Теоретическое и практическое обоснование возобновляемости запасов нефти и природного газа

Анализ современного состояния проблем происхождения нефти и газа

Theoretical and practical rationale for the renewability of oil and natural gas reserves
Analysis of the current state of the problems of the origin of oil and gas

A. AGAFONOV,
B. Scientific and Technical Center «Nanotekhenergo»

Научная постановка проблемы происхождения нефти и газа связана с именами таких крупных ученых, как М.В. Ломоносов (1773 г. — органическая концепция), А. Гумбольдт (1805 г.), Ч. Лайл (1840 г.), Д.И. Менделеев (1877 г. — минеральная (неорганическая) концепция). Благодаря работам многих поколений ученых в нефтегазовой геологии сформировались две самостоятельные, взаимоисключающие концепции происхождения нефти и газа.

Согласно главенствующей в настоящее время органической концепции, нефть и газ образуются из органических веществ (ОВ) в течение длительного геологического времени (от десятков до сотен миллионов лет) в условиях воздействия повышенных температур, давлений и концентраций ОВ.

Неорганическая концепция утверждает, что углеводороды (нефть и газ) синтезируются из неорганических веществ (карбонатов, CO2 и других углеродосодержащих веществ) на больших глубинах в мантии при температурах выше 1000 °C и давлении в десятки килобар.

Сегодня обе концепции переживают кризис, вызванный неспособностью органической и минеральной концепций объяснить появившиеся в последние годы новые факты, подтверждающие возобновляемость запасов нефти и природного газа. Вывод один: в масштабах как земного шара, так и отдельных стран при разумном хозяйствовании истощение углеводородного сырья человечеству не грозит.

The scientific formulation of the problem of the origin of oil and gas is associated with the names of such prominent scientists as M. Lomonosov (1773 – the organic concept), A. Humboldt (1805), C. Lyle (1840), D. Mendeleev (1877 – mineral (inorganic) concept). Thanks to the work of many generations of scientists in oil and gas geology, two independent, mutually exclusive concepts of the origin of oil and gas have been formed.
According to the currently dominant organic concept, oil and gas are formed from organic substances (OS) over a long geological time (from tens to hundreds of millions of years) under the influence of elevated temperatures, pressures and concentrations of OS.
The inorganic concept states that hydrocarbons (oil and gas) are synthesized from inorganic substances (carbonates, CO2 and other carbon-containing substances) at great depths in the mantle at temperatures above 1000 ° C and pressures of tens of kilobars.
Today, both concepts are experiencing a crisis caused by the inability of the organic and mineral concepts to explain the new facts that have appeared in recent years, confirming the renewability of oil and natural gas reserves. There is only one conclusion: on the scale of both the globe and individual countries, with rational economic management, the depletion of hydrocarbons does not threaten humanity.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКОЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ («МИНЕРАЛЬНОЙ») КОНЦЕПЦИЙ НЕФТЕГАЗООБРАЗОВАНИЯ
Оценка потенциальных ресурсов нефти и газа во многом определяется подходом к проблеме нефтегазообразования. До последнего времени в геологической науке о происхождении нефти и газа господствовали две концепции: органическая и неорганическая [1 – 26]. Великий ученый М.В. Ломоносов одним из первых высказался за органическое происхождение нефти: «Выгоняется подземным жаром из приготовляющихся каменных углей оная бурая и черная масляная материя и вступает в разные расселины и полости сухие и влажные, водами наполненные…». Другой великий ученый — Д.И. Менделеев в 1877 г., напротив, предложил неорганическую концепцию образования нефти и газа, экспериментально показав возможность неорганического синтеза нефти в глубинных слоях Земли, где достаточно высокая температура.
Отметим, как общепринято в геологической науке, что на процессы превращения ОВ, генерации нефти и газа – на процессы нефтегазообразования оказывают влияние не только температура, давление, концентрация ОВ, но и… геологическое время.

Традиционная геологическая наука определила значительную роль геологического времени в процессах нефтегазообразования, из чего вытекала концепция глобального их истощения в ближайшем будущем в связи с отсутствием возможности возобновляемости.

