Mengenai kemungkinan penjanaan minyak dan gas moden yang pantas

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Pada tahun 1993, saintis Rusia membuktikan bahawa minyak dan gas adalah sumber yang boleh diperbaharui. Dan anda perlu mengekstrak tidak lebih daripada yang dihasilkan sebagai hasil daripada proses semula jadi. Barulah mangsa boleh dianggap tidak biadab.

Secara umumnya diterima dalam beberapa perbandingan untuk menggunakan imej dua sisi pingat yang sama. Perbandingannya adalah kiasan, tetapi tidak sepenuhnya tepat, kerana pingat itu juga mempunyai tulang rusuk yang menentukan ketebalan. Konsep saintifik, jika kita membandingkannya dengan pingat, mempunyai, sebagai tambahan kepada aspek saintifik dan diterapkan mereka sendiri, satu lagi - psikologi, dikaitkan dengan mengatasi inersia pemikiran dan menyemak semula pendapat yang telah berkembang pada masa itu mengenai fenomena ini.

Halangan psikologi boleh dipanggil sindrom dogmatisme saintifik, atau apa yang dipanggil "akal sehat". Mengatasi sindrom ini, yang merupakan brek ketara pada kemajuan saintifik, terdiri daripada mengetahui asal-usul penampilannya.

Idea tentang pembentukan dan pengumpulan minyak dan gas yang perlahan dan, sebagai akibatnya, tentang penipisan dan ketidakbolehgantian rizab hidrokarbon (HC) di pedalaman Bumi muncul pada pertengahan abad yang lalu bersama-sama dengan asas geologi minyak dan gas. Ia berdasarkan konsep spekulatif penjanaan minyak sebagai proses yang dikaitkan dengan pemerasan keluar air dan hidrokarbon semasa rendaman dan peningkatan pemadatan batuan enapan dengan kedalaman.

Penenggelaman perlahan dan pemanasan beransur-ansur, yang berlaku selama berjuta-juta tahun, menimbulkan ilusi pembentukan minyak dan gas yang sangat perlahan. Ia telah menjadi aksiom bahawa kadar pembentukan mendapan hidrokarbon yang sangat rendah tidak dapat dibandingkan dengan kadar pengekstrakan minyak dan gas semasa operasi lapangan. Di sini, terdapat penggantian idea tentang kadar tindak balas kimia semasa pemusnahan bahan organik (OM) dan transformasinya menjadi hidrokarbon gas-cecair mudah alih, kadar penenggelaman strata sedimen dan transformasi katagenetiknya disebabkan oleh perlahan, terutamanya konduktif., pemanasan. Kadar tindak balas kimia yang besar telah digantikan dengan kadar evolusi lembangan sedimen yang agak rendah. Keadaan inilah yang mendasari konsep tempoh pembentukan minyak dan gas, dan, akibatnya, keletihan, tidak boleh digantikan rizab minyak dan gas pada masa hadapan yang boleh dijangka.

Pandangan mengenai pembentukan minyak perlahan mendapat pengiktirafan sejagat dan digunakan sebagai asas untuk kedua-dua konsep ekonomi dan teori pembentukan minyak dan gas. Ramai penyelidik, apabila menilai skala penjanaan hidrokarbon, memperkenalkan konsep "masa geologi" ke dalam formula pengiraan sebagai faktor. Walau bagaimanapun, nampaknya, berdasarkan data baru, pandangan ini harus dibincangkan dan disemak [4, 9-11].

Penyimpangan tertentu dari tradisi sudah dapat dilihat dalam teori pementasan pembentukan minyak dan idea fasa utama pembentukan minyak (GEF), yang dicadangkan pada tahun 1967 oleh NB Vassoevich [2]. Di sini, ditunjukkan buat kali pertama bahawa puncak penjanaan jatuh pada kedalaman yang agak sempit dan, oleh itu, selang masa ditentukan oleh masa stratum induk berada dalam zon suhu 60–150 ° C.

