Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
32. Концептуальна база теорії органогенного походження нафти і газу. Поняття о нафтогазоматеринських світах. Ознаки нафтогазоматеринських світ.
Теория органического происхождения нефти и газа
Начало целенаправленной разработки идеи об органическом происхождении нефти было положено более двух сот лет назад М.В.Ломоносовым. Большой вклад в развитие этой теории внесли И.М. Губкин, В.И. Вернадский, Н.Д. Зелинский и др.
ОСНОВНЫЕ АРГУМЕНТЫ В ПОЛЬЗУ ОРГАНИЧЕСКОЙ ГИПОТЕЗЫ
1. Все растения и животные организмы на Земле состоят из углерода и водорода, т.е. на Земле имеется обширный органический материал, вполне обеспечивающий накопление нефти и газа.
2. Во многих нефтях найдены вещества – порфирины (производные хлорофилла). Они окрашивают кровь в красный цвет, а растения в зелёный цвет. Присутствие в нефтях порфиринов свидетельствуют о том, что температура в этих нефтях не превышала 2000С (выше этой температуры они начинают разрушаться).
3. Любое живое вещество содержит азот. Во всех нефтях также присутствует азот.
4. Все биологические вещества и все нефти оптически активны.
РАССЕЯННОЕ ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО В ЗЕМНОЙ КОРЕ
Все сторонники органической теории считают исходным продуктом для образования нефти – рассеянное органическое вещество (РОВ). Существует несколько типов РОВ.
1. Сапропелевое РОВ – продукты распада планктона, который накапливался в морских илах в восстановительной или слабовосстановительной обстановке. Сапропелевое РОВ является исходным продуктом для образования жидких углеводородов.
2. Гумусовое РОВ – продукты распада растительных организмов без доступа кислорода. Гумусовые РОВ являются исходным продуктом для газообразных углеводородов.
3. Смешанного типа РОВ – сапропелевого-гумусового или гумусового-сапропелевого.
Накопление РОВ происходит с начала жизни на Земле, т.е. 3-3,5 млрд. лет назад. Процесс преобразования РОВ в нефти и газа происходит постепенно и носит многоступенчатый характер. Стадийность процесса нефтегазообразования происходит в литосфере в следующем порядке:
1. Накопление исходного нефтематеринского рассеянного органического вещества в осадочных отложениях.
2. В ходе преобразования рассеянного органического вещества образуются нефтяные и газообразные углеводородов.
3. Перемещение нефтяных и газообразных углеводородов из нефтематеринских свит в породы-коллекторы.
4. Миграция углеводородов по пласту – коллектору.
5. Аккумуляция нефти и газа при наличии благоприятных условий (структур, литологии и др.).
6. Образование залежей нефти и газа.
7. Перераспределение и разрушение залежей нефти и газа.
СТАДИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ Рассеянного Органического Вещества
Процесс образования и изменения осадочных пород называется литогенезом. Литогенез делится на несколько этапов.
1. Седиментогенез – накопление, перемещение и окончательное осаждение органических компонентов.
2. Диагенез – превращение осадка в осадочную породу.
3. Эпигенез – изменение осадочных пород в процессе погружения до их превращения в метаморфическую горную породу.
4. Катагенез – процессы изменения отдельных составных частей осадочной горной породы (минералов, флюидов) при её эпигенезе.
5. Гипергенез – это разрушение горных пород при поднятии.
Отметим, что накопление и преобразование органического вещества (ОВ) тесно связано со всеми этапами изменения осадка, горной породы и находящегося в них ОВ. Согласно определению академика Н.М. Страхова, диагенез – совокупность природных процессов преобразования рыхлых осадков в породу или процессы физико-химического уравновешивания первичных компонентов осадка в термодинамических условиях поверхности Земли. В данном осадке обычно выделяют 4 составляющих: минеральная часть, костное органическое вещество (остатки отмерших животных и растений), поровые виды и живые организмы бентоса. Наиболее широко здесь распространены микроорганизмы.
Отметим, что деятельность микроорганизмов определяет все процессы, протекающие в диагенезе, поэтому в целом диагенез – это биогенная стадия преобразования осадка. Н.М. Стразов выделил 4 этапа диагенеза. На первом этапе в верхнем слое осадка, находящемся в окислительной или нейтральной обстановке (толщина слоя – 10-50 см), образуются железно-марганцовые конкреции, фосфориты. Продолжительность этапа – от нескольких дней до тысячелетий. Второй этап протекает в современных осадках до глубин 10 м и характеризуется восстановлением сульфатов, Fe и Mn. На третьем этапе, вероятно, наблюдается прекращение бактериальной деятельности. На четвертом этапе происходит превращение рыхлого осадка в крепкую компактную породу (литификация), отжим поровых вод протекает до глубин 300 м. Происходит дегидратация водных минералов и частичная перекристаллизация глин.
