Исследование геологических процессов образования, эволюции и перераспределения нефти и газа в земной коре

Поэтому, только принципиально новые технологии бурения, добычи и использования углеводородов планеты позволяет обеспечить возрастающие потребности населения в условиях цивилизованной торговли между странами и международной координации работ по добыче на мировом уровне [16,17,18,19,20,21].

1.6.1 Строение коры планеты

Самый верхний слой твердой земли ученые назвали корой. Состав коры сложный. Больше всего в ней оказалось кислорода, кремния и алюминия. Потом шли остальные элементы, но их значительно меньше. Конечно, газ кислород содержится в коре не в чистом виде. Он входит в состав окислов. Ведь даже обыкновенный песок - это окисел кремния со всякими добавками. А простая глина - такой же окисел алюминия, но тоже со множеством добавок. Раньше легкоплавкие породы земной коры называли «сиаль». «Си» от слова силициум - кремний, по-латински, «аль» - от алюминия.

Состав и строение земли всегда интересовали человечество. Да и неудивительно - ведь именно кора, ее верхний слой обеспечивает человека всем необходимым для жизни. К сожалению, прошли те времена, когда каменный уголь и руду люди добывали прямо с поверхности, стоило лишь разворошить чуть-чуть пахотную землю или мох или другую какую-нибудь почву. Прошло время, когда нефть тугими фонтанами била из скважин, пробуренных на несколько десятков метров. Сейчас, чтобы найти полезные ископаемые, приходится тщательно изучать строение земной' коры и забираться в нее все глубже и глубже.

Глубоко под земной корой находятся очаги раскаленной магмы. Могучие силы земного давления сдавливают ее. Бьется горячее земное «варево», ищет, куда бы прорваться. Самый легкий путь - наверх, там давление поменьше. Найдет магма трещинку и, как паста из тюбика, выдавливается, выдавливается. Раздвигает породы, уплотняет их, прогревает. Окружает себя как скорлупой. В такой скорлупе магма остывает. А раз остывает - объем ее уменьшается. И вся масса ее как бы проседает. Между гранитом, в который превратилась остывшая магма, и прочным сводом-скорлупой образуется пористая, трещиноватая область. В нее начинает пробираться вода. Горячие геотермальные растворы приносят сюда соединения самых разных металлов, часть из них выпадает в осадки. Год за годом, тысячелетие за тысячелетием длится этот процесс. И образуется в пористой области месторождение редких металлов.

Больше всего сведений о строении земной коры дал все же сейсмический метод. Я уже рассказывал о том, как под действием землетрясений или мощных взрывов частицы земли сдвигаются, передают свое движение дальше и возникают сейсмические волны. Они, как рентгеновские лучи, «просвечивают» Землю, выявляя ее внутреннее строение. В 1909 году сербский ученый Андрей Мохоровичич, изучая землетрясение в Загребе, обнаружил слой, отделяющий земную кору от мантии.

Затем четырнадцать лет спустя австрийский ученый В. Конрад выделил внутри земной коры еще одну границу. Выше нее скорость распространения сейсмических волн равнялась скорости таких колебаний в граните, а ниже - в базальтах. Этот слой или поверхность назвали «поверхностью Конрада». И ученые договорились считать, что под осадочным, сравнительно рыхлым, слоем на глубине 20-25 километров лежат сначала граниты, а за ними, еще глубже, - базальты.

На самом-то деле, конечно, в «гранитном слое» находятся вовсе не знакомые нам всем граниты, а множество самых разных пород, спрессованных до плотности гранита. Точно так же, как и «базальтовый слой» тоже не состоит из одного лишь базальта.

Таким трехслойным «пирогом» представляется сегодня материковая или континентальная кора. И совсем иначе оказалась устроена земная кора, выстилающая океаническое дно. Осадков на дне значительно меньше, чем на суше, причем, земная кора под океанами образована без гранитного слоя.

1.6.2 Состав вещества ядра Земли

Идей о строении ядра Земли было высказано бесчисленное множество. Дмитрий Иванович Соколов - русский геолог и академик - говорил, что вещества внутри Земли распределяются, словно шлак и металл в плавильной печи.

Это образное сравнение не раз получало подтверждение. Ученые внимательно изучали прилетавшие из космоса железные метеориты, считая их осколками ядра распавшейся планеты. Значит, и у Земли ядро должно состоять из тяжелого железа, находящегося в расплавленном состоянии.

В 1922 году норвежский геохимик Виктор Мориц Гольдшмидт выдвинул идею общего расслоения вещества Земли еще в ту пору, когда вся планета находилась в жидком состоянии. Он это вывел по аналогии с металлургическим процессом, изученным на сталелитейных заводах. «В стадии жидкого расплава, - говорил он, - вещество Земли разделилось на три несмешивающихся жидкости - силикатную, сульфидную и металлическую. При дальнейшем остывании эти жидкости образовали главные оболочки Земли - кору, мантию и железное ядро»

Однако ближе к нашему времени идея «горячего» происхождения нашей планеты все больше уступала «холодному» творению. И в 1939 году Лодочников предложил другую картину формирования недр Земли. К этому времени уже была известна идея фазовых переходов вещества. Лодочников предположил, что фазовые изменения вещества с увеличением глубины усиливаются, в результате чего вещество разделяется на оболочки. При этом ядро вовсе не обязательно должно быть железным. Оно может состоять из переуплотненных силикатных пород, находящихся в «металлическом» состоянии. Эта идея была подхвачена и развита в 1948 году финским ученым В. Рамзеем. Получалось, что хоть ядро Земли и имеет иное физическое состояние, чем мантия, но причин считать его состоящим именно из железа нет никаких. Ведь переуплотненный оливин мог быть столь же тяжелым, как и металл.

Расчеты показывали, что соединение железа с кислородом - окись железа - вроде бы легко для чисто железного ядра. Но ведь в условиях сжатия и нагрева в недрах окись железа тоже должна претерпеть фазовые изменения. В условиях, существующих вблизи центра Земли, лишь два атома железа способны удержать один атом кислорода. Значит, плотность полученной окиси станет больше.

