Op die moontlikheid van 'n vinnige moderne generasie van olie en gas

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

In 1993 het Russiese wetenskaplikes bewys dat olie en gas hernubare hulpbronne is. En jy hoef nie meer te onttrek as wat gegenereer word as gevolg van natuurlike prosesse nie. Eers dan kan die prooi as nie-barbaars beskou word.

Dit word algemeen aanvaar in sommige vergelykings om die beeld van twee kante van dieselfde medalje te gebruik. Die vergelyking is figuurlik, maar nie heeltemal akkuraat nie, aangesien die medalje ook 'n rib het wat die dikte bepaal. Wetenskaplike konsepte, as ons dit met 'n medalje vergelyk, het, benewens hul eie wetenskaplike en toegepaste aspekte, nog een - sielkundig, wat verband hou met die oorkom van die traagheid van denke en die hersiening van die mening wat teen daardie tyd oor hierdie verskynsel ontwikkel het.

Die sielkundige struikelblok kan die sindroom van wetenskaplike dogmatisme genoem word, of die sogenaamde "gesonde verstand". Om hierdie sindroom te oorkom, wat 'n merkbare rem op wetenskaplike vooruitgang is, bestaan daarin om die oorsprong van sy voorkoms te ken.

Die idees oor die stadige vorming en ophoping van olie en gas en, as gevolg daarvan, oor die uitputting en onvervangbaarheid van koolwaterstof (HC) reserwes in die Aarde se binneland het in die middel van die vorige eeu verskyn saam met die grondbeginsels van olie en gas geologie. Hulle was gebaseer op die spekulatiewe konsep van oliegenerering as 'n proses wat verband hou met die uitpersing van water en koolwaterstowwe tydens onderdompeling en die toenemende verdigting van sedimentêre gesteentes met diepte.

Stadige insakking en geleidelike verhitting, wat oor baie miljoene jare plaasgevind het, het aanleiding gegee tot die illusie van baie stadige olie- en gasvorming. Dit het 'n aksioma geword dat die uiters lae tempo van vorming van koolwaterstofneerslae onvergelykbaar is met die tempo van olie- en gasontginning tydens veldoperasie. Hier was daar 'n vervanging van idees oor die tempo van chemiese reaksies tydens die vernietiging van organiese materiaal (OM) en die transformasie daarvan in mobiele gas-vloeibare koolwaterstowwe, die tempo van insakking van sedimentêre strata en hul katagenetiese transformasie as gevolg van stadige, hoofsaaklik geleidende, verhitting. Die groot tempo van chemiese reaksies is vervang deur die relatief lae tempo van evolusie van sedimentêre komme. Dit is hierdie omstandigheid wat die konsep van die duur van olie- en gasvorming onderlê, en gevolglik die uitputting, onvervangbaarheid van olie- en gasreserwes in die afsienbare toekoms.

Die sienings oor stadige olievorming het universele erkenning gekry en is as basis vir beide ekonomiese konsepte en teorieë van olie- en gasvorming gebruik. Baie navorsers, wanneer hulle die skaal van koolwaterstofopwekking beoordeel, stel die konsep van "geologiese tyd" in die berekeningsformules as 'n faktor in. Op grond van nuwe data moet hierdie sienings egter blykbaar bespreek en hersien word [4, 9−11].

'n Sekere afwyking van tradisie kan reeds gesien word in die teorie van die opvoering van olievorming en die idee van die hooffase van olievorming (GEF), voorgestel in 1967 deur NB Vassoevich [2]. Hier word vir die eerste keer getoon dat die generasiepiek op 'n relatief smal diepte val en dus 'n tydinterval wat bepaal word deur die tyd wat die ouerstratum in die temperatuursone van 60–150 °C is.

Verdere studie van die manifestasie van stadiëring het getoon dat die hoofgolwe van olie- en gasvorming in nouer pieke opbreek. Dus, S. G. Neruchev et al. het verskeie maksima vir beide die GFN-sone en die GZG vasgestel. Die ooreenstemmende generasiepieke stem in krag ooreen met intervalle van slegs 'n paar honderd meter. En dit dui op 'n beduidende vermindering in die duur van die opwekking van skokgolwe en terselfdertyd 'n beduidende toename in die tempo [6].

