$75.82 +0.50%
$ 73.85 -0.29
$ 83.36 -0.35

Александр Хуршудов: Почему я сторонник органической теории происхождения нефти

Александр Хуршудов,эксперт Агентства нефтегазовой информации
29 октября 2018/ 07:29

Органическую (или биогенную) теорию образования нефти в недрах ныне признало абсолютное большинство геологов и нефтяников. Почти все прогнозы и открытия новых месторождений делаются на ее базе. Однако из нее следует, что нефтяные ресурсы не возобновляются (точнее, для этого необходимы многие миллионы лет) и в обозримом будущем будут исчерпаны.

Неорганические (абиогенные) гипотезы полагают, что нефть образовалась из углеводородных газов, поступающих из недр. Углерод в составе мантии имеется, метан и углекислый газ обнаружены в выбросах вулканов. А поскольку масса мантии на несколько порядков больше, чем земной коры, соблазнительно предположить, что приток из глубин может пополнять наши нефтяные запасы. Периодически такие гипотезы с апломбом высказываются в СМИ. К сожалению, публичной отповеди им не дается, и они вводят в заблуждение и корреспондентов, и читателей.

Поэтому я и решил изложить здесь свою точку зрения на эти вопросы. Отмечу: я не геолог, не геохимик, я специалист по добыче нефти и газа, много занимался физической химией и физикой пласта. Поэтому сложными геологическими рассуждениями постараюсь читателя не томить, ограничусь простыми и понятными фактами.

  1. Кратко о горючих подземных ископаемых

Их всего шесть: уголь, торф, горючие сланцы, битум, нефть и газ. Четыре из них – твердые, двигаться под землей не могут. Нефть и газ в проницаемых пластах способны перемещаться и накапливаться в так называемых ловушках.

Уголь совершенно точно имеет органическое происхождение. В нем находят останки животных и растений, даже целые окаменелые деревья. Возраст самых древних углей 300-400 млн лет, они залегают на глубине до 2 км. Это продукт преобразования и уплотнения растительности древних лесов и болот. В отсутствии кислорода, из нее образуются твердые тяжелые углеводороды. В более глубоких пластах уголь обязательно содержит и газ (метан) в количестве до 40 м3/т. При сухой перегонке угля можно получить жидкость, близкую по составу к нефти.

Торф образуется при гниении болотной растительности при недостатке кислорода. Это начальная стадия образования некоторых видов углей, следующая – бурый уголь. Возраст торфяных залежей исчисляется не миллионами лет, а тысячелетиями, их формирование продолжается и поныне.

Горючие сланцы – это окаменевшие илы, сапропели. Они образовались примерно 450 млн лет назад на дне морей и содержат от 10 до 70 % органического вещества (керогена). При сухой перегонке дают смолы, близкие к нефтяным, и метановый газ.

Битумы – тяжелые, часто окисленные фракции нефти. Встречаются на поверхности, образуя т.н. асфальтовые озера (крупнейшее в Венесуэле имеет площадь 4 кв.км). Человек использует природные битумы тысячи лет, а в последние века сам производит их при нефтепереработке. Отмечу такой факт: при извлечении нефти из недр часть битумных фракций может оставаться в породе. Поэтому в поднятых образцах трещиноватых пород (кернах) часто вместо нефти обнаруживается битуминозность.

Залежи природного газа повсеместно найдены в осадочных породах.  Самые глубокие (до 6500 м) находятся в США и на Украине, а самые крупные, наоборот, не слишком глубоко – в Сибири, Персидском заливе, Туркменистане. Не вызывает сомнений органическое происхождение метана в торфяных массивах, этот горючий «болотный газ» известен с давних времен. Глубже в составе газа могут содержаться и более тяжелые углеводороды (газовый конденсат). Открыто также немало газовых месторождений с конденсатом и нефтяной оторочкой, что косвенно указывает на их общее происхождение. Наконец, при низких температурах и высоких давлениях газ может находиться в пластах в твердой форме газовых гидратов; ресурсы их огромны, но добыча пока не выгодна.

Залежи нефти массово встречаются в осадочных породах на глубинах от 0 до 6 тыс. м. Но с увеличением глубины мы все чаще находим в пластах не нефть, а газ. На рис. 1 приведено количество нефтяных и газовых скважин, пробуренных в США на глубины свыше 4500 м. И если в интервале 4500-4800 м доля газовых скважин составляет 72,8%, то с ростом глубины до 6000 м она увеличивается до 94%, а при 6600 м составляет 98,7%.