И снова расчеты, расчеты. Но зато каково удовлетворение, когда полученный результат показал, что плотность и масса земного ядра, построенного из окиси железа, претерпевшей фазовые изменения, дает точно ту величину, которую требует современная модель ядра.

Самая правдоподобная за всю историю ее поисков модель нашей планеты. «Внешнее ядро Земли состоит из окиси одновалентной фазы железа Fe2О, а внутреннее ядро - из металлического железа или сплава железа с никелем, - пишет в своей книге Олег Георгиевич Сорохтин. - Переходный слой F между внутренним и внешним ядром можно считать состоящим из сернистого железа - троиллита FeS».

В создании современной гипотезы о выделении ядра из первичного вещества Земли принимают участие многие выдающиеся геологи и геофизики, океанологи и сейсмологи - представители буквально всех отраслей науки, изучающей планету. Процессы тектонического развития Земли, по мнению ученых, будут продолжаться в недрах еще довольно долго, по крайней мере, впереди у нашей планеты есть еще пара миллиардов лет.

1.6.3 Космические технологии изучение геоэкологии и геологии нефтегазовых месторождений

Говоря о влиянии космической теории и практики на развитие нефтегазовой индустрии, надо, прежде всего, согласиться с тем, что Вселенная - единая система, объекты которой взаимосвязаны и взаимозависимы. Не вдаваясь в существующие теории образования Вселенной и ее объектов, в том числе планеты Земля, отметим, что они созданы Творцом с величайшей гармонией, взаимообусловленной связью и совершенством. Только с этих позиций надо рассматривать каждый объект Вселенной, в том числе Землю и ее многочисленные богатства, а следовательно, и месторождения нефти и газа.

Не смотря на огромный, даже фантастический скачок в процессе мировой науки и цивилизации, свидетелями и участниками которого мы являемся, многие и многие тайны природы, к сожалению, как говорится, нашим умом пока непостижимы.

Вместе с тем известно, что большая часть территории Казахстана нефтегазоносная, в том числе Северный Казахстан, Центральный Казахстан и другие регионы. Однако на этих территориях за 20 лет независимости не сделана ни одна попытка выявления новых месторождений. Одна из главных причин - дороговизна традиционных геофизических методов разведки на полезные ископаемые, в частности на нефть и газ, а также, к сожалению, низкая степень подтверждаемости, т.е. наличие нефтегазовых скоплений, «выявленных» традиционными методами. В настоящие время степень подтверждаемости, т.е. наличие углеводородов, в среднем составляет 20-25 процентов. Иными словами, результат огромных материальных расходов, времени, научно - исследовательских работ и др., традиционными методами утверждающих наличие или определивших месторождение нефти и газа, практически подтверждается на 20-25%.

Между тем все знают, что при традиционных методах риск обойдется очень дорого. Так, несколько лет назад французская компания «Ени» на площади Темир Актюбинской области пробурила скважину до глубины 5,5 тыс.м затратив 44 млн. долларов, и она оказалась пустой.

Космические технологии поиска полезных ископаемых значительно сокращают время и затраты на их выявления. Чтобы убедиться в больших возможностях космических технологий, приведу пример: В январе 2011 года в ходе космического зондирования выявилось, что лунное ядро, подобно земному, имеет жидкую основу. Специалистам удалось установить, что в недрах Луны имеется богатый металлом твердый шар радиусом 241 км, обрамленный жидким металлическим контуром радиусом 330 км. Это информация позволяет не только более четка понять тайны земного ядра, но и эволюцию «лунного» динамомагнитного поля, благодаря которому, как считают агрофизика, появился и сформировался наш спутник.

Если мы научились дистанционным зондированием видеть насквозь содержание далекого спутника - Луны, то какие же проблемы могут быть в изучении строения Земли.

За последние 2-3 года накоплен большой фактический материал по выявлению залежей углеводородов в земной коре и даже нефтяных загрязнений на поверхности Земли и водных бассейнов.

С использованием космических данных можно составить новые прогнозные карты нефтегазоносности. Эти карты совершенно не похожи на карты составленные по традиционной методике.

Прогноз с использованием космических данных оказывается более информативным - от 4-5 до 19-22 раз. Недалеко то время, когда будет представлена карта нефтигазоносности и карта нефтяных загрязнений территории Казахстана по данным дистанционного космического зондирования Земли (ДЗЗ).

Простейшие расчеты показывают, что для литосферы Земли в районе экватора Фr (2-3)103, а фактор времени в тех же единицах имеет порядок миллионов и миллиардов лет, или в минутах 1011-1014. Это значительно, на 8 -11 порядков больше, чем критерий Фруда. Из этого, по нашему мнению, следует, что в геолого-экологических процессах формирования нефтегазовых месторождений время является одним из важнейших факторов, определяющих свойства и запасы углеводородного сырья на планете.

Расчеты по математической модели показывают, что частицы эмульсии нефти только за счет центробежных сил за 5 млн. лет, к примеру, способны пройти путь от половины радиуса Земли до 1,3 ее диаметра. К этому необходимо добавить следующее: так как коллоидные частицы эмульсии нефти в природной водно-солевой системе имеют электрический заряд, определяемый электрокинетическим дзета - потенциалом, движение этих заряженных частиц, увлекаемых суточных вращений Земли на восток в геомагнитном поле Земли силой Ампера, по известному правилу левой руки будет способствовать переносу частицы эмульсии нефти к поверхности и к экватору планеты, т.е. в тех же направлениях.

Электрокинетический дзета - потенциал каждой коллоидной частицы эмульсии или золя имеет заметное значение - порядка 50 мВ.

Сила Ампера пропорциональна напряженности магнитного поля и скорости движения заряженных частиц. В нашем случае при вращении Земли она равна на экваторе 40000 км/24ч=1666,6 км/ч, а в средних широтах - в 2 раза меньше -833,3 км/ч. это, по нашему мнению, является достаточным для заметной регенерации силы Ампера даже при небольшой напряженности геомагнитного поля Земли.