Hoë koerse van HC-generering volg ook uit die moderne model van hierdie proses. Olie- en gasvorming in die sedimentêre bekken word beskou as 'n selfontwikkelende multi-stadium chemiese proses, uitgedruk deur die afwisseling van ontbinding (vernietiging) en sintesereaksies en voortgaan onder die werking van beide die "biologiese" (son) energie wat deur organiese verbindings gestoor word. en die energie van die endogene hitte van die Aarde, en, soos getoon deur die resultate van superdiep boor, gaan die meeste van die hitte die basis van die litosfeer binne en beweeg in die litosfeer deur konveksie. Die deel van hitte wat met radioaktiewe verval geassosieer word, maak minder as een derde van die totale hoeveelheid daarvan uit [8]. Daar word geglo dat die hittevloei in sones van tektoniese kompressie ongeveer 40 mW / m is.², en in spanningsones bereik sy waardes 60−80 mW / m²… Die maksimum waardes word vasgestel in die middel-oseane skeure - 400-800 mW / m²… Die lae waardes wat in jong depressies soos die Suid-Kaspiese See en die Swart See waargeneem word, is verwring as gevolg van ultrahoë sedimentasietempo's (0,1 cm / jaar). Trouens, hulle is ook redelik hoog (80-120 mW / m²) [8].

Ontbinding van OM en sintese van koolwaterstowwe as chemiese reaksies verloop uiters vinnig. Die reaksies van vernietiging en sintese moet beskou word as revolusionêre keerpunte wat lei tot die verskyning van olie en gas, met hul daaropvolgende konsentrasie in die reservoir teen die algemene agtergrond van stadige evolusionêre insakking en verhitting van die sedimentêre strata. Hierdie feit is oortuigend bevestig deur laboratoriumstudies van kerogen-pirolise.

Onlangs, om die vinnig voorkomende verskynsels van die transformasie van 'n stof van een toestand na 'n ander te beskryf, is die term "anastrofie", voorgestel deur die Sweedse chemikus H. Balchevsky, begin gebruik. Die vorming van koolwaterstofverbindings uit ontbindende organiese materiaal, wat in 'n sprong teen 'n geweldige spoed plaasvind, moet as anastrofies geklassifiseer word.

Die moderne scenario van olie- en gasvorming word soos volg geteken. Die organiese materiaal van die sedimentêre strata van die dalende kom ondergaan 'n reeks transformasies. In die stadium van sedimentogenese en diagenese ontbind die hoofgroepe biopolimere (vette, proteïene, koolhidrate, lignien) en verskeie tipes geopolimere versamel in die sediment en skep kerogen in sedimentêre gesteentes. Terselfdertyd is daar 'n vinnige sintese (geoanastrofie) van koolwaterstofgasse, wat onder die eerste seëls kan ophoop, gashidraatstrata in die onderste laag of permafrostgebiede kan skep, en aardgasuitlate op die oppervlak of onderaan reservoirs vorm (Fig.. 1).

Rys. 1. Skema van gashidraatvorming in die Paramushir-deel van die See van Okhotsk (volgens [5]): 1 - sedimentêre laag; 2 - gekonsolideerde lae; 3 - die vorming van gashidraatlaag; 4 - gaskonsentrasiesone; 5 - rigting van gasmigrasie; 6 - onderste gasuitlate. Vertikale skaal in sekondes

In die stadium van katagenetiese transformasie van sedimentêre gesteentes vind termovernietiging van geopolimere en termokatalistiese anastrofie van petroleumkoolwaterstowwe uit suurstofbevattende fragmente van lipied- en isoprenoïedverbindings wat uit kerogenvorms van verspreide organiese materiaal vrygestel is plaas [31]. As gevolg hiervan word vloeibare en gaskoolwaterstowwe geskep, wat migrerende koolwaterstofoplossings vorm, wat van die ouerstrata na reservoirhorisonne en vloeistofgeleidende foute oorgaan.

