ИГиНГТ гр. 3211 С.В.Баранова

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

КАЗАНСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

РЕФЕРАТ

На тему: «Гипотезы происхождения нефти»

Выполнила магистр 1 года обучения

ИГиНГТ гр. 3211 С.В.Баранова

Казань 2012

Версии и гипотезы о происхождении нефти начали появляться еще с древнейших времен и в самом разном варианте.

В 1888 году два немецких ученых, Г.Гефер и К.Энглер, провели опыт по перегонке рыбьего жира при давлении 1 МПа и температуре 400 градусов Цельсия. В результате эксперимента ученые получили предельные углеводороды, смазочные масла и парафин.

Примерно через 20 лет похожий опыт был проведен академиком Н.Зелинским, только «исходником» для опыта был не рыбий жир, а ил растительного происхождения, добытый из озера Балхаш. В результате опыта Зелинский получил бензин, тяжелые масла, метан, керосин.

В 1876 году на заседании Русского химического общества обсуждались вопросы происхождения нефти. С докладом тогда выступил Д.Менделеев. Он представил свою гипотезу происхождения нефти. Ученый предположил, что во время горообразовательных процессов по трещинам, проходящим через кору земли, поступает вода, которая встречается с карбидами железа и под воздействием высокой температуры вступает с ними в реакцию, в результате чего образуются углеводороды и оксиды железы. Затем углеводороды и оксиды поднимаются по трещинам в верхние слои коры и пропитывают пористые породы. Так образуются месторождения газа и нефти.

Теория происхождения нефти Менделеева сначала не пользовалась особой популярностью у геологов, однако впоследствии астрофизики доказали, что она может быть верна. При исследовании спектров небесных тел было установлено, что в атмосфере Юпитера и прочих крупных планет встречаются углеводороды. Следовательно, если эти вещества встречаются в космосе, значит, в природе происходят процессы синтеза органических веществ из неорганических.

Нефть – Чёрное золото

Такое выражение известно всем, его смысл – тоже. Нефть поистине неиссякаемый источник для человека. Сейчас наша жизнь настолько от неё зависит, что было бы страшно представить её отсутствие. Американский учёный Ральф Лэпп пишет: “Я считаю варварством сжигание уникального наследия Земли – углеводородов – в форме нефти и природного газа. Сжигание этих молекулярных структур только для получения тепла следует считать преступлением”.

Нефть известна очень давно. Археологи установили, что её добывали и использовали уже за 5-6 тысяч лет до нашей эры. Наиболее древние промыслы известны на берегах Ефрата, в Керчи, в китайской провинции Сычу-Ань. Происхождение самого слова “нефть” следует искать в языках народов Малой Азии, “нафата” – “просачиваться”. Упоминание о нефти также встречается во многих древних рукописных книгах. В частности, уже в Библии говорится о смоляных ключах в окрестностях Мёртвого моря.
Итак, сегодня существует три теории происхождения нефти.

Минеральная теория. Впервые идея о минеральном происхождении нефти была высказана в 1805 году известным ученым и путешественником Александром Гумбольдтом.

В 1866 году французский химик М.Бертло выдвинул предположение, что нефть образуется в недрах Земли при воздействии углекислоты на щелочные металлы. А французский химик Г.Биассон в 1871 году высказал идею о происхождении нефти путем взаимодействия воды, CO² и H²S с раскаленным железом. Эксперименты по неорганическому синтезу углеводородов, проведенные этими исследователями, в значительной степени способствовали развитию гипотезы минерального происхождения нефти.

Д. И. Менделеев, придерживавшийся до 1867 года представлений об органическом происхождении нефти, в 1877 году сформулировал известную гипотезу ее минерального происхождения, согласно которой нефть образуется на больших глубинах при высокой температуре вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов. Например, .

Космическая теория. В 1892 году М. А. Соколовым была выдвинута гипотеза космического происхождения нефти. Суть ее сводится к тому же минеральному синтезу углеводородов из простых веществ, но на первоначальной, космической стадии формирования Земли. Предполагалось, что образовавшиеся углеводороды находились в газовой оболочке, а по мере остывания поглощались породами формировавшейся земной коры. Высвобождаясь затем из остывавших магматических пород, углеводороды поднимались в верхнюю часть земной коры, где образовывали скопления. В основе этой гипотезы были данные о наличии углерода и водорода в хвостах комет и углеводородов в метеоритах.

Но и биологическая версия не стояла на месте.