По правилу левой руки, если ладонь расположена так, чтобы в нее входили магнитные силовые линии, т.е. в сторону южного полюса, затем четыре пальца направить в сторону движения заряженных частиц и смотреть со стороны северного полюса, то отведенный большой палец покажет направление перемещения частиц: к поверхности и к экватору планеты.

Наши экспериментальные исследования нефтяных эмульсий методом капиллярного анализа показали наличие у частиц отрицательного заряда. Мы полагаем, что в данном случае направленное движение заряженных коллоидных частиц (электрофорез) обусловлено известными законами электромагнитной индукции. Кроме этих электрофоретических сил, в тех же указанных двух направлениях действуют силы гравитации Луны и Солнца, так как водонефтяная эмульсия представляет собой жидкую субстанцию и может перераспределяться в отличие от твердого вещества литосферы. Следовательно, результирующая сила F будет суммой векторных сил соответственно центробежных, гравитационных и электрофоретических слагаемых.

По этой причине около 70 % запасов нефти в мире, по нашему мнению, сосредоточенно в регионах расположенных вблизи экваториальных зон планеты.

Президент Республика Казахстан Нурсултан Абишевич Назарбаев в инаугурационной речи, произнесенной во Дворце независимости в Астане, предложил приступить к поиску и воплощению в жизнь ста инновационных проектов (сообщение ИА «новости - Казахстан» 08.04.2011 в категории: Новости высоких технологий): «Смелые инновации будут получать путевку в жизнь, обретать плоть и кровь в научных лабораториях на современных производствах, для этого мы должны сегодня приступить к поиску ста абсолютных инноваций».

В свете этого указания как решение важной и одной из основных проблем геологии и геофизики предлагается новая технология прогноза месторождений углеводородов, которая может быть задействована в границах всего Западного Казахстана, включая казахстанскую часть Каспия и территории, прилегающие к его береговой линии.

Подтверждением данной технологии как инновации является патенты, полученные на способы прогнозирования месторождений нефти и газа, составляющие эту технологию. Номера патентов и закрепляемый ими в мировом масштабе по конкретному времени изобретений казахстанский приоритет следующие: казахстанский патент №7242 (приоритет изобретения 29 января 1998 года) и евразийский патент (Москва)№ 000585 (приоритет изобретения 29 января 1998 года). Патентные поиски, предшествовавшие выдачи этих патентов, подтверждают абсолютную новизну предлагаемой прогнозной технологии.

Второй, пожалуй, даже более важной проблемой геологии и геофизики является выявление частицы и периодичности космогенных бомбардировок Земли в недавнем прошлом с целью их прогноза в ближайшем будущем. Эта часть более общей, глобальной проблемы космической охраны планеты для сохранения жизни на Земле. К этой проблеме внимание научной общественности было привлечено еще 1988 году, т.е четверть века назад, в докладе на конференции, посвящённой память В. И. Вернадского, и в 1991 году в монографии. В дальнейшем этой проблеме ввиду ее важности и неотложности был посвящён целый ряд публикаций. сейчас эта проблема воспринимается как весьма актуальная. Об этом свидетельствует международное совещание, которое состоялось в июне 2012 года в Санкт-Петербурге. На этом совещании представители Советов безопасности 60-ти государств серьезно обсудили тему астероидного-кометной опасности.

Сильный метеоритный дождь, который прошел утром 15 февраля 2013 года над Челябинской областью,- это грозное предупреждение об астероидно-кометной опасности. Мощью этого космогенного взрыва, по оценки Национального управления по воздухоплаванию и исследованию космического пространства, составила 300 килотонн. Это в 20 раз превышает мощность атомной бомбы, сброшенной американцами на Хиросиму в 1945 г. Повреждено порядка 7 тыс. зданий (обрушение кровли и стен, выбиты оконные рамы и стекла),пострадало 2 тыс. человек (порезы от выбитых стекол), 52 человека были помещены в больницы.

Следы грандиозных космогенных взрывов, представляющие собой ударно взрывные бассейны, проявляющиеся в виде громадных кольцевых структур, характерная особенность архитектурного облика планетных систем Солнечной системы и их спутников. Космические снимки не оставляют сомнения в том, что ударно-взрывной процесс является одним из основных в формировании внешнего вида планет.

Земля не является исключением, достаточно вспомнить космогенный взрыв на Подкаменной Тунгуске в 1908 году, метеоритный дождь в Сихотэ - Алине в 1947 году, метеоритный дождь ву Китае в 1973 году, взрыв в Сасово в 1990 году, удар метеорита в районе Стерлитамака в 1990,астрономические наблюдения (почти «пропущенный «астероид 1989, бомбардировка Солнца кометами Г. Клейца в 1979 и 1981г. Бомбардировка Юпитера в июле 1994 г. 21 осколком кометы Шумейкера Леви 9) и многое другое, чтобы понять, что непредвзятый анализ геологических и геофизических данных должен неизбежно обнаружить массовое распространение на Земле астроблем различных масштабов и возраста. Выявление и исследование космогенных кольцевых структур, изучение их влияния на образование и локализацию месторождений различных полезных ископаемых, включая нефть и газ, а так же выявление частоты и периодичности космогенных бомбардировок Земли в связи с необходимостью космической охраны планеты для сохранения жизни на ней являются предметом ударно - взрывной тектоники.

Парадигма ударно-взрывной тектоники (УВТ) выдвинута и разработана в Казахстане. Как новая геотектоническая концепция она развивается с 1972 года. За прошедшее с тех пор время изучение многочисленных космических и аэровысотных фотоснимков земной поверхности позволило выявить большое количество ранее неизвестных линейных и кольцевых структур.

Исследование кольцевых структур, широкое повсеместное распространение которых демонстрируют карты, составленные коллективами геологов в разные годы, в разных странах и городах, на основе данных дистанционного зондирования Земли для огромных регионов, показало, что многие из них не могут быть интерпретированы как результат эндогенных процессов. В особенности это касается гигантских кольцевых структур с поперечниками, измеряющимися сотнями и тысячами километров.