Рис. 1

Были сообщения о нефтяных притоках на огромных глубинах, но они пока не подтверждены эксплуатацией. Так, например, в 2009 г. BP объявила об открытии гигантского месторождения Tiber в Мексиканском заливе. По данным компании, залежь находится на глубине 10-12 км от уровня моря при отметке дна 1,3 км. Анонсированные запасы (1,8 млрд т) сомнительны, ибо не могут быть достоверно оценены одной скважиной. К тому же достигшая рекордных глубин платформа Deepwater Horizon через год благополучно утонула, устроив рекордный открытый фонтан на другой площади Мексиканского залива.

Впрочем, определяющим фактором здесь является не глубина, а температура. Мне не известны нефтяные залежи с температурой 200оС или выше, и тому есть вполне исчерпывающее объяснение. При температурах 180-260оС происходит термическая деструкция нефтяных углеводородов, катализатором ее служат имеющиеся в породе минералы, в частности, алюмосиликаты. Конечным продуктом процесса является метан с примесями углекислоты и сероводорода. Обычно температура растет на 3 оС при увеличении глубины на 100 м, следовательно, шансы найти нефть глубже 6000 м очень малы. Но все же не нулевые. Есть районы, где температура растет медленнее, там нефть может существовать на глубинах до 9 тыс. м.      

С ростом глубины залегания изменяются свойства нефти. Чем дальше от поверхности, тем она более легкая, в ней меньше тяжелых (битумных, асфальтено-смолистых) фракций и больше растворенного газа. На глубинах 4-5 тыс. м газонасыщение нефти достигает 1000 м3/т, это в десятки раз выше, чем на малых глубинах.  

Теперь, вооружившись этим минимумом информации, кратко изложу две концепции происхождения нефти.

  1. Органическая теория

Первое предположение о биогенном происхождении нефти и угля высказал еще М.Ломоносов, а в конце XIX века эту гипотезу сформулировал немецкий химик К.Энглер. Но развил и нашел ей практическое применение советский академик И.Губкин; именно его прогнозы подтвердились открытием крупнейших месторождений Урала-Поволжья и Западной Сибири. Перечислю основные постулаты органической теории.

  1. Нефть и газ образуются из растительных и животных остатков, которые накапливаются в илах прибрежных морей и озер,
  2. При погружении осадков на глубины 1,5-2 км температура возрастает до 50-70оС, биологические процессы с образованием метана затухают,
  3. Следующее преобразование органических остатков происходит при погружении залежи на глубину 3-4 км, где температура достигает 120-150оС, именно здесь образуется вся гамма нефтяных углеводородов,
  4. Далее нефть по тектоническим разломам поступает в вышележащие проницаемые пласты и накапливается в ловушках, ограниченных сверху глинистыми породами,
  5. В случае дальнейшего погружения осадочных пород (4,5-6 км) при росте температуры до 200о С происходит термическая деструкция тяжелых углеводородов, образуются залежи с легкой нефтью, газоконденсатом или газом.

Органическая теория хороша тем, что позволяет оперировать расчетами. До нее нефть искали в предгорьях (Баку, Грозный), а И.Губкин обратил внимание на крупные осадочные бассейны. Зная объем осадков, примерное содержание органики можно подсчитать потенциал образования нефти в материнских породах, а уж потом искать ее в вышележащих горизонтах. Так и была открыта нефть Поволжья и Сибири.

Последним и самым непосредственным подтверждением органической теории стала эксплуатация сланцевых пластов. Они являются той самой нефтематеринской породой, в которой сейчас происходит образование нефти из органического вещества – керогена. В таблице приведены некоторые характеристики двух крупнейших сланцевых залежей.

Таблица

Видно, что обе залежи имеют аномально высокие давления и температуры. Коэффициент аномальности (это отношение пластового давления к гидростатическому) указывает на избыток пластовой энергии. А очень малые поры (они соизмеримы с молекулами асфальтенов) препятствуют фильтрации нефти за пределы залежей.

Схема дальнейшей миграции приведена на рис. 2. Справа показан наиболее частый случай движения при тектонических подвижках. Нефть по трещинам уходит вверх и собирается в ловушке, под покрышкой непроницаемой породы.

 Рис. 2

Но, коль при образовании нефти растут температура и давление, они тоже способны деформировать пласты. Такой случай показан на рис. 2 слева. Отметим: при этом движение нефти может происходить и вверх, и вниз.

Сланцевые формации являются полной и всеобъемлющей иллюстрацией биогенной теории. Все они выше или ниже нефтематеринских пород содержат обычные залежи. Дополняет картину месторождение Eagle Ford (рис. 3), где на глубинах до 2700 м нашли нефть, ниже, до 4000 м – газ с конденсатом, а еще глубже – сухой газ. Термическая деструкция углеводородов в природном исполнении.

