ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Эволюция взглядов на происхождение нефти и газа роль геохимии в развитии геологии нефти и газа из "Введение в геохимию горючих ископаемых" Нефть и ее производные используются человечеством с доисторических времен. Слово нефть (парШа) в русский язык пришло из турецкого, обозначающего вспыхивать , воспламеняться . Таким образом, уже само слово нефть несло смысловую нагрузку, связанную с его свойствами. О применении пефти и ее естественных производных, в том числе смолы и асфальта, известно с древности в государствах, существовавших тысячи лет назад Древнем Египте, Вавилоне, Ассирии, Китае, Древней Греции. Нефть и асфальт применяли в качестве лекарств, для пропитки дерева, для освещения, для смазок, а также как зажигательное средство в военных целях. Горючий газ использовали в соляных выработках для выпаривания рассола. Нефть отбирали из естественных источников, выходящих на поверхность, асфальт - из горных выработок. Древнейшие выходы нефти известны в Китае, Японии, США, Канаде, на острове Тринидат, в Баку (Небит-Даг - Нефтяная гора), в районе р. Эмбы. В местах ее выхода на поверхность обычно рылись колодцы и неглубокие скважины. Еще в 600 г. до нашей эры Конфуций упоминал о скважинах глубиной в несколько сотен метров, а созданное китайцами буровое оборудование позволило им уже в 1132 г. достичь глубины 1000 м. [c.11] Наиболее важной работой, объясняющей происхождение пефти в этот период, следует считать трактат М. В. Ломоносова О слоях земных (1733 г.). По существу М. В. Ломоносов уже в то время определил основные положения теории органического происхождения пефти исходное вещество (органический материал), образование нефти в условиях повышенных температур, свойственных каменноугольной стадии углефикации, вторичное залегание нефти по отношению к местам образования — аккумуляция в трещинах и пустотах, т. е. впервые показал связь образования нефти с геологическим строением земли, принимая за источник тепла для преобразования рассеянного ОВ глубинный тепловой поток. Гипотезу Ломоносова разделяли многие геологи, и ее идеи дожили до наших дней. [c.12] Возможность таких реакций, т. е. образование УВ разного состава, близких к нефтям, при действии воды на карбиды металлов при наличии соответствующих катализаторов, температуры, давления была доказана в лабораторных условиях. Тот факт, что в нефтях содержатся и гетеросоединения, по данной схеме образования нефти объясняется тем, что в недрах земли имеются не только карбиды металлов, но и сульфиды, нитриды, которые в соответствующих условиях образуют углеродистые гетеросоединения. [c.14] Для карбидного варианта необходимо допустить в пределах земной коры существование расплавленных масс углеродистых металлов и возможность проникновения к ним воды. При этом должны быть проводящие пути воды к жидким карбидам и обратно от очага генерации к местам скопления УВ. Однако современные данные о строении Земли убедительно показывают невозможность существования подобных трещин. Кроме того, нефтеподобные вещества, полученные в лабораторных условиях по схеме Д. И. Менделеева, существенно отличались по составу от естественных нефтей. Вместе с тем авторитет Д. И. Менделеева как ученого был столь велик, что его гипотеза в то время получила достаточно широкое признание. [c.14] В 1889 г. Василием Дмитриевичем Соколовым была предложена гипотеза космического происхождения пефти и битумов. Он полагал, что в фазу звездного состояния планет в их газовой оболочке уже существуют УВ, и первично расплавленная Земля сорбировала эти углеводородистые соединения. Затем при отвердении планеты и образовании земной коры УВ выделились из магмы и путем восходящих потоков по пустотам и трещинам достигли осадочной оболочки, с последующей аккумуляцией в нефтяные месторождения. [c.14] Близкие взгляды на неорганическое происхождение пефти защищал Юджел Кост (1905 г.), считая, что нефть образуется в магматических очагах и выделяется с газовыми эманациями при вулканических извержениях. Толчком для развития вулканической гипотезы Ю. Коста послужили проявления метана в вулканических газах, битуминозные вещества в пепле вулканов (Везувий), а также нефтепроявления в кристалических породах. [c.14] Таким образом, к началу XX в. во взглядах на генезис нефти оформились две конкурирующие концепции неорганического и органического происхождения пефти с определенными модификациями. Основные различия в гипотезах о биогенном происхождении нефти в то время касались в основном состава исходного ОВ, а именно растительного или животного, и в меньшей степени - механизма и путей формирования нефтяных залежей. [c.15] Гипотезы неорганического происхождения пефти объединяла идея неорганического синтеза сложных компонентов нефти из С, Нг, СО, СО2, СН4, Н2О и других простейших углеводородистых соединений, содержащихся либо в земной коре или в мантии, либо в космосе. [c.15] И1 этап. Интенсивное развитие промышленности во всем мире в ХХв. требовали все новых и новых энергетических ресурсов и сырья для химической промышленности. Поиски нефти и газа приобретали все более плановый характер. За период с 1901 по 1913 г. были открыты многочисленные новые месторождения в Америке, Европе и Азии. Годовая добыча нефти во всем мире увеличилась в три раза, достигнув в 1913 г. 55 млн т, а в 1921 г. она составляла уже более 107 млн т (в СССР - около 20 млн т). Расширение исследований в области литологии, гидрогеологии, гидробиологии, биохимии, выяснение условий залегания нефти, ее состава и свойств неизбежно приводили ученых к заключению о преимущественном образовании нефти из биогенного ОВ осадков. В этот период прочное место в геологии нефти занимают теории нефтематеринских свит и гравита-ционно-гидравлическая. Большое внимание уделяется механизму миграции нефти, проводятся обширные лабораторные эксперименты