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. 

Теории происхождения нефти: где и как образуется

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.

Состав газов в залежах постоянно меняется за счёт действия многих факторов. Одним из них является растворимость индивидуальных газовых компонентов в воде и нефти. Например, растворимость метана в нефти в пять раз меньше, чем растворимость этана и в 21 раз меньше, чем пропана. Азот обладает растворимостью в 15 раз меньшей, чем метан. Поэтому газы в газовых шапках обогащены метаном и азотом.

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]

Теории происхождения нефти: где и как образуется

Рис 2 – Химический состав газа

Источник: http://moodle32.lms.tpu.ru/mod/book/tool/print/index.php?id=1058

[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.

Теории происхождения нефти: где и как образуетсяКероген — 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.

Теории происхождения нефти: где и как образуется

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.

Источник: http://neftianka.ru/origin-of-oil/

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.

Читайте также:  Сорбент для нефти и нефтепродуктов: виды и характеристики

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.

  • Ведь все теории и гипотезы так или иначе имеют свои доказательства, поэтому стоит предположить что нефть может получаться и из органики и из неорганических соединений, и даже какая-то часть нефти могла образоваться благодаря космическим гостям упавшим на нашу планету миллионы лет назад.
  • Конечно со временем, люди найдут альтернативу нефти если она действительно когда — нибудь закончится, но на сегодняшний день нефть является главным движителем экономики всего человечества, а стало быть и прогресса.

Источник: https://prompriem.ru/neftyanaya-promyishlennost/proishozhdenie-nefti.html

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.

источник

Источник: https://xn--e1adcaacuhnujm.xn--p1ai/proisxozhdenie-nefti-teorii.html

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:

  • Осадконакопление — во время которого остатки живых организмов выпадают на дно водных бассейнов;
  • биохимическая — процессы уплотнения, обезвоживания и биохимические процессы в условиях ограниченного доступа кислорода;
  • протокатагенез — опускание пласта органических остатков на глубину до 1,5 — 2 км, при медленном подъёме температуры и давления;
  • мезокатагенез или главная фаза нефтеобразования (ГФН) — опускание пласта органических остатков на глубину до 3 — 4 км, при подъёме температуры до 150 °C. При этом органические вещества подвергаются термокаталитической деструкции, в результате чего образуются битуминозные вещества, составляющие основную массу микронефти. Далее происходит отгонка нефти за счёт перепада давления и эмиграционный вынос микронефти в песчаные пласты-коллекторы, а по ним в ловушки;
  • апокатагенез керогена или главная фаза газообразования (ГФГ) — опускание пласта органических остатков на глубину более 4,5 км, при подъёме температуры до 180—250 °C. При этом органическое вещество теряет нефтегенерирующий потенциал и реализовывает метаногенерирующий потенциал.
  • И. М. Губкин выделял также стадию разрушения нефтяных местозарождений.

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).

Читайте также:  Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин

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.

  1. Первый из них (донаучный) продолжался до средних веков. Так, в 1546 Георгий Агрикола писал, что нефть и каменные угли имеют неорганическое происхождение; последние образуются путём сгущения и затвердевания нефти.
  2. Второй период — научных догадок — связывается с датой опубликования труда М. В. Ломоносова «О слоях земных» (1763), где была высказана идея о дистилляционном происхождении нефти из того же органического вещества, которое даёт начало каменным углям.
  3. Третий период в эволюции знаний о происхождении нефти связан с возникновением и развитием нефтяной промышленности. В этот период были предложены разнообразные гипотезы неорганического (минерального) и органического происхождения нефти, а также космического.

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.

Если смешать карбонат кальция или магния с раствором соли железа и нагревать при высоком давлении, то, как показали наши исследования, абсолютно достоверно образуются углеводороды. По крайней мере, метан.

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

В этой статье не хватает ссылок на источники информации.
Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 1 февраля 2012.

Источник: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/26072

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

Читайте также:  Скиммер нефтепродуктов: удаление нефти с водяного слоя

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:

  • передельных углеводородов
  • смазочных масел, составляющими которых были нафтены, алкены, арены
  • парафин.

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:

  • керосин
  • бензин
  • тяжелые масла
  • метан.

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.

Источник: http://www.standart-neft.ru/chasto-zadavaemye-voprosy/teorii-vozniknoveniya-nefti.-chast-1.html

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: https://1cert.ru/stati/biogennaya-i-abiogennaya-teoriya-obrazovaniya-nefti

Ссылка на основную публикацию