Kajian lanjut mengenai manifestasi pementasan menunjukkan bahawa gelombang utama pembentukan minyak dan gas terpecah menjadi puncak yang lebih sempit. Jadi, S. G. Neruchev et al. Menetapkan beberapa maksima untuk kedua-dua zon GFN dan GZG. Puncak penjanaan yang sepadan sepadan dengan kuasa dengan selang beberapa ratus meter sahaja. Dan ini menunjukkan pengurangan ketara dalam tempoh penjanaan gelombang kejutan dan, pada masa yang sama, peningkatan ketara dalam kadarnya [6].

Kadar penjanaan HC yang tinggi juga mengikut model moden proses ini. Pembentukan minyak dan gas dalam lembangan sedimen dianggap sebagai proses kimia berbilang peringkat yang berkembang sendiri, yang dinyatakan oleh selang-seli penguraian (pemusnahan) dan tindak balas sintesis dan diteruskan di bawah tindakan kedua-dua tenaga "biologi" (solar) yang disimpan oleh sebatian organik dan tenaga haba endogen Bumi, dan, seperti yang ditunjukkan oleh hasil penggerudian superdeep, kebanyakan haba memasuki dasar litosfera dan bergerak dalam litosfera secara perolakan. Bahagian haba yang berkaitan dengan pereputan radioaktif menyumbang kurang daripada satu pertiga daripada jumlah keseluruhannya [8]. Adalah dipercayai bahawa dalam zon mampatan tektonik, aliran haba adalah kira-kira 40 mW / m², dan dalam zon ketegangan nilainya mencapai 60−80 mW / m²… Nilai maksimum ditetapkan dalam keretakan tengah lautan - 400-800 mW / m²… Nilai rendah yang diperhatikan dalam lekukan muda seperti Caspian Selatan dan Laut Hitam diherotkan disebabkan oleh kadar pemendapan ultra tinggi (0.1 cm / tahun). Malah, mereka juga agak tinggi (80-120 mW / m²) [8].

Penguraian OM dan sintesis hidrokarbon apabila tindak balas kimia berlangsung dengan sangat pantas. Tindak balas pemusnahan dan sintesis harus dianggap sebagai titik perubahan revolusioner yang membawa kepada kemunculan minyak dan gas, dengan kepekatan seterusnya dalam takungan dengan latar belakang umum penenggelaman evolusi perlahan dan pemanasan strata sedimen. Fakta ini telah disahkan secara meyakinkan oleh kajian makmal pirolisis kerogen.

Baru-baru ini, untuk menerangkan fenomena yang berlaku dengan pantas bagi transformasi bahan dari satu keadaan ke keadaan lain, istilah "anastrofi", yang dicadangkan oleh ahli kimia Sweden H. Balchevsky, telah mula digunakan. Pembentukan sebatian hidrokarbon daripada bahan organik yang mereput, yang berlaku dalam lompatan pada kelajuan yang luar biasa, harus diklasifikasikan sebagai anastropik.

Senario moden pembentukan minyak dan gas dilukis seperti berikut. Bahan organik strata sedimen lembangan yang semakin surut mengalami beberapa siri transformasi. Pada peringkat sedimentogenesis dan diagenesis, kumpulan utama biopolimer (lemak, protein, karbohidrat, lignin) terurai dan pelbagai jenis geopolimer terkumpul dalam sedimen dan mencipta kerogen dalam batuan sedimen. Pada masa yang sama, terdapat sintesis cepat (geoanastrophy) gas hidrokarbon, yang boleh terkumpul di bawah meterai pertama, mencipta strata hidrat gas di lapisan bawah atau kawasan permafrost, dan membentuk saluran keluar gas asli di permukaan atau di bahagian bawah takungan (Rajah).. 1).

nasi. 1. Skim pembentukan gas hidrat di bahagian Paramushir di Laut Okhotsk (mengikut [5]): 1 - lapisan sedimen; 2 - lapisan disatukan; 3 - membentuk lapisan hidrat gas; 4 - zon kepekatan gas; 5 - arah penghijrahan gas; 6 - saluran keluar gas bawah. Skala menegak dalam beberapa saat

Pada peringkat transformasi katagenetik batuan enapan, pemusnahan termopolimer dan anastrofi termokatalitik hidrokarbon petroleum daripada serpihan lipid dan sebatian isoprenoid yang mengandungi oksigen yang dibebaskan daripada bentuk kerogen bahan organik terpencar berlaku [31]. Akibatnya, hidrokarbon cecair dan gas tercipta, yang membentuk larutan hidrokarbon yang berhijrah, melalui strata induk ke ufuk takungan dan sesar pengalir bendalir.