В ряде работ исследовались [3 — 7]:
– условия образования отложений доманикового типа и исходной биопродукции ОВ;
– особенности литологического состава осадков и процессов их литогенеза;
– закономерности превращения ОВ и генерации углеводородов (УВ);
– геотермические условия нефтегазообразования и роль внутренней энергии ОВ в процессах его превращений;
– условия и закономерности первичной миграции УВ из материнских пород в резервуары;
– геохимические особенности нефтей, образованных в доманикоидных отложениях;
– роль отложений доманикового типа в формировании нефтегазоносности.
Сравнительный анализ процессов превращения однотипных ОВ и генерации ими УВ в разновозрастных отложениях позволяет получать новые данные об эволюции нефтегазообразования в истории Земли, влиянии геологического времени на процессы превращения ОВ.
Обобщение рассмотренных литературных данных показывает, что накопление ОВ происходило в осадках разного литологического состава: глинистых, карбонато-глинистых, глинисто-карбонатных, карбонатных и кремнистых в морских мелководных и относительно глубоководных бассейнах, лагунах и континентальных водоемах. При этом, как отмечается в публикациях [3 — 7], толщина отложений составляет от 5 — 10 м/млн лет до 60 м/млн лет.
Согласно традиционной концепции нефтегазообразования считается, что богатые ОВ осадочные породы могут образовывать жидкие УВ на глубине 2,5 — 4 км в течение 50 — 80 млн лет.
В принципе реакции преобразования ОВ по их временным характеристикам (в геологических масштабах времени по существующей в геологической науке концепции) условно как бы разделяются на три группы:
— «быстрые», т.е. практически полностью (например, на 95 %) завершающиеся за отрезок времени менее 10—20 млн лет;
— «средние», длительность которых составляет от 10 – 20 до 500 – 600 млн лет, т.е. за обозримое время нефтегазообразования в фанерозое;
— «медленные», когда за время более 500 — 600 млнлет заметных превращений (например, более чем на 5 %) не происходит.
Все указанные выше обстоятельства в какой-то мере объясняют противоречивость концепций разных исследователей на роль времени в процессах преобразования ОВ. Как отмечается в ряде работ [3 — 7], в этих условиях особое значение приобретает любая новая информация, касающаяся природы нефтегазообразования из сырья как органического, так и неорганического происхождения; влияния не только термо-химических факторов, но и других природных сил, ранее не учитываемых в анализе процессов нефтегазообразования.
Вместе с тем теоретическая база органической концепции нефтегазообразования 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 °C;
— образование нефти и газа из неорганического сырья.
Также отсутствовала концепция об источнике образования водорода и его роли при генерации нефти и газа из отложений ОВ.
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.
Согласно неорганической концепции, углеводороды [6, 7] образуются из неорганических веществ (карбонатов, CO2 и других углеродосодержащих соединений) на больших глубинах в мантии при температуре выше 1000°C и давлении в десятки килобар.
Считается, что наиболее уязвима сегодня неорганическая концепция, так как при температуре в несколько сотен градусов Цельсия и достаточно высоких давлениях практически все углеводороды неустойчивы и разлагаются на углерод, водород и метан. Если допустить, что в мантии и образуются углеводороды, то, поднимаясь вверх в земную кору, они должны неминуемо разрушаться уже в нижних ее горизонтах, где температура не превышает 250 — 300 °C и присутствуют высокие давления. Здесь так же, как и в органической концепции, отсутствует информация об источнике поступления водорода для образования углеводородов, как правило, содержащих на один атом углерода четыре атома водорода (газ метан CH4), в жидких углеводородах отношение водорода к углероду составляет 2 — 2,5:1.
Приведем наиболее значимые новые научные концепции о природе образования нефти и газа и их возобновляемости, определяющие потенциальные ресурсы углеводородов на ближайшую и более далекую перспективу, непрерывность процессов генезиса углеводородов и сокращение времени их образования, сопоставимого с продолжительностью жизни человека.

НАУЧНАЯ КОНЦЕПЦИЯ В.Н. ЛАРИНА
Одной из таких научных концепций является научная концепция доктора геолого-минералогических наук В. Ларина [8]. Она является наиболее значимой работой с новым подходом к концепции нефтегазообразования, ее скорости, времени образования, определяющей потенциальные ресурсы нашей планеты на ближайшую и более далекую перспективу, и относится к числу работ, которые в значительной мере определяют природу происходящих процессов нефтегазообразования, непрерывность процессов нефтегазообразования [8].
Потенциальные ресурсы нефти и газа нашей планеты в рамках новой концепции, согласно [9], представляются совершенно иными, чем принято считать сегодня.
В углеводородном сырье содержатся преимущественно атомы водорода. В природном газе — метане (СН4) — на один атом углерода приходятся четыре атома водорода. В нефтяном сырье отношение Н/С находится в интервале от 2 до 2,5:1. Таким образом, «вечная» (для геологов) проблема происхождения нефти и газа сводится к проблеме источника водорода. По существующей в геологической науке концепции считалось, что в нефтематеринском бассейне при диагенезе и катагенезе осадков ОВ, водород отжимался из растительных остатков, скапливался в зоне нефтеобразования, где шли процессы гидрогенизации и получались УВ. Согласно работе [8], это порождает много вопросов, так как физические свойства водорода показывают ему путь наверх — по вертикали, а не горизонтально — с обширной территории в локальную зону. Вопрос и в том, каким образом нефть может сохраняться с девона или карбона, когда кайнотипные осадки за гораздо меньший срок геологического времени разрушаются?
В то же время, с освоением глубинного бурения до 10 — 12 км территорий, продуктивных на нефть и газ, можно одновременно осуществлять перехват струй глубинного водорода до того, как они (струи водорода) израсходуются на реакции гидрогенизации ОВ.
Таким образом, углеводородное сырье, которое мы используем с середины XIX века, образовалось совсем недавно, и его запасы, скорее всего, продолжают пополняться и в настоящее время. Поэтому высказывания экспертов о полном исчерпании запасов нефти и газа (якобы невозобновляемых) к середине XXI века представляются необоснованными, так как ресурсы нефти и газа являются возобновляемыми, что в значительной мере соответствует закону сохранения массы элементов в земной коре и атмосфере Земли и подтверждается практическим опытом эксплуатации скважин в течение длительного времени.
Данная научная концепция нефтегазообразования отличается от традиционной органической концепции тем, что:
— признана важная роль водорода в генерации нефти и газа, так как 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, так как является нежной субстанцией и сильно испаряется легколетучими составляющими и может быть пищей для бактерий;
— при постоянном литостатическом давлении нефть должна уплотняться путем отщепления водорода и превращаться с течением времени в битум или асфальт.
Вывод: нефть не может лежать миллионы лет.
Согласно работе [8], нефть и газ должны генерироваться по мере поступления водорода из глубинных слоев Земли при их дегазации.

