Происхождение нефти и газа

Скважины: А - 827, Б - 801, В - 823, Г - 829, Д - 759

Татарский синдром отмечен и в других нефтедобывающих регионах России и прилегающих независимых государствах. Так, зафиксированы месторождения (в том числе и на Северном Кавказе), где первоначально подсчитанные запасы нефти были многократно превышены в процессе многолетней разработки этих месторождений. Известны случаи рекордно длительной эксплуатации нефтяных скважин. Например, два мелких месторождения в районе Цхенис-Цхали на границе Грузии и Азербайджана эксплуатируются уже с конца XIX в. (со времени Нобеля) и до сих пор дают нефть.

На ряде месторождений Западной Сибири также зафиксирован пульсирующий режим нефтедобычи в скважинах. В качестве примера приведем кривые дебитов скважин Усть-Балыкского месторождения, которые показывают, что за период с 1967 по 1991 г. дебиты в скважинах неоднократ-но возрастали и убывали (рис. 1, А-Г).

Такой же эффект отмечен и в районах Терско-Сунженской зоны на Октябрьс-ком месторождении (см. рис. 1, Д).

Широко распространено естественное высачивание нефти на поверхности дна Мирового океана. Оно установлено во многих районах мира: у берегов Австралии, Аляски, Венесуэлы, Канады, Мексики, США, в Персидском заливе, Каспийском море, у o-вa Тринидат и т.д. Суммарный объем самопроизвольного выхода жидких УВ иногда очень значительный. Так, в морском бассейне Санта-Барбара у берегов Калифорнии лишь с одного участка дна поступает до 11 тыс. л нефти/сут. Этот источник, действующий уже более 10 тыс. лет, был обнаружен в 1793 г. Д.Ванкувером (Соколов Б.А, Гусева А.Н., 1993).

Подсчеты, проведенные Ф.Г. Дадашевым и другими, показали, что в районе Апшеронского полуострова на дневную поверхность посредством извержения грязевых вулканов выходят миллиарды кубометров газа и несколько миллионов тонн нефти в год. Всемирную известность получил храм огнепоклонников в Сураханах, где с XV в. из недр естественным образом истекает метановый газ.

Естественное выделение метана установлено в рифтовых долинах Мирового океана через так называемые черные курильщики - конусообразные вершины высотой в десятки и сотни метров. Специфика такого феномена в том, что вокруг этих вершин отсутствуют осадочные породы. Считается, что образование метана происходит здесь минеральным путем в низах океанической коры за счет гидратации железосодержащих пород основного состава морскими водами с растворенным углекислым газом. Возможная реакция идет по следующей формуле:

По данным ряда ученых, масштаб этого явления оценивается в 10 млн т (109 м3) метана/год (Сорохтин О.Г., Ушаков А.С., 2002).

В современных океанах абиогенный метан рассеивается в морских водах, а потом уходит в атмосферу. Но если допустить, что рифтовые долины океана окажутся перекрытыми осадочными породами, то метан минерального происхождения начнет скапливаться в осадочных толщах. Тогда только за 1 млн лет сможет накопиться 1015 м3 метана, что соответствует всем выявленным запасам этого газа в мире.

Все эти примеры доказывают, что в современное время в земной коре активно протекают процессы миграции УВ-флюидов и образования их новых скоплений. Классическая геология нефти и газа учит, что миграция УВ в породах происходит путем фильтрации, отжатия, диффузии и т.д. Процесс этот медленный, и заметное продвижение флюида происходит в течение тысяч и миллионов лет.

Однако наблюдения и опыты последних лет показывают, что движение флюида в пористых и трещинных пластах может происходить гораздо быстрее. Так, в результате экспериментов, проведенных на Талинском месторождении Западной Сибири, установлено, что скорость перемещения нефтяного флюида от скважины к скважине составляет почти 6 км/сут. В Терско-Сунженском регионе быстрота вертикальной миграции нефти достигает сотен метров в год, или примерно 1 м/сут. Скорость движения жидких УВ на дневную поверхность в масштабах всей планеты оценивается как 3,8 ·106 т/год. При такой интенсивности миграции только за четвертичный период (т.е. за последний 1 млн. лет) из недр планеты естественным путем высочилось около 4·1012 т нефти, что в 2 раза превышает известные на сегодняшний день ее геологические запасы и в 7 раз больше извлекаемых запасов (Скарятин В.Д., Макарова М.Г., 2005).

