АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКОЙ КОНЦЕПЦИИ НЕФТЕГАЗООБРАЗОВАНИЯ
Оценка потенциальных ресурсов нефти и газа во многом определяется подходом к проблеме нефтегазообразования. До последнего времени в геологической науке господствовала теория о том, что нефть и газ генерировались и хранились в течение длительного геологического времени (до нескольких сотен млн лет), а материал сапропелевого органического вещества (ОВ) осадочных пород для нефтегазообразования формировался в течение длительного геологического времени [1 – 3].
Вместе с тем теоретическая база органической концепции нефтегазооборазования не смогла объяснить и предсказать:
- возможность образования нефти и газа в глубокопогруженных отложениях ОВ, т. е. на глубине более 5 км;
- образование нефти и газа при температуре до 100°С;
- образование нефти и газа из неорганического сырья.
В целом традиционная геологическая наука в связи с указанными выше целями определила значительную роль геологического времени в процессах нефтегазообразования, из чего вытекала концепция глобального их истощения в ближайшем будущем в связи с отсутствием возможности возобновляемости.
По традиционной концепции нефтеобразование — весьма длительный процесс (обычно много млн лет)
НОВЫЕ НАУЧНЫЕ КОНЦЕПЦИИ НЕФТЕГАЗООБРАЗОВАНИЯ
В статье приведены наиболее значимые работы в части новых научных концепций о возобновляемости запасов нефти и газа, определяющих потенциальные ресурсы углеводородов на ближайшую и более далекую перспективу и особенно природу процессов нефтеобразования, сокращающих время их образования и непрерывность процессов генезиса углеводородов.НАУЧНАЯ КОНЦЕПЦИЯ д.г.-м.н. В. ЛАРИНА
Одной из таких концепций, с которой авторы настоящей статьи встретились в процессе работы, является научная концепция нефтегазообразования доктора геолого-минералогических наук В. Ларина [4]. Она отличается от традиционной органической тем, что:- признана важная роль водорода в генерации нефти и газа, т. к. водорода по отношению к углероду Н/С содержится: в традиционном газе (метане СН4) как 4:1, а в жидких углеродах как 2–2,5: 1;
- нефть не может сохраниться с девона или карбона, т. к.: является нежной субстанцией, ее легколетучие составляющие сильно испаряются, она легко может быть пищей для многих бактерий;
- при таком постоянном литостатическом давлении нефть должна уплотняться путем отщепления водорода и превращаться с течением времени в битум или асфальт.
РАЗВИТИЕ НАУЧНОЙ КОНЦЕПЦИИ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА
Ссылаясь на теорию Д.И. Менделеева об образовании углеводородов в недрах Земли при воздействии воды на карбиды тяжелых металлов, авторы статьи «Проблема генезиса углеводородов: поиск продолжается» [5] Р.А. Исмагилов и М.Ф. Фархутдинов анализируют проблемы генезиса углеводородов не только на планете Земля, но и в космосе. Особенно в части образования метана неорганического происхождения на спутнике Титан планеты Сатурн в виде метановых морей при температуре минус 180°С. Отмечается, что планета Титан в настоящее время отвечает эволюционному состоянию Земли 4,5 млрд лет назад, т. е. в самом начале своего эволюционного развития. В связи с этим интересна гипотеза авторов статьи о существовании метановых морей неорганического (космического) происхождения на Земле 4,5 млрд лет назад с последующим окислением части метана с образованием воды и углекислого газа (до 60% в атмосфере Земли) и возможном участии такого метана в образовании гидратов в Земле. В работе [5] приведены данные механохимических реакций образования углеводородов как из органических веществ, так и из природных минералов при воздействии тектонических процессов при температурах 20 – 70°С. Отмечается также, что в наши дни теория Д.И. Менделеева, высказанная еще в 1877 г., и другие неорганические концепции образования нефти приобретают большой научный интерес.НАУЧНАЯ КОНЦЕПЦИЯ ПО ЭНЕРГЕТИКЕ ОСАДОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ П.П. ТИМОФЕЕВА, А.В. ЩЕРБАКОВА, В.А. ИЛЬИНА
Значительный интерес представляет научная концепция по энергетике осадочных процессов в работе [6], в которой излагаются проблемные вопросы комплексного изучения энергетики осадочных процессов на различных стадиях развития литосферы. Эти процессы непосредственно связаны с круговоротом вещества, образованием минералов и их изменением, а также формированием и разрушением полезных ископаемых. Приводятся результаты расчетов и обоснований существующего баланса между массами вещества, транспортируемого с континентов в Мировой океан. Особое внимание в работе [6] уделяется энергетической оценке гипергенеза, седиментогенеза и литогенеза, что позволит, по мнению авторов, с одной стороны, подойти к количественной оценке энергетических процессов отдельных этапов континентального и океанического минерало- и породообразования, с другой — сравнить энергетические мощности известных геологических процессов между собой, что должно привести к решению проблемы энергетики литосферы и Земли в целом. Отмечается, что сам осадочный процесс представляет собой энергомассоперенос в верхней части литосферы в различных условиях гравитационного, термобарического и термохимического (тепловой эффект реакций) режимов. В целом данная книга представляет интерес для обоснования научной концепции о возобновляемости запасов нефти и газа, связанной в первую очередь с круговоротом вещества, непрерывным процессом образования и разрушения месторождений осадочных полезных ископаемых.ОТКРЫТИЯ УЧЕНЫХ ЯКУТСКОГО ФИЛИАЛА СО АН СССР
Наибольший интерес вызывают открытия в области происхождения и образования нефти и существования в недрах Земли гидратов — твердого газа, сделанные коллективом советских ученых Якутского филиала СО АН СССР во главе с директором Института горного дела Севера Якутского филиала академиком АН СССР, автором крупных открытий, изобретений в области происхождения, разведки, добычи и транспортирования нефти и газа Н.В. Черским. Открытия сделаны в 70-е годы XX столетия и опубликованы в международном ежегоднике наиболее крупных научных достижений в работе «К тайнам глобального реактора» [7].
