Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




18.10.2017





Яндекс.Метрика
         » » Проблема происхождения нефти и газа

Проблема происхождения нефти и газа

12.11.2017

Эта проблема интересует советских геологос-нефтяников нe только с научной точки зрения, но и из весьма важных практических соображений, имеющих крупное народнохозяйственное значение, раскрыть и познать закономерность размещения нефтяных и газовых месторождений. Познание же этой закономерности даст возможность геологам-нефтяникам успешно производить прогнозную оценку отдельных районов, областей и т. д. в отношении перспектив нефтегазоносности и с максимальной эффективностью осуществлять поиски и разведку богатых месторождений нефти и газа в нашей стране.
Познание генезиса нефти является исключительно важным. Между тем, отметим мы с точки зрения исторического освещения этой проблемы, большое значение уделялось ей не всегда. Лишь в конце двадцатых годов, все больше и больше начали интересоваться генезисом нефти геологи и геохимики-нефтяники.
На Всесоюзном совещании в Москве по проблемам происхождения нефти и газа и формирования их залежей, проходившем с 20 по 27 октября 1958 г., с докладом на тему «Современное состояние теории происхождения нефти и задачи дальнейших исследований», отражавшим точку зрения ряда современных ученых геологов-нефтяников, выступил M.Ф. Мирчинк. Он отметил, что в настоящее время, можно считать основные стороны сложного процесса нефтегазообразования в земной коре выясненными.
«Нефть и природный газ, — сказал он, — образуются путем сложного преобразования в определенных геологических геобиохимических условиях захороненного в осадочных толщах органического вещества, но отдельные стадии развития этого процесса выяснены еще недостаточно».
Недостаточно ясна еще и роль отдельных внешних факторов, способствующих процессу преобразования органического вещества в стадиях синтеза, диагенеза и катагенеза в углеводороды нефтяного ряда. Недостаточно доработаны также вопросы, связанные: 1) с изучением химического состава нефтей и газа и формирования их отдельных генетических типов в недрах и 2) с преобразованием нефтей и газов в зависимости от их возраста и возраста вмещающих пород, геохимической обстановки и проч.
В настоящее время требуют детального исследования в первую очередь геохимические и биохимические закономерности и ход преобразования органического вещества в углеводороды нефтяного ряда, так как недостаточная пока ясность в этом вопросе, привела, как известно, к возникновению в среде последователей теории органического происхождения нефти и природного газа двух неравнозначных групп.
Первая из них, главная группа, охватывающая наибольшее число последователей, признает образование нефти и газа из органического вещества, захороненного в рассеянном состоянии в осадках нефтематеринских свит.
Сторонники этой группы, как отметил в упомянутом докладе М.Ф. Мирчинк, считают, что процессы нефтегазообразования имеют широкое (региональное) распространение, происходят в условиях бассейнов с восстановительной средой субаквальных осадков в пределах как геосинклинальных областей и межгорных впадин, так и платформ.
Эту точку зрения в свое время всесторонне развивал И.М. Губкин в своем классическом труде «Учение о нефти».
«Образование нефти, — учил он, — совершалось во всех точках органогенового слоя, где был налицо соответствующий материал, следовательно, нефть в атом пласте все время находилась в диффузно рассеянном состоянии».
Автор, развивая изложенную точку зрения И.М. Губкина, сделал попытку осветить положительное влияние геотектонических процессов и связанных с ними движений земной коры (включая и колебательные), проявляющихся в ходе развития нашей Земли, на создание благоприятных условий для накопления и сохранности нефтематеринского органического вещества, для превращения его в нефть и газ и для образования затем их скоплений в земной коре в виде различного характера залежей.
Автор отметил, что благодаря тектоническим движениям земной коры, обусловливавшим трансгрессию и регрессию древних морей, в прибрежных зонах которых протекало накопление нефтематеринского органического вещества, процессы нефтегазообразования протекали в широко региональном масштабе из рассеянного в морских осадках органического вещества.