Органическая теория. Основы этой теории были положены М.В.Ломоносовым в середине XVIII века. В одном из своих трактатов он писал: Выгоняется подземным жаром из приготовляющихся каменных углей она бурая и черная масляная материя... и сие есть рождение жидких разного сорта горючих и сухих затверделых материй, каковы суть каменное масло, жидовская смола, нефть, гагат, и сим подобное, которые хотя чистотой разнятся, однако из одного начала происходят". Позднее эта теория менялась и варьировалась, но суть теории такова – органический материал, преобразованный сначала в уголь, а потом в нефть. Гениальная догадка М. В. Ломоносова об образовании нефти в результате воздействия повышенной температуры на биогенное органическое вещество осадочных пород начала получать подтверждение в конце XIX- начале XX веков при проведении экспериментальных химических и геологических исследований.Академик В.И.Вернадский, основоположник современной геохимии нефти, еще в начале века писал: «Организмы, несомненно, являются исходным веществом нефтей».
Академик И.М.Губкин в своей книге «Учение о нефти», впервые увидевшей свет в 1932 году, наиболее обстоятельно и полно подвел научный итог тогдашней истории нефтяного и газового дела. В качестве исходного вещества для образования нефти Губкин рассматривал уже знакомый нам сапропель – битуминозный ил растительно-животного происхождения. В прибрежной полосе моря, где жизнь особенно активна, происходит сравнительно быстрое накапливание этих органических остатков. Через какое-то время они перекрываются более молодыми отложениями, которые предохраняют их от окисления. Дальнейшие процессы идут уже без доступа кислорода под воздействием анаэробных бактерий. По мере погружения пласта, обогащенного органическими остатками, под воздействием последующего наноса и тектонических перемещений в глубину, в нем возрастают температуры и давления. Эти процессы, которые впоследствии получили название катагенеза, и приводят в конце концов к преобразованию органики в нефть.
Взгляды Губкина на образование нефти лежат в основе современной гипотезы ее органического происхождения. В наше время многие ее положения расширены и дополнены. Так, скажем, долгое время считалось, что первоначальное накопление органического вещества обязательно должно идти в океане. Но, видимо, нефть может формироваться и в континентальной обстановке, ведь в болотах, озерах, реках достаточно органического вещества. Детально рассмотрим и сам процесс формирования нефтяных месторождений. Выделяют пять основных стадий осадконакопления и преобразования органических остатков в нефть.

Первая стадия: в осадок, образующийся в море или в пресном водоеме, вносятся органические вещества с небольшим количеством углеводородного нефтяного ряда, синтезированных живыми организмами.

Вторая стадия: накопленный на дне осадок преобразуется, уплотняется, частично обезвоживается. При этом часть вещества разлагается с выделением диоксида углерода, сероводорода, аммиака и метана. Словом, получается картина, частенько наблюдаемая на болотах.
Третья стадия: биохимические процессы постепенно затухают. Сравнительно небольшая температура земных недр на данной глубине (порядка 50 С) определяет низкую скорость реакций. Концентрация битумов и нефтяных углеводородов возрастает слабо, в составе газовых компонентов преобладает диоксид углерода.

Четвертая стадия: осадок погружается на глубину 3-4 километров, окружающие температуры возрастают до 150 С. Происходит отгонка нефтяных углеводородов из рассеянного органического вещества в пласт. Попав в проницаемые породы-коллекторы, нефть начинает новую жизнь, образует промышленные залежи.

И наконец, пятая стадия: на глубине 4,5 километра и более при температурах свыше 180 С органическое вещество прекращает выделение нефти и продолжает генерировать лишь газ.

Есть и еще одна интересная гипотеза. В соответствии с ней, нефть образуется также из органических остатков, затянутых вместе с океаническими осадками в зону, где происходил подвиг океанической плиты под континентальную. Говоря другими словами, существуют тектонические процессы, которые позволяют органическим веществам оказаться на весьма больших глубинах. При этом механизм затягивания осадков в зону подвига жестких плит аналогичен механизму попадания жидких смазочных масел в зазоры между трущимися жесткими деталями в различных технических устройствах и машинах.
Ну а дальше образовавшаяся нефть может подвергаться различным воздействиям. Например, под тяжестью литосферного выступа, наползающий с материка плиты углеводороды могут быть «выжаты» из осадочных пород и активно мигрировать в сторону надвига. Этим эффектом «горячего утюга» может быть объяснено формирование больших залежей нефти на сравнительно небольшой площади, как в районе Персидского залива.
Такая теория, учитывающая глобальную тектонику плит земной коры, оказалась весьма продуктивной и с практической точки зрения. В США, к примеру, ведется бурение в так называемых под надвиговых зонах Скалистых гор. И здесь были обнаружены как нефтяные, так и газовые месторождения.

В настоящее время преобладающая часть ученых - химиков, геохимиков и геологов - считает наиболее обоснованными представления об органическом генезисе нефти, хотя имеются ученные, которые до сих пор отдают предпочтение минеральной гипотезе ее образования.

Некоторые факты возобновления запасов углеводородов.

Изучая историко-статистические показатели можно наблюдать увеличение разведанных запасов нефти и газа в мире.