НАУЧНАЯ КОНЦЕПЦИЯ Р.А. ИСМАГИЛОВА и М.Ф. ФАРХУТДИНОВА
Интересна статья Р.А. Исмагилова и М.Ф. Фархутдинова «Проблема генезиса углеводородов: поиск продолжается» [9], отличающаяся широким анализом проблем генезиса углеводородов не только на планете Земля, но и в космосе. К примеру, речь идет об образовании метана неорганического происхождения на спутнике Титан планеты Сатурн в виде метановых морей при температуре минус 180 °C. Отмечается, что планета Титан сегодня соответствует эволюционному состоянию Земли 4,5 млрд лет назад, т.е. в самом начале эволюционного развития. Возникает гипотеза авторов 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 на первоначальном этапе ее развития) и возможном участии такого метана в образовании углеводородов на Земле. В работе [9] приведены данные механохимических реакций образования углеводородов как из органических веществ, так и из природных минералов при воздействии тектонических процессов при температурах 20 — 70 °C. В связи с этим 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
Основные положения научной концепции осадочных процессов П.П. Тимофеева, А.В. Щербакова и В.А. Ильина изложены в работе [10]. В ней поставлены проблемные вопросы комплексного изучения энергетики осадочных процессов на различных стадиях развития литосферы. Процессы связаны с круговоротом вещества, образованием минералов и их изменением, а также формированием и разрушением месторождений полезных ископаемых. Приводятся результаты расчетов с обоснованием существующего баланса между массами вещества, транспортируемого с континентов в Мировой океан и поступающего в районы срединно-океанических хребтов. Особое внимание уделено энергетической оценке процессов гипергенеза, седиментогенеза и литогенеза. Рассмотрена кардинальная проблема взаимодействия экзогенных и эндогенных источников энергии, лежащих в основе осадочного процесса.
Проблема энергетики осадочного процесса имеет важное значение для решения кардинальных теоретических вопросов геологии и правильного понимания геологической истории всей литосферы Земли [10].
С этим связаны также разносторонние исследования в области осадочного минерало- и породообразования и смежных с ней разделов знаний, относящихся к мобилизации исходных веществ вплоть до их переноса и осаждения в горные породы — полезные ископаемые, включая образование нефти и газа.
Под энергетикой осадочного процесса, согласно [10], понимается совокупность источников энергии и процессов с их энергетическими эффектами (тепловыми, механическими, гравитационными и др.), определяющими и управляющими процессами образования и изменения минерального и органического вещества осадочной оболочки Земли. Сам осадочный процесс представляет собой энергомассоперенос в верхней части литосферы при воздействии гравитационных, термобарических и термохимических (тепловой эффект происходящих химических реакций процесса) режимов. Подавляющую массу и энергию Земля получила на планетарном этапе своего развития.
Большое значение в развитии современных представлений о происхождении нефти и газа имеют исследования энергетических закономерностей развития осадочного процесса, т.е. выяснения роли основных источников энергии в преобразовании минерального и органического вещества первичных осадков и горных пород осадочной оболочки Земли. В рассматриваемой работе [10] впервые излагаются проблемные вопросы комплексного изучения энергетики осадочных процессов в связи с их эволюцией, минерало- и породообразованием, формированием и разрушением месторождений осадочных полезных ископаемых.
Считается, что дальнейшее развитие теории седименто- и литогенеза будет связано со все более глубоким проникновением в нее энергетического анализа, призванного поставить теорию на количественную основу, что позволит в конечном счете привести к решению проблемы энергетики литосферы и Земли в целом.
Авторами анализируется энергетика экзогенных процессов. Комплексный подход к анализу гипергенных процессов позволил количественно оценить два мощных механизма вовлечения солнечной энергии в длительные геологические процессы:
— первый — дезинтеграция пород (был единственным на начальном этапе развития Земли);
— второй — фотосинтез — стал возможным лишь с возникновением биосферы.