Концентрация же рассеянной в материнских породах нефти и локализация ее и газа в виде залежей в пределах определенных участков земной коры, характеризующихся благоприятными для этого структурно-тектоническими литолого-фациальными условиями, протекали в процессе миграции их первоначально в пласты-коллекторы, а затем, по этим пластам, до встречи с различного рода и вида «ловушками».
Интересную попытку установить продолжительность процесса образования и миграции нефти предпринял Н.А. Калинин.
Понятно, в каждом конкретном случае продолжительность рассматриваемого процесса зависит от ряда условий, связанных с формированием нефтегазоносного бассейна, однако она всегда будет укладываться в определенные сроки. В частности, если учесть то обстоятельство, что «максимальные залежи приурочены к структурным поднятиям, наименее пострадавшим от стратиграфических несогласий, а также учесть возраст нефтепроизводящих толщ, то можно сделать вывод, что нефтеобразование и миграция протекали с наибольшей интенсивностью в первый десяток миллионов лет с момента образования нефтепроизводящих толщ».
Следует также отметить оригинальную попытку К.Р. Чепикова, Е.П. Ермоловой и Н.А. Орловой определить «время прихода нефти в песчаные пласты-коллекторы» на основании изучения характера взаимоотношения нефти с эпигенными минералами.
В результате исследований образцов нефтесодержащих пород из крупнейших нефтяных месторождений Волго-Уральской области, они установили, что он и генные минералы, как правило, включений нефти не содержат. Иногда только отмечались тонкие пленки нефти на контактах кварцевых зерен с эпигенным карбонатным и ангидритовым цементом по трещинам спайности и по контурам отдельных кристаллов кальцита, доломита и ангидрита.
«Все это может служить доказательством того, отмечают упомянутые авторы, — что нефть заполняла поровые пространства пород поело выделения в них всего комплекса эпигенных литералов и, следовательно, имеет поздний возраст».
Таким образом, попытки Н.А. Калинина, К.Р. Чепикова и др. установить продолжительность процесса нефтегазообразования и миграции нефти и газа из нефтематеринских пород, как правило, в прикрывающие их пласты-коллекторы, показали, как и следовало ожидать, что эта продолжительность во времени значительная, измеряемая десятками миллионов лет.
Эта цифра не расходится в общем и с представлениями С.Ф. Федорова. Oн отмечает, что но его исследованиям и на основании выводов ряда геологов США, устанавливается минимальная нагрузка, при которой только начинается первичная миграция в 700 м мощности пород. Такая мощность приблизительно отвечает толще девонских отложений Саратовского и Куйбышевского Поволжья, время образования которых исчисляется, примерно, в 30—40 млн, лет.
«Для миоценовых отложений Грозного, Дагестана, Кубани, — продолжает далее С.Ф. Федоров, — это время исчисляется в 8—10 млн. лет. Время образования залежей нефти в плиоценовых отложениях Азербайджана тоже по менее 20—30 млн. лет, так как нефть в эти отложения пришла из более глубоких слоев, по крайней мере из миоценовых и даже более древних».
Вторая, сравнительно небольшая группа сторонников органического происхождения нефти допускает образование нефти и газа только из сконцентрированного в гомогенные массы органического материала. Эта группа считает также, что концентрация, сохранение и преобразование больших гомогенных масс органического вещества могла иметь место только в условиях геосинклинальных областей. H этом случае, следовательно, образование нефтяных и газовых месторождений на платформе могло протекать только за счет весьма далекой боковой миграции нефти и газа на огромные расстояния вглубь платформенных областей, измеряемые иногда тысячами километров.
«Поскольку такое допущение, — подчеркнул в докладе на упомянутом совещании М.Ф. Мирчинк, — противоречит фактическим данным о строении и литофациальпых особенностях нефтегазосодержащих толщ на платформах, становится очевидным, что такие представления крайне сужают возможности поисков нефти и газа в пределах платформ, что совершенно не соответствует действительности».
Еще более резкой и заслуженной критике подверг М.Ф. Мирчинк разновидности гипотез неорганического происхождения нефти и природного газа, которые находятся в явном противоречии с действительностью и совершенно не могут оказать какую-либо помощь практике поисковых и разведочных работ на нефть и газ в нашей стране.
