HYPOTHESIS OF THE FORMATION OF OIL AND OIL POOLS

Ван А.В.

Профессор-консультант кафедры кадастра Сибирской государственной геодезической академии, доктор геолого-минералогических наук

ГИПОТЕЗА ОБРАЗОВАНИЯ НЕФТИ И ЕЕ ЗАЛЕЖЕЙ

Аннотация

Нефть образуется из метана, поступающего  из глубин по разломам и пересекающего толщи пород-коллекторов, где происходит его дросселяция, проявляющейся резким падением давления газа и температуры и  переходом через промежуточную гидратную фазу в жидкую нефть. При наличии соответствующих структур-ловушек образуются ее залежи.

В приповерхностных горизонтах, на дне океанов и придонных отложениях, на выходах струй метана возникают залежи газогидратов. Нередко поверхностные залежи газогидратов имеют антиподы на глубине в виде скоплений нефти, что показывает об их едином источнике углеводородов и едином канале поступления.

Все приведенные в статье факты свидетельствуют, что нефть и газогидраты являются продуктами дросселяции метана, поступающего из мантии или осадочных толщ, обогащенных органическим веществом.

Статья может использоваться при разработке новых методов поисков нефтяных месторождений.

Ключевые слова: нефть, образование нефти, дросселяция метана, газогидраты.

A.V. Van

Visiting Professor Department of inventory Siberian State Academy of Geodesy, Doctor of Geological and Mineralogical Sciences

HYPOTHESIS OF THE FORMATION OF OIL AND OIL POOLS

Abstract

Oil is produced from methane coming from the depths of the faults and crossing the thickness of reservoir rocks, where it is drosselyation, manifested a sharp drop in gas pressure and temperature and the transition through the intermediate hydrated phase to a liquid oil. Given the appropriate structural traps formed its deposits.

In the near-surface horizons on the ocean bottom sediments and on the jet of methane hydrate deposits occur. Often, surface deposits of gas hydrates are polar opposites on the depth in the form of accumulations of oil, which shows their single source of hydrocarbons and single channel revenues.

All the information contained in the article, the evidence suggests that oil and gas hydrates are products of drosselyation of methane coming from the mantle or sedimentary rocks rich in organic matter.

The article can be used to develop new methods of oil prospecting.

Keywords: oil, oil formation, drosselyation of  methane, gas hydrates..

Суть гипотезы заключается в установлении механизма образования нефти и ее скоплений, вносящая коренное изменение  в познании проблемы возникновения углеводородов и их месторождений.

В настоящее время существует две точки зрения на природу происхождения нефти – органическая (биогенная) и неорганическая (абиогенная). В ХХ веке доминировала органическая модель образования нефти, которая считает, что нефть образовалась преимущественно из органических остатков.  Неорганическая теория происхождения нефти связывает это явление с глубинными процессами в недрах Земли. После двух с половиной веков активного изучения проблемы происхождения нефти, накопление огромного объема фактических информаций, сторонники органической и неорганической нефти так и не пришли к единому выводу.

В ХХI  веке этот вопрос становится еще более актуальным в связи со стремительным нарастанием добычи и , следовательно, сокращением запасов нефти. Поэтому вопрос как образуется нефть и формируются ее залежи, имеет важное научное и практическое значение при прогнозировании, поиске, оценке и разработке месторождений.

Предлагаемая новая концепция образования нефти разрешает основные спорные вопросы и потребует создание новой стратегии поиска залежей нефти и газа и нестандартно подойти к оценке запасов углеводородного сырья.

В последние годы установлено широкое распространение метана во Вселенной. Исследования астрофизиков спектров небесных тел показали наличие углеводородов  в атмосфере гигантских планет и в газовых оболочках комет. Отсюда делается вывод, что источником углерода глубинного абиотического синтеза углеводородов может быть протовещество планеты, сконцентрированное в составе железного ядра Земли. В настоящее время известно, что метеориты (осколки планеты) содержат углеводороды, а метан является основным компонентом больших планет и их спутников. На спутнике Сатурна Титане учеными обнаружены метановые моря.

В связи с этим произошло широкое признание огромного влияния процессов дегазации Земли на развитие биосферы и формирования месторождений нефти и газа.

Примером масштабности процессов дегазации нашей планеты являются гигантские запасы метана в газогидратах, оцениваемых в 113۰10¹⁷ м³   [4] .

В последние годы стало известно, что большая часть дна Мирового океана покрыты залежами газогидратов, кристаллогидратов, связанными с выходами глубинных газовых струй метана. Эти многометровые слои содержат около 37 % земных запасов природного газа. Общие ресурсы газогидратов оцениваются в 2∙10¹⁶ м³, а открытые к настоящему времени запасы газа  традиционных месторождений на два порядка меньше и составляет 2∙10¹⁴ м³ [2].