дальнейшее развитие теории седименто- и литогенеза будет связано со все более глубоким проникновением в нее энергетического анализа,призванного поставить теорию на количественную основу, что позволит в конечном счете привести к решению проблемы энергетики литосферы и Земли в целом.

Сегодня роль обоих механизмов в энергетическом балансе земной коры примерно одинакова, а по мощности они сопоставимы с кондуктивным потоком Земли. Хотя экзогенная энергия в геологическом круговороте составляет доли процентов от всеобщей солнечной радиации, роль ее в эволюции земной коры за геологические отрезки времени оказывается весьма значительной. Она изменяет не только состав и строение коренных пород земной поверхности, но и энергоресурсы многих континентальных блоков и их океанических окраин.
Авторами предлагается новая методика изучения двух наиболее энергоемких процессов на стадиях диагенеза и катагенеза с их количественной оценкой. Первый из них связан с переходом физически связанных вод в подвижное состояние, второй – с процессом слипания частиц (адгезия). Оба процесса противоположны по тепловому эффекту.
В осадочном процессе участвуют все известные в природе виды энергии: внутриатомная, тепловая, химическая, механическая (перемещение в гравитационном поле, статические нагрузки, трение и др.), лучистая (солнечная и космическая радиация) и др. Превращение одного вида энергии в другой и сопряженный с ним тепломассоперенос осуществляются непрерывно как на поверхности Земли, так и в ее недрах на протяжении всей геологической истории.
Перераспределение минерального и органического вещества первичных осадков и горных пород на различных этапах и стадиях осуществляется посредством конвекции — переносом вещества в растворенном виде движущимися жидкостями или путем конвекции флюидов, а также посредством диффузии, которые можно рассматривать с позиции полей гравитации, концентрации и термодинамики.

Хотя экзогенная энергия в геологическом круговороте составляет доли процентов от всеобщей солнечной радиации, роль ее в эволюции земной коры за геологические отрезки времени оказывается весьма значительной. Она изменяет не только состав и строение коренных пород земной поверхности, но и энергоресурсы многих континентальных блоков и их океанических окраин.

Под термином «гидрогеохимическая среда» в широком смысле понимается совокупность химических, геохимических и изобарических параметров подземных газоводных растворов, определяющих направленность, интенсивность и общий характер преобразования вещественного состава первичных осадков и горных пород. Огромное значение в формировании гидрохимических сред, в которых происходят многие природные физико-химические процессы, имеют газы, растворенные в водных растворах и флюидах. В генерации газов, играющих решающую роль в образовании нефти и газа из органических и неорганических веществ, огромное значение принадлежит глубинной дегазации Земли, а также химическим и биохимическим реакциям на уровне гипергенных процессов.
С другой стороны, отмечается, что часто в раскрывающихся геологических структурах определенно направленный термохимический процесс, связанный с жизнедеятельностью бактерий и иными факторами, приводит к ионно-солевому обеднению вод и полному или частичному разрушению нефтяных, газовых, рудных и других залежей. Это подтверждает невозможность сохранности (по органической концепции) залежей нефти и газа в течение десятков и сотен миллионов лет.
Более глубокому пониманию процессов происхождения нефти и газа способствует работа [11], в которой подробно рассматриваются вопросы:
— непрерывного глобального круговорота углерода, углекислого газа, азота, фосфора, серы, воды, кислорода между атмосферой, Мировым океаном, биосферой суши, литосферой и мантией Земли;
— глобального изменения биогеохимических круговоротов;
— взаимосвязи глобального круговорота воды и углекислого газа и схемы глобального круговорота углерода;
— биосферного баланса кислорода и озона;
— глобального потепления, энергетики и геополитики.
В учебном издании «Наука о Земле» Г.К. Климова и А.Н. Климовой [12] широко и обобщенно отражены вопросы:
— происхождения и эволюции Вселенной, Солнечной системы и Земли;
— формирования земной коры, образования атмосферы, гидросферы;
— основных закономерностей развития земной коры;
— вещественного состава литосферы;
— геохимии планеты Земля;
— минеральных и энергетических ресурсов планеты;
— изучения глубинного строения Земли: земной коры, мантии Земли, ядра Земли;
– глобальной и региональной энергетики.
Значительный интерес представляют данные [12] о количестве воды на поверхности Земли и в земной коре: примерно 1,454,327 тыс. км3 (воды океанов, морей, рек, озер, подземные воды, ледники, почвенная влага, пар атмосферы). Примерно на порядок больше связанной воды находится в мантии Земли, что во многом и определяет многие процессы энергомассопереноса между мантией, литосферой и атмосферой; дегазации в мантии с образованием газов CO2, CH4, H2 и др., в том числе и процессы нефтегазообразования в литосфере Земли.
Определенный интерес представляет средний химический состав земной коры [13]: SiO2 — 53,5 %; Al2O3 — 15,9 %; CaO — 9,4 %; FeO — 7,6 %; MgO — 5,4 %; Na2O — 2,7 %; CO2 — 1,0 %; H2O — 0,78 %. В целом, земная кора почти наполовину состоит из кислорода. Магма — это флюидо-силикатный расплав, содержащий в своем составе соединения с кремнеземом и растворенные в магме летучие вещества, содержащие газы CO2, H2, H2O, HF и др., принимающие активное участие в образовании нефти и газа.

