Твитнуть
Генезис углеводородов и механизм образования месторождений нефти и газа
(Райкевич С.И., Райкевич М.И ООО «Ямбурггаздобыча», ОАО «Газпром»)
Генезис углеводородов и образование их скоплений или месторождений в осадочном чехле Земли на доступной для человека глубине является фундаментальной проблемой естествознания и нефтегазовой геологии. В настоящее время существуют доминирующая органическая теория генезиса углеводородов, связывающая их происхождение с процессами преобразования захороненного органического или живого вещества. И неорганическая теория, связывающая образование месторождений углеводородов с процессами дегазации мантии Земли - эта теория начинает доминировать в связи с выявленной подпиткой разрабатываемых месторождений нефти и газа [10] и обнаружением углеводородов в гидротермальных системах спрединговых зон океанов [1], открытием крупных месторождений нефти в породах фундамента и выявлением углеводородов в породах докембрийского фундамента [4].
К настоящему времени обнаружено большое количество участков субмаринной разгрузки метана в толщу воды и далее в атмосферу Земли, масштабы которой огромны, особенно в периоды сейсмотектонической активности [5,11]. В результате такой разгрузки высвобождается огромное количество природных газов, поступающих из различных участков земной поверхности и дна морей и океанов. Это может быть связано как с разрушением залежей нефти, газа и скоплений газовых гидратов в процессе сейсмотектонической активности, так и с выходами мантийных флюидов. Установлено, что потоки метана в Охотском море вблизи о. Сахалин связаны с зонами разрывных нарушений, вдоль которых наблюдается увеличение теплового потока из недр Земли.
По многочисленным данным существует тесная связь месторождений с разрывными нарушениями, уходящими корнями в недра Земли [6,10]. В целом ряде случаев по зонам нарушений выявляются перетоки нефти и газа из нижележащих горизонтов в вышележащие нефтегазоносные пласты, находящиеся в активной разработке. По мере выработки многих месторождений России, Украины, Средней Азии, США и др. районов нефть в них не кончается, хотя добыча производится с конца Х1Х века до настоящего времени, а годовые объемы добываемой нефти остаются неизменными на протяжении многих 10-летий за счет подтока нефти по глубинным разломам.
Шебелинское месторождение эксплуатируется более 50 лет, а его ресурсы не иссякают. Начальные запасы газа месторождения неоднократно уточнялись в сторону увеличения и к настоящему времени возросли в 2 раза. Шебелинское месторождение приурочено к Днепрово-Донцкой впадине, разбитой многочисленными тектоническими нарушениями вертикальными каналами глубоко проникающими в земную кору, по которым вполне вероятна подпитка месторождения [18].
В республике Татарстан установлено явное несоответствие нефтяных ресурсов, из которых уже извлечено 3 млрд. т. нефти с оценкой их нефтематеринского материала в объеме всего 709 млн. т. для всей осадочной толщи [10]. Геологи Татарстана открыто говорят о подпитке и регенерации месторождений углеводородов из глубин планеты. Доказана приуроченность залежей нефти и газа осадочного чехла к разломам фундамента Южно-Татарского свода, которые являются подводящими каналами для формирования и подпитки месторождения (рис. 1).
Рис. 1. Геодинамическая модель Южно-Татарского свода.
В недрах Западно-Сибирской платформы открыты сотни месторождений нефти и газа с большим количеством залежей и пластов в одном структурном плане на одной оси под мощными региональными покрышками (Рис.3,4). Выявлены также многочисленные залежи с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) в которых наблюдается тенденция возрастания давления с глубиной. Флюидальные потоки являются основной причиной широкого развития АВПД в глубокопогруженных залежах. Например, на Уренгойском НГКМ в3700 метров через серию подводящих каналов, называемых морковками [17]. Западной Сибири выявлено, что АВПД возрастет в 2 раза в интервале глубин 3000-
Основным условием образования ловушек и месторождений нефти и газа является наличие региональных покрышек над проницаемыми продуктивными отложениями сложенных пластичными породами, непроницаемыми для потоков флюидов. На месторождении Белый Тигр во Вьетнаме нефтеносные коллектора кристаллического фундамента надежно перекрываются глинистой покрышкой и пополняются нефтью по глубинным разломам и т.д. [4].