Одна из этих гипотез пропагандируется Н.А. Кудрявцевым, который связывает процесс нефтеобразования с существованием скрытых локальных интрузий основной магмы, продуцирующей углеводороды. Последние, мигрируя вверх по трещинам глубинных разломов, подвергаются различным преобразованиям и достигнув слоев осадочного чехла, обладающих коллекторскими свойствами, скапливаются в них в виде промышленных залежей нефти и газа.
В своем докладе «О происхождении нефти» на Всесоюзном совещании в Москве, Н.А. Кудрявцев старался, как увидим ниже, безуспешно, убедить аудиторию будто «глубинное происхождение нефти и газа, на которое указывают все рассмотренные закономерности (распространение нефти в нефтеносных районах, постоянное проявление нефти в кристаллическом или метаморфизованном фундаменте нефтеносных районов, появление новых нефтеносных горизонтов с появлением новых коллекторов в основании осадочной толщи независимо от их состава и условий образования, связь нефтеносности с глубинными разломами, постоянство нефтепроявлений в вулканических трубках, парагенезис с металлами) подтверждается рядом прямых и косвенных доказательств фактического характера».
На самом деле объективное рассмотрение указанных закономерностей, на которые ссылается Н.А. Кудрявцев, наоборот, приводит к убедительному выводу о несостоятельности гипотезы глубинного магматического образования нефти.
Автор, рассматривая упоминаемые Н.А. Кудрявцевым «закономерности», отметил в своем выступлении на Всесоюзном совещании, что их в целом можно свести к двум основным.
Первая из них — полная независимость нефтеносности от состава и условий образования пород, слагающих нефтеносные горизонты, а также наличие залежей нефти или ее проявлений в кристаллических или сильно метаморфизованных породах фундамента во многих нефтеносных районах Советского Союза и зарубежных стран.
Вторая закономерность — независимость, но его мнению, границ распространения нефтеносности от распространения каких-либо свит, развитых в пределах известных районов.
Это означает, что Н.А. Кудрявцев полностью игнорирует научное и практическое значение палеогеографического фактора и, понятно, палеотектонических условий как при оценке перспектив нефтегазоносности, так и при проведении поисков промышленных залежей нефти и газа. Проще говоря, он полностью игнорирует тот поисковый фактор, который составляет, если можно так выразиться, основное содержание нефтяной и газовой геологии.
Пренебрежение палеогеографическим фактором со стороны И.А. Кудрявцева как при установлении прогноза возможной нефтегазоносности определенной территории, так и при проведении поисково-разведочных работ на нефть и газ, фактически означает возврат к поискам на основе только признаков нефтегазоносности на поверхности, т. е. возврат к прошлому столетию.
Спрашивается, чем же собственно обусловливается столь глубокое пренебрежение к палеогеографии, как к одному из важнейших нефтепоисковых факторов, со стороны старейшего, весьма эрудированного геолога И.А. Кудрявцева?
Пo нашему мнению, только одним — глубоко ошибочными выводами о полной независимости 1) нефтеносности от состава и условий образования пород, слагающих нефтеносные горизонты, и 2) распространения нефтеносности от каких-либо свит, развитых в различных нефтеносных районах.
К этим ошибочным выводам Н.А. Кудрявцев пришел потому, что он практически не анализирует характера, условий и распространения нефтегазоносности и вследствие этого неправильно, сугубо тенденциозно, истолковывает данные но нефтегазоносности в различных нефтеносных районах России и зарубежных стран, не разграничивая понятия признаков нефтегазоносности, нефтегазопроявлений и промышленных притоков нефти и газа. При этом он остается в плену неправильной предвзятой идеи о связи нефтегазоносности с глубинными проявлениями нефти из магматических очагов по разломам в фундаменте.