В жизни ОВ в диагенезе выделяются три стадии биохимического разложения и формирования керогена. Биохимическое разложение ОВ начитается сразу после отмирания организмов и наиболее интенсивно протекает в поверхностном слое осадка. Белки и углеводы подвергались расщеплению в водной толще. В результате в осадках присутствуют аминокислоты и сахара, содержание их в основном до 10% и быстро сокращается с глубиной. В ничтожных количествах аминокислоты и сахара встречаются и в древних породах.
Нефтегазоматеринская свита – это геологическая свита, в которой протекали или протекают процессы нефтегазогенерации. Понятие нефтегазома-теринской свиты ввел в 1927 г. Андрей Дмитриевич Архангельский (1879– 1940).
Нефтегазоматеринские свиты можно рассматривать как ископаемые или современные зоны газонефтеобразования, в которых генерировались или генерируются нефть и газ. Породы этих свит вместе с содержащимся в них органическим веществом прошли или проходят определенные фазы газонефтеобразования.
Миграция УВ может привести к их накоплению в толщах горных пород, в которых отсутствуют условия для нефтегазогенерации, такие свиты получили название нефтегазосодержащих.
Нефтегазоматеринская свита может перекрываться малопроницаемыми толщами, в этом случае в нефтегазоматеринской свите создаются условия для концентрации нефти или газа и тогда она становится одновременно нефтегазосодержащей.
33. Уявлення про головні фази нафто- и газоутворення в зв’язку зі стадійністю літогенезу.
СТАДИЙНОСТЬ ГАЗОНЕФТЕОБРАЗОВАНИЯ (а. stages of petroleum generation; н. Stadialitat der Erdol- und Gasbildung; ф. echelonnement de la formation du petrole et du gaz; и. division del proceso de la formacion del gaz у petroleo en las etapas) — существование ряда стадий в эволюции органического вещества с момента его захоронения в осадках до образования скоплений углеводородов и последующего их разрушения. Трансформация органического вещества сопряжена с процессом литогенеза вмещающих его пород, поэтому стадии газонефтеобразования в определённой мере совпадают со стадиями литогенеза.
Идея о стадийности газонефтеобразования имеет долгую историю: американский учёный Д. Уайт (начало 20 в.) выделял 2 периода в образовании нефти — биохимический и геохимический. И. М. Губкин (1932) определял 6 стадий: накопления органического вещества в осадках; краткого биохимического процесса (превращение органического вещества в нефть под действием различных факторов, начиная со времени его погребения на морском дне); длительного геохимического превращения органического вещества с образованием нефти, обусловленного повышением температуры и давления при погружении пород; образования диффузно-рассеянной нефти и перехода её в переслаивающиеся с глинами пористые породы-коллекторы; завершающую, связанную со складкообразованием и формированием в сводовой части складок залежей нефти, поступающей из депрессионных зон; заключительную, характеризующуюся разрушением залежей в результате денудации складок. В. А. Соколов различал 3 основные зоны газонефтеобразования — биохимическую, переходную и термокаталитическую. Н. Б. Вассоевич (1954, 1962) увязал стадийность газонефтеобразования со стадиями литогенеза. Дополненная и расширенная эта схема в результате комплексных детальных геохимических исследований отражает весь процесс газонефтеобразования в осадочных породах.
Седиментогенез (начальная стадия) характеризуется накоплением исходного нефтегазоматеринского органического вещества в субаквальных осадках за счёт синтеза продуктов деструкции биоценозов (липидов, углеводов, белков, целлюлозы, лигнина); формированием нефтегазоматеринского потенциала органического вещества, обусловленного его молекулярной структурой, и потенциала пород, зависящего от типа накопленного органического вещества (сапропелевый или гумусовый) и его концентрации в породе. Переработка органического вещества на этой стадии связана в основном с деятельностью микробов, в т.ч. бактерий, и бентосных организмов, в результате которой органический углерод расходуется на редукцию железа из окисной формы в закисную, на образование биохимического метана и углекислого газа, большей частью рассеивающихся в атмосфере. Реже (при низких температурах, высоких давлениях) метан образует газогидратные залежи или накапливается в растворённом в воде состоянии. Концентрация образовавшихся жидких углеводородов на этой стадии ничтожно мала, а в их составе нечётные алканы преобладают над чётными.
Стадия диагенеза характеризуется затуханием аэробного преобразования органического вещества, установлением физико-химического равновесия в среде осадка-породы. Начинается анаэробный период превращения органического вещества, формируется "юная" микронефть. Концентрация её повышается как за счёт углеводородов, синтезированных анаэробными микроорганизмами, так и за счёт химических превращений органического вещества в низкотемпературных условиях (декарбоксилирование жирных кислот, дезаминирование белков и др.). Содержание микронефти в породе может достигать 0,01-0,05% и тем выше, чем выше исходный потенциал органического вещества. Основным продуктом этой стадии являются газообразные углеводороды (верхняя зона газообразования), формирующие при наличии ловушек газовые залежи.
Стадия катагенеза расчленяется на ряд подстадий: раннюю — протокатагенез (буроугольный этап углефикаций), среднюю — мезокатагенез (каменноугольный этап), позднюю — апокатагенез (антрацитовый этап). Протокатагенез характеризуется погружением пород в области температур 50- 80°С и давлений 30,4-35,5 МПа. Процесс дальнейшего физико-химического преобразования органики, но в более жёстких термобарических условиях, сопровождается преимущественно образованием газообразных углеводородов за счёт отщепления периферических групп от исходной макромолекулы органического вещества. Одновременно происходит разукрупнение (отделение низкомолекулярных углеродистых соединений) и укрупнение молекул органического вещества (полимеризация основной матрицы керогена), к концу подстадий — созревание микронефти (жирные кислоты частично декарбоксилируются, частично полимеризуются и переходят в полимерлипиды). Мезокатагенез (MK) — основная подстадия в истории образования нефти. Она расчленяется на ряд градаций от MK1 до MK5. Породы при погружении продолжают уплотняться, температура к концу MK достигает 200-250°С, давление — 179,2-202,6 МПа. Происходит внутримолекулярная перестройка основной матрицы керогена, в результате которой выделяется широкая гамма углеводородов. На градациях MK1-MK3 при температурах 60-180°С образуется основная масса углеводородов нефтяного ряда — главная фаза (зона) нефтеобразования; на последующих градациях (MK4-MK5) генерируется в основном газ — зона преимущественно метанообразования, 2-я главная зона газообразования. На подстадии апокатагенеза (температура свыше 250°С) происходит графитизация углефицированного вещества; в начале подстадии продолжается генерация метана, к концу — происходит выделение в основном кислых газов, разложение нефти. В стадийности газонефтеобразования газ начинает процесс нефтегазообразования, сопровождает основную генерацию нефти и завершает её (зоны конденсата и сухого газа).
34. Аргументи прихильників абіогенного походження нафти и газу в земній корі.
Гипотезы неорганического происхождения нефти и газа
1. Д. И. Менделеев в 1886 г. сформулировал карбидную гипотезу, которая явилась первой гипотезой неорганического происхождения.
Основные положения этой гипотезы:
а) выходы нефти на поверхность свидетельствуют о том, что место её образования расположено глубоко в мантии, а нефть совершает восходящее движение;
б) химическая реакция, обеспечивающая образование соединений углерода и водорода;
2FeC + 3H2O ? Fe 2O 3 + C 2H 6
Углеводороды в газообразном состоянии поднимаются в верхние холодные зоны Земли, где конденсируются и скапливаются в трещинах, пустотах и порах, образуя залежи.
Возражения против этой гипотезы:
а) существование расплавленных масс углеродистых металлов не доказано;
б) отсутствие путей миграции для воды в толще расплавленных пород в глубине земли;
в) углеводороды, полученные в результате этой химической реакции лабораторным путём оптически не активны, а природные нефти обладают этим свойством;
г) гипотеза не объясняет существование нефтей различного состава.
2. В.Д. Соколов в 1892 г. выдвинул космическую гипотезу.
Причиной возникновения этой гипотезы послужили находки углеводородов в метеоритах.
По этой гипотезе углеводороды содержались в газовой оболочке Земли в огненно-жидком состоянии. По мере остывания Земли углеводорода поглощались остывающим субстратом и, наконец, конденсировались в верхних, наиболее остывших слоях - в земной коре.
Исходя из современных представлений, Земля образовалась в результате сгущения космической холодной газопылевой материи. Вполне очевидно, что нефть при таких температурах сгорела бы.
3. Н.А. Кудрявцев в 1966 г. предположил вулканическую гипотезу.
По этой гипотезе углеводороды и их радикалы образуются в магматических глубинных очагах, где господствуют высокие давления и температуры. В результате обогащения водородом глубинного происхождения, образуются более сложные углеводороды, которые мигрируют в осадочную оболочку Земли.
Необоснованность этой гипотезы доказана Губкиным:
а) отсутствует достоверный механизм реакции образования углеводородов;
б) отсутствие нефтяных скоплений в центральных частях горных сооружений, где вулканическая деятельность была наиболее активной;
в) остаётся вопрос о путях, по которым углеводороды проникают в верхние слои.