Геология нефти и газа (Еременко Н.) - часть 45

 

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

 

поиск по сайту            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  43  44  45  46   ..

 

 

Геология нефти и газа (Еременко Н.) - часть 45

 

 

§ 5. Факторы превращения органического вещества в нефть         313

 

представляется  естественным,  что  органическое  вещество  само  по  себе  обладает 

достаточно  высоким  запасом  энергии  для  последующих  преобразований.  Процесс 

преобразования  веществ  с  потерей  энергии  является  обычным  для  земной  коры.  В 

этом случае все указанные  выше факторы может  быть  следует рассматривать не как 

главные  действующие  силы,  а  лишь  как  определенные  показатели  среды  пре-

образования подобно тому, как это было выявлено по отношению к сероводороду, или 

как  факторы,  лишь  возбуждающие  и  стимулирующие  течение  того  или  иного 

процесса. 

Первая  серьезная  попытка  разрешения  вопроса  в  этом  направлении  была 

предпринята  А.  Ф.  Добрянским  и  П.  Ф.  Андреевым.  Краткое  изложение  основных 

положений,  выдвинутых  А.  Ф.  Добрянсннм  и  П.  Ф.  Андреевым,  приводится  ниже. 

Термодинамика изучает энергию и ее превращения. Оперируя понятиями энтропии и 

свободной  энергии,  термодинамика  может  предсказать  направленность  процессов 

движения  материи  и  энергии.  При  этом  знание  начального  и  конечного  состояний 

вещества  достаточно  для  суждений  о  возможностях  происхождения  того  или  иного 

процесса  в  заданных  условиях.  С  энергетической  точки  зрения  ассимиляция 

углекислоты  организмами  представляет  собой  процесс  трансформации  солнечной 

энергии.  В  живом  организме  идет  накопление  запаса  свободной  энергии  высокого 

потенциала  за  счет  поглощения  солнечной  радиации  в  результате  построения 

сложных,  способных  ко  множеству  превращений  энергетически  насыщенных 

соединений: углеводов, белков и липоидов. 

После  смерти  организма  начинается  самопроизвольный  распад  сложных 

соединений,  термодинамически  не  устойчивых  в  условиях  окружающей  среды. 

Конечным  результатом  этого  процесса  в  окислительной  обстановке  будут  продукты 

полной  минерализации:  углекислота,  вода,  азот  и  другие  соединения,  обладающие 

наименьшими  запасами  свободной  энергии.  Запас  энергии  системы  в  целом  умень-

шается, энтропия увеличивается. В конечном счете вся запасенная солнечная энергия 

рассеивается.  Общей  тенденцией  процессов  превращения  остатков  организмов, 

захороненных  в  толще  осадочных  пород,  является  отделение  от  углерода 

гетерогенных элементов: 

кислорода,  азота,  серы  и  водорода.  Потеря  свободной  энергии  системой  идет  таким 

образом, что все процессы, вызывающие наибольшее выделение энергии, протекают в 

начале, а менее — экзотермические — в конце. 

На первых этапах превращения отделяются главным образом углекислота и вода 

как  наиболее  энергоемкие  соединения.  Вслед  за  этим  отщепляются  аммиак  и 

сероводород.  С  исчезновением  запасов  легко  отщепляемого  кислорода  и  водорода  в 

виде  СОд,  HgO,  HgS,  NHg  наступает  очередь  удаления  основной  массы  водорода  в 

виде  СН^.  Прогрессирующая  потеря  водорода  приводит  к  образованию  в  остатке 

углеродистых систем со структурой графита, обладающих нулевым 

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

Гл. IX. Происхождение нефти и природного газа

 

 

запасом свободной энергии. Таков путь превращений при образовании углей.

 

Захоронение  в  толще  глинистых  пород  органических  остатков  в 

дисперсном  состоянии  создает  возможность  некоторого  осложнения 
описанного  процесса.  Вследствие  каталитических  процессов  на  границе 
органическое  вещество  —  минеральные  зерна  могут  возникнуть  явления 
распада  исходной  сложной  молекулы  с  отщеплением  более  крупных 
обломков, чем  молекулы газов. Относительно большая  часть отщепившихся 
молекул получит возможность покинуть материнскую молекулу. Подвижные 
продукты, возникшие в результате процессов разрушения сложных молекул и 
потери энергии, могут в определенных случаях образовать скопления нефти.