Penyelesaian HC yang memenuhi takungan semula jadi, sama ada tertumpu di bahagian yang dibangkitkan dalam bentuk pengumpulan individu minyak dan gas, atau apabila bergerak ke atas sepanjang sesar tektonik, ia jatuh ke dalam zon suhu dan tekanan yang lebih rendah dan di sana ia membentuk deposit pelbagai jenis, atau, dengan keamatan proses yang tinggi, mereka keluar pada permukaan hari dalam bentuk manifestasi minyak dan gas asli.

Analisis lokasi medan minyak dan gas di lembangan CIS (Rajah 2) dan dunia dengan jelas menunjukkan bahawa terdapat tahap global 1-3 km kepekatan pengumpulan minyak dan gas dan kira-kira 90% daripada semua rizab hidrokarbon dikaitkan dengannya.

nasi. 2. Pengagihan kedalaman rizab minyak dan gas di lembangan CIS (menurut A. G. Gabrielyants, 1991)

manakala sumber penjanaan terletak pada kedalaman dari 2 hingga 10 km (Rajah 3).

nasi. 3. Jenis lembangan mengikut nisbah zon utama pembentukan minyak dan selang utama kepekatan deposit minyak dan gas (menurut A. A. Fayzulaev, 1992, dengan perubahan dan penambahan)

Jenis kolam: saya- tidak bersatu; II - tutup; III - bersatu. Nama kolam: 1 - Caspian Selatan; 2 - Vienna; 3 - Teluk Mexico; 4 - Pannonian; 5 - Siberia Barat; 6 - Perm, 7 - Volga-Uralsky. Pengezonan menegak: 1 - kawasan transit atas: 2 - zon mata pengumpulan minyak: 3 - zon transit yang lebih rendah; 4 - GFN (pusat penjanaan minyak); 5 - GFG (pusat penjanaan gas); 6 - arah penghijrahan hidrokarbon; 7 - kawasan yang mencerminkan rizab geologi hidrokarbon atau bilangan mendapan,%

Kedudukan pusat penjanaan ditentukan oleh rejim suhu lembangan, dan kedudukan deposit minyak dan gas ditentukan terutamanya oleh keadaan termobarik pemeluwapan larutan hidrokarbon dan kehilangan tenaga pergerakan migrasi. Syarat pertama adalah individu untuk kolam individu, yang kedua secara amnya universal untuk semua kolam. Oleh itu, dalam mana-mana lembangan, dari bawah ke atas, beberapa zon genetik tingkah laku HC dibezakan: zon bawah atau utama pembentukan HC dan pembentukan larutan HC, zon transit larutan HC yang lebih rendah, zon pengumpulan larutan HC utama dalam takungan dan zon transit penyelesaian HC atas, dan keluarnya ke permukaan hari. Di samping itu, dalam lembangan sedimen marin dalam air dan lembangan yang terletak di kawasan subpolar, zon hidrat gas muncul di bahagian atas lembangan.

Senario pembentukan minyak dan gas yang dipertimbangkan memungkinkan untuk mengukur kadar pembentukan HC dalam lembangan minyak dan gas yang mengalami penenggelaman yang kuat dan, oleh itu, di bawah keadaan pembentukan HC moden yang intensif. Penunjuk yang paling ketara bagi keamatan pembentukan minyak dan gas ialah pertunjukan minyak dan gas asli dalam lembangan pemendapan moden. Rembesan semula jadi minyak telah ditubuhkan di banyak bahagian dunia: di luar pantai Australia, Alaska, Venezuela, Kanada, Mexico, Amerika Syarikat, di Teluk Parsi, Laut Caspian, di luar pulau itu. Trinidad. Jumlah volum pengeluaran minyak dan gas adalah ketara. Jadi, di lembangan laut Santa Barbara di luar pantai California, sehingga 11 ribu l / s minyak berasal dari hanya satu bahagian bawah (sehingga 4 juta tan / tahun). Sumber ini, beroperasi selama lebih daripada 10 ribu tahun, ditemui pada tahun 1793 oleh D. Vancouver [15]. Pengiraan yang dilakukan oleh FG Dadashev dan lain-lain menunjukkan bahawa di kawasan Semenanjung Absheron, berbilion meter padu gas dan beberapa juta tan minyak setiap tahun keluar ke permukaan hari itu. Ini adalah hasil pembentukan minyak dan gas moden, tidak terperangkap oleh perangkap dan telap, formasi berisi air. Akibatnya, skala jangkaan penjanaan HC perlu ditingkatkan berkali-kali.