HC-oplossings wat natuurlike reservoirs versadig, óf konsentreer in hul verhoogde dele in die vorm van individuele ophopings van olie en gas, óf wanneer hulle opwaarts beweeg langs tektoniese verskuiwings, val hulle in sones van laer temperature en druk en daar vorm hulle afsettings van verskillende tipes, of, met 'n hoë intensiteit van die proses, hulle kom uit op die dag oppervlak in die vorm van natuurlike olie en gas manifestasies.

’n Ontleding van die ligging van olie- en gasvelde in die GOS-bekkens (Fig. 2) en die wêreld dui onomwonde aan dat daar’n globale vlak van 1-3 km van konsentrasie van olie- en gasophopings en sowat 90% van alle koolwaterstofreserwes is word daarmee geassosieer.

Rys. 2. Diepteverspreiding van olie- en gasreserwes in die GOS-bekkens (volgens A. G. Gabrielyants, 1991)

terwyl die bronne van generasie op dieptes van 2 tot 10 km geleë is (Fig. 3).

Rys. 3. Tipering van komme volgens die verhouding van die hoofsone van olievorming en die hoofinterval van konsentrasie van olie- en gasafsettings (volgens A. A. Fayzulaev, 1992, met veranderinge en byvoegings)

Soorte swembad: ek- onenig; II - naby; III - verenig. Pools naam: 1 - Suid-Kaspiese See; 2 - Wene; 3 - die Golf van Mexiko; 4 - Pannonies; 5 - Wes-Siberiese; 6 - Perm, 7 - Wolga-Uralsky. Vertikale sonering: 1 - boonste vervoergebied: 2 - die oogsone van olieophoping: 3 - laer vervoersone; 4 - GFN (olieopwekkingsentrums); 5 - GFG (gasopwekkingsentrums); 6 - rigting van migrasie van koolwaterstowwe; 7 - die gebied wat die geologiese reserwes van koolwaterstowwe of die aantal neerslae weerspieël,%

Die posisie van die opwekkingsentrums word bepaal deur die temperatuurregime van die wasbak, en die posisie van olie- en gasafsettings word hoofsaaklik bepaal deur die termobariese toestande van kondensasie van koolwaterstofoplossings en die verlies aan energie van migrasiebeweging. Die eerste voorwaarde is individueel vir individuele swembaddens, die tweede is oor die algemeen universeel vir alle swembaddens. Dus, in enige kom, van onder af na bo, word verskeie genetiese sones van HC-gedrag onderskei: die onderste of hoofsone van HC-generering en HC-oplossings-vorming, die laer HC-oplossing-oorgangssone, die hoof HC-oplossing-akkumulasiesone in die reservoir en die boonste HC-oplossing deurgangssone, en hul uitgang na die dagoppervlak. Boonop verskyn 'n sone van gashidrate aan die bokant van die kom in diepwater sedimentêre komme en komme wat in die subpolêre streke geleë is.

Die oorweegde scenario van olie- en gasvorming maak dit moontlik om die tempo van HC-vorming in olie- en gasbekkens wat intense versakking ondergaan en dus onder toestande van intensiewe moderne HC-vorming, te kwantifiseer. Die opvallendste aanwyser van die intensiteit van olie- en gasvorming is natuurlike olie- en gasvertonings in moderne sedimentasiebekkens. Natuurlike deursypeling van olie is in baie dele van die wêreld gevestig: aan die kus van Australië, Alaska, Venezuela, Kanada, Mexiko, VSA, in die Persiese Golf, die Kaspiese See, van die eiland af. Trinidad. Die totale volumes van olie- en gasproduksie is beduidend. Dus, in die seekom van Santa Barbara aan die kus van Kalifornië, kom tot 11 duisend l / s olie uit slegs een gedeelte van die bodem (tot 4 miljoen ton / jaar). Hierdie bron, wat vir meer as 10 duisend jaar werk, is in 1793 deur D. Vancouver ontdek [15]. Berekeninge wat deur FG Dadashev en ander uitgevoer is, het getoon dat in die gebied van die Absheron-skiereiland miljarde kubieke meter gas en etlike miljoene ton olie per jaar op die oppervlak van die dag uitkom. Dit is produkte van moderne olie- en gasvorming, nie vasgevang deur lokvalle en deurlaatbare, watergevulde formasies nie. Gevolglik moet die verwagte skaal van HC-generering baie keer verhoog word.