Эти и другие данные свидетельствуют о том, что движение УВ-флюида в земной коре происходит с гораздо большей скоростью, чем это предполагалось ранее, процесс идет постоянно и продолжается в настоящее время. В соответствии с этим и формирование скоплений нефти и газа - постоянно действующий процесс: залежи УВ формировались и переформировывались в прошлые геологические эпохи, они формируются и сейчас, буквально на наших глазах, причем скорость формирования залежей исчисляется не миллионами лет, а годами, она вполне сопоставима с жизнью человека. Так, в рифтовой впадине Калифорнийского залива, который начал раскрываться только 3-5 млн лет назад, накопилась толща осадков мощностью до 4 км с высоким содержанием органики. Под действием высокотемпературных гидротерм здесь уже образовалась жидкая незрелая нефть, возраст которой оценивается в несколько сотен лет (Соколов Б.А., Гусева Н.А., 1993).

Каковы же причины активного и быстрого современного образования и миграции УВ? Сторонники неорганической теории происхождения нефти и газа видят ее в дегазации мантии Земли. Вместе с другими газами, такими как водород, углекислый газ, гелий, мантия “выдыхает” и УВ-газы.

Истечение минерального метана из низов коры и мантии посредством “черных курильщиков” отрицать нельзя. Однако нигде в рифтовых долинах Мирового океана не было обнаружено нефтяных источников. Кроме того, нефть - это сложное природное соединение, состоящее из смеси УВ и его соединений, различных минеральных добавок, порфиринов и т.д.

В соответствии с геодинамической концепцией нефтегазообразования, образование нефти и газа может происходить различным путем: в крупных впадинах земной коры по классической схеме; в рифтовых прогибах, возникающих при раскрытии океанических бассейнов; в зонах субдукции, где происходит столкновение литосферных плит, когда тонкая океаническая кора погружается под толстую кору материков (Гаврилов В.П., 1998).

Применительно к Северному Кавказу и Терско-Сунженскому району, где и расположены месторождения Чеченской Республики, действует субдукционный механизм образования УВ. Вдоль всей Крымско-Кавказской сутуры - границы столкновения мелких плит с Восточно-Европейским континентом - в настоящее время происходит внутриконтинентальная субдукция (рис. 2).

Особенно она заметна в Южно-Каспийской впадине. Последняя представляет собой оставшийся от океана Тетис внутриконтинентальный морской бассейн с мощной толщей пластичных плиоценовых отложений, обогащенных рассеянной органикой. Вместе с нижней частью литосферы часть этих осадков затягивается в верхнюю мантию Земли, где в условиях высоких температур и давлений происходят достаточно быстрая деструкция органики и синтез новых УВ-молекул (рис. 3). Процессы имеют, по-видимому, скачкообразный характер и протекают с большой скоростью. Их можно сравнить с искусственной перегонкой органики в лабораторных условиях, когда за короткое время, но при высокой температуре из органического материала получали синтетическую нефть (опыты Н.Д. Зелинского, Г. Гефера, К. Энглера и др.). Вместе с водяным флюидом, который возникает при дегидратации осадков, затянутых в зону подвига, нефть и газ устремляются вверх по разломам, трещинам, порам и капиллярным каналам, мигрируют в осадочный чехол, пока не аккумулируются в залежь. Hе перехваченные ловушками флюидные потоки из глубоких недр в ряде мест выходят на дневную поверхность и образуют грязевые вулканы, которые извергают, как уже отмечалось, довольно большое количество УВ-газа и нефти.

Располагаются они, как правило, вдоль зон столкновения литосферных плит и являются очагами разгрузки флюидов, образующихся при погружении и дегидратации коры. В пределах Южного Каспия и прилегающих районов Восточного Азербайджана закартировано более 200 грязевых вулканов, а их корни, по данным сейсморазведки, лежат на глубине до 20 км и более.

Рис. 2

1 - Крымско-Кавказская сутура; 2 - границы Южно-Каспийской плиты; 3 - направление движения плиты; 4 - области грязевого вулканизма; 5 - границы Терско-Сунженского района; 6 - месторождения: а - нефти, б - газа

По мнению А.И.Алиева, грязевулканическая деятельность Южного Каспия свидетельствует об интенсивной генерации УВ-газов [1]. По его мнению, эти процессы наиболее активно протекают в низах осадочного чехла.

