Образование нефти

ЛЕКЦИЯ №4

Теория происхождения нефти имеет большое значение для обоснованного проведения поиска нефтегазовых месторождений. Происхождение нефти, как и происхождение жизни, является фундаментальной проблемой естествознания. Наибольшее признание получила теория органического происхождения нефти.

Более 3 млрд. лет назад произошла своеобразная биохимическая революция: клетки некоторых примитивных организмов приобрели способность использовать энергию солнечного света для создания органического вещества из неорганического вещества. Этот процесс превращения энергии солнечного света в потенциальную химическую энергию углеводов и кислорода называется фотосинтезом.

Первыми поставщиками кислорода и органического вещества в самых ранних осадочных бассейнах протерозойской эры были сине-зеленые водоросли. Они экологически выносливы и сохранились до наших времен. Около 600 млн. лет назад в начале палеозойской эры в верхнем слое океана появились другие мельчайшие растения – диатомовые водоросли. Два этих вида одноклеточных водорослей составляют основу фитопланктона. В одном миллилитре воды может уместиться до 1 млн. одноклеточных водорослей.

Первым этапом в долгой истории образования нефти был этап накопления (седиментации и диагенеза) органического вещества (ОВ) в донных осадках с их последующим уплотнением. Органика оседала на дно океана, накапливалась там вперемежку с песком и илом, проходила стадию микробиологического разложения. На небольших глубинах ОВ попадает под действие бактерий, в результате из ОВ образуется биогенный или болотный газ. По составу – это чистый метан. С увеличением глубины залегания пород температура увеличивается, в результате действие бактерий на ОВ ослабевает.

По завершении всех стадий первого этапа рыхлый осадок превращается в плотную осадочную породу, в порах которой содержится строительный материал для самой ранней нефти. Осадочная порода, богатая органическими веществами, которые со временем преобразуются в нефть или газ, называется материнской породой.

На втором этапе (этап катагенеза) происходит преобразование ОВ под воздействием давления и глубинного тепла Земли. Высокое давление и высокая температура способствуют преобразованию погребенного ОВ в густую вязкую жидкость, получившую название «нефть». Минимальная температура, необходимая для образования нефти в условиях осадочного бассейна, равна примерно 65^оС. Заканчивается преобразование ОВ в нефть при температуре около 150^оС.

Область земной коры, в которой образуется нефть, находится на глубине примерно 2000–5500 м и называется нефтяным окном (рис. 4.1). Тяжелая или незрелая нефть образуется при более низких температурах, легкая или зрелая нефть – при более высоких температурах. При дальнейшем погружении материнской породы из остатков ОВ образуется термогенный газ. Чем больше глубина, тем выше температура и тем суше образующийся газ.

Рис. 4.1. Области образования нефти и газа в земной коре

Известно, что повышение температуры среды существенно увеличивает скорость реакций, поэтому в преобразовании ОВ ведущая роль принадлежит глубинному тепловому потоку. Земля, передавая органическому веществу свое тепло, доводит его до «состояния нефти». Земля своим теплом как бы подзаряжает ОВ энергией, увеличивая его теплотворную способность от величины, свойственной торфу, до величины, свойственной нефти. Таким образом, нефть кроме солнечной энергии впитывает и заключает в себе немалую долю тепловой энергии Земли.

Важным фактором образования нефти и газа является геологическое время. Для образования нефти требуется больше времени, чем для образования газа. Так как повышение температуры ведет к ускорению химических реакций, то нефть может сформироваться при более низких температурах в течение длительного времени или при более высоких температурах достаточно быстро.

При температуре выше 150^оС нефть преобразуется в графит (углерод) и природный газ. Этот природный процесс идентичен процессу термического крекинга на НПЗ. Такие температуры воздействуют на осадочные отложения на глубине более 5500 м. Это нижний уровень существования нефти, глубже в коллекторе может находиться только природный газ. Наиболее глубокая действующая нефтяная скважина расположена недалеко от Баку и имеет глубину 5240 м. Можно считать, что очаги генерации углеводородов находятся на глубине 2–10 км.

За всю историю Земли в осадках и наносах погребено огромное количество ОВ. Единовременно находящаяся на Земле масса леса равна 10¹² т, масса травы – 10¹¹ т, зоомасса – n х10⁹ т, микробиомасса – n х10⁹ т, Масса живого вещества, образованного за всю историю Земли, примерно равна 6,25х10²¹ тонн, что почти в два раза превосходит массу нашей планеты. Благодаря непрерывному обмену веществом между биосферой и литосферой все элементы земной коры неоднократно входили в состав живого вещества.

Рождение нефти происходит непрерывно. Возраст нефти может меняться от сотен миллионов лет до 1–2 млн. лет. За последние 400 млн. лет в земной коре образовалось около 12 трлн. тонн условного топлива, из которого примерно 80% приходится на уголь, остальная часть – на нефть и газ. Нефтеобразование – одна из ветвей круговорота углерода в природе, и пока планета «жива», этот процесс не прекратится. Современное ископаемое топливо находится в генетической связи с живым веществом прошлых эпох.

Дата добавления: 2014-01-11