Покажем это на примере Тимано-Печорской газонефтеносной провинции, на которую часто ссылается Н.А. Кудрявцев и в пределах которой он устанавливает присутствие нефти во всех горизонтах разреза пелеозоя, от казанского яруса верхней перми до песков, предположительно относимых им к нижнедевонскому возрасту, залегающих непосредственно на метаморфических докембрийских сланцах рифея, а также и в самих сланцах, т. е. в докембрийском фундаменте. Из этого он делает вывод, что будто в пределах Тимано-Печорской провинции не наблюдается никакой зависимости между составом и условиями образования пород и присутствием нефти.
На самом деле это не так.
Начнем с докембрийского (рифейского) фундамента, представленного здесь позднепротерозойскими метаморфическими сланцами: в них действительно установлены признаки нефтеносности и газопроявления. Например, в пределах центральной части Ухтинской брахиантиклинальной складки (рис. 38) известны случаи добычи природного газа с малым дебитом (5—10 тыс. м3/сутки) из скважин, в которых вышележащие отложения девона были полностью изолированы цементной затрубной заливкой. Интенсивные газопроявления в метаморфических сланцах были установлены также на Изкосьгоринской площади и у дер. Переволок в Верхне-Ижемском районе. Однако эти газопроявления связываются не с глубинным проникновением газа в метаморфические сланцы, а с непосредственным боковым контактом их с продуктивными пластами нижнефранских, живетских и эйфельских отложений верхнего и среднего девона, из которых газ и нефть проникли в метаморфические сланцы в зонах наиболее высокого их залегания. Это наглядно показано па геологическом профильном разрезе (рис. 38).
Ни в одном месте Тимано-Печорской провинции, где эти сланцы были вскрыты на низких отметках (Айюва, Вой-Вож, Сев. Мылва и др.), газопроявлений не обнаружено, не говоря уже о нефтепроявлениях, которые не были обнаружены даже в условиях наиболее высокого их залегания. В докембрийских сланцах были обнаружены только слабые признаки нефтеносности, главным образом в виде различных примазок на стенках трещин дизъюнктивного характера, и то только в пределах Ухтинского района и западной части Верхне-Ижемского района.
Мы считаем, что признаки нефтеносности также связаны с боковым контактом докембрийских метаморфических сланцев с продуктивными пластами нижнефранских, живетских и эйфельских отложений девона, из которых нефть и проникла в трещины этих сланцев.
Доказательством является фактический материал, но которому устанавливается, что глубины распространения признаков нефтеносности и газоносности в метаморфических сланцах полностью отвечают глубинам указанного контакта их с продуктивными породами девона как в центральной части Ухтинской складки, так и в западной части Верхне-Ижемского района на Изкосьгоринской площади (рис. 39).
Прямые признаки нефтеносности в центральной части Ухтинской складки зафиксированы на глубинах 25 м от кровли метаморфических сланцев и очень редко около 350—400 м (считая от кровли). В результате детальных исследований по этому району В.А. Калюжный сделал в сороковых годах следующие выводы.
1. Метаморфические докембрийские сланцы не являются источником питания нефтью девонских коллекторов.
2. Отчетливо выделяется зона сланцев с оптимальными условиями концентрации битумов мощностью 25 м, являющаяся верхней частью сланцевого фундамента; с глубины 100 м от кровли битуминозность сланцев постепенно затухает (см. рис. 39).
3. Метаморфические сланцы содержат вторичную нефть, генетически не связанную с вмещающими ее породами.
4. Отметки глубины нефтепроявлений в сланцах совпадают с отметками нижней границы III нефтеносного пласта живетского яруса.
5. Контакт II нефтеносного пласта нижнефранского подъяруса и IIl нефтеносного пласта эйфельского яруса обусловил естественную миграцию газонефтяных скоплений в сланцы по системе трещин.
Таким образом, твердо устанавливается, что признаки нефтегазоносности в докембрийских метаморфических сланцах обусловлены не поступлением нефти п газа вследствие вертикальной миграции их по трещинам в сланцах с гипотетических глубин магматических очагов, как это считает Н.А. Кудрявцев, а боковой миграцией нефти и газа из продуктивных отложений нижнефранского подъяруса, живетского и эйфельского ярусов девона, в результате их контакта с метаморфическими сланцами, как об этом убедительно говорит фактический материал.