От Апшеронского полуострова до Челекенского по дну Каспийского моря протянулось крупное валообразное поднятие - так называемый Апшеронский порог. К нему-то и приурочено большинство знаменитых месторождений нефти Южного Каспия (см. рис. 2). По нашей модели, это не что иное, как аккреционная призма, т.е. комплекс осадочных пород, которые не “проскочили” в зону субдукции, а оказались “содраны” и собраны в своеобразную кучу. В ее пределах и создались благоприятные условия для накопления блуждающих УВ-флюидов в залежи.

Таким образом, любая залежь жидких или газообразных УВ - это некая динамически равновесная, но в то же время открытая, диссипативная система, способная к самовосстановлению в относительно короткое время, измеряемое годами.

Рис. 3

Кора: 1 - континентальная, 2 - океаническая; 3 - осадочный слой; 4 - миграционные потоки; 5 - залежи нефти и газа

Эксплуатация залежи нарушает установившееся динамическое равновесие в пласте, возбуждая естественный подток УВ-флюидов, которые начинают компенсировать величину отбора. Если при этом скорость извлечения (т.е. форсированный отбор) в разы превышает скорость естественного пополнения, то залежь истощается.

Мы рассмотрели на реальных примерах только три возможных механизма образования новых объемов нефти и газа, но в природе их может быть гораздо больше. В каждом конкретном случае действует свой УВ-источник. В геологической истории Земли УВ-соединения образовывались всегда, рождаются они и сейчас, на наших глазах, и процесс этот будет происходить и в будущем. Этим тезисом подтверждаются фундаментальные представления академика И.М.Губкина о том, что нефтегазообразование имеет глобальный и постоянный характер.

Факты, о которых говорилось, были известны сравнительно давно, но на них не обращали должного внимания. Поскольку умы ученых истощались схоластическими спорами о том, каким образом образовались УВ: органическим или же неорганическим путем? Геодинамическая модель нефтегазообразования допускает смешанный (микстгенетический, полигенный) генезис. Скорее всего, нефть - это результат природной “перегонки” рассеянной органики, а газ может иметь и минеральное происхождение. В наше время, когда мотив об исчерпаемости ресурсов нефти и газа звучит все настойчивее, новые подходы к теории нефтегазообразования заслуживают большего внимания. Если их учитывать, то оценку ресурсов нефти и газа и разработку их месторождений надо строить на новых принципах.

Во-первых, в теории геологии нефти и газа должно найти достойное отражение существование очагов нефтегазообразования, с которыми связаны узлы или полюса нефтегазонакопления. В задачу изучения нефтегазоносных бассейнов и областей необходимо включать не только выявление нефтегазоматеринских пород, коллекторских толщ, покрышек и ловушек, но и очагов нефтегазообразования, оценку их потенциальных возможностей по производству УВ, возможных путей миграции новых порций нефти и газа, установление месторождений, которые расположены на этих миграционных путях и имеют современную подпитку УВ.

Во-вторых, при эксплуатации залежи следует отказаться от “насильственных” технологий извлечения нефти и газа из продуктивных пластов и, прежде всего, от форсированного отбора флюида, чем мы сейчас сильно грешим. Скорость отбора должна находиться в определенном соотношении со скоростью поступления УВ из очагов генерации. При этом условии одни месторождения будут определять уровень добычи, другие - находиться в естественном состоянии покоя для пополнения своих запасов. Таким образом, скорректированные нефтегазодобывающие районы будут действовать сотни лет, давая устойчивую и сбалансированную масштабом генерации добычу нефти и газа. Из этого следует, что в технологический цикл разработки месторождений надлежит вводить специальные реабилитационные периоды, когда залежь или месторождение выводится из эксплуатации и пополняет свои ресурсы за счет естественной энергии пласта и подтока УВ-флюида. Именно такой принцип “щадящей” разработки, подобно принципу культивации лесных угодий, должен стать, на взгляд автора статьи, важнейшим в дальнейшем развитии теории и практики разработки нефтяных и газовых месторождений.

