25.Современные представления о происхождении нефти

Вопросы об исходном веществе, из которого образовалась нефть, о процессах нефтеобразования и формирования нефти в концентрированную залежь и отдельных залежей в месторождении до сего времени ещё не являются окончательно решёнными. Существует ряд мнений как об исходных для нефти веществах, так и о причинах и процессах, обусловливающих её образование.

Органической теории происхождения нефти придерживались многие серьезные отечественные и зарубежные ученые. Академик В.И.Вернадский, основоположник современной геохимии нефти, еще в начале века писал: «Организмы, несомненно, являются исходным веществом нефтей». Академик И.М.Губкин в своей книге «Учение о нефти», в 1932 году, наиболее обстоятельно и полно подвел научный итог истории нефтяного и газового дела. В качестве исходного вещества для образования нефти Губкин рассматривал сапропель – битуминозный ил растительно-животного происхождения. В прибрежной полосе моря, где жизнь особенно активна, происходит сравнительно быстрое накапливание этих органических остатков. Через какое-то время они перекрываются более молодыми отложениями, которые предохраняют их от окисления. Дальнейшие процессы идут уже без доступа кислорода под воздействием анаэробных бактерий. По мере погружения пласта, обогащенного органическими остатками, под воздействием последующего наноса и тектонических перемещений в глубину, в нем возрастают температуры и давления. Эти процессы, которые впоследствии получили название катагенеза, и приводят в конце концов к преобразованию органики в нефть. Взгляды Губкина на образование нефти лежат в основе современной гипотезы ее органического происхождения. В наше время многие ее положения расширены и дополнены. Так, долгое время считалось, что первоначальное накопление органического вещества обязательно должно идти в океане. Но, видимо, нефть может формироваться и в континентальной обстановке, ведь в болотах, озерах, реках достаточно органического вещества.

Биогенная концепция происхождения нефти объясняет основные особенности распространения и состава нефти:

1. более 99 % месторождений нефти и газа сосредоточено в осадочных горных породах, т. е. в породах, образовавшихся из донных отложений древних водных бассейнов, в которых развивалась жизнь;

2. осадочные породы (глины, песчаники, известняки и др.) характеризуются широким распространением дисперсных битуминозных веществ ("диффузно-рассеянной нефти"), близких по составу к обычной нефти. Общее количество рассеянной нефти в осадочной оболочке Земли намного превышает общее количество нефти в месторождениях;

3. в нефтегазоносных регионах залежи нефти и газа стратифицированы, т. е. в каждом регионе приурочены в основном к пластам горных пород определенного возраста;

4. химический состав нефти в месторождениях и состав рассеянной нефти в горных породах имеют много сходных черт с составом живого вещества: в них присутствуют биомолекулы или их фрагменты (изопреноиды, порфирины и др.), часть которых обусловливает оптическую активность нефти, присущую живому, и т. д.

Абиогенная концепция происхождения нефти возникла еще на заре нефтяной промышленности и развивалась как альтернатива биогенной концепции. Это было вызвано тем, что биогенная теория при всем ее стремлении к универсальности не могла объяснить многие важные факты или удовлетворительно обосновать некоторые собственные принципиальные теоретические положения. К числу таких фактов и положений относятся крайняя неравномерность в распространении запасов нефти на Земле; наличие во многих районах залежей нефти и углеводородного газа в кристаллических, в том числе магматических и вулканических, горных породах, залегающих ниже осадочных горных пород; широкое распространение в кристаллических породах и во многих рудах рассеянных углеводородов и углеродистых минералов (в том числе "капель нефти" в кристаллах) вне контактов с осадочными породами; приуроченность нефтяных и газовых месторождений к зонам разломов; отсутствие каких-либо существенных специфических признаков "нефтематеринских" горных пород, кроме наличия рассеянной нефти, близкой по составу к обычной нефти; невозможность количественно объяснить образование крупнейших и гигантских месторождений нефти и газа за счет рассеянного в окружающих породах органического вещества; отсутствие удовлетворительного механизма собирания диспергированных в осадочных породах углеводородов в крупные скопления и другие. Все это побуждает исследователей искать другую, более общую модель нефтеобразования, основанную на неорганическом синтезе углеводородов.

Сущность минеральной концепции кратко сводится к следующему. Нефтегазообразование и формирование нефтяных и газовых месторождений рассматривается как одно из проявлений более широкого природного процесса — дегазации Земли. Минеральная концепция опирается на тот факт, что вне осадочной оболочки Земли и биосферы содержится более 99 % углерода нашей планеты, на наличие в недрах огромного количества внутренней энергии, необходимой для синтеза и "выталкивания" к поверхности больших масс углеводородов, на существование в недрах активных их носителей в виде метана и паров воды. Этой концепции не противоречит присутствие большого количества органических соединений, в первую очередь углеводородов, в космосе. Химическая база минеральной гипотезы — это каталитический синтез и конверсия углеводородов при высоких температурах и давлениях, во многом освоенные химической технологией. Минеральная концепция объясняет такие основные особенности распространения углеводородов, в том числе их скоплений: — нефть и газ могут залегать в любых горных породах, имеющих свободные емкости и условия для удержания и сохранения находящихся в них флюидов. Этим условиям отвечают, главным образом, осадочные горные породы; — большинство скоплений нефти и газа в горных породах возникли значительно позже (спустя десятки и сотни миллионов лет) образования самих горных пород. В настоящее время сохранились, в основном, только сравнительно молодые месторождения, так как древние вероятнее всего были разрушены геологическими процессами; — наличие на Земле гигантских и сверхгигантских месторождений нефти и газа, поскольку размеры этих месторождений в верхних этажах земной коры ограничиваются только размерами имеющихся в горных породах резервуаров и условиями сохранения; — приуроченность в нефтегазоносных областях скоплений к породам определенного возраста внутри области или бассейна, что связано с общностью условий образования горных пород, формирования в них емкостных и других физических свойств; — высокая концентрация в нефтях металлов, широкое распространение битуминозных веществ в некоторых рудах; — широкое распространение в любых горных породах нефтегазоносных районов рассеянных углеводородов, поскольку нефть в месторождениях — это только незначительная часть мощного потока углеводородов, захваченная ловушками; — наличие сверхвысоких пластовых давлений в нефтяных и газовых залежах. Таким образом, по словам Д. И. Менделеева, неорганическая концепция объясняет "все главные факты нефтенахождения и то, что нефть находится рассеянною во всех краях света".

Большинство аргументов, выдвигаемых в пользу признания биогенного или минерального происхождения нефти, имеют альтернативы, и поэтому не могут считаться доказательствами. Но у исследователей имеются все же главные доводы, позволяющие им твердо оставаться в рамках своих концепций. Для сторонников биогенного генезиса главное — химическое сходство нефти с живым веществом, для сторонников минерального генезиса — физическая возможность аккумуляции нефти в крупные скопления только энергоемкими и концентрированными вертикальными потоками, идущими с глубины. Это наиболее узловые и в то же время наиболее противоречивые вопросы всей проблемы происхождения нефти.