Die enorme tempo van gasvorming word ondubbelsinnig bewys deur die dik lae gashidrate in die moderne sedimente van die Wêreldoseaan. Meer as 40 streke van gashidrasieverspreiding is reeds gevestig, wat baie triljoene kubieke meter gas bevat. In die See van Okhotsk het A. M. Nadezhny en V. I. Bondarenko die vorming van 'n gashidraatlaag met 'n oppervlakte van 5000 m waargeneem²wat 2 biljoen m bevat³ koolwaterstofgas [5]. As die ouderdom van die afsettings as 1 miljoen jaar beskou word, oorskry die gasvloeitempo 2 miljoen m³/ jaar [5]. Intense sypeling vind in die Beringsee plaas [14].

Waarnemings by die velde van Wes-Siberië (Verkhnekolikeganskoye, Severo-Gubkinskoye, ens.) het 'n verandering in die samestelling van olies van put tot put getoon, verklaar deur HC invloei langs versteekte krake en frakture (Fig. 4) vanaf 'n dieper bron van HC generasie, wat ondubbelsinnig die teenwoordigheid van in die sones van koolwaterstofoorgang, foute en krake van 'n verborge aard (spookfoute) aandui, wat egter redelik goed op tydseismiese lyne opgespoor word.

Rys. 4. Model van die vorming van 'n oliereservoir in die BP-formasie₁₀, Severo-Gubkinskoye-veld (Wes-Siberië)

ek - profiel afdeling; II - veralgemeende chromatogramme van oliemonsters. Olie neerslae: 1 - "primêr"; 2 - "sekondêre" komposisies; 3 - bewegingsrigting van koolwaterstowwe vanaf die opwekkingsbron; 4 - aantal putte; 5 - kraak; 6 - chromatogramme (a - n-alkane, b - isoprenoïde alkane). MET - die hoeveelheid koolstof in die molekule

Oliemonsters van putte wat in die sone van versteurings geleë is, het 'n laer digtheid, 'n hoër opbrengs van petrolfraksies en hoër waardes van die ongerepte-fytaan isoprenane-verhouding as monsters uit die sentrale deel van die reservoir, wat in die sone van minder is. invloed van die stygende vloeistofvloei en reflekterende olies van vroeëre invloei. Die studie van moderne vorme van hidrotermiese en koolwaterstof-sypeling op die seebodem het V. Ya Trotsyuk toegelaat om hulle uit te sonder in 'n spesiale groep natuurverskynsels, wat hy "strukture van vloeibare deurbraak" genoem het [13].

Die hoë tempo van koolwaterstofvorming word ondubbelsinnig bewys deur die bestaan van reusagtige neerslae van gas en olie, veral as dit beperk is tot lokvalle wat in die Kwaternêre gebied gevorm is.

Dit word ook bewys deur die reusagtige volumes swaar olies in die Bo-Kryt-lae van die Athabasca-veld in Kanada of in die Oligoseen-gesteentes van die Orinoco-kom van Venezuela. Elementêre berekeninge toon dat 500 miljard ton swaar olie uit Venezuela 1,5 triljoen ton vloeibare koolwaterstowwe benodig het vir hul vorming, en toe die Oligoseen minder as 30 miljoen jaar geduur het, moes die koolwaterstofinvloeitempo 50 duisend ton/jaar oorskry het. Dit is lank reeds bekend dat olieproduksie ná 'n paar jaar herstel is uit verlate putte by ou velde in die Baku- en Grozny-streke. Boonop is daar aktiewe putte in die uitgeputte afsettings van die Grozny-velde van Starogroznenskoye, Oktyabrskoye, Malgobek, waarvan die totale olieproduksie lank die aanvanklike herwinbare reserwes oorskry het.