ОТКРЫТИЯ УЧЕНЫХ ЯКУТСКОГО ФИЛИАЛА CO 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 CO 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. Работа «К тайнам глобального реактора» [14] опубликована в международном ежегоднике наиболее крупных научных достижений в 70-е гг. XX столетия.
Открытием является существование в недрах Земли необычного вида углеводородного сырья – твердого газа, и внешне, и по физическим свойствам напоминающего лед. Элементарная ячейка гидрата представляет собой кристаллик, каркас которого состоит из шести молекул воды, а внутри этого каркаса находится одна молекула газа метана в сильно сжатом состоянии. При этом один кубометр гидрата содержит в себе до 200 м3 газа. Открытию предшествовали аварии в мощных газопроводах в результате образования гидратных пробок, которым способствовали низкие температуры, большие давления, газ и вода, которая скапливалась в трубе [14].
Исследованиями выявлено, что нетрадиционные источники нефти и газа находятся как в виде морских газогидратов практически под уровнем дна Мирового океана (девять десятых его территории), 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 [14]. Термодинамические условия их образования: температура до 295° К (не выше 22 °C) и давление до 250 атмосфер [14].
Особенно актуальным является открытие ученых во главе с академиком Н.В. Черским 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; по образованию ее залежей; по оценке скорости образования залежей нефти и газа; возможности возобновляемости их запасов. Отмечен главный парадокс в геохимии нефтегазообразования из рассеянного ОВ. Он заключался в том, что основная доля запасов нефти открыта как раз при температурах ниже 100 °C в участках осадочного чехла, которые никогда не находились в зонах более высоких температур и куда нефть не могла попасть из более горячих мест.
Кроме того, советский исследователь Э.М. Галимов в статье «Изотопы углерода в живом и неживом» [26] теоретически показал, что при температурах ниже 100 °C химические реакции образования нефти идти не могут, так как они термодинамически невыгодны. Решить эту проблему не могли ни органическая, ни минеральная концепции нефтегазообразования.
Гипотеза о достойном союзнике подземного тепла формировалась в самых разных исследованиях геологов, механиков, химиков. Это позволило в начале 70-х гг.
XX столетия теоретически обосновать 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 гг. в Институте горного дела Севера Якутского филиала CO АН СССР были проведены близкие к природным процессам эксперименты, в результате которых осадочные породы как органического, так и неорганического происхождения подвергались воздействиям упругих волн, аналогичных упругим волнам сейсмотектонических процессов. При их воздействии на осадочные породы наблюдалось деформирование, смещение зерен породы друг относительно 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 поверхности зерен активных центров с избыточной свободной энергией, которая затем использовалась в высокоэнергетических химических реакциях даже при температурах ниже 100° C. С увеличением температуры скорость нефтегазообразования значительно возрастает. Процессы, происходящие в веществе в любом агрегатном состоянии под влиянием механической энергии, являются предметом изучения особой науки — механохимии. Согласно механохимии, 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.

В генерации газов, играющих решающую роль в образовании нефти и газа из органических и неорганических веществ, огромное значение принадлежит глубинной дегазации Земли, а также химическим и биохимическим реакциям на уровне гипергенных процессов.

Кроме того, в ряде экспериментов облучение упругими волнами 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. Так, 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 глубинных 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. Поэтому 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 восполняемостью биомассы на поверхности Земли и в Мировом океане, можно прогнозировать стократное увеличение запасов нефти и газа и в значительной мере их возобновляемость.

Советский исследователь Э.М. Галимов в статье «Изотопы углерода

в живом и неживом» теоретически показал, что при температурах ниже 100 °C химические реакции образования нефти идти не могут, так как они термодинамически невыгодны. Решить эту проблему не могли ни органическая, ни минеральная концепции нефтегазообразования.

Открытие ученых АН СССР, к сожалению, загадочно оставшееся незамеченным, позволяет более оптимистично смотреть в будущее вопреки мрачным прогнозам экспертов.

ОБОСНОВАНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМОСТИ ЗАПАСОВ НЕФТИ И ПРИРОДНОГО ГАЗА
Как указывалось выше, итог открытия ученых Якутского филиала CO АН СССР об активном участии упругих волн сейсмотектонических процессов в генерации нефти как из органических, так и из неорганических веществ полностью подтверждает концепцию возобновляемости запасов нефти и опровергает всевозможные мрачные прогнозы экспертов и средств массовой информации об исчезновении того или иного вида минерального сырья, в том числе и нефти, в течение нескольких десятилетий и даже нескольких лет.
Как известно, после первого энергетического кризиса в западных странах в начале 70-х годов XX столетия прогнозировалось полное истощение запасов нефти через 40 лет. Фактически прошло 40 лет, потребление нефти за это время удвоилось, и вновь прогнозируется полное истощение запасов нефти к 2050 г.
С другой стороны, начиная с 90-х гг. XX столетия и по настоящее время, появились многочисленные публикации как теоретического, так и практического содержания о возобновляемости запасов нефти и газа [14 — 26]. Самым красноречивым практическим обоснованием возобновляемости запасов нефти является 120-летний опыт эксплуатации нефтяных скважин под Баку, пробуренных еще Нобелем [8, 14].
Приведенные теоретические и практические обоснования возобновляемости запасов нефти и газа оказывают огромное влияние на решение глобальных проблем развития энергетики и кризисных проблем экологии.