Огромные ресурсы газогидратов и контроль их распределения глубинными разрывными нарушениями с выходами газовых струй метана свидетельствуют об их генетической связи и показывают какие при этом происходят процессы и реакции на границах разных сред. Как видно на примерах дна Мирового океана, в местах выхода этих струй из недр происходит преобразование газообразного метана в другую субстанцию, которое является результатом резкого  падения давления и понижения температуры истекающего газового потока. Газ метан, вступая в реакцию с водой, переходит в форму газогидратов, кристаллогидратов, которые по сути  представляют собой переходную фазу от газообразного метана в жидкую нефть. Подобные процессы обусловлены  дросселяцией  газового потока, по другому - проявление дроссельного эффекта Джоуля-Томпсона, которое заключается в понижении давления газа при протекании через сужение проходного канала. Процесс дросселяция газа широко применяется в промышленности. В последние годы появились публикации, где указано, что газогидраты на дне океанов образуются именно таким способом – дросселяцией газовых струй глубинного метана [4].

В связи с вышеизложенным  появляется повышенный интерес к фактам частого совпадения местоположения проявлений гидратообразования на поверхности с глубокозалегающими месторождениями нефти. Это может свидетельствовать об единых для них канале и источнике поступления углеводородов, которыми могут быть только глубокие трещины в земной коре, открывающие мантийный очаг метана или его скопления в осадочных толщах, обогащенных органическим веществом. Не удивительно, что такое совпадение предлагается использовать как маркеры при поисковых работах на нефть [5].

Глубинный метан, истекающий из трещин разломов на дне океана, превращается в газогидраты, которые образуют залежи в придонных осадках до глубины примерно 700-900 м , представляющей нижнюю границу их термодинамической устойчивости. Возникает вопрос,  а что происходит с этим же метаном  при движении из больших глубин наверх и встречи струйного потока  с породами-коллекторами, обладающими большим объемом пустот, которые могут обеспечить возможность его дросселяции. Правильный ответ, очевидно, заключается в нахождении залежей продуктов этой дросселяции. В данном случае этим продуктом может быть только нефть, потому что альтернативы ей нет.

В реальности глубинный газовый поток при движении на поверхность Земли может встретить толщи поровых пород-коллекторов с достаточным объемом поровых пустот, способствующих дросселяции метана, но в условиях с более высокими термодинамическими показателями, свойственными глубине их залегания. При наличии соответствующих ловушек формируются залежи “дросселята”, представленного нефтью, которая возможно на раннем этапе процесса преобразования прошла фазу газогидрата, неустойчивого при существующих более высоких параметрах давления и температуры, т.е. при более глубоком залегании коллекторов.

Большинство исследователей считает, что максимальное количество залежей нефти встречается в осадочных породах в интервале глубин от 1 до 3 км, что можно объяснить наличием здесь благоприятных термодинамических условий для образования нефти, и на этих глубинах лучше сохранены коллекторские свойства пород. Глубже 3 км залежи нефти встречаются, но реже. Это показывает, что нефть может образоваться и существовать  на больших глубинах, но благоприятных условий для возникновения нефти здесь меньше, и наличие отдельных их залежей  обусловлено, по-видимому, локальными геологическими обстоятельствами. Выше по разрезу, вплоть до дна океанов и поверхности суши, продуктом дросселяции метана являются газогидраты, устойчивые в этой зоне при существующих давлениях и температуре, как видно по их распространению.

На пути движения глубинного метана через земную кору к поверхности суши и дну океанов и морей все встречающиеся породы, обладающие большим объемом пустот, могут стать местом его дросселяции, а при существовании структур-ловушек образовать залежь нефти на глубине и скопления газогидратов в приповерхностной зоне. Газовый поток, не встретивший  толщи пористых пород, выносится к границе дно-вода -поверхностного уровня дросселяции, где происходит переход газа метана в газогидраты, кристаллогидраты, проявления которых в океанах весьма масштабны. В силу каких-то причин, метан не прошедший дросселяцию, уходит в атмосферу, пополняя газовый экран Земли. По оценкам западных специалистов глобальный поток метана, поступающий только в атмосферу, составляет n-10¹³  г/год [3].

Признание изложенной гипотезы примиряет сторонников и противников органического происхождения нефти, так как она не исключает образование нефти из органических остатков. Осадочные толщи, обогащенные органическим веществом (нефтематеринские отложения, доманиковые образования и др.), также генерируют метан, который может пройти такой же путь, что и глубинный мантийный метан и встретить условия для превращения в нефть, т.е. пройти дросселяцию в коллекторах-ловушках. Однако этот путь превращения метана в нефть более сложный и долгий по времени.

Процесс дросселяции есть кратковременное явление, поэтому возраст залежей нефти должно совпадать со временем формирования пород коллекторов   и ловушек, так как метановые струи существовали и существуют со времени зарождения Земли.