 

Система  сложных  молекул  захороненных  остатков  живых  организмов 

имеет  в  себе  достаточно  высокий  запас  энергии  для  того,  чтобы  за  счет 
внутренних  ресурсов  протекали  все  необходимые  химические  процессы, 
связанные 

с 

возникновением 

энергонасыщенных 

соединений 

— 

углеводородов.  Однако  реализация  этой  возможности,  как  отмечает  П.  Ф. 
Андреев и М. Ф. Двали, происходит лишь в определенных  условиях — при 
наличии  некоторых  факторов.  К  числу  последних  обычно  относят  время, 
температуру,  бактериальное  действие,  минеральные  и  органические 
катализаторы. Влияние этих внешних факторов в конечном счете сводится к 
мобилизации  внутренних  возможностей,  к  преобразованию  захороненного 
органического вещества и  превращению  части его-в  углеводороды и другие 
компоненты нефти.

 

§ 6. ВРЕМЯ ОБРАЗОВАНИЯ 1НЕФТИ И 

ПЕРВИЧНАЯ МИГРАЦИЯ

 

Вопрос  о  времени  образования  нефти  тесно  связан  с  факторами,  под 

действием  которых  происходят  превращения  органического  вещества. 
Допущение преимущественного влияния на органическое вещество того или 
иного  фактора  неизбежно  влечет  за  собой  вывод  о  времени  образования 
нефти.  К  сожалению,  эта  очевидная  истина  очень  часто  не  учитывается.  В 
самом  деле,  если  допустить,  что  преобразование  органического  вещества  в 
нефть происходит микробиологическим путем, то  обязательным  следствием 
будет вывод об образовании нефти на ранней стадии диагенеза осадка.

 

Справедливым  будет  и  обратное  заключение.  Если  допустить 

формирование  залежей,  например,  в  девонских  отложениях  в  девонское 
время  (как  это  делает  К.  А.  Машкович),  неизбежно  придется  признать  и 
раннее  образование  нефти.  Основную  роль  в  процессе  преобразования 
органического  вещества  в  этом  случае  приходится  отводить  деятельности 

микроорганизмов.  Если  за  основной  фактор  превращения  органического 
вещества  принять  температуру,  то  неизбежен  вывод  о  поздней  стадии 
образования нефти после погружения осадков на значительные глубины.

 

314

 

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

§ 6. Время .образования нефти и первичная миграция

 

 

Существуют  две  диаметрально  противоположные  точки  зрения.  Одни  ученые 

считают,  что  нефть  образовалась  на самых  ранних стадиях  диагенеза  осадка,  другие 

признают  позднее  образование  нефти  при  погружении  осадков  на  значительные 

глубины, в стадию ката-генеза.  Оба эти представления имеют существенные доводы 
«за» и «против». 

В  пользу  раннего  образования  нефти  могут  быть  приведены  следующие 

соображения.  В.  В.  Вебер  и  другие  исследователи  доказали  образование 

углеводородов в современных осадках. При переходе от современных к четвертичным 

и  верхнечетвертичным  осадкам  установлен  как  процесс  битумообразования,  так  и 

рост  количественного  содержания  углеводородов  в  масляной  фракции  битумов. 

Таким  образом,  образование  углеводородов  на  ранней  стадии  диагенеза  осадков 

можно считать доказанным. 

Против  изложенной  схемы  выдвигаются  некоторые  возражения.  Как  показали 

исследования,  в  современных  осадках  среди  обнаруженных  углеводородов 

преобладают  углеводороды  с  нечетным  числом  атомов  углеводородов.  В  нефтях 

наблюдается  примерно  равное  количество  углеводородов  с  четным  и  нечетным 

числом  атомов  углерода.  На  основании  этого  делается  вывод  об  отсутствии  какой-

либо  связи  между  обнаруженными  в  современных  осадках  углеводородами  и  про-

цессами  нефтеобразопания.  Вряд  ли  такое  категорическое  утверждение  может  быть 

принято безоговорочно. В экспериментах Смита углеводороды извлекались из осадка 

при  повышенных  температурах.  Следовательно,  углеводороды  могли  изменяться  в 

процессе их извлечения. Происходит перегруппировка атомов углерода в углеводоро-

дах  во  времени  при  диагенезе  осадка.  Возможная  схема  такой  перегруппировки 

атомов по Дж. Куперу и Е. Брею упоминалась выше. 