Исследования, выполняющиеся в Казахстане на притяжение многих лет и опирающиеся на широкое использование новейшей космической информации, т.е. данных дистанционного зондирования Земли, убеждают в том, что нефтегазоносные бассейны, имеющие изометрические округлые или эллипсовые очертания, приурочены к гигантским астроблемам - гиаблемам. Весьма важно подчеркнуть, что к мысли о том, что Прикаспийская впадина, к примеру, представляет собой гиаблему, предложенной и обоснованной 35 лет назад. В Западном Казахстане выявляется несколько подобных кольцевых структур, рассматриваемых как гигантские астроблемы.

Северокаспийско - Горномангистауская кольцевая структура

Эта структура бала выведена как предлагаемая гигантская астроблема в 1975 г. Исследования подтвердили ее космогенную природу. Предполагается, что структура является следствием «косого» удара космического тела, летевшего под пологим углом к земной поверхности в запад - северо-западном направлении.

Впадина Северного Каспия образует гигантскую отчетливую дугу, обрамляющую полуострова Мангистау и Бузаши. Общая протяженность северной, северо-западной и юго-западной береговых линий этой громадной водной дуги порядка 1300 км.

Продолжение северного контура этой водной дуги с сохранением характера ее кривизны, т.е. собственно северного контура береговой линии Каспия на район Южной Эмбы и далее на восток и юго-восток, позволяет очертить границы гигантской кольцевой структуры со срединной приподнятой зоной полуостровов Мангистау и Бузаши, а также Горного и Восточного Мангистау. Нижние течения рек Волги, Урала, Эмбы и Кумы имеют почти правильные линейные простирания, которые, будучи продолжены, пересекаются в одной точке, приходящейся на Горный Мангистау, т.е. как раз на центральное поднятие этой гигантской кольцевой структуры. В этой же точке сходятся прямые линии, соответствующие простиранию восточного берега залива Кара - Багаз - Гол и в какой - то мере определяющие форму дна в северном Каспии.

Пересечение в одной точке линий простирания прямолинейных составляющих рельефа регионального значения вряд ли может быть случайным. Все они контролируются мощными и протяженными зонами разломов, являющимися радиальными элементами Северокаспийского - Горномангистауской кольцевой структуры. Мощность этих разломов в наибольшем удалении от точки их взаимного пересечения на Горном Мангистау достигает нескольких десятков километров. Значительной мощностью разломов объясняются отклонения русел рек от строго прямолинейной формы, их «блуждание» в границах разломов. Протяженность этих разломов составляет 825-875 км. Таким образом, с учетом радиальных компонентов зона влияния Северокаспийского - Горномангистауской кольцевой структуры простирается до размеров с диаметром порядка 1650-1750 км. Объяснение происхождения этой структуры в наиболее полной степени удовлетворяется концепцией, в основу которой положена космогенная бомбардировка Земли, т.е. в рамках парадигмы ударно - взрывной тектоники.

Основная идея концепции состоит в том, что мощные космогенные бомбардировки Земли астероидами и кометами вызывают обширные радиально - кольцевые возмущения в земной коре, возникающие в результате распространения во все стороны от точки взрыва продольных и поперечных волн. Первые ответственны за возникновение концентрических зон растяжения и сжатия, вторые создают концентрические антиклинали и синклинали. Так возникают ударно - взрывные кольцевые и радиально - кольцевые структуры - астроблемы. Гигантские астроблемы предложено называть гиаблемами. Они представляют собой крупные и гигантские кратеры, окруженные валами в виде горно-складчатых кольцевых, полукольцевых и дугообразных сооружений. В зонах соударения происходит «всплеск» земной коры, формирующий характерное для астроблем упомянутое выше центральное поднятие. Помимо этого, возникают мощные протяженные радиальные зоны разломов, подобные тем, что контролируют русла упомянутых рек.

Последующее осадконакопление приводит к захоронению этих кратеров и окружающих их валов. Данный процесс сопровождается формированием нефтегазоносных бассейнов, приуроченных к этим погребенным или полугребенным структурам.

При этом в бассейнах возникают повышенные концентрации нефтяных и газовых месторождений в кольцевых и линейных зонах, наложенных на осадочные толщи мишени, в которых возник ударно - взрывной бассейн, или проецирующийся на выполняющие и перекрывающие бассейн толщи из его фундамента - мишени. Иными словами, в постударных, выполняющих и перекрывающих бассейн толщах месторождения углеводородов вследствие их значительной вертикальной миграции локализуются в зонах, находящихся над соответствующими зонами растяжения в толщах фундамента - мишени.

В нашей работе рассматриваются три космогенные кольцевые структуры: Северокаспийско-Горномангистауская, Актюбинская, Бузашинская. При этом Северокаспийско-Горномангистауская кольцевая структура имеет явную астероидную природу, поскольку главный ее элемент - дугообразная кратерная депрессия, являющаяся акваторией Северного Каспия. Актюбинская и Бузашинская кольцевые структуры, будучи выраженными на космических снимках и показанными на изданных картах, не обладают выраженными кратерными депрессиями. Это позволяет предполагать их кометную природу. Однако их роль в пространственном размещении месторождений углеводородов аналогична роли астероидной Серерокаспийской - Горномангистауской кольцевой структуры.

Актюбинская кольцевая структура

Опираясь на данные дешифрирования космических снимков, охватывающих Прикаспийскую впадину, входящею, как отмечено выше, в зону влияния сокращения площадей, подлежащих первоочередному опоискованию в пределах собственно Прикаспийского нефтегазоносного бассейна.

В северо-восточной части этого бассейна на космических снимках отчетливо проявлена предположительно кометная кольцевая структура, центр которой находится в 150 км запад - юго-западнее г. Актобе. Она названа Актюбинской. Возраст структуры проблематичен, но она моложе Северокаспийско-Горномангистауской структуры. Эта структура, характеризующаяся поперечником порядка 250 км, показана изданных картах. На космо-фотои изображении этой структуры, удалось от дешифрировать запечатленные следы волнового воздействия на осадочные образования, и определить длину предлагаемой волны. Оперируя этой длиной, стало возможным построить концентрические площади - зоны, подобные описанным выше, но большей ширины.

