Агентство нефтегазовой информации
про вас, про нас,
про нефть и газ
18+

Александр Хуршудов: Почему я сторонник органической теории происхождения нефти

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

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

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

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

  1. Кратко о горючих подземных ископаемых

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 1

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

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

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

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

  1. Органическая теория

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

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

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

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

Таблица

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

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

 Рис. 2

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

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

Рис. 3

  1. Неорганическая теория

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

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

 

ЗСО2 + 10Н2 = 6Н2О + С3Н8

 

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

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

Рис. 4

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

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

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

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

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

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

4. Резюме

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

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

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

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

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

Просмотров 3992
Комментарии
Вы можете оставить свой комментарий:

Последние комментарии к новостям

19.03.2019
НОВАТЭК может отказаться от танкеров верфи «Звезда»

26.03.2019 Лященко Аркадий Евгеньевич

Насколько я понимаю, все 26 СПГ танкеров и 2 танкера для перевозки газового конденсата поименно указаны в распоряжении Правительства. Из них только 15 газовозов имеют ледовый класс Arc7. Для обслуживания строящегося второго завода Арктик СПГ-2 Новатэку понадобится еще 15 таких газовозов, которые и планируется построить на судоверфи "Звезда". Размещение заказов на этой российской судоверфи предусматривает, что эти газовозы будут работать под российским флагом. Кроме того, из 26 поименованных в распоряжении Правительства газовозов,только один принадлежит российской судоходной компании, остальные иностранным. Разумеется на иностранных газовозах работают иностранные моряки.
Акционерами Новатэка являются иностранные компании. В итоге о каком развитии
Северного морского пути Россией идет речь? СПГ вывозится полностью за пределы РФ частной компанией с иностранными акционерами в том числе, вывозится иностранными газовозами с иностранными экипажами, постройка судов осуществляется иностранными судовладельцами на иностранных верфях.

21.03.2019
В Югре отмечают день рождения мегионской нефти

23.03.2019 Слободина Наталья Александровна

Я в 1979 году проходила преддипломную практику в Геофизическом предприятии г. Нижневартовска. А в 1980 году приехала с мужем работать по распределению в г. Сургут. Больше
30 лет мы работали на Севере. С большой радостью хочу поблагодарить всех Нефтяников Севера, за их мужество, смелость и самоотверженность. Будьте здоровы!

11.01.2019
"ЛУКОЙЛ-Азербайджан" возглавил Айдар Абдуллин

18.03.2019 Гасанов Мехман Али оглы

Я вас приветствую и поздравляю что вы стали Директором ЗАО ЛУКОЙЛ-АЗЕРБАЙДЖАН.Благодарю за качественный продукцию,не смотря что сам я живу в России часто приходится ездить в Баку.Хорошо что есть в Баку ЛУКОЙЛ.В России и в Азербайджане заправится одним же топливом,здорова.Еще раз благодарю и поздравляю .Кстати брат родной работает в Баку на АЗС ЛУКОЙЛ.

13.03.2019
ПОЛИЭФ в 2018 году выпустил рекордный объем ПЭТ

14.03.2019 Иванов Иван Иванович

Посмотрим как поведет себя лист клена и липы после установки ваших каталиков...

07.03.2019
Роман Самсонов: От сформированных рабочих групп Минэнерго ждет поддержку в анализе и подготовке решений по НГК

12.03.2019 Бембеев Андрей Васильевич

Полностью согласен и поддерживаю начинание. Готов поделиться опытом.

01.03.2019
Андрей Власов: "Газпром нефть шельф" нужны предложения по производству высокотехнологического оборудования для освоения шельфа Арктики

05.03.2019 Павлов Анатолий Тихонович,

Есть наработки и проект электроразведки ЗСБ с интерпретацией по двум параметрам - удельному сопротивлению и вызванной поляризации. Испытан на малых глубинах прототип на Улешовской нефтебазе на предмет выявления зараженных углеводородами подземных пластов. Впервые в мире получен результат с разрешением 1,5-3%. Есть намерение увеличить глубинность под нефтегазовые задачи с сохранением полученного разрешения. Дело в том, что на шельфе по льду у метода электроразведки ЗСБ просто нет альтернативы. Ищем заинтересованные в реализации организации. Презентация результатов по малоглубинке и проекта https://yadi.sk/i/wlVNj6Si3LWkWf

17.01.2013
Хуршудов Александр Григорьевич

03.03.2019 Армен Мамиконян

Спасибо, Александр Григорьевич! Ваше видение и оценки отражают интересы народа и интересы России!

25.02.2019
Ушел из жизни заслуженный работник нефтяной и газовой промышленности Иван Рынковой

25.02.2019 Кузнецов Г.Н. 72 года

Светлая память Ивану Ивановичу от всех нас, кто с ним работал, уходит поколение покорителей Самотлора...истинных трудяг нефтяники, чьми достижениями до сих пока ещё держится экономика страны... От ветеранов Мегионэнергонефти

07.02.2019
СКР начал проверку информации о невыплате зарплаты строителям «Ямал СПГ»

18.02.2019 Вальковский Михаил Сергеевич 33 года

Сергей какие шансы могут быть когда суд деньги взыскивает а куда они делись не понятно заработная плата даже частично не выплачена!При звонках АРБИТРАЖНОМУ УПРАВЛЯЮЩЕМУ секретарь берет и говорит что денег нет и не будет !

04.02.2019
Анатолий Нестеров: Транспортировка природного газа в виде гидратов может составить альтернативу СПГ

07.02.2019 Оптимист, 62 года

Пример для пессимистов.
Первая газовая скважина в сланцевых пластах была пробурено в США в 1821 году, а промышленная добыча сланцевого газа началась в начале 2000-х годов. В "Газпроме" о сланцевом газе тоже долгое время говорили как об иллюзии. Благодаря сланцевому газу в США смогли резко и быстро нарастить добычу природного газа. Сейчас в США на сланцевый газ приходится 40% от общего количества добываемого в стране природного газа. Благодаря в том числе и "сланцу", США попытаются вытеснить "Газпром" из Европы. Вот тебе и иллюзии.

Индекс цитирования