Другими фактором, противоречащим схеме  раннего  образования  нефти, является 

малая  мощность  и  хорошая  проницаемость  перекрывающих  осадков.  Вследствие 

этого  при  уплотнении  осадков  вода  и  образовавшиеся  углеводороды  должны 

отжиматься  вверх  и  рассеиваться  в  водном  бассейне.  Это  положение  безусловно 

верное,  но в  то же время,  несмотря  на  процесс  рассеивания, при  переходе  от  совре-

менных осадков к более древним наблюдается увеличение как биту-минозности, так и 

количества  углеводородов  в  битумах.  Таким  образом,  несмотря  на  рассеивание, 

накопление  битумов  и  углеводородов  в  них  остается  неопровержимым.  Если 

допустить  раннее  образование  нефти  в  осадках,  то  в  современных  условиях  должно 

было бы наблюдаться и формирование скоплений нефти и газа. К сожалению, такого 

явления  пока  наблюдать  не  удалось.  Правда,  имеется  указание  А.  Кидуэлла  и  Дж. 

Ханта  на  концентрацию  углеводородов  в  песчаных  линзах  современных  осадков 

Восточной Венесуэлы. 

Необходимо  отметить,  что  не  только  в  современных,  но  и  в  четвертичных 

отложениях  не  установлены  залежи  нефти  и  газа,  которые  были  бы,  несомненно, 

генетически связаны с этими отложениями. 

315

 

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

Гл. IX. Происхождение нефти и природного газа

 

 

В четвертичных  отложениях залежи газа  и нефти  встречены в Туркмении, в Италии, 

Китае  и  Японии.  В  большинстве  случаев  вторичная  природа  этих  скоплений  газа  и 

нефти  не  вызывает  сомнения.  Наконец,  следует  обратить  внимание  на  факт, 

отмеченный А. В. Ульяновым. Нефтегазоносность тех или иных отложений большей 

частью  связана  с  областью  распространения  их  максимальных  мощностей.  Как 

правило,  нефте-газоносные  толщи  имеют  значительную  мощность,  превышающую 
300 м. 

Для  накопления  их  требуется  значительный  отрезок  геологического  времени. 

Процессы  раннего  диагенеза  заканчиваются  на  глубинах    меньше  300  лг,  и, 

следовательно,  нефтеобра-зование  должно  быть связано  с  более  поздними стадиями 

превращения осадков. 

Ранее  уже  отмечалось  неравномерное  распространение  рассеянного  орга-

нического  углерода  в  осадочной  толще.  На  фоне 

этого неравномерного циклического распределения 

органического  углерода  по  разрезу  намечается 

общее  уменьшение  его  с  увеличением  страти-

графического возраста толщ. Особенно это заметно 

при  переходе  от  современных  осадков  к  древним. 

Можно  допустить  превращение  части  органиче-

ского вещества в нефть и природные газы. 

Автор  совместно  с  Э.  Д.  Гимпеле-вич 

рассмотрел  изменение  характера  органического 

вещества  по  стратиграфическому  разрезу  от 

мэотиса  до  девона  включительно  (рис.  144).  В 

указанном 

направлении 

наблюдается 

возрастание 

концентрации  битумов  по  отношению  к  общему 

содержанию 

органического 

вещества, 

что 

свидетельствует  о  новообразовании  битумов  во 

времени.  При  этом  максимальное  увеличение 

отмечается 

для 

масляной 

фракции, 

и, 

следовательно,  можно  допустить,  что  происходит 

новообразование  и  углеводородных  соединений. 

Одновременно  с  увеличением  количественного 

содержания  битумов  и  изменением  их  состава 

наблюдается 

уменьшение 

содержания 

органического вещества в породе, что вызвано, по-

видимому,  отщеплением  газообразных  веществ  и 

удалением части жидкой фазы. 

316 

 

 

Рис. 144. Изменение группе». вого 

состава битумов в зависимости от 

возраста вмещающих пород.

 

I— масла; II — бензольные смолы;

 

III — спирто-бензольные   смолы;

 

IV  —  асфальтены;    V  —  остальная 

часть органического углерода.

 

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

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  43  44  45  46   ..