Die ontdekking van die sogenaamde hidrotermiese olies kan dien as bewys van hoë tempo van olievorming [7]. In 'n aantal moderne skeur depressies van die Wêreld Oseaan (die Golf van Kalifornië, ens.) in Kwaternêre sedimente onder die invloed van hoë-temperatuur vloeistowwe, is manifestasies van vloeibare olie vasgestel, sy ouderdom kan geskat word van etlike jare tot 4000 -5000 jaar [7]. Maar as hidrotermiese olie as 'n analoog van 'n laboratorium-piroliseproses beskou word, moet die koers as die eerste syfer geskat word.

Vergelyking met ander natuurlike vloeistofstelsels wat vertikale beweging ervaar, kan dien as indirekte bewys van hoë bewegingstempo's van koolwaterstofoplossings. Die enorme tempo van die uitstorting van magmatiese en vulkanogeniese smeltings is redelik duidelik. Byvoorbeeld, die moderne uitbarsting van die berg Etna vind plaas met 'n lawasnelheid van 100 m/h. Dit is interessant dat gedurende kalm periodes tot 25 miljoen ton koolstofdioksied in die atmosfeer insypel vanaf die oppervlak van die vulkaan deur verborge steurings gedurende een jaar. Die uitvloeitempo van hoë-temperatuur hidrotermiese vloeistowwe van die middel-oseaan rante, wat vir ten minste 20-30 duisend jaar voorkom, is 1-5 m³/ Met. Die vorming van sulfiedneerslae in die vorm van sogenaamde "swart rokers" word met hierdie stelsels geassosieer. Ertsliggame word teen 'n tempo van 25 miljoen ton/jaar gevorm, en die duur van die proses self word op 1–100 jaar geskat [1]. Van belang is die konstruksies van OG Sorokhtin, wat glo dat kimberlietsmeltings langs litosferiese krake beweeg teen 'n spoed van 30–50 m/s [11]. Dit laat die smelt toe om gesteentes van die kontinentale kors en mantel tot 250 km dik in net 1,5–2 uur te oorkom [12].

Bogenoemde voorbeelde dui eerstens op die beduidende tempo van nie net die opwekking van koolwaterstowwe nie, maar ook die beweging van hul oplossings deur die deurgangssones in die aardkors langs die stelsels van verborge krake en steurings daarin. Tweedens, die behoefte om te onderskei tussen baie stadige tempo van insakking van sedimentêre lae (m / mln jaar), stadige verhittingstempo's (van 1 ° С / jaar tot 1 ° С / miljoen jaar) en, omgekeerd, baie vinnige tempo van die koolwaterstof generasieproses self en die verskuiwing daarvan van die bron van generasie na lokvalle in natuurlike reservoirs of na die dagoppervlak van die kom. Derdens ontwikkel die proses van transformasie van OM na HC, wat 'n polsende karakter het, ook vir 'n taamlike lang tyd oor miljoene jare.

Al die bogenoemde, as dit waar blyk te wees, sal 'n radikale hersiening vereis van die beginsels van ontwikkeling van olie- en gasvelde geleë in moderne, intensief genererende koolwaterstofbekkens. Gebaseer op die opwekkingstempo en die aantal velde, moet die ontwikkeling van laasgenoemde op so 'n wyse beplan word dat die onttrekkingstempo in 'n sekere verhouding is met die tempo van HC-insette vanaf die opwekkingsbronne. Onder hierdie toestand sal sommige deposito's die vlak van produksie bepaal, terwyl ander op natuurlike aanvulling van hul reserwes sal wees. Baie olieproduserende streke sal dus vir honderde jare funksioneer, wat 'n stabiele en gebalanseerde produksie van koolwaterstowwe verskaf. Hierdie beginsel, soortgelyk aan die beginsel van bosgrondontginning, behoort in die komende jare die belangrikste te word in die ontwikkeling van olie- en gasgeologie

