Ученый РАН обосновал круговорот углеводородов в природе
Азарий БАРЕНБАУМ разработал биосферную концепцию нефтегазообразования и объяснил, почему неверны гипотезы о невозобновляемой нефти.
Спор сторонников органической и минеральной гипотез образования углеводородов потерял смысл. Причиной тому стало открытие в России 30 лет назад факта пополнения УВ в эксплуатируемых месторождениях.
Так считает ведущий научный сотрудник Института проблем нефти и газа РАН, кандидат физико-математических наук Азарий БАРЕНБАУМ. Он, по его словам, разработал биосферную концепцию нефтегазообразования.
Об этом говорится в тезисах к его докладу к конференции «Перспективы развития нефтегазовых компаний России» в рамках Татарстанского нефтегазохимического форума (31 августа - 1 сентября 2023).
Биосферная концепцию нефтегазообразования, как считает ученый, стала новой нефтегазовой парадигмой. Нефть и газ рассматриваются как неуничтожимые полезные ископаемые. Она связывает образование УВ с геохимическим круговоротом углерода и воды, согласно учению Владимира Вернадского.
Решение проблемы нефтегазообразования должно принимать во внимание три фундаментальных явления природы, открытых российскими учеными в последние 40 лет: геохимическое, гидрогеологическое, астрофизическое. Последнее предполагает бомбардировки Земли кометами, которые поставляют воду, углерод и другие химические элементы. Именно в эпохи бомбардировок на планете отлагаются нефтематеринские породы с повышенным содержанием органических веществ.
Информагентство «Девон» публикует с некоторыми сокращениями этот материал.
НЕФТЬ – НЕУНИЧТОЖИМЫЙ РЕСУРС?
Происхождение нефти и газа – одна из наиболее значимых проблем геологии. Она на протяжении последних 150 лет осталась нерешенной в споре сторонников органической и минеральной гипотез образования углеводородов. До недавнего времени две эти гипотезы играли в нефтегазовой геологии роль самостоятельных научных парадигм.
Согласно органической гипотезе, углеводороды (УВ) образуются в осадочном чехле земной коры в результате катагенеза (превращения в кероген – прим. ИА «Девон») отмершего органического вещества.По минеральной гипотезе, УВ синтезируются из неорганического вещества в глубоких недрах Земли. Оттуда они поступают к поверхности, где накапливаются в виде нефти и газа в ловушках осадочного чехла.
Обе гипотезы имеют серьезные недостатки, которые не позволяют научному сообществу отдать предпочтение ни одной из них. В настоящее время это многолетнее противоборство потеряло смысл. Причиной тому стало открытие в России 30 лет назад факта пополнения УВ в эксплуатируемых месторождениях. Этот феномен не предполагался обеими гипотезами.
Первыми правильно поняли природу этого феномена Б.А. Соколов и А.Н. Гусева. В 1993 году они заявили, что нефть и газ являются возобновляемыми природными ископаемыми. Их освоение должно строиться, исходя из баланса объемов генерации углеводородов и возможностей их отбора в процессе эксплуатации месторождений.
В начале 2000-х годов автор разработал биосферную концепцию нефтегазообразования. Построена теоретическая модель, которая впервые позволила адекватно решить проблему происхождения нефти и газа. В этом решении, ставшем по существу новой нефтегазовой парадигмой, нефть и газ рассматриваются как неуничтожимые полезные ископаемые. Их пополнение в месторождениях зависит от деятельности людей.
Биосферная концепция связывает образование УВ с геохимическим круговоротом углерода и воды, согласно учению Владимира Вернадского о биосфере. Решение проблемы нефтегазообразования должно принимать во внимание три фундаментальных явления природы, открытых российскими учеными в последние 40 лет.
Первое явление – геохимическое, второе – гидрогеологическое, а третье – астрофизическое. Все три явления совместно участвуют в образования углеводородов. Без учета любого из них решить проблему происхождения на нашей планете нефти и газа, а также объяснить современное пополнение их месторождений не удастся.