Гидрат метана
В результате исследований выявлено, что взаиморасположение нетрадиционных источников нефти и газа в виде гидратов наблюдается как в виде морских газогидратов практически под уровнем дна Мирового океана, так и на суше, где газогидраты чаще всего расположены в зонах вечной мерзлоты: участки их мощностью до 1000 – 1200 м находятся на глубине 200 – 500 м от поверхности Земли [7, с. 334]. Термодинамические условия их образования: температура до 295°К (не выше 22°С) и давление до 250 атмосфер [7, с. 335].
Поэтому зона, где возможно образование газогидратных залежей, охватывает значительную часть суши нашей планеты и, главным образом, это районы вечной мерзлоты и примерно девять десятых территорий Мирового океана. При этом каких-либо принципиальных технических проблем в освоении газогидратных залежей не имеется в ближайшем будущем. Пока это практически нетронутый резерв, вселяющий оптимизм в обеспечение энергетической безопасности, требующей дополнительных затрат.
Особенно актуальным является открытие ученых во главе с академиком Н.В. Черским, которое позволяет по-новому подойти к проблеме образования нефти и газа как из органических, так и из неорганических веществ при активном участии не только тепловой энергии в глубинных слоях Земли, но и упругих волн сейсмических и тектонических процессов, к образованию ее залежей, к оценке скорости образования залежей нефти и газа, возможности возобновляемости их запасов [7]. В статье [7] дано достаточно подробное обоснование процесса открытия, особенно в части процесса образования нефти при температуре ниже 100°С. В начале 70-х годов XX столетия была теоретически обоснована возможность образования радикалов углеводородов из рассеянного ОВ на активной поверхности зерен радикалов. Необходимы были экспериментальные исследования, а также моделирование механизмов активации поверхностей зерен горных пород. В результате во второй половине 70-х годов XX столетия в Институте горного дела Севера Якутского филиала СО АН СССР были проведены близкие к природным процессам эксперименты, осадочные породы как органического, так и неорганического происхождения подвергались воздействиям упругих волн, аналогичных упругим волнам сейсмотектонических процессов. При воздействии упругих волн на осадочные породы наблюдалось их деформирование, смещение зерен относительно друг друга, упругое и пластическое изменение, размельчение, в результате чего деформирование и трение зерен между собой вызывало, как известно, эмиссию электронов. В качестве доноров свободных электронов и ионов выступали атомы и молекулы, активированные на поверхности зерен осадочных пород, что приводило к формированию на их поверхности активных центров с избыточной свободной энергией, которая затем использовалась в высокоэнергетических химических реакциях даже при температурах ниже 100°С. С увеличением температуры скорость нефтегазообразования значительно возрастает. В ходе этих реакций механическая энергия преобразуется (трансформируется) в химическую энергию практически без потерь на тепло. В целом считается, что доля сейсмотектонической активности в глобальном энергобалансе Земли составляет примерно половину, т. е. столько же, сколько приходится на все внутренние тепловые процессы Земли.
Кроме того, в ряде экспериментов облучение образцов осадочных пород приводило к ускорению в них диффузии в 40 – 50 раз, увеличению проницаемости пород для воды и нефти в 70 раз. Получалось, что сейсмические и тектонические процессы не только активнейшим образом помогают подземной генерации нефти, но и в сотни, тысячи раз ускоряют ее продвижение, накопление в ловушках (залежах).
В результате сделанного открытия, подтвержденного серией экспериментов как с органическими, так и неорганическими веществами пород, решается извечная проблема происхождения нефти, изменяются представления об исходных веществах и механизмах нефтегазообразования. Кроме того, открылась возможность прогнозировать запасы нефти и газа в тех слоях земной коры, которые раньше считались бесперспективными. Например, многими исследователями отрицалась сама возможность нефтегазообразования на глубинах более 5 км, хотя практически месторождения нефти и газа, в том числе и гигантские, открывались на глубине от 5 до 8 км. Как известно, геофизики, изучая строение земной коры, выделили в породах фундамента так называемый горизонт «А» на глубинах 6 – 33 км, в котором породы находятся в квазипластическом состоянии. Выше горизонта «А» расположен условно названный горизонт «Г», залегающий на глубине пяти и более километров. Отличается горизонт «Г» тем, что при переходе к нему от горизонта «А» резко (скачкообразно) падает плотность пород, изменяется скорость распространения упругих волн, снижаются внутренние напряжения и в горизонте «Г» возникают важнейшие очаги землетрясений. Горизонт «Г» служит поэтому своеобразным волноводом вокруг земного шара. Важные сведения о слое «Г» дала пронзившая его Кольская сверхглубокая скважина. Оказалось, что сложен он сильно нарушенными породами, разбитыми многочисленными трещинами. При наличии углеродсодержащих пород органического и неорганического происхождения, упругих волн в слое «Г» как в волноводе от землетрясений получается почти идеальный природный подземный реактор образования нефти и газа. С учетом новых механизмов генерации УВ из органических и неорганических веществ, накопленных в земной коре за геологическое время до 800 млн лет, и в соответствии с законом сохранения масс, постоянной восполняемости биомассы на поверхности Земли и в Мировом океане можно говорить о стократном увеличении прогнозных запасов нефти и газа и в значительной мере их возобновляемости. В целом открытие ученых АН СССР, к сожалению, загадочно оставшееся незамеченным, позволяет более оптимистично смотреть в будущее вопреки мрачным прогнозам экспертов.