Olie en gas is hernubare natuurlike hulpbronne en die ontwikkeling daarvan moet gebou word op grond van 'n wetenskaplik gefundeerde balans van koolwaterstofopwekkingsvolumes en die moontlikheid van onttrekking tydens veldoperasie

Sien ook: Stille sensasie: olie word vanself gesintetiseer in uitgeputte landerye

Boris Alexandrovich Sokolov (1930-2004) - Ooreenstemmende lid van die Russiese Akademie van Wetenskappe, Doktor in Geologiese en Mineralogiese Wetenskappe, Professor, Hoof van die Departement Geologie en Geochemie van Fossielbrandstowwe, Dekaan van die Fakulteit Geologie (1992-2002) van die Moskou Staatsuniversiteit. MV Lomonosov, wenner van die IM Gubkin-prys (2004) vir 'n reeks werke "Skepping van 'n evolusionêre-geodinamiese konsep van 'n vloeistofdinamiese model van olievorming en klassifikasie van olie- en gasbekkens op 'n geodinamiese basis."

Guseva Antonina Nikolaevna (1918−2014) - kandidaat van chemiese wetenskappe, petroleumgeochemikus, werknemer van die Departement Geologie en Geochemie van Fossiele Brandstowwe van die Geologiese Fakulteit van Moskou Staatsuniversiteit. M. V. Lomonosov.

Bibliografie

1. Butuzova G. Yu Oor die verband van hidrotermiese ertsvorming met tektoniek, magmatisme en die geskiedenis van die ontwikkeling van die skeursone van die Rooi See // Litol. en nuttig. fossiel. 1991. No. 4.

2. Vassoevich N. B, Teorie van sedimentêre-migrasie oorsprong van olie (historiese oorsig en huidige toestand) // Izv. Akademie vir Wetenskappe van die USSR. Ser. geol. 1967. No 11.

3. Guseva AN, Leifman IE, Sokolov BA Geochemiese aspekte van die skepping van 'n algemene teorie van olie- en gasvorming // Tez. rapporteer II All-Unie. Koolstofgeochemieraad. M., 1986.

4. Guseva A. N Sokolov B. A. Olie en aardgas - vinnig en voortdurend gevorm minerale // Tez. rapporteer III All-Unie. vergadering. oor koolstofgeochemie. M., 1991. Volume 1.

5. Nadezhny AM, Bondarenko VI Gashidrate in die Kamchatka-Pryparamushir-deel van die See van Okhotsk // Dokl. Akademie vir Wetenskappe van die USSR. 1989. T. 306, No. 5.

6. Neruchev S. G., Ragozina E. A., Parparova G. M. et al. Olie- en gasvorming in sedimente van die Domanik-tipe. L., 1986.

7. Symo neit, BRT, Veroudering van organiese materiaal en olievorming: hidrotermiese aspek, Geokhimiya, nr. 1986. D * 2.

8. Smirnov Ya. B., Kononov VI Geotermiese navorsing en superdiep boor // Sov. geol. 1991. No. 8.

9. Sokolov BA Selfossillerende model van olie- en gasvorming Vestn. Wasters, un-dit. Ser. 4, Geologie. 1990. No. 5.

10. Sokolov BA Oor 'n paar nuwe rigtings van ontwikkeling van olie en gas geologie // Minerale. res. Rusland. 1992. No. 3.

11. Sokolov BA, Khann VE Teorie en praktyk van olie- en gasprospektering in Rusland: resultate en take // Izv. Akademie vir Wetenskappe van die USSR. Ser. geol. 1992. No. 8.

12. Sorokhtin OG Vorming van diamantagtige kimberliete en verwante gesteentes vanuit die oogpunt van plaattektoniek // Geodynam. ontleding en patrone van vorming en plasing van mineraalafsettings. L., 1987. S. 92−107.

13. Trotsyuk V. Ya Oliebrongesteentes van sedimentêre komme van watergebiede. M., 1992.

14. Abrams M. A. Geofisiese en geochemiese bewyse vir ondergrondse vir koolwaterstoflekkasie in die Beringsee, Alaska // Marine and Petroleum Geologv 1992. Vol. 9, nr. 2.