В.П.Гаврилов приводит пример формирования залежей за несколько лет на месторождении, расположенном в Чеченской Республике: количество добытой нефти, по расчетам горного инженера Л.И.Баскакова в пределах грозненских залежей не могло вместиться во всех известных структурах этого района и прилегающих к ним впадин. Все высокообводненные скважины, на которых перед началом войны осуществлялся форсированный отбор, начали давать нефть: т.е. в течение 4 лет простоя произошло переформирование залежей: вода образовала новый нефтяной контакт. За те годы пока велась война и скважины находились в простое произошло восстановление давления в верхнемеловых известняках, процент воды снизился, ВНК выровнялся.

Как указывает В.П.Гаврилов, на Ромашкинском месторождении (разрабатывается более 50 лет) в последние годы у ряда старых скважин наблюдается «второе дыхание».

При разработке залежь в первую очередь отдает легкие фракции, а тяжелые выкачиваются последними. Нефть в пределах Ромашкинского месторождения характеризуется повышенной вязкостью, преобладанием тяжелых фракций. Но изучение физико-химических свойств показывает, что на фоне общего увеличения плотности в ряде скважин отмечено поступление легкой газированной нефти

Так же имеет место то обстоятельство, что на ряде залежей, по которым уже извлечены все балансовые запасы, добыча нефти продолжается. Некоторые скважины характеризуются пульсирующими режимами нефтедобычи: падение дебитов сменяется долговременным его ростом. На ряде месторождений Западной Сибири также зафиксирован пульсирующий режим нефтедобычи в скважинах.

Так, например, на ряде месторождений Северного Кавказа первоначально подсчитанные запасы нефти были многократно превышены в процессе многолетнее разработки месторождений. Известны случаи рекордно длительной эксплуатации нефтяных скважин. На двух месторождения, расположенных на границе Грузии и Абхазии, эксплуатируются месторождения с конца XIX века и до сих пор дают приток нефти.

В настоящее время существует мнение о том, что запасы углеводородов близки к истощению. В связи с этим встает актуальный вопрос об исследовании механизма восстановления запасов. При изучении ряда нефтяных скважин на старых месторождениях можно наблюдать такое явление как притоки нефти в старых и отработанных скважинах. Согласно концепция А.Баренбаума предполагается, что нефтегазообразование – это процесс не только геологический, а, прежде всего, климатический, связанный с круговоротом воды и углерода на планете. Решающая роль в образовании залежей нефти и газа в этом механизме отводится переносу углерода через земную поверхность метеогенными водами (дождями, впитавшимися в землю) в ходе их постоянного круговорота. Поступающий сводами углерод (преимущественно, в форме гидрокарбоната) в условиях земной коры восстанавливается до углеводородов, из которых в геологических структурах-ловушках формируются нефтегазовые скопления. Сегодня можно считать доказанным и обоснованным факт существования тектонической расслоенности земной коры и особенно ее верхней части (Р.Г.Берзин, М.А.Камалетдинов, А.Н.Дмитриевский и др.). Р.Х.Муслимов, И.Ф.Глумов и др. основываясь на тесной взаимосвязи строения месторождений в осадочном чехле и кристаллическом фундаменте, считают, что ключ к поискам нефти и газа лежит в изучении фундамента. Действительно, при изучении закономерностей размещения нефтяных залежей поплощади и разрезу осадочного чехла (в пределах Южно-Татарского свода) четко прослеживается связь нефтеносности с блоковым строением: все нефтяныезалежи в пределах свода контролируются разломами, секущими кристаллический фундамент и его осадочный чехол. Аккумуляция нефти происходит преимущественно в пределах участков дизъюнктивной раздробленности кристаллического фундамента, в частности в узлах пересечения разломов.На основании изучения фундамента исследователи Р.Х. Мулслимов, Д.К.Нургалиев, И.Ф.Глумов и др. делают выводы, что фундамент является геодинамической активной системой, включающий зоны разуплотнения, которые обладают коллекторскими свойствами и флюидонасыщенностью. Также данные исследователи при изучении фундамента в пределах территории Южно-Татарского свода отмечают сохранение газонасыщенности и температурного режима коллекторов и процесс дегазации в глубоких скважинах. При изучении геодинамической активности зон-коллекторов геофизическими методами исследователями выявлено, что геодинамические процессы, движение газа и воды не только не прекращается, нои начинают фиксироваться заново в ранее неактивных зонах. Из вышесказанного можно сделать выводы, что глубинная флюидизацияи современная геодинамика – это взаимосвязанные процессы. Коллективом авторов (Р.Х.Муслимов, И.Н.Плотникова и др.) сформулирована гипотеза о том, что кристаллический фундамент играет роль постоянной «подпитки» нефтяных месторождений осадочного чехла новыми ресурсами за счет притока углеводородов по трещинам и разрывам на глубинах.