На основании статистического анализа, аналогичного описанному выше, составлена гистограмма распределения геологических запасов углеводородов в концентрических площадях - зонах Актюбинской кольцевой структуры, наложенной на нефтегазоносные толщи Прикаспийской впадины. Как и в случае с Северокаспийского - Горномангистауской кольцевой структурой.

В данный момент с учетом этого открытия в нечетных площадях - зонах этой структуры находится 78 месторождений, в которых сосредоточено 13539,3 млн.т. углеводородов, что составляет 98,8 % всех геологических запасов этого региона, в четных площадях - зонах этой структуры находится 41 месторождение с 1,2 % запасов. В контурах этой структуры размещается 119 из 180 месторождений нефти и газа, охватываемых Северокаспийского - Горномангистауской кольцевой структурой, но локализующихся в контурах Прикаспийской впадины. В Актюбинской кольцевой структуре, т.е. фактически в Прикаспийском бассейне, сосредоточена наибольшая часть геологических запасов углеводородов Западного Казахстана.

Территориальные блоки, вычленяемые в зонах взаимного наложения рассмотренных кольцевых структур.

Нетрудно представить, что наложение концентрических площадей - зон высокой концентрации углеводородов Актюбинской кольцевой структуры на подобные же зоны Северокаспийско-Горномангистауской кольцевой структуры должно вычленить территориальные блоки, наиболее предпочтительные для локализации в них месторождений нефти и газа. Совмещение концентрических зон растяжений, разуплотнений горных пород, являющихся элементами разновозрастных кольцевых космогенных структур, создает в осадочных бассейнах при наличии контролеров, заключенных в плохо проницаемых породах, в высшей степени благоприятные условия для появления природных резервуаров и в их пределах отдельных ловушек для жидких и газообразных углеводородов. Территориальные блоки, возникающие в результате наложения рассматриваемых кольцевых структур, легко оконфуживаются и могут быть подвергнуты статистическому анализу. На приведенные данные, в которых, как и выше, не учтены месторождения Кашаган и его супер гигантские балансовые запасы. Статистический анализ, выполненный с учетом этого месторождения, показывает, что в этих территориальных блоках, несмотря на то, что они охватывают сравнительно небольшую часть Актюбинской кольцевой структуры и собственно Прикаспийского нефтегазоносного бассейна, сосредоточена подавляющая часть геологических запасов углеводородов рассматриваемого региона, конкретно 13108,0 млн. т. Что составляет 99,7%. И это при том, что в их пределах размещается всего 48 месторождений из 119, находящихся в контурах Актюбинской кольцевой структуры.

Небоьшие месторождения неизбежно образоваться. Их не много, ни мало - 71. Но помимо блоков растяжения могут быть выделены блоки двойного сжатия.

Общая площадь казахстанской части Прикаспийского осадочного бассейна составляет порядка 415000 км2. Актюбинская структура занимает порядка 344000 км из них. Помимо этого, совместно с Северокаспийско-Гономангистауской структурой она покрывает часть Устюртско- Бузашинского осадочного басейна, часть Челкарского прогиба (порядка 19800км2) и часть Северо - Торгайского осадочного бассейна (порядка 5180). Всего ею охватывается 376500 км2 упомянутых осадочных бассейнов.

Общая площадь территориальных блоков, в которых месторождения уже известны, составляет 59220 км2, или 15,7 % площади, покрываемой Северокаспийско-Горномангистауской и Актюбинской структурами, т.е. площади, на которой они взаимно перекрываются. Площадь территориальных блоков, в которых месторождения нефти и газа еще не открыты, но структурная позиция блоков аналогично блокам с известными месторождениями, должна рассматриваться как весьма перспективная. Размер этой площади 53340 км2, т.е 14,2 % площади взаимного наложения рассматриваемых концевых структур.

Очевидно, что выделение блоков взаимного наложения кольцевых структур- перспективный способ выявления площадей, наиболее предпочтительных для постановки в их пределах поисковых работ на нефть и газ. С этой целью было обращено внимание и на Бузашинскую кольцевую структуру.

Бузашинская кольцевая структура

Центр этой кольцевой структуры находится на полуострове Бузаши. Диаметр структуры порядка 140 км. Структура отчетливо проявлена на космических снимках и показана на изданных картах. С высокой степенью вероятности предполагается ее кометная космогенная природа. Возраст структуры неясен, но, скорее всего, она близка по времени возникновения к Актюбинской кольцевой структуре. Область влияния структуры проявляется в четырех концентрических площадях - зонах и охватывает акваторию Северного Каспия, а также значительные территории Устюртско-Бузашинского и Мангистауского нефтегазоносных бассейнов. Между тем 63 месторождения нечетных зон концентрируют 11493,3 млн. т. Углеводородов, что составляет 97,2% геологических запасов этого региона. В четных площадях - зонах содержится 334,1 млн. т. Условного топлива, что составляет всего лиш 2,8 % общих запасов.

Териториальные блоки, вычленяемые в зонах взаимного наложения Бузашинской, Северокаспийско-Горномангистауской и Актюбинской кольцевых структур.

Статистичесий анализ с учетом месторождения Кашаган обнаруживает, что в их пределах сосредоточенно 96,1% всех геологических запасов углеводородов, выявленных в результате разведочных работ на 106 месторождениях, находящихся в контуре Бузашинской кольцевой структуры. Эти запасы приурочены всего лишь к 51 месторождению, находящемуся в контурах этих блоков. За пределами этих территориальных блоков, но внутри контура Бузашинской кольцевой структуры, находится еще 55 месторождений нефти и газа. Но в них установлено всего лишь 3,9 % геологических запасов углеводородов, заключенных во всех 106 месторождениях, находящихся в контуре Бузашинской структуры.

Общая площадь территориальных блоков, в которых месторождения углеводородов уже известны, составляет порядка 45720 км2, или 18,1 % общей площади Бузашинской кольцевой структуры. Площадь территориальных блоков, в которых месторождения нефти и газа еще не открыты, но структурная позиция блоков аналогична блокам с известными месторождениями, составляет порядка 11600 км2,что равна 4,6 % общей площади Бузашинской структуры.

