Геология нефти и газа (Еременко Н.) - часть 44

 

  Главная      Учебники - Разные     Геология нефти и газа (Еременко Н.) - 1968 год

 

поиск по сайту            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  42  43  44  45   ..

 

 

Геология нефти и газа (Еременко Н.) - часть 44

 

 

§ 5. Факторы превращения органического вещества в нефть

 

 

или  иной  фактор  исследователи  выдвигали  в  качестве  решающего  при 

нефтеобразовании  на  основании  лабораторных  экспериментов.  При  этом 
данному  фактору  приписывали  исключительную  роль,  отрицали  влияние 
других факторов и недоучитывали реальную природную обстановку. Иногда 
влияние того или иного фактора утверждали без каких-либо обоснований.

 

Нефть 

представляет 

собой  глубоко 

восстановленный 

продукт 

превращения  органического  вещества.  Поэтому  почти  все  исследователи 
предусматривают  наличие  восстановительной  среды  для  течения  процесса 
нефтеобразования.  И.  Потапов,  однако,  считает  возможным  образование 

нефти  за  счет  окисления  метана.  Образование  нефтей  в  результате 
окислительных  процессов  признает  также  и  В.  А.  Успенский.  Если 
образование  метана  связывать  с  глубокими  недрами  земли,  то 
«окислительная» гипотеза должна быть отнесена к разряду неорганических, и 
по  отношению  к  ней  применимо  большинство  возражений,  изложенных 
выше.  Если  метан  осадочного,  т.  е.  органического,  происхождения  и 
образование нефтей  идет за счет процессов окисления,  то  во времени нефти 
должны  становиться  все  менее  и  менее  метановыми.  По  этой  схеме  более 
древние нефти должны быть наименее метанизированы. В действительности, 
как  уже  отмечалось,  наблюдается  как  раз  обратное  явление.  В  термодина-
мических  условиях  земной  коры  окисление  метана  считается  невозможным. 
Наконец,  в  противоречии  с  этой  гипотезой  находятся  и  изотопные 
соотношения углерода в нефтях и газах.

 

Как отмечают С. Сильверман и С. Эпштейн, изотопный состав углерода в 

нефтях  и  их  фракциях  изменяется  в  очень  узких  пределах,  в  то  время  как 
природные  газы,  связанные  с  ними,  значительно  обогащены  изотопом  С

12

Если колебания изотопного состава групп углеводородов в нефти составляют 
1°/до; 

то

 

в

 попутных газах они достигают 18°/до и более. На  основании этого 

упомянутые авторы делают вывод о невозможности образования всей газовой 
фазы  за  счет  превращения  тяжелых  углеводородов  нефтей.  Еще  менее 
вероятным  оказывается  предположение  об  образовании  нефтей  из  газовой 
фазы.

 

Еще  Н.  И.  Андрусов,  а  затем  А.  Д.  Архангельский  и  Н.  М.  Страхов 

обратили  внимание  на  наличие  сероводородного  заражения  в  современных 
бассейнах  (Черное  море),  в  которых  происходит  накопление  органического 
вещества  в  осадках  в  ясно  выраженной  восстановительной  среде. 
Сероводороду  довольно  долго  приписывали  существенную  роль  в  процессе 
преобразования  органического  вещества  в  нефть.  Впоследствии  более 
детальные  исследования  Н.  М.  Страхова  показали,  что  это  представление 
является  одним  из  «увлекательных  заблуждений».  Сероводород  следует 
рассматривать  как  индикатор  среды,  благоприятной  для  процессов  нефтеоб-
разования,  как  индикатор  одной  из  геохимических  фаций,  в  которой  могли 
идти процессы превращения органического вещества в нефть.

 

308 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Гл. IX. Происхождение нефти и природного газа

 

 

Особенно  часто  как  основной  фактор  процесса  нефтеобразования 

выдвигается  температура.  Это  вполне  естественно,  так  как  в  лабораторной 
обстановке  нефтепродукты  наиболее  легко  получают  воздействием  высоких 
температур  на  различные  органические  вещества.  М.  В.  Ломоносов,  Г. 
Потонье,  Д.  Уайт  и  их  последователи  рассматривали  высокотемпературную 
деструкцию 

органического 

вещества 

как 

единственный 

фактор 

нефтеобразования.  Если  бы  породы,  с  которыми  связаны  процессы 

нефтеобразования,  подвергались  температурному  воздействию  в  300—500° 
С, то они несли бы на себе явные следы температурного метаморфизма. Все 
известные  и  изученные  нефтеносные  толщи,  судя  по  их  характеру  и 
минералогическому составу, никогда не испытывали влияния такой высокой 
температуры.