В-третьих, при разработке месторождений следует учитывать возможность переформирования залежи как естественным путем, так и искусственным за счет воздействия на пласт различными методами (вибрацией, гидравлическим импульсом и т.д.). В связи с этим, понятие “разработка продуктивного объекта” целесообразно заменить понятием “управление процессом извлечения нефти или газа” со всеми вытекающими последствиями.

В-четвертых, назрела необходимость организации с самого начала разработки месторождений геофлюидодинамического мониторинга с определенным набором параметров, построения геофлюидодинамических моделей залежей нефти или газа. Главная цель этого - обеспечить максимальные коэффициенты нефте- и газоизвлечения за счет эффективного использования естественной пластовой энергии и своевременной корректировки системы разработки.

Наконец, в-пятых, сделанные утверждения следует рассматривать как принципиальную постановку проблемы. Еще далеко не все ясно, многое не доказано, ряд положений требует проверки, дополнительного и целенаправленного изучения. Отсюда вытекает необходимость организации и проведения комплексных фундаментальных исследований по данной проблеме, включая создание натурного полигона для организации мониторинговых наблюдений.

Таким образом, в результате и на основании изложенного выдвигается тезис о том, что нефть и газ - возобновляемые природные ископаемые, освоение их месторождений должно строиться, исходя из научно обоснованного баланса объемов естественной генерации УВ и отбора в процессе эксплуатации месторождений.

Заключение

Знаем ли мы правду об истинных запасах нефти и газа? Почему нефтяным компаниям выгодно занижать свои запасы нефти? Почему запасы нефти в России засекречены и охраняются законом? Почему геология - наука не точная? И хватит ли нам нефти до конца тысячелетия?

Как же изучаются запасы нефти и газа? Очень просто. На поверхности земли производится взрыв, взрывная волна проникает вглубь земли, отражается и возвращается назад. Там ее улавливают сейсмоприемники, записывают колебания на магнитную ленту, а потом компьютер по этим данным строит профиль земной коры, где видны полости, заполненные нефтью, газом, и т.д.

Это в теории. На практике наше знание о земных глубинах ограничено слоем (поверхностью) Мохоровичича. От 5 до 70 км в разных частях земного шара. Так вот, открою секрет. Наука вообще не знает, что творится за этим слоем. Есть невнятные гипотезы, одна противоречивее другой. Все они не работают. Вот такая длинная амбула, что бы вам было интереснее.

А что такое нефть и газ? Вот банальное определение:

Сырая нефть -- природная легко воспламеняющаяся жидкость, которая находится в глубоких осадочных отложениях и хорошо известна благодаря ее использованию в качестве топлива и сырья для химического производства. Химически нефть -- это сложная смесь углеводородов с различным числом атомов углерода в молекулах; в их составе могут присутствовать сера, азот, кислород и незначительные количества некоторых металлов.

Природный (нефтяной) газ, состоящий из метана и других легких насыщенных углеводородов, -- весьма дешевое и удобное топливо. Все. Все остальные определения и попытки понять, что это такое - это гадание на кофейной гуще.

Вот уже примерно 130 лет сосуществуют две теории на этот счет. Согласно первой, общепризнанной, нефть -- невозобновляемый ресурс, имеет органическое происхождение и образуется с участием останков древней флоры и фауны.

Альтернативная теория предполагает неорганическое происхождение: образуется благодаря круговороту воды в природе. Таким образом вода переносит углеводороды, вступающие в реакцию с водородом из недр Земли. Поэтому нефть -- возобновляемый ресурс.

Обратимся к практике

Так, специалист известнейшего в мире Института проблем нефти и газа Российской Академии наук Азарий Баренбаум уверен: традиционное мнение о том, что нефть образуется из остатков отмерших живых организмов - в корне неверно. Он развил теорию Менделеева, а заодно и опроверг теорию парникового эффекта. Как все происходит? Углерод, попадающий в атмосферу, вымывается из нее дождями и с дождевой водой снова падает в землю в форме гидрокарбоната. Одновременно с накоплением в земной коре углерода в толще недр из мантии выделяются мощные потоки водорода. При высоких температурах и давлении происходят химические реакции, в результате которых появляются газы, в том числе метан и капельная нефть. И что особенно удивительно, весь этот процесс происходит не за миллионы, а всего за несколько десятков лет. Выводы ученого подтверждают возобновление запасов нефти на давно эксплуатируемых нефтегазовых месторождениях, а потом заброшенных в 40 -- 50-е годы прошлого века: в Татарии, Чечне, Мексике, американских штатах Техас и Оклахома.