Особого упоминания заслуживает территориальный блок взаимного наложения зон разуплотнения трех рассматриваемых крупных кольцевых структур. Этот район на данный момент является территорией с наивысшими перспективами на углеводородное сырье в пределах всей огромной площади, охватываемой Северокаспийско-Горномангистауской кольцевой структурой. Видимо, не случайно именно в этом блоке находятся гигантские нефтяные месторождения Тенгиз и Кашаган. Кстати, размещение структуры Кашаган в пределах наиболее перспективных на нефть и газ земель было известно до получения положительного результата по первой глубокой нефте-разведочной скважине, пройденной на структуре. В связи с тематикой международной конференции, следует остановиться на краткой характеристике трансплатформенного сквозного глубинного разлома - рифта, названного Евразийским, который вносит существенные коррективы в пространственное распределение месторождений нефти и газа в пределах акватории Каспия и предлагающих территорий суши. Эта «феноменальная структура Земли» притягивается примерно на 5000 км от юго-западной части Памира до Северного моря при ширине от 40 до 85 км. На космических снимках эта региональная структура отчетливо выражена. Весьма важно, что в нескольких скважинах, пробуренных на крупных структурах, рассматривавшийся как нефтегазоперспективные и расположенные в пределах этого глубинного разлома и ряде других структур, получены отрицательные результаты.

По поводу бурения на структурах Аташ,Тюб- Караган и Курмангазы было высказано мнение, что они будут пустыми. В действительности так и получилось.

Судя по всему, горные породы внутри этой протяженной трансрегиональной рифтовой структуры претерпели сильнейшее сжатие. Степень сжатия была настолько интенсивна, что возникли кряж Карпинского, Центрально - Мангистауская система поднятий, Тюб-Караганский и Беке-Башкудукский валы, другие положительные морфо структуры.

Создается впечатление, что сжатие, способствующее в иных случаях возникновению антиклинальных ловушек, благоприятных для накопления в них углеводородов, в данной ситуации сыграло отрицательную роль, вытеснив углеводороды за пределы глубинного разлома - рифта. Кстати, может быть, именно поэтому в сравнительной близости к нему располагаются крупнейшие и гигантские месторождения углеводородов, такие, как Каламкас, Каражамбас, Бозащи Северное, Узен и Жетыбай, Имашевское.

Начальные геологические запасы Каламкаса 507,7 млн. т. Условного топлива, Каражимбаса 240,4 млн. т., Бозащи Северное 233 млн. т.,Узеня 1,5 млрд. т., Жетыбая 389,4 млн. т. Имашевского 172,0 млн.т.

На российской территории помимо Астроханского месторождения в подобной ситуации, но рифма находится гигантское месторождение имени Ю. Корчагина с оценкой извлекаемых запасов по категории С1 и С2 100 млн. т. Условного топлива, а также расположенное подобно Каламкасу на некотором удалении от условной границы трансплатформенного (сквозного) глубинного разлома - рифта другое месторождение - Хвалынское с запасами условного топлива, провожающимися 300 млн. т.

Приведенные данные требуют пристального внимания к территориям, прилегающим к трансплатформенному (сквозному) глубинному разлому - рифту как с северо-востока, так и с юго-запада, на всем его феноменальном протяжении, в пределах пересекаемых им нефтегазоносных бассейнов. Очевидно, что эти земли высокоперспективны на крупные нефтегазовые месторождения.

С учетом всех охарактеризованных прогнозных построений общая оценка площадных размеров перспективных на углеводородное сырье земель показывает, что их размеры не превышают 20-25% территории Западного Казахстана.

В заключении следует подчеркнуть, что подобные закономерности в размещении месторождений углеводородов устанавливаются в Западно Сибирском, Джунгарском, Таримском и Шаньдунском бассейнах (Китай), а также в Мексиканском заливе на территориях, прилегающих к его береговой линии.

Весьма существенно, что к выводу о космогенной природе таких гигантских нефтегазоносных бассейнов, как прикаспийская впадина и Шандунская гиаблема, независимо от первого автора, написавшего об этом 35 лет назад, в 1978 году, позднее пришел молодой японский геолог Таканори Нойто.

Предлагаемый метод прогнозов и поисков месторождений углеводородов позволяет исключить из рассмотрения, а следовательно, и из объектов, намечаемых для проведения геофизических и геолого - разведочных работ, как можно видеть, до 75-80% территорий осадочных нефтегазоносных бассейнов. В конечном счете появляется возможность сконцентрировать материальные ресурсы, предназначенные для поисковых работ, на ограниченных перспективных площадях, т.е. получить ощутимый коммерческий выигрыш, освободив от техногенного воздействия, а следовательно, и от нарушения природного экологического равновесия большие территории.

Независимым и надежным фактом подтверждения действенности предлагаемого инновационного метода прогноза является его сравнение с традиционными прогнозами построения, на основе которых создана Карта прогноза нефтегазоносности Казахстана масштаба 1:2500000, составленная в 2000 г.

2. Основная часть

2.1 Развитие теории неорганического происхождения нефти

нефть запас крекинг месторождение

Геодинамические и электрокинетические закономерности относительного изменения запасов и физико-химических свойств нефти различных месторождений (автор литературы А.М. Сарсенов).

Развиваемая нами и высказанная В.В. Кесаревым (1-3) теория неорганического происхождения углеводородов достаточно хорошо соответствует гипотезе о химической эволюции вещества Земли. Суть теории включает следующие главные положения:

Первичное потопланетное вещество, образовавшееся при конденсации плазмы после признаваемого многими учеными Большого взрыва, состоит из (%): гидридов железа (49,10), никеля (4,62) и кобальта (0,34),оксидов кремния (23,4), алюминия(4,87) и магния (7,55),карбидов железа (2,24), титана (0,05), хрома(0,08), сульфида и фосфорида железа ( соответственно 0,73 и 0,35), пероксидов кальция (2,92),натрия (1,19),калия (1,58),воды (0,39).