Возрастающий интерес вызывает выдвинутая в последние годы концепция пульсирующе-расширяющейся Земли, которая заключается в периодическом преобразовании вещества ядра Земли имеющего удельный вес более 100 кг\см3 в вещество с уменьшением удельного веса более чем на порядок с соответствующим увеличением его объема. Колясниковым [7] показано, что начиная с Архейской эры радиус Земли увеличился вдвое, мощность мантии и внешнего ядра Земли увеличилась в несколько раз за счет уменьшения объема внутреннего ядра более чем в 2 раза. Эта теория основана на уникальных данных по лазерному термоядерному синтезу со сжатием водородной плазмы до удельного веса 100г/см3. Многочисленными исследованиями установлено, что твердая оболочка планеты образовалась 4.5 млрд. лет назад и на протяжении этого периода растет за счет уменьшения размеров и массы ядра и увеличения размера и массы ее мантии и литосферы в несколько раз. (Рис. 2).
Рис. 2. Схема пульсирующе - расширяющейся Земли.
Главным энерго-массо-носителем в процессах генерации магмы является протон водородный эндогенный флюид, поступающий с границы ядро-мантия. Проникающая способность этого флюида, лишенного электронов, очень высока. Атомарному водороду нет преград и он пронизывает земную толщу по наиболее ослабленным зонам, захватывает электроны, превращается в элементарный водород который, взаимодействуя с кислородом или углеродом магматического расплава, приводит к образованию воды или углеводородов нефтяного ряда или других соединений в огромных количествах.
По данным Колясникова начиная с поздней Юры объем океаносферы увеличился на 530-580 млн. км3, на дно океанов излито около 521 млн. км3 базальтов и 30 млн. км3 на суше [7], и начиная с этого периода в осадочных породах мы находим основные месторождения углеводородов в ловушках, подстилаемых водоносными породами.
Флюидальные потоки поступают в ослабленные зоны осадочного чехла, образуют густую сеть тектонических разломов, испытывают дальнейший разогрев с неравномерным расширением вещества. Атомы водорода, главные компоненты газового дыхания Земли, входят во взаимодействие с осадочными породами захватывают кислород или углерод в породах, обогащенных органикой, образуют углеводородные соединения, начиная с метана СН4, которые под колоссальным давлением поднимаются вверх по гидротермальным каналам, насыщают осадочные породы, разрывают их в крест и по напластованию и удерживаются пластичными солевыми или глинистыми пародами, под которыми образуются их скопления с АВПД, возрастающим с глубиной. Если покрышка не достаточно герметична для газа, то под ней может сохраниться нефть, а газ найдет ловушку выше или достигает поверхности планеты. Если покрышка не удерживает жидкую нефть или разрушается, то в залежи произойдет дальнейшая дегазация и метаморфизация вещества до битума и в конечном итоге до углей и образуются угольные месторождения [14]. При этом над месторождениями, особенно в условиях субмариной криолитозоны и в зонах распространения ММП (под мерзлотой) наблюдаются формирование газогидратных залежей).
Крупные, гигантские и уникальные месторождения Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции приурочены к таким брахиантиклинальным складкам, которые выражены на глубине выступами фундамента. Эти складки по своей природе конседиментационны т.к. их рост начинается с началом формирования осадочного чехла и продолжается в настоящее время (рис.3).
Рис. 3. Схема формирования месторождений углеводородов Евразии.
Яркий пример конседиментационных структур это Медвежье, Уренгойское, Ямбургское, Заполярное (рис. 4) и др. месторождения Западной Сибири.
Рис. 4 Разрез осадочного чехла месторождений нефти и газа Западной Сибири.
Заполярная структура на участке водораздела между реками Таз и Пур четко прослеживается, начиная с глубины 250 метров с амплитудой 60 метров. На глубине 1350 метров амплитуда составляет уже 240 метров по кровле сеноманских газоносных отложений. Амплитуда структуры увеличивается до 330м на глубине 3500м по кровле Баженовской свиты (рис.5).