Рис. 3

  1. Неорганическая теория

По привычке я называю ее «теорией», ибо лет 40 назад она соперничала с органической. Фактически это несколько гипотез, которые не получили подтверждения практикой. Предположения о неорганическом происхождении нефти высказывали Д.Менделеев, А.Гумбольдт, М.Бертло, более детально их прорабатывали Н. Кудрявцев и Т. Голд. Кратко изложу основные пункты.

  1. Нефть и природный газ образуются из водорода и простейших соединений углерода (СО, СО2 , СН4) которые поступают из глубин Земли по тектоническим разломам,
  2. При высоких температурах и давлениях из этих компонентов происходит синтез углеводородов парафинового ряда. Катализатором процесса являются соли металлов, например, железа:

 

ЗСО2 + 10Н2 = 6Н2О + С3Н8

 

  1. Далее углеводороды мигрируют вверх, частично полимеризуются, образовавшаяся нефть накапливается в ловушках.

Долгое время главным аргументом неорганической теории являлся факт открытия нефти в породах кристаллического фундамента. Всего таких пластов найдено порядка тысячи, но это доли процента в общем числе нефтяных залежей. К тому же и у них поступление нефти из больших глубин не доказано; например, на крупном морском месторождении Белый Тигр (рис. 4) породы фундамента в результате тектонической деятельности вынесло вверх, и вполне возможна боковая фильтрация из соседних осадочных пород. Кроме того, ранее мы уже отметили, что нефть может двигаться не только вверх, но и вниз.

Рис. 4

А вот возражения против неорганической теории весьма существенны. Кратко их перечислю.

Реакция образования углеводородов в лабораторных условиях протекает при температурах 300-400 оС, но в природе, увы, эти углеводороды разлагаются с образованием метана. Метан достоверно найден в выбросах вулканов, а вот нефть не найдена, она в них даже существовать не может.

Из простых соединений углерода можно получить предельные углеводороды (алканы), очень сложно – непредельные (алкены). А вот синтезировать из них в природных условиях ароматические углеводороды (арены) практически невозможно. Между тем их производные очень распространены в тканях растений и всегда в больших количествах (15-25%) содержатся в нефти.

Неорганическая теория полагает, что нефть надо искать в районах с интенсивной тектоникой. Однако, например, в Японии нефти нет совсем, хотя месторождения битумов имеются. Наоборот, огромные нефтяные запасы Западной Сибири найдены на равнине с очень слабыми тектоническими нарушениями. Можно допустить, что какая-то часть метана поступает из мантии при тектонических подвижках или извержениях, но и тут весьма сомнительна возможность его накопления в подземных пластах. Он должен быстро выходить на поверхность и далее в атмосферу.

Некоторые «доводы» нынешних сторонников неорганической теории вызывают улыбку. Вот пример. Грозненские промыслы дважды на длительный срок останавливались из-за военных действий. После возврата в эксплуатацию дебиты скважин оказались более высокими, что трактуется как доказательство пополнения нефтяных запасов из глубин Земли.

Миоценовые залежи Чечено-Ингушетии мне хорошо знакомы. Они открыты еще в XIX веке, и всегда эксплуатировались на истощение. Залежи имеют слабый подпор пластовых вод, но отборы обводненной нефти были так велики, что давления в скважинах снизились до атмосферного. За время длительного простоя приток воды повысил пластовое давление; соответственно, увеличились дебиты. К тому же ниже миоценовых в 1956 году были открыты богатые мезозойские залежи. Из них добыто 300 млн т нефти, сейчас они полностью выработаны, и никакая подпитка из неведомых глубин там не обнаружилась.   

4. Резюме

Концепция органического происхождения нефти, в отличие от других, была убедительно подтверждена практикой. Все горючие ископаемые образовались из древних организмов, их запасы сосредоточены в осадочных породах и являются невозобновляемым ресурсом. Однако из этого вовсе не следует, что человечество уже в ближайшие 10-20 лет столкнется с острым дефицитом топлива. Просто заканчивается период дешевой нефти, и начинается эпоха нефти дорогой и трудной.

Геологические запасы крупнейшей в мире сланцевой формации Green River оцениваются в 380 млрд т нефти. Это в 1,5 раза больше всех мировых доказанных запасов. Извлечь их пока нельзя. Но еще 20 лет назад сланцевая нефть вообще не добывалась.