Kadar pembentukan gas yang sangat besar dibuktikan dengan jelas oleh lapisan tebal hidrat gas dalam sedimen moden Lautan Dunia. Lebih daripada 40 kawasan pengedaran penghidratan gas telah pun diwujudkan, mengandungi bertrilion meter padu gas. Di Laut Okhotsk, A. M. Nadezhny dan V. I. Bondarenko memerhatikan pembentukan lapisan hidrat gas dengan keluasan 5000 m²mengandungi 2 trilion m³ gas hidrokarbon [5]. Jika umur deposit dianggap 1 juta tahun, maka kadar aliran gas melebihi 2 juta m³/ tahun [5]. Rembesan sengit berlaku di Laut Bering [14].

Pemerhatian di ladang Siberia Barat (Verkhnekolikeganskoye, Severo-Gubkinskoye, dll.) Menunjukkan perubahan dalam komposisi minyak dari telaga ke telaga, dijelaskan oleh aliran masuk HC di sepanjang retakan dan patah yang tersembunyi (Rajah 4) dari sumber HC yang lebih dalam generasi, yang jelas menunjukkan kehadiran dalam zon transit hidrokarbon, sesar dan retak sifat tersembunyi (hantu-kesalahan), yang, bagaimanapun, agak baik dikesan pada garisan seismik masa.

nasi. 4. Model pembentukan takungan minyak dalam pembentukan BP₁₀, padang Severo-Gubkinskoye (Siberia Barat)

saya - bahagian profil; II - kromatogram umum sampel minyak. Deposit minyak: 1 - "utama"; 2 - gubahan "sekunder"; 3 - arah pergerakan hidrokarbon daripada sumber penjanaan; 4 - bilangan telaga; 5 - retak; 6 - kromatogram (a - n-alkana, b - alkana isoprenoid). DENGAN - jumlah karbon dalam molekul

Sampel minyak dari telaga yang terletak di zon gangguan mempunyai ketumpatan yang lebih rendah, hasil pecahan petrol yang lebih tinggi dan nilai nisbah isoprenanes pristane-phytane yang lebih tinggi daripada sampel dari bahagian tengah takungan, yang berada di zon kurang. pengaruh aliran bendalir menaik dan memantulkan minyak daripada kemasukan lebih awal. Kajian tentang bentuk moden resapan hidroterma dan hidrokarbon di dasar laut membenarkan V. Ya. Trotsyuk untuk memilih mereka ke dalam kumpulan khas fenomena semula jadi, yang dipanggilnya "struktur penembusan bendalir" [13].

Kadar pembentukan hidrokarbon yang tinggi terbukti dengan jelas dengan kewujudan mendapan gas dan minyak yang sangat besar, terutamanya jika ia terhad kepada perangkap yang terbentuk di Kuarter.

Ini juga dibuktikan dengan jumlah besar minyak berat di lapisan Kapur Atas di medan Athabasca di Kanada atau di batuan Oligosen di Lembangan Orinoco di Venezuela. Pengiraan asas menunjukkan bahawa 500 bilion tan minyak berat dari Venezuela memerlukan 1.5 trilion tan hidrokarbon cecair untuk pembentukannya, dan apabila Oligosen berlangsung kurang daripada 30 juta tahun, kadar aliran masuk hidrokarbon sepatutnya melebihi 50 ribu tan / tahun. Telah lama diketahui bahawa pengeluaran minyak telah dipulihkan selepas beberapa tahun dari telaga terbiar di ladang lama di wilayah Baku dan Grozny. Lebih-lebih lagi, terdapat telaga aktif dalam deposit habis ladang Grozny Starogroznenskoye, Oktyabrskoye, Malgobek, jumlah pengeluaran minyak yang telah lama melebihi rizab awal yang boleh diperolehi semula.

