ОСНОВНОЙ МАТЕРИАЛ

Как образовалась нефть

Современная мировая экономика не может обойтись без нефти. Именно поэтому ее все чаще сравнивается с золотом. Спрос на этот энергоресурс возрастает с каждым днем, позволяя компаниям, занимающимся добычей углеводородов, получать солидные прибыли. Каково же происхождение нефти? Почему одни страны богаты этим ресурсом, а другие страдают от его недостатка?

Для того, чтобы понять, как образуется этот ресурс, важно разобрать его состав. Нефть состоит из:

Откуда взялась нефть на нашей планете? Проанализировав состав этого вещества ученые разработали несколько теорий происхождения нефти. Причем каждая из них имеет многочисленное число сторонников и ярых противников остальных теорий. Наиболее популярные гипотезы происхождения нефти:

Современные теории происхождения нефти появились в начале XIX века и лишь в XX столетии приобрели более научный вид. Но, о том, как образуются углеводороды в недрах земли, спорят и по сей день. На данный момент ученые не пришли к единому мнению на этот счет. Поэтому точного ответа на вопрос, откуда берется это вещество под землей, вам никто не даст.

Введение

Бурный научно-технический прогресс и высокие темпы развития различных отраслей науки и мирового хозяйства в XIX – XX вв. привели к резкому увеличению потребления различных полезных ископаемых, особое место среди которых заняла нефть.

Нефть начали добывать на берегу Евфрата за 6 – 4 тыс. лет до нашей эры. Использовалась она и в качестве лекарства. Древние египтяне использовали асфальт (окисленную нефть) для бальзамирования. Нефтяные битумы использовались для приготовления строительных растворов. Нефть входила в состав «греческого огня». В средние века нефть использовалась для освещения в ряде городов на Ближнем Востоке, Южной Италии и др. В начале XIX в. В России, а в середине XIX в. в Америке из нефти путем возгонки был получен керосин. Он использовался в лампах. До середины XIX в. нефть добывалась в небольших количествах из глубоких колодцев вблизи естественных выходов ее на поверхность. Изобретение парового, а затем дизельного и бензинового двигателя привело к бурному развитию нефтедобывающей промышленности.

Нефть – это маслянистая горючая жидкость, обладающая специфическим запахом, обычно коричневого цвета с зеленоватым или другим оттенком, иногда почти черная, очень редко бесцветная.

Нефть — первичный энергоноситель, на основе которого получают в качестве вторичных ряд облагороженных (т.е. подвергшихся целевой переработке) продуктов для конечного потребления: бензин; осветительный керосин; реактивное и дизельное топливо; мазут; гудрон; различные нефтяные масла — смазки, смазочно-охлаждающие, гидравлические, изоляционные и т.д. Газообразные и жидкие фракции нефти — основные углеводородные полупродукты для широкого использования в нефтехимической промышленности (олефины — этилен, пропилен и др., ароматические — бензол и др.). Получаемые из нефти виды топлива, а из углеводородного сырья органические химикаты и полимеры в 10—50 раз превышают по стоимости саму использованную нефть. Это определяет экономическое значение нефтяной промышленности и связанных с ней производств по переработке нефти.

Еще три века назад слова “газ” не существовало. Его впервые ввел в
XVII веке голландский ученый Ван-Гельмонт. Оно определяло вещество, в отличии от твердых и жидких тел способное распространятся по всему доступному ему пространству (в обычных условиях) без скачкообразного изменения своих свойств. С тех пор слово “газ” во все основные языки мира.
Среди известного комплекса естественных полезных ископаемых, относящихся к топливно-энергетичесской группе, одно из основных по использованию в народном хозяйстве странны занимают природные горючие газы.

Природный газ имеет широкое применение в народном хозяйстве. Также природный газ лучший вид топлива. Его отличают полноте сгорания без дыма и копоти; отсутствие золы после сгорания; легкость розжига и регулирование процесса горения. Запасы природного газа на нашей планете очень велик. Он является источником сырья для химической промышленности. Помимо природного газа существует искусственный газ. Впервые он был получен в лабораторных условиях в конце XVIII века. Искусственным газом сначала освещались улицы и помещения, поэтому его и назвали “светильным газом”. Помимо названных газов существуют также попутные нефтяные газы. По своему происхождению тоже является природным газом. Особое название он получил потому, что находится в залежах вместе с нефтью – он растворен в ней и находится над нефтью, образовывая газовую “шапку”. При извлечении нефти на поверхность он вследствие резкого давления отделяется от нее.

1.1 Состав нефти и газа

Что такое нефть и газ известно всем. И в то же время даже специалисты не могут договориться между собой о том, как образуются нефтяные залежи. Такая ситуация покажется не столь уж странной, если начать знакомиться с «биографией» этого полезного ископаемого.

В нефти содержится почти столько же углерода, сколько и в каменном угле – около 86%, а вот водорода побольше – 13% против 5-6% в угле. Зато кислорода в нефти совсем мало – всего 0,5%. Кроме того, в ней есть также азот, сера и другие минеральные вещества.