 

Химический  состав  нефти  также  свидетельствует  об  определенных 

температурных  пределах  ее  образования.  Исследования  температурных 
интервалов  образования  нефтей  привели  С.  Н.  ббрядчикова  к  выводу,  что 
некоторые  углеводороды, содержащиеся в нефтях, не могли возникнуть при 
температуре  выше  300°  С.  Разобранные  ранее  соотношения  между 
постоянными  компонентами  нефтей  указывают  на  невозможность 
образования  последних  при  высоких  температурах.  К  такому  выводу 

приходят по существу все химики, занимающиеся детальным исследованием 
химического состава нефтей (С. Н. Обрядчиков, А. Фрост, А. Ф. Добрянский, 
А. И. Богомолов и многие другие).                       "'

 

А.  Фрост,  опираясь  на  геохимические  идеи  Н.  Д.  Зелинского, 

экспериментальным путем показал возможность  образования  углеводородов 
из  различных  органических  веществ  при  умеренно  низких  температурах 
(90—150° С).

 

В  качестве  катализаторов  в  своих  последних  работах  А.  Фрост 

использовал  сухие  природные  глины.  Американский  исследователь  Брукс, 
продолжая  работы  А.  Фроста  с  природными  катализаторами,  принял  за 
нижний  температурный  предел  образования  нефтей  температуру  65°  С. 

Последние исследования в этом направлении А. И. Богомолова указывают на 
возможность  таких  превращений  при  катализе  над  глинами,  не 
подвергшимися просушке.

 

Как  показали  исследования  М.  А.  Мессиневой,  каталитическая 

активность ферментов (продуктов жизнедеятельности бактерий) во много раз 
выше, чем глин. Высокая каталитическая активность ферментов определяется 
специфичностью  их  действия.  Ферментативные  процессы  сопряжены  с 
перераспределением химической энергии и не требуют или почти не требуют 
внешних  источников  энергии.  Ферменты  могут  действовать  при  низких 
температурах.  В  отличие  от  бактерий  каталитическая  деятельность 
ферментов  не  ограничивается  источниками  питания,  температурой, 

давлением, влажностью и т. д.

 

Участие  бактерий  в  разложении  органического  вещества  в  осадке 

установлено исследованиями Н. Д. Зелинского, Е.'М. Брусиловского,

 

310 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

§ 5. Факторы превращения органического вещества в нефть

 

 

А. С. Вериго и др. Н. И. Андрусов, Г. П. Михайловский, Н. Г. Ушин-ский, Г. 

А. Надсон, В. О. Таусон, Б. Л. Исаченко и многие другие отводили бактериям 
большую  роль  в  образовании  нефти.  Особенно  много  в  этом  направлении 
было  сделано  Т.  Л.  Гинзбург-Карагиче-вой  в  СССР,  Э.  Бастеном  и  К. 
Зобеллом за рубежом. Т. Л. Гинзбург-Карагичева экспериментальным путем 
установила  образование  нефте-подобных  продуктов  из  жирных  кислот  под 
воздействием  бактерий.  К  аналогичным  выводам  пришел  К.  Зобелл.  Он 
подчеркивал  способность  бактерий  синтезировать  некоторые  простейшие 
углеводороды.  При  погружении  осадка  вследствие  потери  им  влаги,  а  в 

дальнейшем  повышении  температуры  и  влияния  других  ограничивающих 
факторов,  деятельность  бактерий  замирает  или  во  всяком  случае  не  может 
быть решающей в превращении органического вещества в нефть.

