5. Биогенные метки в нефтях. Стераны. Нормальные или н-алканы. Основы органической теории происхождения нефти и газа.

Важными «биогенными метками» в нефтях являются свойственные живому веществу многие изопреноидные углеводороды, возникновение которых связывают с фитолом - периферическим структурным элементом молекулы хлорофилла.

Установлено, что главными носителями оптической активности нефти являются полициклические циклоалканы - стераны тритерпаны, так называемые хемофоссилии. По стереохимическим особенностям нефтяные стераны и тритерпаны все-таки несколько отличаются от исходных биологических соединений, что связано с изменениями при термическом превращении пространственного строения одного или нескольких хиральных центров биомолекул. Пентоциклические тритерпены встречаются в основном в наземных растениях. В органическом веществе морских осадочных пород и в нефти распространены тетрациклические углеводороды - стераны, свойственные сине-зеленым планктонным водорослям, которые явились одним их основных биопродуцентов при накоплении сапропелевого органического вещества в морских осадков в течение всего геологического времени.

К унаследованным биогенным структурам относятся и нормальные алканы. Содержание их в нефти достигает 10-15, а иногда и 30% . Свидетельством образования н-алканов из биогенных жирных кислот являются случаи преобладания в малопреобразованных нефти н-алканов с нечетным числом атомов углеводородов над «четными». Для живого вещества и образованного из него органического вещества осадков всегда характерно преобладание жирных кислот с четным числом атомов углерода. Постепенное сглаживание этих первичных генетических признаков до примерно одинаковой концентрации «четных» и «нечетных» н-алканов и в органическом веществе нефти материнских пород и нефтезалежей происходит по мере нарастания глубины и температуры в недрах вследствие вторичных реакций.

Основы органической теории следующие:

1. нефтяное вещество имеет исключительно биогенное происхождение;

2. нефть возникла как следствие деструктивного преобразования (метаморфизма) остатков растений и животных, погребенных в толщах осадочных пород (песков, глин, известняков и др.);

3. преобразование остатков растений и животных происходило не во всех осадочных породах, а только в наиболее обогащенных биогенной органикой, которые имеют название нефтематеринских или нефтеобразующих слоев (свит);

4. в нефтематеринских слоях (свитах) нефть образовывалась уже в готовом виде в форме дисперсно-рассеянных капелек, называемых частичками микронефти (И.М. Губкин, 1932, Вассоевич Н.Б., 1959);

5. после завершения формирования дисперсные капельки микронефти должны выходить из нефтеобразующих осадочных слоев и двигаться в толщах соседних осадочных пород до тех пор, пока не попадут в ловушки, где будут накапливаться и преобразовываться в нефтяные или газовые месторождения.

5. Синтез метана из углекислого газа в недрах. Осадочно-неорганическая гипотеза происхождения нефти.

По мнению авторов, метан образуется здесь минеральным путем за счет гидратации железосодержащих основных пород морскими водами с растворенным углекислым газом. В результате взаимодействия сульфатов железа с такой водой образуется метан, оксид железа и гидросиликат магния и выделяется энергия. Это и приводит к тому, что с океанских глубин выбрасывается темная, горячая, насыщенная минералами и метаном вода. Масштаб этого явления оценивается в 10 млн. т метана в год!

По осадочно-неорганической гипотезе постулирется представление о нефти как продукте синтеза водорода и углерода, который происходит не на глубинах, а в приповерхностных участках Земли. Эта гипотеза не является компромиссной между двумя предыдущими - органической и магматически-неорганической. В ней отсутствуют такие понятия как нефтематеринские слои и такие представления, как подъем готовых нефтяных УВ из глубинных частей Земли. Основной постулат этой гипотезы - нефтяные УВ формируются в верхних участках земной коры, где глубинный водород (а не готовые нефтяные УВ) соединяется с седиментогенным углеродом.

5. Породы-коллекторы. Виды пустотного пространства – поры, каверны, трещины. Характеристика пород-коллекторов по пористости (емкости) и проницаемости. Классификация пустот и пор по размерам. Классификация пор по генезису. Три типа пород-коллекторов по характеру пустот.

Породы-коллекторы, это - горные породы, обладающие способностью вмещать нефть, газ и воду и отдавать их при разработке. Абсолютное большинство пород-коллекторов имеют осадочное происхождение. Коллекторами нефти и газа являются как терригенные (пески, алевриты, песчаники, алевролиты и некоторые глинистые породы), так и карбонатные породы (известняки, мел, доломиты).

Различают несколько видов пустотного пространства. Это поры, каверны и трещины.

Трещины - разрывы сплошности горных пород, обусловленные в основном тектонической деятельностью. Они либо выполнены вторичными минералами, либо открытые, или эффективные, т.е. через них может перемещаться жидкий флюид

Каверны - сравнительно крупные пустотные пространства, образовавшиеся в результате действия процессов выщелачивания. Они развиваются в участках сгущения трещин. При этом растворяется небольшой участок породы – каверна. Каверны могут быть частично заполнены

Поры - пространство между отдельными зернами, слагающими горную породу

Породы-коллекторы характеризуются двумя признаками - емкостью (пористостью) и проницаемостью, т. е. системой таких пор, трещин и каверн, через которые возможно движение пластовых флюидов (газа, нефти и воды). Далеко не все породы, обладающие емкостью, являются проницаемыми для нефти и газа, т. е. коллекторами. Поэтому при изучении коллекторских свойств горных пород определяют не только их емкость, но и проницаемость. Проницаемость горных пород зависит от поперечных (к направлению движения флюидов) размеров пустот в породе.

По размерам все пустоты или поры делятся на сверхкапиллярные (> 0,5 мм), капиллярные (0,5-0,0002 мм), субкапиллярные (< 0,0002 мм).

По генезису поры делятся на первичные, сформированные при осадконакоплении, например, в песчаниках, либо вторичные, развитые в зонах дробления, растворения, проявления вторичных процессов, таких как доломитизация, окремнение и выщелачивание.

Все коллекторы по характеру пустот подразделяется на три типа: гранулярные (только обломочные горные породы), трещинные (любые горные породы) и каверновые (только карбонатные породы).

1. гранулярные песчано-алевритовые породы, обладающие межгранулярной (межзерновой) пористостью и проницаемостью, а также известняки и доломиты с межоолитовой пористостью;

2. трещинные, приуроченные к породам с разным литологическим составом – известнякам, доломитам, сцементированным песчаникам, глинистым сланцам, а также к кристаллическим породам;

3. кавернозные, обычно связанные с карбонатными породами, а иногда с песчаниками.