по синтезу УВ из ОВ, миграции нефти и формированию ее скоплений. На базе сапропелевого варианта Г. Потопье родилась современная теория органического происхождения пефти. [c.16] Важным моментом в развитии представлений о происхождении нефти были выводы Г. Абиха о вторичной природе пефти в залежах, а также о приуроченности промышленных скоплений нефти и газа к антиклиналям и разломным зонам, т. е. формировались основы познания процессов генерации УВ и их миграции в осадочных отложениях от мест их рождения к областям накопления. Для открытия залежей начали использовать методики поисков пефти и газа, которые позволяли открывать залежи в районах независимо от обычных видимых признаков нефтеносности в виде поверхностных выходов нефти и газа. [c.16] Большой вклад в вопросы происхождения нефти внесен германским ученым Карлом Бишофом и его последователем канадцем Стерри Хантом. Они также обосновали, что образование нефти связано с разложением низших форм морских организмов в процессе их захоронения и погружения. [c.17] С практической точки зрения использование этих геохимических знаний привело к открытию теории углеродного коэффициента, которая связывает нахождение нефти в недрах с катагенезом (метаморфизмом) углей. Эта концепция была разработана Девидом Уайтом в 1915 г. Он показал, что нефтяные залежи располагаются там, где угли характеризуются устойчивым содержанием нелетучего углерода на уровне 60 %. При большем содержании углерода (в пределах 65-70%) присутствуют газовые залежи [8]. Фактически углеродный коэффициент - это показатель углефикации ОВ пород, основанный на данных лабораторного коксования углей или концентратов ОВ пород. В настояш,ее время углеродный коэффициент для прогноза нефтегазоносности используется редко и вытеснен другими, более точными и более легко определяемыми параметрами, такими, как выход летучих веществ и показатель отражательной способности витринита. [c.17] В России после 1917 г. нефтяная промышленность была национализирована. Последствия войн и революции привели к тому, что СССР отставал в отношении технологии разработок месторождений и лабораторного оборудования. Однако в теоретическом плане уже в 20 - 30-х годах в России был накоплен большой объем основополагающих данных по геологии и геохимии нефти и газа. Для целенаправленной работы в этом направлении в Ленинграде и в Москве в 1927 - 1929 г.г. были образованы всесоюзные научно - исследовательские нефтяные институты, в которых вели исследования ученые с мировым именем. Велась также и подготовка квалифицированных геологов - нефтяников. В 1921 г. были изданы курсы лекций К.И. Богдановича Месторождения нефти и других битумов и К.П. Калицкого Геология нефти . Начали издаваться нефтяные журналы, переводные работы по нефтяному делу. [c.17] Совместные работы геологов и химиков положили начало геохимии, науки XX века, как ее назвал В.И. Вернадский. Положения геохимии играли все большую роль в понимании учения о полезных ископаемых. Развитие геохимии, естественно, подчинялось обптим тенденциям человеческого знания и протекало по тем же законам, которым следовали другие естественно - исторические науки. Геохимия превратилась в комплекс геохимических наук, и они стали взаимодействовать с науками других циклов. На стыках и учениях о тех или иных полезных ископаемых родились новые дисциплины гидрогеохимия, геохимия нефти и газа. Геохимические методы исследования и принципы геохимии оказались плодотворными при изучении отдельных процессов и физико - географических обстановок. Поэтому возникли геохимия гипергенеза, геохимия моря и т.д. Большое значение для прогресса наших знаний в области углеродистых горючих ископаемых имело возникновение на границе геохимии и биологии новой науки - биогеохимии или органической геохимии , основоположником которой является Владимир Иванович Вернадский. Он значительно способствовал развитию новой науки и завоеванию ею всеобщего признания. В классическом труде В.И. Вернадского Очерки геохимии (1927 г.) большое внимание уделено геохимии углерода и проблеме генезиса нефти, и он убедительно показал огромное значение живого вещества в геологических процессах. В.И. Вернадский доказал, что соединения углерода, принимающие участие в строении каустобиолитов, в том числе нефтей, представляют собой неотъемлемую часть геохимической системы круговорота углерода в земной коре, в котором основная роль принадлежит живому веществу биосферы. В.И. Вернадский также первым определил, что углеводородные газы, в отличие от нефти, возникают из ОВ всех типов. Одним из важных определений Вернадского является то, что нефть, скопившаяся в месторождениях, составляет очень малую часть от общей массы нефти в неколлекторских породах. [c.18] Большую помощь в поисках нефти в новых районах оказали исследования А.Д. Архангельского. Он впервые в истории нефтяной геологии организовал специальные комплексные исследования, направленные на выяснение условий образования нефти на примере кайнозойских отложений Северного Кавказа. А.Д. Архангельский рассмотрел проблему нефте-газообразования на историко-геологической основе, широко привлекая литологию, палеонтологию и палеогеографию. Впервые были изучены закономерности распределения в породах органического углерода (Сорг) и дан количественный критерий выделения нефтематеринских отложений. А.Д. Архангельский также выдвинул идею, согласно которой процессы миграции УВ начинаются только после пересыщения нефтематеринских пород битумами. Если битумов мало, то они сорбируются и не могут мигрировать. А.Д. Архангельский впервые попытался оценить соотношение между количеством нефти и ОВ в осадочных толщах. Труды А.Д. Архангельского оказали большое влияние на советских и зарубежных геологов -нефтяников, и он одним из первых среди геологов был удостоен премии им. В.И. Ленина (1928 г.). [c.19] Вернуться к основной статье