Penemuan minyak hidroterma boleh berfungsi sebagai bukti kadar pembentukan minyak yang tinggi [7]. Dalam beberapa lekukan keretakan moden Lautan Dunia (Teluk California, dll.) dalam sedimen Kuaterner di bawah pengaruh cecair suhu tinggi, manifestasi minyak cecair telah ditubuhkan, umurnya boleh dianggarkan dari beberapa tahun hingga 4000 -5000 tahun [7]. Tetapi jika minyak hidroterma dianggap sebagai analog proses pirolisis makmal, kadarnya harus dianggarkan sebagai angka pertama.

Perbandingan dengan sistem bendalir semula jadi lain yang mengalami pergerakan menegak boleh berfungsi sebagai bukti tidak langsung tentang kadar pergerakan larutan hidrokarbon yang tinggi. Kadar besar curahan leburan magmatik dan gunung berapi agak jelas. Sebagai contoh, letusan moden Gunung Etna berlaku dengan halaju lava 100 m/j. Adalah menarik bahawa semasa tempoh tenang, sehingga 25 juta tan karbon dioksida meresap ke atmosfera dari permukaan gunung berapi melalui gangguan tersembunyi selama satu tahun. Kadar aliran keluar cecair hidroterma suhu tinggi dari rabung tengah laut, yang berlaku sekurang-kurangnya 20-30 ribu tahun, ialah 1-5 m³/Dengan. Pembentukan deposit sulfida dalam bentuk yang dipanggil "perokok hitam" dikaitkan dengan sistem ini. Badan bijih terbentuk pada kadar 25 juta tan / tahun, dan tempoh proses itu sendiri dianggarkan pada 1-100 tahun [1]. Yang menarik ialah pembinaan OG Sorokhtin, yang percaya bahawa cair kimberlit bergerak di sepanjang retakan litosfera pada kelajuan 30-50 m / s [11]. Ini membolehkan leburan mengatasi batuan kerak benua dan mantel sehingga 250 km tebal dalam hanya 1.5-2 jam [12].

Contoh di atas menunjukkan, pertama, kadar ketara bukan sahaja penjanaan hidrokarbon, tetapi juga pergerakan penyelesaiannya melalui zon transit di kerak bumi di sepanjang sistem retakan dan gangguan tersembunyi di dalamnya. Kedua, keperluan untuk membezakan antara kadar penenggelaman lapisan sedimen yang sangat perlahan (m / mln tahun), kadar pemanasan perlahan (dari 1 ° С / tahun hingga 1 ° С / mln tahun) dan, sebaliknya, kadar hidrokarbon yang sangat cepat. proses penjanaan itu sendiri dan memindahkannya daripada sumber penjanaan ke perangkap dalam takungan semula jadi atau ke permukaan hari lembangan. Ketiga, proses transformasi OM menjadi HC, yang mempunyai watak berdenyut, juga berkembang untuk masa yang agak lama selama berjuta-juta tahun.

Semua perkara di atas, jika ternyata benar, akan memerlukan semakan radikal terhadap prinsip pembangunan medan minyak dan gas yang terletak di lembangan hidrokarbon moden yang menjana secara intensif. Berdasarkan kadar penjanaan dan bilangan medan, pembangunan yang terakhir harus dirancang sedemikian rupa sehingga kadar pengeluaran adalah dalam nisbah tertentu dengan kadar input HC daripada sumber penjanaan. Di bawah keadaan ini, beberapa deposit akan menentukan tahap pengeluaran, manakala yang lain akan mengisi semula rizab mereka secara semula jadi. Oleh itu, banyak kawasan pengeluar minyak akan beroperasi selama beratus-ratus tahun, menyediakan pengeluaran hidrokarbon yang stabil dan seimbang. Prinsip ini, sama dengan prinsip eksploitasi tanah hutan, harus menjadi yang paling penting dalam pembangunan geologi minyak dan gas pada tahun-tahun mendatang

