Тайны образования нефти и горючих газов - Михаил Калинко

Можно не сомневаться в том, что в случае необходимости такой метод будет разработан, и растворенные в воде газы станут такими же полезными ископаемыми, как и газы газовых месторождений. Следовательно, уже сейчас необходимо достаточно уверенно установить закономерности распространения таких газов, условия их накопления, методы поисков, которые могут быть наиболее эффективными, лишь если условия их образования будут надежно теоретически обоснованы. Исходя из современной осадочно-миграционной теории, можно рассчитать, сколько и каких газов образовывалось на разных стадиях геологического развития той или иной теории или акватории и, располагая информацией о термодинамических условиях, определить, какая часть этих газов растворялась в подземных водах.

На газонасыщенность подземных вод влияет и их соленость, т. е. количество содержащихся в них солей: как правило, с увеличением солености вод количество содержащихся в них газов резко снижается. По этой причине для прогнозирования количества содержащихся в водах газов необходимо знать не только "историю" движения подземных вод, но и историю изменения их состава.

В настоящее время поисковые работы и разработка залежей нефти и газа ведутся только в пределах шельфа, на глубинах водных бассейнов до 100, редко до 150-200 м, хотя отдельные скажины пробурены и на глубине 1204 м (у берегов Суринама в 1977 году). Совершенно очевидно, что в ближайшее время возникнет необходимость в поисках нефти и газа и на других морфоструктурных элементах морского дна: континентальном склоне, континентальном подножии, внутриокеанических поднятиях и, вероятно, в последнюю очередь в глубоководных желобах. Прогноз нефтегазоносности таких частей акваторий возможен только на базе достаточно разработанной и хорошо апробированной теории, потому что, во-первых, в пределах перечисленных элементов морского дна еще не открыто ни одного месторождения, за исключением лишь участка Средиземного моря у берегов Испании, где при глубине дна 670 м был получен из скважины приток нефти дебитом 223 т/сут.

Во-вторых, с увеличением глубины водного бассейна сильно повышается стоимость бурения и оборудования, вследствие чего необходимо существенно повысить степень надежности прогнозирования. По указанным причинам требуется проведение дальнейших исследований условий накопления органического вещества, его преобразования в нефть и газ в пределах континентального склона, континентального подножия, внутриокеанических поднятий и глубоководных желобов.

Исследования, связанные с дальнейшим углублением теории происхождения нефти и газа, могут оказать существенную помощь при поисках не только этих, но и других полезных ископаемых, генетически или морфологически связанных с первыми.

Как отмечалось, в настоящее время нефть и газ не только являются источниками углеводородов, но и используются как сырье для получения содержащихся в них в виде примеси различных компонентов в промышленных количествах. Так, при очистке сернистых нефтей извлекаются значительные количества серы, столь необходимой промышленности и сельскому хозяйству. При значительных содержаниях в нефти практический интерес могут представлять и различные редкие элементы, такие как ванадий и др.

Вероятно, читателям известно о том, что сероводород из "вредной" примеси в природных газах превратился в весьма полезный компонент, извлечение которого приносит большую пользу народному хозяйству. Так, уже в настоящее время значительная часть потребности народного хозяйства нашей страны в сере покрывается за счет сероводорода, который извлекается с помощью нескольких заводов из газа Оренбургского месторождения и некоторых месторождений Средней Азии.

Особый интерес в этом отношении представляет залежь Астраханского месторождения, освоение которого предусмотрено в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 - 1985 годы и на период до 1990 года".

Вторым неуглеводородным компонентом природных газов, который при определенных содержаниях может представлять промышленный интерес, является гелий. Попутное извлечение этого весьма ценного и важного для народного хозяйства сырья из газов, добываемых для других целей, может дать огромный экономический эффект.

При определенных условиях могут представлять промышленный интерес и такие часто содержащиеся в природных газах в значительных количествах компоненты, как углекислый газ, азот и др. Промышленное применение углекислого газа весьма разнообразно - от газированной воды до искусственного льда. Что касается азота, то его использование в промышленности все расширяется, но особенно он необходим при производстве удобрений.