Литература

1. Неручев С.Г., Рогозина Е.А., Зеличенко И.А. и др. Нефтегазообразование в отложениях доманикового типа.
Л.: Недра, 1986. 247 с.
2. Геология гигантских месторождений нефти и газа /
Под ред. М. Хэлбути. М.: Мир, Наука о Земле, т. 49, 1973.
3. Кирюхин С.Г., Капустин И.Н., Лоджевская М.И., Камалов С.М., Савченко В.И. Нефтегазоносность глубокопогруженных отложений восточно-европейской платформы. М.: Федераль-ная целевая программа книгоиздания России, 1993. 311 с.
4. Белонин М.Д., Гольдберг И.С., Гуревич А.Е. и др. Происхождение и прогнозирование скоплений газа, нефти
и битумов / Под ред. В.Д. Наливкина. Л.: Недра, 1983, 272 с.
5. Тиссо Б., Вельсе Д. Образование и распространение нефти. М.: Мир, 1981. 504 с.
6. Журнал Всесоюзного химического общества
им. Д. И. Менделеева. Т. 31. 1986. № 5.
7. Баженова О.К., Бурлин Ю.К., Соколов Б.А., Хаин В.И.
Геология и геохимия нефти и газа. М.: Изд-во МГУ, 2000, 384 с.
8. Ларин В.Н. Энергия на водороде – миф или реальность? // Рынок электротехники. Аналитика. 2007. № 4. С. 43–47.
9. Исмагилов Р.А., Фархутдинов И.М. Проблема генезиса углеводородов: поиск продолжается // Бурение и нефть. 2005. № 6. С. 6–7.
10. Тимофеев П.П., Щербаков А.В., Ильин В.А. Энергетика осадочного процесса. М.: Наука, 1989. 208 с.
11. Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф., Савиных В.П.
Перспективы развития цивилизации. М.: Логос, 2003. 576 с.
12. Наука о Земле: уч. пос. / Сост. Г.К. Климов, А.И. Климова. Пенза: Изд-во Пенз. гос. университета, 2009. 484 с.
13. Тельман В.В., Язев В.А. Нефтегазовое дело. Полный курс. Серия «Нефтегазовая инженерия»: уч. пос. М.: Долгопрудный; изд. д. «Интеллект», 2009. 800 с.
14. Агафонов А.И., Агафонов Р.А., Пивкин А.Г., Пономарева Т.А., Чернецов В.И. О возобновляемости запасов нефти
и газов на основе новых научных концепций нефтегазо-образования // Бурение и нефть. 2010. № 10. С. 12–14.
15. Черский Н.В. К тайнам глобального реактора. М.: Знание // Международный ежегодник «Наука и человечество: человек, Земля, микромир, вселенная, технический прогресс». 1989. С. 332–343.
16. Молчанов М. Нефть ищите на старом месте // В мире науки. 2008. № 6.
17. Шмаль Г.И. Правила игры должно диктовать государство // Энергополис. 2009. Октябрь. С. 38–42.
18. Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть, газ и их парагенезисы / под ред. А.Н. Дмитриевского,
Б.М. Валяева. М.: ГЕОС, 2008. 622 с.
19. Соколов Б.А., Гусева А.Н. О возможности быстрой современной генерации нефти и газа // Вестник МГУ. Сер. геология. 1993. № 3. С. 48–56.
20. Дьяконов А.И. О новой концепции образования залежей углеводородов и ведущей роли динамотектонических процессов в продолжительности формирования древних
и молодых платформ (на примере Тимано-Печорского и Азово-Кубанского НГБ) // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Материалы II Международной конф. М.: МГУ, 1998.
С. 67–68.
21. Муслимов Р.Х., Изотов В.Г., Ситдикова Л.M. Влияние флюидного режима кристаллического фундамента Татарского свода на регенерацию запасов Ромашкинского месторождения // Новые идеи в науках о Земле. Тез. докл. IV Межд. конф.
М.: МГГА, т. 1, 1999. 264 с.
22. Смирнова М.Н. Возможность современного формирования залежей нефти и газа // Новые идеи в науках о Земле: Тез. докл. IV межд. конф. М.: МГГА, 1999, т. 1. 272 с.
23. Корнева И.В. Миграционные процессы в углеводородной системе молодых месторождений // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Нефтегазоносные бассейны как саморазвивающиеся нелинейные системы. III Межд. конф. М.: МГУ, 1999. С. 130–132.
24. Аширов К.Б, Боргест Т.М., Карев А.Л. Обоснование причин многократной восполнимости запасов нефти и газа на разрабатываемых месторождениях Самарской области // Известия Самарского НЦ РАН, т. 2. 2000. № 1. С. 166–173.
25. Запивалов H.П. Флюидодинамические основы реабилитации нефтегазовых месторождений, оценка и возможность увеличения активных остаточных запасов // Георесурсы. 2000. № 3. С. 11–13.
26. Галимов Э.М. Изотопы углерода в живом и неживом // Ежегодник «Наука и человечество». 1977.