Minyak dan gas ialah sumber asli yang boleh diperbaharui dan pembangunannya harus dibina berdasarkan keseimbangan berasaskan saintifik volum penjanaan hidrokarbon dan kemungkinan penarikan semasa operasi lapangan

Lihat juga: Sensasi senyap: minyak disintesis dengan sendirinya dalam medan terpakai

Boris Alexandrovich Sokolov (1930-2004) - Ahli Akademi Sains Rusia, Doktor Sains Geologi dan Mineralologi, Profesor, Ketua Jabatan Geologi dan Geokimia Bahan Api Fosil, Dekan Fakulti Geologi (1992-2002) Moscow Universiti Negeri. MV Lomonosov, pemenang Hadiah IM Gubkin (2004) untuk satu siri karya "Penciptaan konsep evolusi-geodinamik model cecair-dinamik pembentukan minyak dan klasifikasi lembangan minyak dan gas berdasarkan geodinamik."

Guseva Antonina Nikolaevna (1918−2014) - calon sains kimia, ahli geokimia petroleum, pekerja Jabatan Geologi dan Geokimia Bahan Api Fosil Fakulti Geologi Universiti Negeri Moscow. M. V. Lomonosov.

Bibliografi

1. Butuzova G. Yu Mengenai hubungan pembentukan bijih hidroterma dengan tektonik, magmatisme dan sejarah perkembangan zon keretakan Laut Merah // Litol. dan berguna. fosil. 1991. No. 4.

2. Vassoevich N. B, Teori asal migrasi sedimen minyak (kajian sejarah dan keadaan semasa) // Izv. Akademi Sains USSR. Ser. geol. 1967. No. 11.

3. Guseva AN, Leifman IE, Sokolov BA Aspek geokimia penciptaan teori umum pembentukan minyak dan gas // Tez. laporan II All-Union. Majlis Geokimia Karbon. M., 1986.

4. Guseva A. N Sokolov B. A. Minyak dan gas asli - mineral yang cepat dan sentiasa terbentuk // Tez. laporan III Kesatuan Semua. mesyuarat. mengenai geokimia karbon. M., 1991. Jilid 1.

5. Nadezhny AM, Bondarenko VI Gas hidrat di bahagian Kamchatka-Pryparamushir di Laut Okhotsk // Dokl. Akademi Sains USSR. 1989. T. 306, No. 5.

6. Neruchev S. G., Ragozina E. A., Parparova G. M. et al. Pembentukan minyak & gas dalam sedimen jenis Domanik. L., 1986.

7. Symo neit, BRT, Pematangan bahan organik dan pembentukan minyak: aspek hidroterma, Geokhimiya, no. 1986. D * 2.

8. Smirnov Ya. B., Kononov VI Penyelidikan geoterma dan penggerudian superdeep // Sov. geol. 1991. No. 8.

9. Sokolov BA Model berayun sendiri pembentukan minyak dan gas Vestn. Pencuci, un-itu. Ser. 4, Geologi. 1990. No. 5.

10. Sokolov BA Mengenai beberapa arah baru pembangunan geologi minyak dan gas // Mineral. semula Rusia. 1992. No. 3.

11. Sokolov BA, Khann VE Teori dan amalan pencarian minyak dan gas di Rusia: keputusan dan tugas // Izv. Akademi Sains USSR. Ser. geol. 1992. No. 8.

12. Sorokhtin OG Pembentukan kimberlit berlian dan batuan yang berkaitan dari sudut tektonik plat // Geodynam. analisis dan corak pembentukan dan penempatan mendapan mineral. L., 1987. S. 92−107.

13. Trotsyuk V. Ya. Batuan sumber minyak lembangan sedimen kawasan air. M., 1992.

14. Abrams M. A. Bukti geofizik dan geokimia untuk bawah permukaan untuk kebocoran hidrokarbon di Laut Bering, Alaska // Marine and Petroleum Geologv 1992. Vol. 9, No. 2.