ЧТО ТАКОЕ ГЕОСИНТЕЗ.
Геосинтез углеводородов открыт в 1982 году. Экспериментально установлено неизвестное ранее явление преобразования органического вещества осадочных пород под действием тектонических и сейсмических процессов земной коры.
Авторы открытия установили, что в механически активированных породах углеводородов образуются не только из органического, но также из неорганического и предельно окисленного углеродсодержащего вещества. В этом механохимическом процессе донорами водорода в УВ является вода, а углерода – органика, водорастворённый СО2 и легкорастворимые карбонатные породы.
Активацию пород могут создавать не только тектоно-сейсмические процессы, но и суточное приливное влияние Луны, а также процессы, вызванные деятельностью людей.
Еще 40 лет назад было доказано, что углеводороды необязательно образуются в термобарических условиях мантии Земли, как считают сторонники глубинной минеральной гипотезы. Они синтезируются при температурах более 150 C в водонасыщенных породах осадочного чехла, механически активированных природными процессами.
Начиная с 2000-х годов, геосинтез экспериментально изучался в ИПНГ РАН. Эксперименты показали, что геосинтез относится к широкому классу реакций синтеза из оксидов углерода (СО, СО2) и водорода (Н2, Н2О).
Следует учитывать и климатический цикл круговорота углерода. В гидрологии считается, что метеогенные воды (подземные воды, проникающие из атмосферы) проникают на глубину не более 0,5 км от поверхности. Ниже эти воды не опускаются, поскольку там находятся зоны замедленного водообмена с низкой подвижностью флюидов. Это мнение сложилось более полувека назад, и сегодня полностью несостоятельно.
Многочисленные факты свидетельствуют об очень интенсивной циркуляции вод на всех доступных изучению глубинах континентальной земной коры. Циркуляция носит как нисходящий, так и восходящий характер. Она обнаруживается не только в приповерхностной зоне, но и внизу осадочного чехла на границе с фундаментом, нередко залегающим на глубине десяти и более километров.
При этом в континентальной земной коре почти все подземные воды являются метеогенными, хотя и в разной степени изменёнными. Естественные водоёмы пополняются за счёт двух циклов круговорота воды: надземного – климатического и подземного – геологического.
Первые воды в виде дождя и снега выпадают из атмосферы. Затем, фильтруясь через земную поверхность, они поступают в области питания водоёмов.
Вторые – морские воды глубокого залегания, входящие в систему циркуляции подземных вод с участием Мирового океана. Оба типа вод различаются содержанием солей, а также изотопией водорода и кислорода, что позволяет их надежно идентифицировать.
Выпадая в виде осадков на поверхность, а затем инфильтруясь в осадочный чехол, метеогенные воды в ходе климатического круговорота ежегодно переносят из атмосферы водорастворённый СО2. Последний в породах земной коры участвует в геосинтезе УВ. Происхождение промежуточной зоны флюидных давлений в гидрогеологии и в литологии не имеет общепринятого объяснения.
Следуя биосферной концепции, этот интервал глубин в нефтегазоносных бассейнах является главной зоной нефтегазообразования. Там процессы геосинтеза происходят наиболее интенсивно. Расход воды в пределах этой зоны столь велик, что она полностью распадается и перестает существовать физически.
Образующиеся Н2 и значительная часть метана (СН4), а также азот (N2) из растворенного в воде воздуха дегазируют в атмосферу. Тогда как более тяжелые углеводороды создают в породах – коллекторах собственные скопления. Другое следствие геосинтеза состоит в том, что в результате распада воды и дегазации в этой зоне возникает дефицит пластовых давлений. Он играет роль насоса, засасывающего метеогенные воды с поверхности, поддерживая их нисходящее конвективное течение.
НЕФТЬ И ГАЗ ЗАНЕСЛИ МЕТЕОРИТЫ?