Пополнение нефтяных запасов старых разработанных и разрабатываемых месторождений свидетельствует о поступлении новой нефти, образованной в текущее время. Доказательством этому  является открытое нефтяниками-разработчиками в 1990 гг. необъяснимое увеличение запасов на давно эксплуатируемых нефтяных месторождениях, например, республики Татарстан и быстрая вариация состава добываемой нефти за время 1-10 лет [1]. Процесс пополнения запасов на эксплуатируемых месторождениях проходит не за миллионы лет, а всего лишь за несколько десятилетий. Если дроссельный эффект процесс кратковременный, то нужно полагать, что десятилетия возможно ушли на дозревание дросселята до нефти и ее скопление в ловушке.

Выводы

Образование  нефти и формирование нефтяных залежей происходит при дросселяции глубинного мантийного метана или метана из осадочных пород в коллекторах-ловушках, встреченных газовым потоком на пути движения к поверхности Земли. Конечным продуктом дросселяции на глубинах примерно более 1 км является нефть. Выше по разрезу дросселятами метана становятся газогидраты, устойчивые к термодинамическим условиям приповерхностной зоны. Метан, генерируемый осадочными породами, обогащенными органическим веществом, также может пройти аналогичный процесс дросселяции, но  по объему в природе он на два-три порядка величин меньше мантийного, что и должно сказаться на его меньшей роли в образовании нефтяных залежей. Кроме того сам процесс образования метана в так называемых нефтематеринских отложениях более сложный и длительный по времени, по сравнению с  возникновением мантийного метана, который генерируется мантией постоянно. Глубинные разломы служат  каналами-выходами метана на земную поверхность или океаническое дно. При встрече на этом пути коллекторов-ловушек газовые струи испытывают дросселяцию, т.е. резкое увеличение объема, сопровождаемое таким же понижением давления и температуры, при котором разреженный метан, вступая в реакцию с поровой водой, образует газогидрат, в условиях глубин быстро превращающегося в нефть.

В настоящее время известен наиболее очевидный и выразительный уровень дросселяции метана – это  дно океанов и морей, где газовые струи метана с большой скоростью истекают по трещинам твердого породного субстрата земной коры в воду или рыхлые придонные отложения, сред значительно меньшей плотности. Здесь о проявлении дроссельного эффекта свидетельствуют гигантские залежи газогидратов и кристаллогидратов, распространенных во всех океанах и даже на 20 % площади суши.

При этом следует заметить, что огромные запасы газогидратов приурочены ко дну Мирового океана, где земная кора имеет мощность всего 5-10 км, а осадочных отложений 450-550 м, в то время как континентальная кора составляет в среднем 35 км, максимум до 75 км с многокилометровыми толщами осадочных пород.

 Другой   н е ф т я н о й  уровень дросселяции метана условно выделяется по осадочным породам, залегающим в интервале глубин от 1 до 3 км, с которыми связано к настоящему времени наибольшее количество установленных нефтяных залежей, что показывает о имеющихся здесь наиболее благоприятных термодинамических и литологических условий для их формирования.  Метан на этих глубинах при дросселяции преобразуется в нефть. Осадочные породы в интервале глубин от 1 до 3 км обладают наилучшими коллекторскими свойствами.

На глубине более 3 км осадочные породы притерпевают значительные вторичные изменения, которые заполняют поры минеральными новообразованиями, что сильно ухудшают коллекторские свойства пород. Поэтому благоприятных для образования залежей нефти условий здесь мало.

Чисто газовые залежи формируются, по-видимому, в породах-коллекторах, характеризующихся недостаточным объемом пустот для дросселяции или пониженным давлением поступающего потока газа.

Современное нефтеобразование ограничено отсутствием свободных коллекторов-ловушек, которые не могут быть пустыми при постоянном подтоке мантийного метана со времен зарождения Земли. Только в откачанных залежах возможно появление новой нефти, что уже известно ученым и нефтяникам-промысловикам.

Нефть и газогидраты являются продуктами дегазации планеты. Дросселяция метана в коллекторах-ловушках на глубине образует нефть и в придонных осадках на границе дно-вода – газогидраты.

Предлагаемая гипотеза образования нефти построена на существующих фактических данных, подтверждающих реальное существование такого механизма образование нефти и что месторождения нефти формируются путем дросселяции метана в осадочных толщах, обладающих коллекторскими свойствами и условиями для накопления нефти.

Решение проблемы происхождения нефти и формирования нефтяных залежей в настоящее время как никогда актуально и обеспечивает информацией выполнение важных государственных стратегических задач, а также планирования дальнейшего развития нефтедобычи, нефтяной промышленности  и народного хозяйства в общем.

Образование нефти таким способом доказывает о неисчерпаемости ресурсов этого важного энергетического сырья. Процесс дросселяции  восстанавливает исчерпанные ресурсы нефти при условии максимального сохранения коллекторских свойств вмещавших нефть пород, ловушек и каналов подтока газовых струй метана.