References

1. Neruchev S.G., Rogozina Ye.A., Zelichenko I.A. ets. Neftegazoobrazovaniye v otlozheniyakh domanikovogo tipa L. [Oil and gas formation in deposits of the Domanik type L]. Moscow, Nedra Publ., 1986, 247 p. (In Russian).
2. Khelbuti. M. Geologiya gigantskikh mestorozhdeniy nefti i gaza [Geology of giant oil and gas fields]. Mir Publ., Nauka o Zemle [World, Earth Science], vol. 49, 1973. (In Russian).
3. Kiryukhin S.G., Kapustin I.N., Lodzhevskaya M.I., Kamalov S.M., Savchenko V.I. Neftegazonosnost' glubokopogruzhennykh otlozheniy vostochno-yevropeyskoy platformy. [Oil and gas bearing of deep-seated sediments of the Eastern European platform]. Federal'naya tselevaya programma knigoizdaniya Rossii [Federal target program of book publishing in Russia], Moscow, 1993, 311 p. (In Russian).
4. Nalivkina V.D. Belonin M.D., Gol'dberg I.S., Gurevich A.Ye. ets. Proiskhozhdeniye i prognozirovaniye skopleniy gaza, nefti i bitumov [The origin and prediction of gas, oil and bitumen accumulations]. Leningrad, Nedra Publ., 1983, 272 p. (In Russian).
5. Tisso B., Vel'se D. Obrazovaniye i rasprostraneniye nefti [Formation and distribution of oil]. Moscow, Mir Publ., 1981, 504 p.
(In Russian).
6. Zhurnal Vsesoyuznogo khimicheskogo obshchestva
im. D. Mendeleyeva [Journal of the All-Union chemical society named after D. Mendeleev]. vol. 31, 1986, no. 5. (In Russian).
7. Bazhenova O.K., Burlin Yu.K., Sokolov B.A., Khain V.I. Geologiya i geokhimiya nefti i gaza [Geology and geochemistry of oil and gas]. Moscow, MGU Publ., 2000, 384 p. (In Russian).
8. Larin V. Energiya na vodorode – mif ili real'nost'? [Energy on hydrogen - myth or reality?]. Rynok elektrotekhniki. Analitika [The market of electrical engineering Analitic], 2007, no. 4, pp. 43–47. (In Russian).
9. Ismagilov R.A., Farkhutdinov I.M. Problema genezisa uglevodorodov: poisk prodolzhayetsya [The problem of the genesis of hydrocarbons: the search continues]. Bureniye i neft' [Drilling and oil], 2005, no. 6, pp. 6–7. (In Russian).
10. Timofeyev P.P., Shcherbakov A.V., Il'in V.A. Energetika osadochnogo protsessa [Energy sedimentary process]. Moscow, Nauka Publ., 1989. 208 p. (In Russian).
11. Kondrat'yev K.YA., Krapivin V.F., Savinykh V.P. Perspektivy razvitiya tsivilizatsii [Prospects for the development of civilization]. Moscow, «Logos» Publ., 2003, 576 p. (In Russian).
12. Klimov G.K., A.I. Klimova Nauka o Zemle. [Earth science]. Penza, «Penza gossudarstvennyi universitet» Publ., 2009, 484 p. (In Russian).
13. Tel'man V.V., YAzev V.A. Neftegazovoye delo. Polnyy kurs. Seriya «Neftegazovaya inzheneriya». [Oil and gas business. Full course. Series «Oil and Gas Engineering»]. Moscow, Dolgoprudniy «Intellekt» Publ., 2009, 800 p. (In Russian).
14. Agafonov A.I., Agafonov R.A., Pivkin A.G., Ponomareva T.A., Chernetsov V.I. O vozobnovlyayemosti zapasov nefti i gazov na osnove novykh nauchnykh kontseptsiy neftegazoobrazovaniya [On the renewability of oil and gas reserves on the basis of new scientific concepts of oil and gas formation]. Bureniye i neft' [Drilling and oil], 2010, no. 10, pp. 12–14. (In Russian).
15. Cherskiy N.V. K taynam global'nogo reaktora [To the secrets of a global reactor]. Mezhdunarodnyy yezhegodnik «Nauka i chelovechestvo: chelovek, Zemlya, mikromir, vselennaya, tekhnicheskiy progress» [International Yearbook «Science and Humanityю Man, Earth, Micro World, Universe, Technical Progress.»]. Moscow, Znaniye Publ., 1989, pp. 332–343. (in Russian).
16. Molchanov M. Neft' ishchite na starom meste [Please look the oil at the old place]. V mire nauki [In the world of science], 2008, no. 6. (In Russian).
17. Shmal' G.I. Pravila igry dolzhno diktovat' gosudarstvo [The rules of the game should be dictated by the state]. Energopolis [Energopolis], 2009, Oct., pp. 38–42. (In Russian).