Кроме того, в конце 1980-х годов астрофизиками было открыто струйное истечение газа и пыли из центра Галактики. Установлено, что наша планета каждые 20–30 млн лет подвергается сравнительно короткими и очень мощными бомбардировками кометами. Они поставляют на Землю воду, углерод и другие химические элементы.
Именно в эпохи бомбардировок на Земле отлагаются нефтематеринские породы с повышенным содержанием органических веществ. Это является главной причиной цикличности всех планетарных геологических процессов (биотических, климатических и тектонических). Последняя такая бомбардировка произошла от 5 до 0,7 млн лет назад.
Биосферная концепция реализует взгляды В.И. Вернадского на геохимический круговорот космического вещества на Земле с участием биосферы, являющуюся геохимическим барьером. Над поверхностью углерод циркулирует в окисленном виде, а под ней частично восстанавливается до УВ.
Поступающий на Землю кометный углерод перераспределяется по трём циклам круговорота: биосферному и двум литосферным. Все они связаны между собой. Над поверхностью, играющей роль геохимического барьера, углерод циркулирует в окисленном виде (CO2). Под поверхностью углерод, участвуя в геосинтезе, преобразуется в вещества, образующие в верхней зоне земной коры скопления нефти и газа.
КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА, КИСЛОРОДА И ВОДЫ.
До создания биосферной концепции участие в нефтегазообразовании биосферного цикла геологи не предполагали. Спор между сторонниками органической и минеральной гипотез шел по вопросу, какой из двух литосферных циклов образования доминирует. Первые считали, что цикл равен 106 годам, а вторые - 109.
Биосферная концепция доказала, что пополнение нефти и газа в месторождениях объясняется 40-летним биосферным циклом с участием метеогенных вод. Построена теоретическая модель, обеспечивающая баланс круговорота углерода через земную поверхность на нисходящей и восходящей его ветви с учётом нефтегазообразования в недрах и хозяйственной деятельности людей.
Установлено, что углерод, кислород и вода образуют на Земле единую геохимическую систему круговорота. Она находится в состоянии устойчивого динамического равновесия. Подтверждено утверждение Вернадского, что организующим началом биосферы, поддерживающим её устойчивое функционирование, является участие в геохимическом круговороте живого вещества биосферы.
Добывая и сжигая нефть, газ и уголь, люди нарушают равновесие между циклами, сложившееся на Земле за миллионы лет. В результате «добавочный» углерод сначала попадает в атмосферу, а затем и в другие резервуары биосферного цикла. К ним относятся и освобождающиеся ловушки месторождений.
Непродуманная логистика и добыча методами гидроразрыва пласта (ГРП) не позволяют месторождениям пополняться в полной мере. Биосфера, исправляя нарушенное региональное и планетарное равновесие, утилизирует добавочный СО2, главным образом в виде аквамаринных метаногидратов на шельфе Мирового океана. Туда сегодня смещаются основные скопления углеводородов.
Практика эксплуатации месторождений с использованием технологий, не приводящих к ликвидации ловушек УВ и не нарушающих циркуляцию подземных вод, показывает, что на поздних стадиях разработки месторождения начинают работать как восполняемые источники углеводородов.
Таким образом, образование нефти и газа является современным биосферным процессом. Адекватно решить проблему нефтегазообразования без учёта круговорота углерода и воды на Земле, а также трёх фундаментальных явлений природы, не удаётся.
О том, как миграция углеводородов из глубин Земли приводит к образованию запасов нефти и газа на шельфе – читайте в публикации «Информ-Девон».Ранее ИА «Девон» приводил статью доктора геолого-минералогических наук Рината МУСЛИМОВА. В ней говорилось, что ряд нефтяных и нефтегазовых месторождений может восполняться за счет подпитки их глубинными углеводородами. Это возможно благодаря нефтеподводящим каналам.
| Поделиться этой новостью у себя в соцсетях |
