Ermolkin_V.I._Sovremennye_predstavleniya_o_fazovoy_zonalnosti_uglevodorodov

Одной из уникальных особенностей Земли как космического

тела является наличие на ней жизни. Этим Земля отличается не

только от остальных планет Солнечной системы, но и, возможно,

от всех других космических объектов как в нашей Галактике, так

и во всей Вселенной. Вся дискретная совокупность живых орга­

низмов, распространенных в твердой, жидкой и газовой оболоч­

ках нашей планеты, составляет одну феноменальную систему - биосферу (В. И. Вернадский, 1925).

Биосфера, присущая Земле, предопределяет целый спектр ха­

рактернейших особенностей ее строения и развития, одной из

них является сообщество горючих полезных ископаемых, появле­ ние и сосуществование которых напрямую закономерным обра­ зом связано с функционированием биосферы. Это сообщество

включает в себя нефть, природный газ, уголь и их производные -

именно те полезные ископаемые, наличие которых в недрах Зем­

ли и предопределило появление индустриального общества и его невиданный научно-технический прогресс.

Мир входит в XXI век с энергетическим балансом, обеспечи­ ваемым, в основном, горючими ископаемыми - нефтью, газом, каменным углем. Более половины приходится на нефть и газ.

Решающее место нефти и газа определяется не только и не

столько местом их в балансе энергоносителей, но, главным обра­ зом, нарастающей зависимостью от них таких ветвей существова­

ния человечества, как быт, транспорт, электроснабжение. Поскольку нефть и газ составляют примерно две трети произ­

водимой и потребляемой энергии, очевидно, что и огромная мас­

са потребляющих энергию мощностей мира (двигатели, ТЭС и др.) соответствует именно этим типам энергоносителей. Другие типы (солнечные, ветровые) либо не созданы, либо экологически

опасны (АЭС). Следовательно, расчеты на их <•альтернативность>> в ближайшие десятилетия в технологическом плане по меньшей мере наивны. Кроме того, в нефтегазовый комплекс вложены ог­

ромные средства, рассчитанные на длительную окупаемость.

Сегодня мир должен ориентировать свою экономическую стра­

тегию на нефть и газ. В то же время необходимо активно вести

поиски реальных альтернативных источников энергии, так как

исчерпаемость ископаемых источников в отдаленной перспекти­

ве очевидна.

В настоящее время мир добывает 3,3 млрд т нефти, 2,3 трлн м3 газа и 3,3 млрд т каменного угля (в нефтяном эквиваленте

5

соответственно 3,3 млрд т, 2,1 млрд т и 2,2 млрд т, то есть в сумме

7,6 млрд т). Общее потребление энергоносителей в мире при­ ближается к 8,5 млрд т НЭ, а доля ископаемых энергоносителей около 90 %, в том числе нефти и газа около двух третей. Оценивая

эти цифры, следует иметь в виду тенденцию роста потребления

энергии именно за счет нефти и газа во всех развивающихся стра­

нах, прежде всего в Юго-Восточной Азии, где проживает около

40 % населения nланеты.

На фоне непрерывного роста производства и потребления

нефти и газа в мире две лидирующие страны - США и Россия - за десять лет значительно снизили добычу нефти, в то время как

ОПЕК увеличил добычу на 33 %, в том числе Кувейтна 40%, Саудовская Аравия - в nолтора раза, Нигерия - на 44 %.

Примечателен рост добычи нефти в Бразилии, в основном в

акватории, с 29 до 48 млн т.

Важно таюке увеличение добычи газа. За десять лет она вырос­ ла nочти на 25 %, в том числе в СШАна 14 %, Канадеболее чем вдвое, в Заnадной Европена 34 %, на Среднем Востоке- в nолтора раза, в Тихоокеанском регионена 75% (объем добычи

по странампо Oil & Gas Juo1. 28.12.98 и ВР Statistical Review of World Energy, 1996).