В химическом отношении нефть – сложнейшая смесь углеводородов, подразделяющаяся на две группы – тяжелую и легкую нефть. Легкая нефть содержит примерно на два процента меньше углерода, чем тяжелая, зато соответственно, большее количество водорода и кислорода.Главную часть нефтей составляют три группы углеводородов – алканы, нафтены и арены.

Кроме углеродной части в нефти имеются асфальто-смолистая составляющая, порфирины, сера и зольная часть.Асфальто-смолистая часть – темное плотное вещество, которое частично растворяется в бензине. Растворяющуюся часть называют асфальтеном, а нерастворяющуюся, понятно, смолой.

Порфирины – особые органические соединения, имеющие в своем составе азот. Многие ученые полагают, что когда-то они образовались из хлорофилла растений и гемоглобина животных.Серы в нефти бывает довольно много – до 5%, и она приносит немало хлопот нефтяникам, вызывая коррозию металлов.

И, наконец, зольная часть. Это то, что остается после сжигания нефти. В золе, обычно содержатся соединения железа, никеля, ванадия и некоторых других веществ.

Рис 1 — Элементный состав нефти

К сказанному, пожалуй, можно добавить, что геологический сосед нефти – природный газ – тоже непростое по своему составу вещество. Больше всего – до 95% по объему – в этой смеси метана. Присутствуют также этан, пропан, бутаны и другие алканы – от С5 и выше. Более тщательный анализ, позволил обнаружить в природном газе и небольшие количества гелия.

В то же время растворимость газообразных гомологов метана растет с увеличением в нефти легких фракций УВ. Содержание диоксида углерода в газах изменяется от долей процента до 10 и более процентов. Предполагается, что основным источником СО2 в природных газах является окисление углеводородов и отчасти ОВ. В ряде случаев СО2 имеет явно термокаталитическое, поствулканическое или метаморфическое происхождение.

Примером может служить Межовское газовое месторождение, открытое в Западной Сибири. Оно находится в породах фундамента и состоит на 95 % из диоксида углерода. Результатом метаморфического разложения карбонатов объясняется большое содержание диоксида углерода в газах Астраханского газоконденсатного месторождения и его большое содержание в попутных газах газонефтяных залежей, залегающих в палеозойских отложениях на юге Западной Сибири.

Газовые месторождения Сицилии, расположенные вблизи вулкана Этна, также обогащены диоксидом углерода. Азот, содержащийся в газовых и газоконденсатных залежах, также может иметь различное происхождение: атмосферное, биогенное и небольшое его количество — глубинное. В целом, содержание азота увеличивается с возрастом отложений. Оно колеблется от десятых долей процента до 50-70 %. Иногда высокие концентрации азота могут быть связаны с его хорошими миграционными свойствами. Например, доля азота в попутных газах возрастает в месторождениях, находящихся вдали от зон генерации УВ.

Рис 2 – Химический состав газа

Не тут-то было

Факты свидетельствуют о том, что процессы образования нефти и газа продолжаются и гораздо более высокими темпами, чем это возможно по классической теории.

Об фактах продолжающегося образования нефти и газа свидетельствуют длительные сроки эксплуатации месторождений, достигающие ста и более лет, и суммарные объемы накопленной добычи, многократно превышающие первоначально планируемые. Уровень добычи на месторождениях на поздних ее этапах сначала снижается до 10-20% от максимального уровня добычи, а затем стабилизируется.

Например, Шебелинское месторождение эксплуатируется уже более 50 лет, при этом его ресурсы не иссякают. Начальные запасы газа месторождения неоднократно уточнялись в сторону увеличения. В настоящее время они в 2 раза выше чем первоначально утвержденные.

В Татарстане также установлено явное несоответствие нефтяных ресурсов и объемов добычи нефти. Сейчас уже извлечено более 3 млрд. т. нефти, в то время как оценка их нефтематеринского материала для всей осадочной толщи составляет всего 709 млн. т. И это не единичные случаи.

Основные теории

Распространение получили две концепции: органического (биогенного) и неорганического (абиогенного) происхождения нефти, при этом большинство научных данных свидетельствует в пользу биогенного происхождения (т.е. из остатков древних живых организмов); поиск и добыча нефти ведутся в соответствии с предсказаниями биогенной теории.

Биогенное происхождение

При фоссилизации (захоронении) органического вещества (остатков зоопланктона и водорослей) сапропелевого типа в водно-осадочных отложениях происходит его постепенное преобразование. В условиях древних теплых морей, богатых питательными веществами, органическое вещество поступало на дно быстрее, чем могло разложиться. При погружении осадков на глубину 3-6 км с повышением температуры свыше 50 °C органическое вещество (кероген) подвергается термическому и термокаталитическому распаду полимерлипоидных и других компонентов, при котором могут образовываться жидкие углеводороды, в том числе низкомолекулярные (C5-C15). Жидкие нефтяные углеводороды имеют повышенную подвижность, и микронефть может мигрировать из нефтематеринских пород по коллекторам, собираясь в ловушках. В результате движения континентов некоторые ловушки могут остаться на территории континентов или шельфа, однако большая часть органических осадков при движении океанической коры попадает в зону субдукции.