Совершенно очевидно, что достоверный прогноз о наличии в нефтях и газах перечисленных выше и других полезных компонентов возможен лишь в том случае, если будет определено, когда и как попадают они в нефть и природный газ, что неотделимо от определения механизма условий их образования. Поэтому дальнейшие теоретические разработки в области генезиса нефти и газа должны быть направлены на выявление реакций условий их развития, в результате которых в нефть и газ попадают различные неуглеводородные компоненты.

Уже давно было замечено, что с битуминозными породами и углеводородными газами ассоциируют месторождения рудных полезных ископаемых: урана, ртути, винца и др. Это связано с сорбционными свойствами битуминозных пород и со специфической геохимической обстановкой, создающейся в этих породах внутри и вокруг нефтяных и газовых месторождений, особенно во время их разрушения. Поэтому исследования необходимо направить на выявление геохимических и физико-химических условий скоплений битумов и формирования разрушения нефтяных и газовых месторождений. В наш космический век, когда стремительно развиваются исследования планет и других космических тел, необходимы прогнозы о возможности наличия жидких и

Газообразных углеводородов Ё их газовых оболочках и на поверхности. Это нужно для комплектования аналитических приборов в посылаемых на указанные объекты аппаратах, для выбора материалов, из которых должны изготавливаться подобные аппараты и в дальнейшем для определения мер защиты космонавтов.

Решение данной проблемы представляет также и научный интерес, поскольку оно должно объяснить наличие углеводородов в атмосфере некоторых планет, метеоритах и других космических телах и их связи с нефтью и залежами углеводородных газов на Земле. Для этого, очевидно, имеет смысл рассмотреть хотя бы в первом приближении круговорот в масштабе всей Вселенной химических элементов, образующих углеводороды (рис. 40).

Рис. 40. Общие циклы углерода и водорода во Вселенной

Начнем с водорода. Как известно, это самый распространенный во Вселенной химический элемент, составляющий в виде плазмы более половины массы Солнца и большинства звезд, основную часть газов межзвездной среды и газовых туманностей, встречающийся в атмосферах ряда планет и в кометах как самостоятельно, так и в виде соединений с рядом элементов: углеродом, азотом, кислородом, кремнием, фосфором и др. Водород участвует также в корпускулярном излучении Солнца и космических излучениях, в виде протонов образует внутренний радиационный пояс Земли. В земной коре этот элемент составляет 1 % по весу и 16 % по числу атомов. Круговорот водорода в природе образуется из "кругов" разных масштабов в пределах: 1) поверхности Земли и земной коры, 2) земного шара и всей Солнечной системы и 3) всей Вселенной.

Углерод по распространенности во Вселенной занимает четвертое место (по числу атомов). Число атомов этого элемента на три порядка меньше числа водородных атомов. Углерод составляет 0,04 % Земли в целом и 0,23 % земной коры. Среди всех химических элементов он выделяется исключительным разнообразием природных соединений, среди которых преобладают соединения органического происхождения. Число их видов исчисляется миллионами, они являются объектом исследований обширной самостоятельной ветви химических наук - органической химии. Число видов неорганических соединений углерода исчисляется сотнями: известно до 200 неорганических минералов углерода, в ток числе самородные формы (графит и алмаз) и весьма распространенные карбонаты. Круговорот углерода состоит из "кругов" разного масштаба. Во многих "точках" различных "кругов" углерод и водород "соприкасаются" друг с другом, в связи с чем имеются потенциальные возможности синтеза углеводородов, в том числе и их радикалов, которые неустойчивы на Земле. О реализации этих возможностей свидетельствуют и данные о наличии углеводородов в метеоритах типа "углистых хондритов", в атмосферах больших планет - Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и их спутников, о наличии углеводородных радикалов в кометах, межзвездном газе, на Солнце и т. д.