Если бы это было не так, т. е. если бы нефть и газ имели глубинное магматическое происхождение, тогда признаки и проявление их и породах фундамента должны были бы, во-первых, наблюдаться по всему разрезу толщи метаморфических сланцев, и, во-вторых, даже усиливаться с глубиной (от их кровли) по мере приближения к источнику миграции.
В действительности же, как мы показали выше, на примере наиболее богатого в России в этом отношении фактического материала, полученного в Ухтинском и Верхне-Ижемском районах Тимано-Печорской провинции, имеет место обратная картина: признаки нефтеносности н газопроявления приурочиваются здесь только к самой верхней части толщи метаморфических сланцев фундамента и постепенно затухают: первые — с глубины 100 м от их кровли, а вторые — со 100—150 м. В отношении газопроявлений это прекрасно иллюстрирует диаграмма (рис. 39), на которой приводятся глубины газопроявлений по скважинам, пробуренным в центральной часто Ухтинской складки.
Совершенно не смущаясь указанным, И.А. Кудрявцев использует этот материал как доказательство правоты неорганической гипотезы глубинного магматического происхождения нефти и природного газа.
На упоминавшемся Всесоюзном совещании но проблеме происхождения нефти Н.А. Кудрявцев говорил, будто большим преимуществом гипотезы неорганического происхождения нефти «является то, что она открывает перспективы для поисков нефти там, где с точки зрения образования нефти из органического вещества никаких перспектив быть не может» и указывал, что примером в этом отношении может служить оценка перспектив поисков нефти на Тиманс в додевонском ижма-омринском комплексе (кембро-силурийского возраста) залегающем непосредственно на фундаменте.
«Поскольку эти отложения, — отмечал далее Н.А. Кудрявцев, — представляют хорошие коллекторы, то их эрозионные, а также, если окажутся, то и тектонические выступи, покрытые девонскими глинами, представляют прекрасные ловушки для нефти и газа, мигрирующих с глубины. В таких ловушках могли сформироваться богатейшие их залежи».
В действительности более 150 поисковых и разведочных скважин, вскрывших в Тимано-Печорской провинции не только на Тимане, но и в Печорской депрессии на различные глубины (от кровли) додевонский ижма-омринский комплекс, слагающийся (снизу вверх) седьельской, нибельской и васькеркской свитами, нигде не обнаружили в отложениях этих свит не только «богатейших» залежей нефти или газа, но даже заслуживающих какого-либо внимания признаков нефтегазоносности. Особенно важно подчеркнуть обстоятельство, что на тех площадях и месторождениях, где обнаружены промышленные залежи нефти и газа, в отложениях девона, карбона и перми, в нижезалегающей толще ижма-омринского комплекса не было установлено никаких признаков нефтегазоносности, даже в тех случаях, когда имело место наличие большого количества сбросовых нарушений.
Ведь если бы нефть и газ на территории Тимано-Печорской провинции поступали в осадочный чехол путем миграции их с неведомых глубин, как это считает Н.А. Кудрявцев, то ясно, что даже следы их, по говоря уже о промышленных скоплениях, должны были бы быть обнаружены в указанных случаях в отложениях додевонского ижма-омринского комплекса. Этого в действительности нет. Следовательно не имеет места миграция нефти и газа с глубины.
He выдерживает критики гипотеза глубинного происхождения нефти и газа и с точки зрения «постоянства нефтепроявлений в вулканических трубках», на которое сослался Н.А. Кудрявцев в своем вышеупомянутом докладе.
Пo этому вопросу в настоящее время имеется большое число исследований, говорящих об обратном. В частности, объективное изучение нефтегазопроявлений в трубках взрыва, проведенное В.Г. Васильевым и Ю.И. Тихомировым в различных районах Восточной Сибири, показало, что характер и состав нефтегазопроявлений в этих трубках, как магматических очагах, свидетельствует не о глубинном их происхождении, а «об определенных геологических условиях, при которых происходит воздействие продуктов магмы на органическое вещество осадочного покрова».