При изучении молекулярного состава углеводородов были обнаружены хемофоссилии — молекулярные структуры биогенной природы.

Процесс нефтеобразования занимал от 50 до 350 млн лет.

Выделяют следующие стадии нефтеобразования:

С 1930-х годов сторонником биогенного нефтеобразования был И. М. Губкин

В 1970-х годах в СССР официально поддерживали теорию органического происхождения нефти.

Абиогенное происхождение

Абиогенное (неорганическое) происхождение нефти — теория первичности залежей нефти. Существует несколько гипотез неорганического происхождения нефти из неорганического вещества на сверхбольших глубинах в условиях колоссальных давлений и высоких температур из неорганического углерода и водорода и углеводородов распространённых в космосе.

Абиогенные гипотезы нефтеобразования стали популярны в Советском Союзе в середине XX века.

Неорганические теории не позволяли сделать эффективных прогнозов для открытия новых нефтяных месторождений.

Теория первая. Карбидная или биогенная

В 1866 году французский химик М.Бертло предположил, что происхождение нефти связано с минеральными веществами. В подтверждение своей теории он провел несколько экспериментов, и ему удалось искусственно синтезировать углеводороды из неорганических веществ.

Десять лет спустя, 15 октября 1876 года, на заседании Русского химического общества некто Д.И.Менделеев изложил свою гипотезу образования нефти. Великий химик считал, что во время процессов горообразования по трещинам-разломам, рассекающим земную кору, вглубь поступает вода. Просачиваясь в недра, она в конце концов встречается с карбидами железа и под воздействием высоких температур и давления вступает в химическую реакцию.

В результате этой реакции образуются оксиды железа и углеводороды. Образующиеся вещества по разломам коры поднимаются в верхние ее слои и насыщают пористые породы. В результате образуются газовые и нефтяные месторождения.

Менделеев ссылается при этом на опыты по получению водорода и ненасыщенных углеводородов путем воздействия серной кислоты на чугун, содержащий достаточное количество углерода.

В то время идеи «чистого химика» Менделеева не имели успеха у геологов, которые сочли опыты, проведенные в лаборатории отличными от процессов, происходящих в природе.

Однако карбидная или, как ее еще называют, а биогенная теория о происхождении нефти получила доказательства из неожиданного источника – от астрофизиков. Изучение спектров небесных тел показало, что в атмосфере Юпитера и некоторых других планет, как и в газовых оболочках комет присутствуют углеводороды. Ну, а раз соединения углерода с водородом распространены в космосе, значит процессы синтеза органических веществ из неорганики в природе имеют место быть!

1.2 Свойства нефти и газа

Цвет нефти зависит от ее плотности: светлые нефти обладают меньшей плотностью, чем темные. А чем больше в нефти смол и асфальтенов, тем выше ее плотность. При добыче нефти важно знать ее вязкость. Различают динамическую и кинематическую вязкость. Динамической вязкостью называется внутреннее сопротивление отдельных частиц жидкости движению общего потока. У легких нефтей вязкость меньше, чем у тяжелых. При добыче и дальнейшей транспортировке тяжелые нефти подогревают. Кинематической вязкостью называется отношение динамической вязкости к плотности среды.

Большое значение имеет знание поверхностного натяжения нефти. При соприкосновении нефти и воды между ними возникает поверхность типа упругой мембраны. Капиллярные явления используются при добыче нефти. Силы взаимодействия воды с горной породой больше, чем у нефти. Поэтому вода способна вытеснить нефть из мелких трещин в более крупные. Для увеличения нефтеотдачи пластов используются специальные поверхностно-активные вещества (ПАВ). Нефти имеют неодинаковые оптические свойства. Под действием ультрафиолетовых лучей нефть способна светиться. При этом легкие нефти светятся голубым светом, тяжелые – бурым и желто-бурым. Это используется при поиске нефти.

Нефть является диэлектриком и имеет высокое удельное сопротивление. На этом основаны электрометрические методы установления в разрезе, вскрытом буровой скважиной, нефтеносных пластов. Углеводородные газы, в зависимости от их состава, давления и температуры могут находиться в залежи в различных состояниях – газообразном, жидком или в виде газожидкостных смесей. Газ обычно расположен в газовой шапке в повышенной части пласта.

Если газовая шапка в нефтяной залежи отсутствует (это возможно при высоком пластовом давлении или особом строении залежи), то весь газ залежи растворён в нефти. Этот газ будет, по мере снижения давления, выделятся из нефти при разработке месторождения и будет называться попутным газом.

В пластовых условиях все нефти содержат растворённый газ. Чем выше давление в пласте, тем больше растворённого газа в нефти.

Давление, при котором весь имеющийся в залежи газ растворён в нефти, называется давлением насыщения. Оно определяется составом нефти и газа и температурой в пласте.

От давления насыщения зависит газовый фактор – количество газа (в м3), содержащееся в 1 тонне нефти.

Газы могут находиться в пласте в трёх состояниях: свободном, сорбированном, растворённом.

Источник