 

После  открытия  радиоактивных  явлений  весьма  распространенными 

стали попытки применения их для объяснения самых различных процессов в 
природе,  начиная  от  образования  земли  до  превращения  органического 
вещества  в  нефть.  Впервые  идея  о  влиянии  радиоактивности  на  процесс 
образования  нефти  была  высказана  В.  А.  Соколовым  в  1925  г.  В  качестве 
исходных продуктов для образования нефтяных углеводородов В. А. Соколов 
рассматривает  органические  вещества,  которые  преобразуются  под 
действием  радиоактивных  излучений.  Он  приводит  расчет,  показывающий 
возможность  образования  за  1  млн.  лет  180  тыс.  т  нефти  из  1  км

8

  породы 

плотностью 2,0 г/см

3

, содержащей 1% органического вещества и обладающей 

суммарной  радиоактивностью,  равной  по  урану  0,001%.  Произведя  подсчет 
для месторождений Апшеронского полуострова, В. А. Соколов констатирует, 
что  радиоактивным  путем  в  продуктивной  толще  могло  образоваться 
значительно менее 1% содержащейся в этих слоях нефти, i

 

В США И. Бергер и В. Уайтхэд отводят радиоактивным процессам очень 

большую  роль  в  образовании  нефти.  Однако  они  несколько  переоценивают 
значение  радиоактивности.  В  самом  деле,  судя  по  их  экспериментам,  в 
заметных количествах образуется лишь метан, да и то только при разложении 
уксусной  кислоты.  В  основном  образуются  такие  газы,  как  Hg,  COg  и  СО. 
Запасы  этих  газов,  особенно  инертного  водорода,  были  бы  в  земной  коре 

колоссальными, если бы образование известных скоплений нефти и горючих 
газов  шло  таким  путем.  Следовательно,  если  радиоактивность  и  оказывает 
влияние  на  процесс  образования  нефти,  то  она  во  всяком  случае  ве 
является 
решающей.

 

Некоторые  ученые,  например  В.  П.  Батурин,  решающее  значение  в 

процессе  нефтеобразования  придают  давлению.  В.  А.  Сенюков  и  Н.  И. 
Талдыкина (1967) экспериментальным путем доказали различие в процессах 
преобразования  органического  вещества,  протекающих  при  низких  и 
высоких (до 200 am) давлениях.

 

311

 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

312 

Гл. IX. Происхождение нефти и природного газа

 

Для  описания  процессов,  происходящих  в  нефти,  до  сих  пор  практически  не 

привлекались  вопросы  кинетики  и  представления  о  цепных  процессах.  Между  тем 

известно,  что  почти  все  превращения  углеводородов  (крекинг,  окисление, 

полимеризация и т. п.), в  особенности при низких температурах, являются цепными 

реакциями.  С.  П.  Максимов,  Н.  А.  Еременко,  А.  А.  Жуховицкий  и  др.  (1959) 

предложили  в  качестве  одной  из  возможных  схем  следующую  цепь  реакций, 

согласующуюся  с  термодинамическими  концепциями  и  отвечающую  в  основном 

экспериментальному материалу. 

Первой  стадией  любого  цепного  процесса  является  зарождение  цепи. 

Отщепление радикала (СНд или Н) от органической молекулы (М) может произойти 
v результате воздействия радиоактивного излучения: 

мЛСНз "

SH

 

В  настоящее  время  хорошо  изучены  возможные  последующие  реакции, 

вызываемые  свободными  радикалами.  Прежде  всего  возможно  раскрытие  циклов 

нафтеновых углеводородов: 

 

Возможно также образование метана по реакции

 

СНз+СНз—СНа—СНз —> СЩ+СНэ—СНг—СНг 

В  результате  всех  трех  рассмотренных  процессов  возникает  радикал 

углеводорода.  Свободные  радикалы  обнаружены  в  нефти,  каменном  угле  и  сланцах 
(X. Жутовский, 1959; И. Дучесня и Дж. Дей иекс. 1961; Е. Роберте, 1961 и др.). 

Таким образом, большинство рассмотренных факторов может оказать то или иное 

влияние  на  процессы  образования  нефти.  Основная  ошибка  авторов  большинства 

схем  преобразования  органического  вещества  в  нефть  заключается  в  том,  что  они 

приписывают  исключительную  роль  какому-либо  фактору.  При  этом  явления  от-

рывают  от  естественной  природной  обстановки,  где  все  эти  факторы  действуют, 

взаимно  переплетаясь.  Каждому  фактору  в  таких  случаях  приписывается  активное 

энергетическое  воздействие  на  исходное  органическое  вещество.  В  то  же  время  до 

последних  лет  энергетическая  сторона  проблемы  никогда  серьезно  не 

рассматривалась. А ведь 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  42  43  44  45   ..