«Иными словами, — говорят они в заключение, — описанные выше признаки нефтегазоносности в трубках взрыва связаны с осадочными отложениями».
Нe спасает гипотезу глубинного неорганического происхождения нефти и газа и неудачная попытка К.К. Волосевича модернизировать ее путем допущения, что углеводородные выделения приурочиваются не только к интрузиям основной магмы и что «скопления углеводородов могут возникнуть над интрузией любого состава».
Такой же надуманной и фантастичной является и вторая разновидность гипотезы неорганического происхождения нефти и природного газа, сторонниками которой являются И.Н. Крапоткин, В.В. Порфирьев, Б.Л. Афанасьев и др.
Эти геологи, в отличие от Н.А. Кудрявцева и К.К. Волосовича, считают, что зоны развития магматических процессов, наоборот, являются неблагоприятными для нефтегазообразования. Они допускают, что имеет место выделение углеводородов магмой в региональном масштабе и связывают это с подкорковыми явлениями.
На упомянутом всесоюзном совещании в Москве по проблеме происхождения нефти и газа В.Б. Порфирьев в докладе «О природе нефти» отметил, что «неорганический синтез углеводорода в природной нефти во всей его сложности и многообразии возможен и но вызывает возражений ни со стороны химии, ни со стороны геологии».
«При этом, — продолжает он, — возможен вариант перманентного образования углеводородов в магматических зонах, принимаемый Н.А. Кудрявцевым, и вариант космический, первозданной их природы».
По мнению В.Б. Иорфирьева, этот вариант наиболее полно якобы отвечает всей совокупности геологических данных и увязывает проблему их образования с современными взглядами астрофизики и геологии на происхождение Земли и историю развития ее как планеты. Согласно этому варианту, нефть в том виде, в котором она встречается в природе в настоящее время, является по представлениям его сторонников «такой же первозданной космической субстанцией, как железо, силикаты, воды, водород, метан и др.»
Пo прошествии длительного времени после образования Земли «грандиозные разломы, оформившие очертания современных континентов и океанических впадин» проникли в мантию и, но представлению В.Б. Порфирьева и других сторонников рассматриваемого варианта, дали возможность воде и нефти подняться в огромных количествах из подкорковых глубин на земную поверхность, образовав по пути в благоприятных для скопления пластах-коллекторах промышленные залежи.
Следует отметить, что в изложенном В.К. Порфирьевым космическом варианте гипотезы неорганического происхождения нефти легко усмотреть характерные черты сходства с космической теорией В.Д. Соколова, выдвинутой еще в 1892 г.
Ho поводу теории В.Д. Соколова И.М. Губкин в своем труде «Учение о нефти» отмечал, что поскольку эта теория претендует на универсальность, то она должна быть признана несостоятельной и фантастичной в той же мере, как и карбидная и вулканическая и вообще все так называемые эманационные теории неорганического происхождения нефти, основным недостатком которых является то, что все они построены на догадках и предположениях, которые с геологической точки зрения не могут быть доказаны.
Московское совещание при подавляющем большинстве (5 воздержалось, против не было) записало в своем решении, что считает доклад, составленный членами Оргкомитета при участии М.Ф. Мирчинка, и проект программы дальнейших исследований правильно отражающими состояние изученности проблемы происхождения нефти (и формирования ее залежей), а также отметило актуальность разрешения этой проблемы для резкого повышения эффективности поисково-разведочных работ.
Одновременно было отмечено, что на совещании обсуждалось два направления во взглядах на происхождение нефти и природного газа: органическое и неорганическое. Из них первое лежит в основе представлений большинства участников совещания. Гипотеза же неорганического происхождения нефти не была принята для научного обоснования практики поисково-разведочных работ, поскольку в ней полностью отсутствует геохимическая аргументация и ей противоречат выявленные закономерности к геохимии нефти и закономерности пространственного распределении залежей в литосфере.
Таким образом теория органического происхождения нефти считается в настоящее время единственной рабочей гипотезой для познания и раскрытия закономерностей размещении нефтяных и газовых месторождений и является твердой научной основой для практических нефтепоисковых и разведочных работ.