В атмосфере (верхней мантии планеты) вода взаимодействует с карбидами, нитридами, сульфидами и фосфоридами металлов. При этом часто выделяется молекулярный водород.

Следует отметить, что в последние время детектирование водорода считается перспективным методом прогнозирования наличия нефти в данном регионе.

Указанные теоретические положения позволяют объяснять описываемые далее кажущиеся аномалии нефтегазопроявлений:

1. В Бразилии пустоты в молодом плотном базальте заполнены жидкой нефтью, попавшей туда из магмы при образовании этой горной породы.

2. В Норвегии, в районе полного отсутствия осадочных пород, в жилах минералов долеритов (Т крист. = 1000-1200о С). На площади Арендаль пустоты диаметром до 1 см заполнены жидкой абиогенной нефтью, состоящей из нормальных парафинов С 10-С15 с некоторой примесью изопрнноидов.

3. Метан в количестве 16% выделяется из фонтанов Долины гейзеров в Калифорнии. В эманациях аляскинского вулкана Новоэврупта его 14 %, вулкана Монталь - Пеле на остове Мартиника 18 %, а в продуктах подводного вулканического извержения у Азорских острово00в 87%.

4. На Украинском кристаллическом щите газожидкостные включения, содержащие метан, обнаружены в кристаллических породах Коростенского и Корсунь - Новомирногородского плутонов, а также Завальевского графитового месторождения. Но еще интереснее данные по Криворожскому железорудному бассейну, где во время проходки горных выработок на шахтах многократно наблюдались притоки горючего газа, приводившие иногда к его аварийным вспышкам. Анализы газа показали, что в нем содержится до 80 % метана и до 4 % тяжелых углеводородов.

5. В Хибинском, Салмагорском и Ловозерском массивах на Кольском полуострове зарегистрированы интересные газопроявления в виде выбросов промывочной жидкости и фонтанирования из первичных микротрещин и межминеральных поровых каналов. В изверженных породах Хибин присутствует черный цвет вазелиноподобный битум.

В Кольской сверхглубокой скважине на глубине 6500 - 10500 м. выявлены природный рассол, гелий, водород, азот и углеводороды, что свидетельствует об их поступлении из подпокровной области в сверхглубинные недра Балтийского щита.

Между тем в работе показано, что в соответствии с развитием теории неорганического происхождения нефти Д.И. Менделеев в нижней мантии Земли, наиболее вероятно на глубине 3000 км, идут глубинные химические реакции с образованием воды, природного газа и нефти. Далее нефть, газ и вода просачиваются ближе к поверхности Земли, образуя месторождения.

Специалисты, работающие в области нефтегазового дела, отмечают, что в географически близких друг к другу регионах нефтедобычи плотность нефти обычно увеличивается на месторождениях, расположенных южнее (для северного полушария планеты).В ходе рассмотрения данной рабочей гипотезы и ее развития становится более ясным закономерное увеличение плотности нефтей. Как известно, наиболее богатые месторождения нефти находятся в более южной части континентов, приближаясь к экватору (Саудовская Аравия, Нигерия Мексика и Венесуэла).Кроме того, установлено, что плотность нефти возрастает на относительно неглубоких месторождениях по сравнению с месторождениями, расположенными глубже (т.е. дальше от земной поверхности)[2].В частности, А.А. Карцев по результатам изучения 300 образцов нефтей разных месторождений выявил, что плотность нефтей в 70 % случаях повышается с уменьшением глубины залегания. Он заметил, что удовлетворительного объяснения этому нет. Можно предположить, что более легколетучие компоненты с меньшей плотностью преимущественно концентрируются в более холодных по сравнению с горячими глубокими частями литосферы. Аналогичная зависимость плотности нефти от глубины установлена Дж. Мак - Нэбом, П.Смитом для нефти США.

Самопроизвольное увеличение количества и плотности нефтей в разных регионах планеты обусловлено, по нашему мнению, в основном тем, что сравнительно большие массы в связанных между собой месторождениях нефти при совместном действии нескольких причин (постоянного и суточного вращения Земли, шарообразности ее формы, а также приливных сил Луны и Солнца) концентрируются ближе к экватору в южном направлении. Естественно, меньшие по плотности массы газов и более легкие нефти отстают и сосредоточиваются в более северных регионах.

Сравнение плотностей казахстанских нефтей в зависимости от географического расположения их месторождений приведено в табл. [4-6].

Таблица 1 - Плотность казахстанской нефти и расположение их месторождений

Необходимо отметить, что Атырауская область расположена южнее Акюбинской а Мангистауская - юго восточнее Атырауской, Кызылординская - юго - восточнее Актюбинской. Средняя плотность нефти Атырауской области равна 844,9 кг/3.

Из таблицы 1 видно, что по мере возрастания плотности нефти перечисленных регионов их можно расположить в ряд: Актюбинская (808,9) Кызылординская (829,1) Атырауская (844,9) Мангистауская (853,8).

Проведенные нами многолетние усредненные измерения плотности и других физико-химических свойств нефтей подтверждают найденную закономерность (таблица 2).

Упомянутые области были выбраны как наиболее богатые нефтью. Всего изучалось образцов нефтей: атырауской - 20, мангыстауской - 16, актюбинской - 26.

Из таблицы 2 видно, что средняя плотность нефти регионов имеет явную тенденцию к увеличению на юг. Однако плотность атырауских и мангыстауских нефтей имеет более близкие значения, чем плотность актюбинских. По - видимому, это связано с близостью географических широт соответствующих месторождений. Некоторые другие физико - химические параметры в табл.2 изменяются также закономерно в меридиональном направлении. Если эта закономерность проявляется отчетливо, то это свидетельствует в пользу генетической связи месторождений нефти, если закономерность отсутствует, то месторождения формировались, по - видимому, самостоятельно, без связи друг с другом, или на это влияют силы Кориолиса, описываемые далее, как это видно на примере Атырауской и Мангыстауской областей.