18. Dmitriyevskiy A.N., Valyayev B.M. Degazatsiya Zemli. Geodinamika, geoflyuidy, neft', gaz i ikh paragenezisy [Earth degassing. Geodynamics, geofluids, oil, gas and their parageneses]. Moscow, GEOS Publ., 2008, 622 p. (In Russian).
19. Sokolov B.A., Guseva A.N. O vozmozhnosti bystroy sovremennoy generatsii nefti i gaza [On the possibility of fast modern generation of oil and gas]. Vestnik MGU. Geology [Vestnik MSU. Geology], 1993, no. 3, pp. 48–56. (In Russian).
20. D'yakonov A.I. [On the new concept of the formation of hydrocarbon deposits and the leading role of dynamotectonic processes in the duration of the formation of ancient and young platforms (on the example of the Timan-Pechora and Azov-Kuban NGB). New Ideas in Geology and Geochemistry of Oil and Gas]. Trudy II Mezhdunarodnoy konferentsii «Novyye idei v geologii i geokhimii nefti i gaza». O novoy kontseptsii obrazovaniya zalezhey uglevodorodov i vedushchey roli dinamotektonicheskikh protsessov v prodolzhitel'nosti formirovaniya drevnikh i molodykh platform (na primere Timano-Pechorskogo i Azovo-Kubanskogo NGB).[Materials of the II International Conference «New ideas in Earth sciences»]. Moscow, Moscow State University, 1998, pp. 67–68. (In Russian).
21. Muslimov R.Kh., Izotov V.G., Sitdikova L.M. [Influence of the fluid regime of the crystalline basement of the Tatar arch on the regeneration of the reserves of the Romashkinskoye deposit]. Trudy IV Mezhdunarodnoy konferentsii «Novyye idei v geologii i geokhimii nefti i gaza». Vliyaniye flyuidnogo rezhima kristallicheskogo fundamenta Tatarskogo svoda na regeneratsiyu zapasov Romashkinskogo mestorozhdeniyaю [Materials of the IV International Conference «New ideas in Earth sciences»]. Moscow, MGGA, vol. 1, 1999, 264 p. (In Russian).
22. Smirnova M.N. [The possibility of modern formation of deposits of oil and gas]. Trudy IV Mezhdunarodnoy konferentsii «Novyye idei v geologii i geokhimii nefti i gaza». Vozmozhnost' sovremennogo formirovaniya zalezhey nefti i gaza. [Materials of the IV International Conference «New ideas in Earth sciences»]. Moscow, MGGA, vol. 1, 1999, 272 p. (In Russian).
23. Korneva I.V. [Migration processes in the hydrocarbon system of young fields Oil and gas basins as self-developing nonlinear systems]. Trudy III Mezhdunarodnoy konferentsii «Novyye idei v geologii i geokhimii nefti i gaza» Neftegazonosnyye basseyny kak samorazvivayushchiyesya nelineynyye sistemy [Materials of the III International Conference «New ideas in Earth sciences»]. Moscow, Moscow State University, 1999, pp. 130–132. (In Russian).
24. Ashirov K.B, Borgest T.M., Karev A.L. Obosnovaniye prichin mnogokratnoy vospolnimosti zapasov nefti i gaza na razrabatyvayemykh mestorozhdeniyakh Samarskoy oblasti [Justification of the reasons for the multiple replenishment of oil and gas reserves in the developed fields of the Samara region]. Izvestiya Samarskogo NTS RAN [News of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences], vol. 2, 2000, no. 1, pp. 166–173.
(In Russian).
25. Zapivalov H.P. Flyuidodinamicheskiye osnovy reabilitatsii neftegazovykh mestorozhdeniy, otsenka i vozmozhnost' uvelicheniya aktivnykh ostatochnykh zapasov [Fluiddynamic basis for the rehabilitation of oil and gas fields, assessment and the possibility of increasing the active residual reserves]. Georesursy [Georesources], 2000, no. 3, pp. 11–13. (In Russian).
26. Galimov E.M. Izotopy ugleroda v zhivom i nezhivom [Carbon isotopes in living and non-living]. Yezhegodnik «Nauka i chelovechestvo» [«Science and Humanity» Yearbook], 1977.
(In Russian).

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Агафонов А.И.

    Агафонов А.И.

    к.т.н., заместитель директора по НИОКР ООО «НИИВТ-Русичи-Фарма», директор НТЦ «НАНОТЕХЭНЕРГО»

    Просмотров статьи: 353

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru