Процессы нефтегазообразования. Аргументация сторонников органического и неорганического происхождения нефти.

1. Современный взгляд.

Вопросы об исходном веществе, из которого образовалась нефть, о процессах
нефтеобразования и формирования нефти в концентрированную залежь, а отдельных залежей в
месторождения до сего времени ещё не являются окончательно решёнными. Существует
множество мнений как об исходных для нефти веществах, так и о причинах и процессах,
обусловливающих её образование. В последние годы благодаря трудам главным образом
советских геологов, химиков, биологов, физиков и исследователей других специальностей
удалось выяснить основные закономерности в процессах нефтеобразования. В настоящее время
установлено, что нефть органического происхождения, т.е. она, как и уголь, возникла в
результате преобразования органических веществ.

Наиболее благоприятные условия для формирования нефти - морские, с так называемым некомпенсированным прогибанием. В теплых водах, на дне доисторического моря, веками накапливалась сапропель - глинистая почва, перемешанная с органическими останками умерших рыб, водорослей, моллюсков и прочей живности. В ней шла биохимическая стадия образования нефти.

Микроорганизмы при ограниченном доступе кислорода перерабатывали белки, углеводы и т.д. При этом образовывался метан, углекислый газ, вода и немного углеводородов. Данная стадия происходила в нескольких метрах от дна моря. Затем осадок уплотнился: произошел диагенез. Вследствие природных процессов дно моря опускалось, а сапропель накрывали материалы, которые из-за природных разрушений или потоками воды сносились с гор. Органика попадала в застойные, бескислородные условия. Когда сапропель опустилась до глубины в. 1,5 км, подземная температура достигла 100°С и стала достаточной для нефтеобразования. Начинаются химические реакции между веществами под действием температуры и давления. Сложные вещества разлагаются на более простые. Биохимические процессы затухают. Потом породу должна накрыть соль (в Прикаспийской впадине ее толщина достигает 4 км) или глина. С увеличением глубины растет содержание рассеянной нефти. Так, на глубине до 1,5 км идет газообразование, на интервале 175-8,5 км идет образование жидких углеводородов - микронефти - при температуре от 60 до 160°С. А на больших глубинах при температуре,! 150-200°С образуется метан. По мере уплотнения сапропели микронефть выжимается в вышележащие песчаники. Это процесс первичной миграции. Затем под влиянием различных сил микронефть перемещается вверх по наклону. Это вторичная миграция, которая является периодом формирования самого месторождения. Весь процесс занимает сотни миллионов лет.

2. Другие теории образования нефти.

Один из первых, кто высказал научно обоснованную концепцию о происхождении нефти, был М.В. Ломоносов. В середине XVIII века в своём тракте «О слоях земных» великий русский учёный писал, что нефть произошла из каменного угля. Исходное вещество было одно: органический материал, преобразованный сначала в уголь, а потом в нефть. М.В. Ломоносов первый указал на связь между горючими полезными ископаемыми - углём и нефтью и выдвинул первую в мире гипотезу о происхождении нефти из растительных остатков.

В XIX в. среди ученых были распространены идеи, близкие к представлениям М.В. Ломоносова. Споры велись главным образом вокруг исходного материала: животные или растения? Немецкие ученые Г. Гефер и К. Энглер в 1888 г. поставили опыты, доказавшие возможность получения нефти из животных организмов. Была произведена перегонка сельдевого жира при температуре 400°С и давлении 1 МПа. Из 492 кг жира было получено масло, горючие газы, вода, жиры и разные кислоты. Больше всего было отогнано масла (299 кг, или 61 %) плотностью 0,8105 г/смЗ, состоящего на 9/10 из УВ коричневого цвета.

Последующей разгонкой из масла получили предельные УВ (от пентана до нонана), парафин, смазочные масла, в состав которых входили олефины и ароматические УВ. Позднее, в 1919г. академиком Н.Д. Зелинским был осуществлен похожий опыт, но исходным материалом служил органогенный ил преимущественно растительного происхождения (сапропель) из озера Балхаш.

При его перегонке были получены: сырая смола - 63,2 %; кокс - 16,0%; газы (метан, оксид углерода, водород, сероводород) - 20,8 %. При последующей переработке смолы из нее извлекли бензин, керосин и тяжелые масла,

В конце XIX в., когда в астрономии и физике получило развитие применение спектральных методов исследования и в спектрах различных космических тел были обнаружены не только углерод и водород, но и углеводороды, русский геолог Н.А. Соколов выдвинул космическую гипотезу образования нефти. Он предполагал, что когда земля была в огненно-жидком состоянии, то углеводороды из газовой оболочки проникли в массу земного шара, а впоследствии при остывании выделились на его поверхности. Эта гипотеза не объясняет ни географического, ни геологического распределения нефтяных месторождений.

Академик В.И. Вернадский обратил внимание на наличие в нефти азотистых соединений, встречающихся в органическом мире.

Предшественники академика И.М. Губкина, русские геологи Андрусов и Михайловский также считали, что на Кавказе нефть образовалась из органического материала. По мнению И.М. Губкина, родина нефти находится в области древних мелководных морей, лагун и заливов. Он считал, что уголь и нефть - члены одного и того же генетического ряда горючих ископаемых.

Уголь образуется в болотах и пресноводных водоёмах, как правило, из высших растений. Нефть получается главным образом из низших растений и животных, но в других условиях. Нефть постепенно образовывалась в толще различных по возрасту осадочных пород, начиная от наиболее древних осадочных пород - кембрийских, возникших 600 млн. лет назад, до сравнительно молодых - третичных слоев, сложившихся 50 млн. лет назад.

Накопление органического материала для будущего образования нефти происходило в прибрежной полосе, в зоне борьбы между сушей и морем.

По вопросу об исходном материале существовали разные мнения. Некоторые учёные полагали, что нефть возникла из жиров погибших животных (рыбы, планктона), другие считали, что главную роль играли белки, третьи придавали большое значение углеводам. Теперь доказано, что нефть может образоваться из жиров, белков и углеводов, т.е. из всей суммы органических веществ.

И.М. Гуркин дал критический анализ проблемы происхождения нефти и разделил органические теории на три группы: теория, где преобладающая роль в образовании нефти отводится погибшим животным; теория, где преобладающая роль отводится погибшим растениям, и, наконец, теория смешанного животно- растительного происхождения нефти.

Последняя теория, детально разработанная И.М. Губкиным, носит название сапропелитовой от слова "сапропель" - глинистый ил - и является господствующей. В природе широко распространены различные виды сапропелитов.

Различие в исходном органическом веществе является одной из причин существующего разнообразия нефтей. Другими причинами являются различие температурных условий вмещающих пород, присутствие катализаторов и др., а также последующие преобразования пород, в которых заключена нефть.

В СССР были проведены исследования, в результате которых удалось установить роль микроорганизмов в образовании нефти. Т.Л. Гинзбург-Карагичева, открывшая присутствие в нефти разнообразнейших микроорганизмов, привела в своих исследованиях много новых, интересных сведений. Она установила, что в нефтях, ранее считавшихся ядом для бактерий, на больших глубинах идёт кипучая жизнь, не прекращавшаяся миллионы лет подряд.

Целый ряд бактерий живёт в нефти и питается ею, меняя, таким образом, химический состав нефти. Академик И.М. Губкин в своей теории нефтеобразования придавал этому открытию большое значение. Гинзбург-Карагичевой установлено, что бактерии нефтяных пластов превращают различные органические продукты в битуминозные.

Под действием ряда бактерий происходит разложение органических веществ и выделяетсяводород, необходимый для превращения органического материала в нефть.

16. Условия формирования подземных вод.

По современным представлениям основные запасы подземных вод формируются за счет проникновения воды в земную кору с поверхности или в капельно-жидком состоянии или в виде водяного пара, затем конденсирующегося под землей и превращающегося в жидкую воду.

Основными факторами, регулирующими инфильтрацию капельножидкой воды в поверхность суши и проникновение в почву водяного-пара из атмосферы, равно как и испарение влаги поверхностью сушиявляются климатические, геоморфологические, почвенно-растительные и геологические факторы.

Климатические факторы определяют различное состояние воды на земной поверхности и условия ее накопления. К ним относятсявлажность воздуха, испарение, количество и характер осадков, величина снегового покрова, температурные условия местности, барометрическое давление, направление и сила ветров.

Геоморфологические факторы включают рельеф местности, величину и форму водосборного бассейна. Они регулируют величину стока.

Почвенно-растительные факторы, как-то: характер и физическое строение почв и подпочв, характер и распределение растительного покрова, определяют течение процессов испарения и конденсации влаги,
и в известной мере условия ее инфильтрации в почву.

Пластовыми называют воды, приуроченные к продуктивным пластам нефтяных и газовых месторождений. В зависимости от положения, которое они занимают в залежи, их принято классифицировать следующим образом.

Краевые или контурные воды насыщают продуктивный пласт за контуром нефтегазоносности. Их называют подошвенными, если они подстилают нефтегазонасыщенную часть пласта.

Верхними называют воды водоносных горизонтов, залегающих выше нефтегазоносного пласта, нижними - воды горизонтов, залегающих ниже заданного нефтегазоносного пласта.. К промежуточным относят воды, приуроченные к водоносным пропласткам, которые расположены в самом продуктивном пласте. В нефтегазонасыщенных частях продуктивного пласта также содержится вода, оставшаяся со времени образования залежи. Эта вода, занимающая часть порового пространства и, как правило, являющаяся неподвижной, называется остаточной, иногда связанной, погребенной или реликтовой водой.

Пластовые воды оказывают непосредственное влияние на процессы извлечения нефти и газа. Активные контурные и подошвенные воды служат носителями пластовой энергии, вытесняющими углеводороды из пласта. Связанная вода, насыщая часть порового пространства, участвует во всех поверхностных, явлениях, которые сопровождают движение нефти и газа в коллекторе. Поэтому контроль, регулирование процесса разработки месторождения, проектирование методов повышения нефтеотдачи пластов требуют изучения свойств пластовых вод.

Пластовые воды представляют собой сложные растворы в составе которых — неорганические соли, газы, растворимые в воде органические вещества. Все они перешли в воду в течение длительного ее контакта с горными породами, газами и нефтью. Наличие этих компонентов обусловливает отличие физических свойств пластовых и пресных вод.

Среди растворенных в пластовой воде веществ преобладают неорганические соли: хлориды, сульфаты и карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов. Соли диссоциируют в воде с образованием соответствующих ионов. Количественные соотношения между содержанием главных ионов: К⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-, SO₄²~, HCO3-, CO_S²~, положены в основу принятой у нас в стране химической классификации вод по Сулину.

Общее содержание в воде растворенных солей принято называть минерализацией, величина которой колеблется в широких пределах. В зависимости от общей минерализации пластовые воды подразделяют на три класса: пресные воды с содержанием солей менее 0,1%; минерализованные — 0,1—0,5%; рассолы — более 5%.

Содержание растворенных газов в пластовой воде обычно не превышает 1,5—2 м³/м³. В составе растворенного газа преобладают метан, азот и углекислый газ.

Общая минерализация, газосодержание, температура и давление оказывают наиболее существенное влияние на все физические свойства пластовых вод.

Плотность пластовой воды растет с увеличением минерализации. Известны пластовые воды, плотность которых достигает 1450 кг/м³ при общей минерализации 642,8 кг/м³. В пластовых условиях плотность воды, как правило, меньше, чем в поверхностных условиях. Это связано с термическим расширением воды при повышении температуры; пластовое давление из-за низкой сжимаемости воды влияет на ее плотность незначительно.

Вязкость пластовых вод зависит в первую очередь от температуры и минерализации, и в меньшей степени от газосодержания и давления. В большинстве случаев вязкость пластовых вод нефтяных и газовых месторождений составляет 0,2—1,5 МПа-с. С ростом температуры вязкость воды существенно уменьшается, а с ростом минерализации возрастает, иногда в 1,5—2 раза по сравнению с пресной водой.

17. Газовые углеводородные системы, их состав и фазовые переходы.

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 632; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!