VII. 6. Изменение растворенного газа в пластовых водах

Газонасыщенность подземных вод растет от бортов к центру артезианского бассейна по мере увеличения глубины залегания. В этом же направлении возрастает упругость растворенного газа и содержание в нем тяжелых углеводородов.

Залежи водорастворенного газа выявлены, в частности, в Италии и Японии в верхнеплиоцен-четвертичных отложениях. Здесь они введены в промышленную разработку - используются для добычи газа. При снижении пластового давления газ выделяется в свободную фазу. Газ метановый, газонасыщенность составляет 1,2-2,5 м³/м³.

С увеличением глубины по мере увеличения давления, возрастает минерализация и растворяющая способность подземных, вод. Низкая газонасыщенность, низкая минерализация и сульфатный состав подземных вод влияют отрицательно на формирование залежей нефти и газа. Обычно вокруг залежей нефти и газа подземные воды обладают аномально повышенной газонасыщенностью, что предохраняет залежь от разрушения.

Глава VIII. Происхождение нефти и природного газа

VIII.2. Гипотеза неорганического (абиогенного) происхождения нефти.

Сторонники неорганического происхождения нефти связывают ее образование либо с локальными очагами проявления магмы, либо рассматривают ее как продукт глубинных подкоровых процессов.

1.В качестве одного из основных доказательств неорганического происхождения нефти Н.А.Кудрявцев рассматривал наличие нефти или ее признаков в магматических и метаморфических породах. Действительно, известно около 30 залежей нефти, находящихся в магматических и метаморфических породах, и около 200 нефтегазопроявлений в них. Геологический анализ показывает, что такие залежи и проявления в гранитах и базальтах образовались за счет притока нефти и газа из контактирующих с ними нефтегазоносных осадочных комплексов.

2. Гипотеза неорганического происхождения нефти не объясняет причину неравномерного размещения залежей нефти и газа по разрезу, присутствие скоплений в одних толщах и отсутствие в других, имеющих такие же коллекторы и покрышки.

3. Региональная приуроченность скоплений нефти и газа к зонам глубинных разломов использовалась как довод в пользу неорганической гипотезы. Исследования показывают, что прямая связь между глубинными разломами и нефтегазоносностью осадочных пород отсутствует.

4. Неорганическая гипотеза не объясняет причину образования чисто нефтеносных и чисто газоносных областей, причину территориального разделения нефти и газа.

И.М.Губкин (1932г.) отмечал, что “небольшие, не имеющие практического значения скопления нефти могли иметь и неорганическое происхождение, возникая в результате выделений из магмы. Но мы ведем рассуждения не об этих проявлениях нефти, а о массовых скоплениях, которые слагают нефтяные месторождения”.

VIII.3 Осадочно-миграционная теория происхождения нефти.

Эта теория предполагает в качестве источника образования нефти осадочные толщи, а именно – рассеяное органическое вещество (РОВ), содержащееся в осадочных породах. Впервые гипотеза органического происхождения нефти была высказана М.В.Ломоносовым, отметившим, в частности, образование битумов из углей при нагревании без доступа кислорода.

Органическое происхождение нефти и природного газа ныне признается большинством геологов и химиков. Геологическое доказательство этой теории базируется на закономерностях в размещении залежей нефти и газа в земной коре. 99,9% известных скоплений нефти и газа локализовано в осадочных толщах. Причем, залежи нефти и газа приурочены не ко всякой осадочной толще, а лишь к определенным их частям. Геологическим доводом в пользу этой теории является также наличие нефти в линзах проницаемых пород внутри непроницаемых толщ.

Химические доказательства базируются на сходствах органических соединений нефтей с органическими соединениями битумоидов, извлекаемых из рассеянного органического вещества осадочных горных пород различными растворителями. Особенно близкое сходство имеют строения молекул липоидов и некоторых углеводородов нефтей. Кислородные, азотистые и сернистые соединения нефтей имеют явно биогенное происхождение. В золе нефтей обнаруживаются те же микроэлементы, что и в золе каменных углей, органическое происхождение которых не вызывает сомнения.

Одним из доказательств в пользу органического происхождения нефтей является их оптическая активность. Полученные же в результате неорганического синтеза искусственные нефти оптически не активны. На генетическое родство нефтей и рассеянного органического вещества указывает и близость изотопного состава углерода нефтей и изотопного состава углерода органических веществ. Вертикальные зональности в изменении изотопов серы нефтей и вмещающих их осадочных толщ почти полностью идентичны.

В лабораторных условиях из органических соединений холестерина, олеиновых и стеариновых кислот под действием хлористого аммония еще в 1927-31г г. академиком Н.Д. Зелинским при температуре около 200°С получена искусственная нефть, содержащая типичные представители нафтено-метановых углеводородов, из которых состоит природная нефть. Повторные опыты показали, что процесс превращения хлопковых масел, олеиновых кислот в жидкие углеводороды при воздействии глин, песков, мела в качестве катализатора достаточно интенсивно происходит уже при температуре около 100°С.

Углеводородные соединения обнаружены в современных осадках Черного моря. Восстановленная часть рассеянного органического вещества осадков древнего Каспия содержит углерода 80%, водорода 10%, кислорода с азотом-10%. Для сравнения: содержание углерода в нефтях составляет 85%, водорода-11%, кислорода-4%, т.е. этим битумам остается потерять около 5-7% кислорода, чтобы достигнуть элементарного состава нефти. Эти явления, очевидно, представляют собой начальную стадию процессов нефтеобразования.

Гипотеза органического происхождения нефти доказывается достаточно убедительно как геологическими факторами, так и химическими исследованиями, и, благодаря научным анализам советских ученых-геологов, по праву получила название осадочно-миграционной теории происхождения нефти.

Любая осадочная горная порода в том или ином количестве содержит рассеянное органическое вещество: остатки планктона, бактерий, водорослей, макро- и микрофауны, рыб, наземных растений и животных, захороненные в илах на дне морей, озер, рек. Среднее содержание органического углерода в морских глинах составляет 2-3%, в песчаниках – 1-1,5%. Некоторые разновидности осадочных пород, такие, как битуминозные глины, сапропелиты, горючие сланцы содержат органический углерод в количестве от 20 до 50%.

Органические остатки растительного мира относятся, в основном, к гумусовому типу, животного мира - к сапропелевому ряду.

В зависимости от конкретных условий преобразование органических остатков горных пород может происходить в трех разных направлениях:

1) тление - при свободном доступе кислорода

2) гумификация - при ограниченном доступе кислорода

3) гниение - при отсутствии доступа кислорода

При всех этих процессах происходит образование газов (в том числе и углеводородных), жидкого и твердого вещества. В условиях недостаточного кислорода происходит брожение вещества под действием микробов. Часть новообразованных продуктов через поры пород удаляется в атмосферу и гидросферу, другая часть сохраняется в породе. Преобразование органического вещества в осадке до почти бескислородных углистых или битуминозных веществ может происходить лишь в восстановительной или слабо восстановительной среде. Само органическое вещество в процессе своего разложения создает в породе восстановительные условия.