Приведеиные цифры не только отражают тенденцию измене­

ния географии нефтегазового комnлекса мира, но, в значитель­

ной стеnени, оnределяют nерспектину экономики регионов на

ближайшие десятилетия. В этой связи они определяют и тенден­

ции геополитики.

Развитие теоретических основ нефтегазообразования и формиро­

вания месторождений неизмеримо расширило nонимание процес­

сов формирования осадачно-nородных комплексов и их сложной внутренней структуры. На этой основе формируются современная оценка nерсnектив и направления nоисков нефти и газа, принци­ пиально расширяющие ресурсы изученных и новых бассейнов.

Развитие ресурсной базы добычи нефти и газа является ост­ рейшей проблемой экономического и социального развития Рос­ сии. На современной стадии изученности и при сложившемся потенциале методов и комnлексов геолого-геофизических иссле­

дований выделим несколько основных направлений.

1. Расширение поисков месторождений в районах сложившейся добычи, прежде всего, в Западной Сибири и Евроnейской

России.

6

2. Освоение открытых месторождений и оценка перспектиn слабо изученных частей Сибирской платформы.

3.Освоение известных месторождений и дальнейшие геоло­

го-геофизические работы в Баренцевом и Карском морях.

4.Освоение месторождений и дальнейшие поиски на вос­

точной акватории Сахалина.

5.Геолого-геофизические исследования и дифференцирован­

ная оценка перспектин Охотского моря.

6.Геолого-геофизическое изучение и оценка нефтегазонос­

ности шельфа Восточной Арктики.

Названные направления требуют решения крупных научно­ методических проблем и устойчивого финансирования геолого­ разведочных работ и их научно-технологического обеспечения, адекватного масштабам проблем.

Во всем мире подготовка запасов, а также наука, продуцирую­

щая новые идеи и новые технологии, стоят очень дорого. И по­

стоянно подчеркивается, что отставание научных исследований и

внедрения современных технологий ведет к застою и разорению.

Важнейшими результатами исследований в ХХ веке в области нефтегазогеологической науки явилось установление генетичес­

ких связей нефтегазообразования и нефтегазонакопления с лито­

и тектогенезом, выявление главнейших закономерностей форми­ рования и размещения месторождений нефти и газа в земной

коре, разработка представлений об «очагах нефтегазообразования•>, «Главной зоне нефтеобразования (<•нефтяное окно•>)•>, зональнос­ ти нефтегазообразования и нефтегазонакопления, что является

научной основой определения стратегии и тактики поисково­ разведочных работ на нефть и газ.

В последние годы в нефтегазовой геологической науке и прак­

тике появились новые теоретические идеи, накоплено много фак­

тического материала, требующего осмысления в рамках новых

научных теорий:

-концепции, разрабатываемые китайскими геологами о т.н.

<<Низкозрелых нефтях•>, механизм образования которых зна­

чительно отличается от такового в теории термической

деградации керогенов, а также представления о существен­

ной роли угленосных отложений и пластовых углей в гене­ рации нефти;

-теоретические разработки в области создания геодинами­

ческой модели нефтегазообразования на основе тектоники

7

литосферных плит, выявление скоплений УВ в газагидрат­

ном состоянии;

открытие залежей нефти в rранитоидных породах фунда­ мента и в зонах крупных надвигов под пластинами фунда­

мента и др.

Все это требует разработки более полного представления о глобальных закономерностях нефтегазообразования и нефтегазо­

накопления.