Таблица 2 - Усредненные физико-химические параметры и запасы нефти Западного Казахстана

Для получения более явных зависимостей, очевидно, следует в дальнейшем учитывать не административно- хозяйственные делений территорий (область, страна), а широту, долготу и глубину залегания нефти и геологические особенности недр конкретного месторождения.

Согласно нашим расчетам влияние сил гравитационного притяжения луны на 2 порядка слабее, чем влияние центробежных сил инерции (в расчете на 1 кг массы нефти).

Здесь напрашивается следующий комментарий: нефть является жидкостью, по тому и подвижная, а твердая часть земных недр, естественно, неподвижная, таким образом, нефть в отличие от твердых минералов может перетекать, быстро диффундировать и перераспределяться в коре и мантии Земли.

Необходимо особо отметить, что направленность (т.е векторы) обеих рассматриваемых сил совпадает и ведет к концентрированию масс нефти к югу и увеличению плотности в том же направлении. Физической моделью явления можно считать работу лабораторной центрифуги или обычно молочного сепаратора.

Приведенные теоретические рассуждения и анализ результатов экспериментального определения нефти объясняют то, что наиболее крупные, всемирного значения месторождения нефти формируются преимущественно в южных частях континентов: Азия - Иран, Ирак, Кувейт, Аравия, Африка - Нигерия, Америка - Техас, Мексика, Венесуэла. (таблица3)

Таблица 3 - Средняя плотность нефти различных регионов земного шара

Описанные положения объясняют также присутствие нефти в вулканических, магматических и метаморфических породах, что на первый взгляд кажется аномалией, а исходя из нашего обобщения является результатом глубинного происхождения углеводородов и ее движения к поверхности Земли в недрах планеты.

Далее дополнительно рассмотрим распределение доказанных запасов нефти по странам и континентам на начало 1995г, млрд. т.

Таблица 4 - Запасы нефти

Расположим указанные выше страны по континентам в порядке приближения к экваториальной зоне Земли:

Как видно, более богатые месторождения нефти располагаются ближе к экватору.

В Казахстане разведанные извлекаемые запасы, принятые на государственный баланс, равны 2167,9 млн. т Запасы нефтяных месторождений таковы: в разработке находятся 224,6 млн. т., в разведуемых - 121,2 млн. т и в законсервированных и в законсервированных -25,2 млн. т. Остаточные запасы, утвержденные ГКЗ, по республике равны 1712,4 млн.т, в том числе по Западно- Казахстанской области 171,3 млн. т, Актюбинской 223,9, Атырауской 639,3, Мангистауской 581,9, Жесказганской 87,6 и Кызылординской 8,4 млн. т. В Атыраумской области разведано 77 газонефтяных месторождений в над солевых и подсолевых отложениях. Извлекаемые запасы этих месторождений суммарно равны 877,8 млн.т. или 40,4 % всех запасов, принятых на государственный баланс Р.К.

В области открыто месторождение - гигант Тенгиз, запасы которого соответствуют 33,3% обще республиканских (7).

Не менее значительны запасы Мангистауской области, имеющей в своих недрах 701,7 млн. т. Нефти, или 32,2% суммарных извлекаемых запасов Р.К. Более 90% запасов этой области заключено в недрах четырех крупных месторождений: Узенского,Жетыбайского,Каламкасского и Каражанбасского. Вся добываемаемая в настоящее время нефть Мангистау принадлежит названныи месторождениям, однако значительная ее часть является трудоизвлекаемой из-за высокой вязкости нефти и низкой проницаемости коллекторов.

Таким образом, Мангистауская и Атырауская области вместе содержат 72,7% всех извлекаемых запасов нефти Р.К. На долю Актюбинской и Западно Казахстанской областей приходится 248,7 и 196,9 млн. т, что составляет соответственно 11,7 и 9,07% суммарных разведанных запасов. Крупными месторождениями в этих областях являются Карачаганакское в Западно-Казахстанской области и Жанажольское в Актюбинской. Извлекаемые запасы этих месторождений равны соответственно 8,9 и 4,5 % общереспубликанских (в сумме 13,4%). Запасы Жесказганской и Кызылординской областей представляются значительно более скромными, не более 6 % от всех извлекаемых запасов Казахстана.

В работе недостаточно полно обсуждены возможные причины смещения более плотной и значительной массы нефти к востоку или западу на поверхности Земли, без учета кори Олисовых сил инерции и ускорения. В нашем случае необходимо учитывать вместе и силу Кориолиса, и ускорения. Сила Кориолиса, действующая на тело, движущиеся вдоль меридиана в любом направлении (на север или на юг), ориентирована по отношению к направлению движения вправо в северном полушарии и влево в южном. Действием силы Кориолиса объясняется неодинаковый износ рельсов при двухколейном движении: в северном полушарии сильнее изнашивается правый рельс, в южном полушарии левый. В Северном полушарии у рек подмывается всегда правый берег, в южном- левый. Аналогичные процессы могут происходить при перемещении углеводородных потоков в недрах Земли, к примеру, на африканском континенте при формировании нефтегазоносных провинций Левин, Алжир и Нигерия, так как Алжир расположен западнее Ливии, а Нигерии- южнее Ливии и Алжира.

Можно предположить, что фактор испарения более легколетучих фракций нефти в результате роста среднего градиента температур к югу приводит к увеличению доли более плотных и менее летучих фракций в южных регионах Земли. Но этот фактор не может приводить к значительному, в разы, концентрированию весьма больших по общей массе богатых месторождений нефти ближе к экваториальной зоне, как это указывалось выше. Поэтому фактор испарения должен быть не столь значим, как влияние других рассматриваемых факторов. К этому следует добавить, что ученные из Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (13) установили, что для подземных вод максимум испарения проявляется на глубине всего 3 метра, т.е солнечная радиация не может проникать далеко в глубь Земли, и ее тепла недостаточно для заметного испарения легких фракций нефти. Данная схема не только согласуется с неорганической теорией образования нефти Д.И. Менделеева, но и дополняет ее (10-12). Следует отметить, что рассмотренные нами положения - не теория, а положения рабочей гипотезы, сформированные следствия выводы не являются законом, а только достаточно интересными закономерностями.