Так на чем же основан феномен необъяснимого роста запасов существующих месторождений? Поясню на примере. Когда нефть была открыта в Татарстане, ее запасы оценили в 709 млн. тонн. Ошибки вроде не было. Однако на сегодняшний день в Татарстане уже добыто почти в четыре раза больше нефти, чем было предсказано, - около 2,7 млрд. тонн. И заканчиваться татарская нефть не собирается. В обозримом будущем.

Один из авторов открытия, профессор ГАНГ Виктор Гаврилов может часами перечислять примеры таких «аномалий». Суть его теории - природа умеет пополнять свои кладовые. Известно, что углеводороды постоянно поднимаются из глубин планеты к поверхности земной коры. Считалось, что это происходит очень медленно. Для восстановления запасов месторождений нужны десятки миллионов лет.

Но ученые из ГАНГ уверены, что процесс идет значительно быстрее. Чтобы вновь наполнить скважины «черным золотом», достаточно времени, сопоставимого с продолжительностью жизни человека. «Мы проводили эксперименты на Талинском месторождении в Западной Сибири. Оказалось, что скорость перемещения нефтяных флюидов (летучих компонентов нефти) от скважины к скважине составляет почти 6 км в сутки», - рассказывает Гаврилов.

Если нефть и газ действительно окажутся возобновляемыми ресурсами, в этом не будет ничего удивительного. Они - одни из главных загадок природы. Известен их химический состав, совершенствуются методы добычи, но их происхождение - тайна за семью печатями.

Кстати, считается, что абсолютно точной информации (государственной) о реальных запасах нефти в России нет. Запасы газа известны, они публикуются, а запасы нефти - нет - запрещено еще с советских времен. Так ли это, мне точно выяснить не удалось. Мнения же экспертов разделились. Есть мнение, что реальные запасы в России в 3-4 раза больше, чем по данным BP Statistical review of world energy за 2009 год - 79 млрд. баррелей. Впрочем, есть мнение что нефтяные запасы Земли в настоящее время сознательно завышаются, дабы избежать паники и чудовищного роста цен.

Итак, к чему мы пришли? Геологи не знают истинных запасов нефти, а политики и бизнесмены этими цифрами манипулируют в зависимости от обстоятельств. Но приблизительно можно предположить, (по многочисленным публикациям), что запасов нефти и газа в России хватит до конца нынешнего века. Т.е. поводов для паники нет.

Да и теория о «возобновляемости» нефти и газа мне очень понравилась.

В силу ее непротиворечивости и подтверждением реальными фактами. Поэтому полагаю, что в этом вопросе мы можем быть оптимистами, и вспомнить главу из книги Дейла Карнеги, как перестать беспокоится и начать жить.

Литература

1. Алиев А.И. Грязевые вулканы - очаги периодической газогидродинамической разгрузки быстропогружающихся осадочных бассейнов и важные критерии прогноза газоносности больших глубин Геология нефти и газа. - 2006. - № 5.

2. Запивалов Н.П. Флюидодинамические модели залежей нефти и газа Н.П. Запивалов, И.П. Попов. - Новороссийск: Изд-во СО РАН, 2003.

3. Лапинская Т.А. Древнейшие метаморфические толщи фундамента как возможный источник углеводородов осадочного чехла Т.А. Лапинская, Л.П. Попова, А.В.Постников Нефтегазоносность фундамента осадочных бассейнов. - М.: Изд-во РГУНГ.

4. Муслимов Р.Х. Потенциал фундамента нефтегазоносных бассейнов // ТЭК. - 2004. - № 2.

5. Плотникова И.Н. Зоны разуплотнения кристаллического фундамента Волго-Уральской антеклизы как потенциальные нефтегазовые объекты: дис. докт. геол.-минер. наук, Казань, 2002.

6. О.К. Баженова. «Геология и геохимия нефти и газа» М. 2004.

7. А.А. Бакиров, З. А. Табасаранский. «Геология и геохимия нефти и газа» М. «Недра» 1982.

Размещено на Allbest.ru