Мировые запасы высоковязкой нефти оцениваются в 810 млрд т. Они учитываются на балансах с коэффициентом нефтеотдачи примерно 10%, но и его добиться пока не удается. Оцените поле деятельности для нефтяной науки. Отдача сланцевых пластов еще ниже.

Наконец, при нынешних нефтяных ценах становится выгодно получение жидких нефтяных углеводородов из газа и угля. А их запасы кратно превышают нефтяные.

Мир быстро меняется. Еще 20 лет назад все считали, что нефти – завались, девать некуда, и бездумно ее расходовали. Теперь придется эту позицию пересмотреть и вместо погони за большой прибылью озаботиться рачительным использованием того, что имеется. Оно и к лучшему: что легко дается, мало ценится.

Просмотров 12681
+ х
Комментарии

Последние комментарии к новостям

07.12.2021
Газпром купил на торгах три газовых участка в Якутии

08.12.2021 житель Якутии 50

Ну что скажешь - сырьевой придаток России

28.01.2021
20 лет роста: как изменились цены на топливо с 2000 по 2020 гг.

01.12.2021 Кузнецов Сергей, 47 лет

Какие красивые сказки, разъясняющие нам, что мы живем всё лучше и лучше. А по факту в 2014 году, когда я купил машину, для заправки полного бака мне нужно было около 1200 рублей, а сейчас мне нужно две с половиной. То есть мои расходы на бензин выросли примерно на 100% за семь прошедших лет. За этот же период моя зарплата выросла на 55%. Зарплату мне платит государство.

25.11.2021
Президент Туркмении поручил сыну контролировать нефтегазовый комплекс страны

26.11.2021 Анонимно

Хах. Вот и почти полностью отдал бразды правления своему сыночку. Ничего другого и не стоило ожидать

23.11.2021
Заксобрание Красноярского края утвердило приватизацию Красноярскнефтепродукта

24.11.2021 Жукова нина эдуардовна 49

Кто приватизатором будет? Губернатор?

03.11.2021
Александр Перов: Стратегия низкоуглеродного развития России вызовет жесткую критику со стороны мирового сообщества

17.11.2021 Потапов Виктор Васильевич

Критична не расплывчатость. Сколько бы не было конкретики "мировое сообщество" все равно будет гнобить Россию, только за то, что она Россия. Снятие санкций на российские "зеленые" проекты это призрачные надежды, особенно в условиях нормирования выбросов по справочникам НДТ, куда включили грязные технологии. Критично то, что Россия не заявляет о том, что её территории в целом уже углеродонейтральны и являются поглотителями выбросов других стран, в то время как другие климатические гегемоны за её спиной "пилят" этот поглотительный ресурс территорий России и содержат у нас целую гвардию помощников этих пилильщиков, как в "гражданском обществе" так и министерствах и ведомствах. Это подтверждает и законопроект "Об ограничении выбросов парниковых газов", направленный на "пиление" этого ресурса российских территорий, оптом и в розницу. посредством реализации климатических проектов. Поэтому и скрываются более 25 лет как объемы этого российского ресурса, так и его стоимость.

16.11.2021
Цена газа в Европе взлетела до $1046 на приостановке сертификации "Северного потока-2"

16.11.2021 агапов

удачи! тормозите сертификацию дальше...

30.10.2021
Газпром и Молдовагаз продлили на пять лет контракт на поставку газа в Молдавию

30.10.2021 александр

А деньги-ии, которые за вчера?... А мне так можно? Куплю четвёртую квартиру и буду сдавать в аренду, а деньги за квартиру , ну потом, как нибудь, когда нибудь...

12.10.2021
Биржевые цены мазута и авиакеросина в России обновили рекордные значения

19.10.2021 Щуп Дарья

Поражает дорожание всего, чем платить?

06.10.2021
Цена фьючерсов на газ в Европе превысила рекордные $1550 за тыс. куб. м

06.10.2021 Виктор

Всё выше, и выше,и выше.....- И опять найдут след кота Скрипалей,а в нём блох,проникших в мировую сеть и вообще во всё!Порой так хочется,чтобы бредни про блох со сбежавшего от полиции Её Величества кота Скрипалей,майора ГРУ,которыми русские заразили всё мировое пространство,оказались правдой!

05.10.2021
Ученые получили Нобелевскую премию за физическое моделирование климата Земли

05.10.2021 Dmitrii

Первый специалист получит награду «за открытие взаимосвязи беспорядка и колебаний в физических системах от атомного до планетарных масштабов». Вообще-то Первый это открыл советский и российский физик Симон Эльевич Шноль.


^