Важной проблемой в этом ряду является выявление главных критериев, определяющих зональность нефте- и газанакопления

и возможность раздельного прогноза поисков в осадочном чехле

литосферы залежей преимущественно нефти или газа. Изучению фазовых состояний углеводородов (УВ) и анализу

влияния различных факторов на образование и становление их

в недрах уделяется большое внимание (А. Г. Дурмишьян, 1979;

Л. А. Польстер, Ю. А. ВисковсЮiй, 1984; В. И. ЕрмолЮIН, Е. И. Соро­

кова, 1978, 1989, 1991; В. Г. Осадчий, А. И. Лурье, 1976; В. Ф. Раабен,

1978; И. С. Старобинец, 1986). Различают генерационную (первич­ ную) и миграционно-аккумуляционную (современную) зональ­ ность УВ. Несомненно, что фазовая зональность углеводородов

формируется под действием многих факторов: геоструктурных, тер­

мобарических, катагенетических, геохимических, литолого-фаци­

альных, гидрогеологических, степень влияния которых зависит от

специфических условий геологического развития конкретного региона. Однако для всех регионов существуют какие-то основ­

ные факторы, влияющие на их формирование и становление. Среди

основных факторов обычно рассматривают тип и степень катагене­ тической преобразованности исходного ОБ, современные термаба­ рические условия в недрах и динамику этих условий во времени,

длительность воздействия высоких температур и давлений на ОБ

и УВ, условия миграции УВ и сохранения залежей нефти и газа. Не отрицая роли исходного органического вещества и степе­ ни его катагенетической преобразованности в формировании

фазовой зональности УВ, нами отдано предпочтение другим, не

менее важным факторам. С нашей точки зрения, закономерности фазового состояния углеводородной системы в недрах, фазовые равновесия и фазовые переходы связываются с термабарически­

ми условиями.

В основу разработанной модели генетической фазовой зональ­ ности УВ легли теоретические принципы, связанные с термока-

8

талитическим преобразованием рассеянного органического веще­ ства нефтегазоматеринских пород (РОВ) в зависимости от тер­ мабарических условий, обусловленных режимом и направленнос­ тью тектонических движений. Закономерности фазового состоя­

ния углеводородной системы в недрах, фазовые равновесия и

фазовые переходы определяются в первую очередь взаимосвя­

занными сочетаниями температур и давлений.

Для построения детерминированной модели использован об­ ширный фактический материал- 3500 газовых, нефтегазовых,

нефтяных, газоконденсатных и газаконденсатно-нефтяных зале­

жей основных нефтегазоносных регионов мира: Сахарский (Ал­ жир), Аравийский (Иран, Ирак, Саудовская Аравия), Аквитан­ ский (Франция), Западный Внутренний, Пермский, Внутренний

соленосный, Галф-Кост (США), Южно-Каспийский, Прикаспий­ ский, Днепрово-Донецкий, Восточно-Кавказский, Западно-Си­ бирский, Восточно-Сибирский, Ферганский, Южно-Таджикский, Туранекий (СНГ). Фазовая диаграмма приведена в координатах тnалео' ос - кс (коэффициент сверхгидрастатичности пластовых

давлений) (рис. 1). Реконструкция палеотемператур осуществ­

лялась по методике Ю. В. Вискавекого с использованием типо­

вых кривых, характеризующих связь температуры поверхности

фундамента с глубиной его залегания, возрастом консолидации

и временем последнего интенсивного прогибания. Залежи вто­

ричных газаконденсатов нанесены условно по данным совре­

менных температур. Шкалы палео- и современных температур

совмещены.

Физическим смыслом модели фазовой зональности УВ явля­

ется известное термодинамическое положение о том, что давле­

ние способно передвигать критическую температуру кипения

жидкости, плавления твердых тел. Чем выше давление, тем выше должна быть температура, при которой протекает тот или иной

процесс, и тем быстрее он протекает. Аналогично, чем выше пласто­ вые давления, тем выше должны быть температуры, при которых

могут протекать процессы преобразования ОБ и деструкция УВ.

Это явление объясняется тем, что давление повышает сжатие

молекул, в связи с чем значительная qасть тепловой энергии рас­ ходуется на преодоление этого сжатия. Поэтому образование и

существование жидких УВ возможно даже в условиях очень высо­

ких температур, если эти температуры взаимосвязаны с высоки­

ми давлениями. Такими давлениями, которые могли бы создать

9