Рис. 5 Разрез сеноманской и неокомской залежей Заполярного НГКМ.
Выступы фундамента ограничены, как правило, глубинными разломами, служащими каналами поступления мантийных флюидов. Мантийные флюиды поднимаются по глубинным разломам и устремляются к поверхности, задерживаясь на различных уровнях осадочного чехла в зависимости от его строения, проникающей способности флюидов и экранирующих свойств вмещающих осадочных пород. Так образуются в различных полузакрытых резервуарах (снизу открытых, сверху закрытых) скопления выносимых из мантии продуктов по глубинным разломам, широкое развитие которых в осадочном чехле доказано геофизическими методами [10,18]. Если перекрывающая выступы фундамента толща проницаема, для каких то продуктов дегазации Земли, то их скоплений не происходит.
В настоящее время учеными обосновываются выводы о быстрых (геологически мгновенных) темпах формирования скоплений углеводородов, восполнении залежей нефти и газа в процессе их разработки, в осадочном чехле планеты [3].
Наличие в разрезе Заполярного месторождения пластичных глин кузнецовской свиты, перекрывающих сеноманские газоносные отложения является самым важным фактором улавливания флюидов, которые не задержались в более глубоких горизонтах, и образования гигантской сеноманской газовой залежи.
Однако эти глины не на всей территории Западной Сибири цельны и в случае их не герметичности залежь не образуется или будет расформировываться, а газ будет поступать в более высокие проницаемые горизонты с формированием в породах ниже границы ММП газогидратных залежей. Их запасы могут быть огромными, т.к. они постоянно пополняются с момента сформирования зоны ММП, которая практически не проницаема для газа в силу физико-химических свойств малоподвижных соединений газовых гидратов [8]. Газогидратные ресурсы газа Арктики и акваторий Мирового океана учеными оцениваются от 2х1014 до 2х1018 м3 метана [6] (рис.5).
Нефть, газ и продукты их преобразования, находящиеся в недрах Земли, представляют собой сложную систему растворенных друг в друге компонентов. Практически все продуктивные структуры осадочного чехла наследует структуру поверхности фундамента, и располагаются над его приподнятыми блоками. Многопластовость месторождений, высокий этаж нефтегазоносности, наличие АВПД в залежах и его рост с увеличением глубины, свидетельствуют о наличии процессов вертикальной миграции УВ по глубоким тектоническим нарушениям, уходящим корнями в недра Земли.
В настоящее время открыто более 100 крупнейших на суше и столько же морских месторождений нефти и газа в шельфовых зонах морей и океанов планеты. В выявленных на шельфе месторождениях содержится около половины мировых разведанных запасов нефти и почти треть запасов газа. Все эти месторождения приурочены к зонам крупных разломов, ограничивающих края континентов и литосферных плит и характеризующихся аномально высокими значениями современных движений земной поверхности [6].
(Райкевич С.И., Райкевич М.И ООО «Ямбурггаздобыча», ОАО «Газпром»)
Генезис углеводородов и образование их скоплений или месторождений в осадочном чехле Земли на доступной для человека глубине является фундаментальной проблемой естествознания и нефтегазовой геологии. В настоящее время существуют доминирующая органическая теория генезиса углеводородов, связывающая их происхождение с процессами преобразования захороненного органического или живого вещества. И неорганическая теория, связывающая образование месторождений углеводородов с процессами дегазации мантии Земли - эта теория начинает доминировать в связи с выявленной подпиткой разрабатываемых месторождений нефти и газа [10] и обнаружением углеводородов в гидротермальных системах спрединговых зон океанов [1], открытием крупных месторождений нефти в породах фундамента и выявлением углеводородов в породах докембрийского фундамента [4].
К настоящему времени обнаружено большое количество участков субмаринной разгрузки метана в толщу воды и далее в атмосферу Земли, масштабы которой огромны, особенно в периоды сейсмотектонической активности [5,11]. В результате такой разгрузки высвобождается огромное количество природных газов, поступающих из различных участков земной поверхности и дна морей и океанов. Это может быть связано как с разрушением залежей нефти, газа и скоплений газовых гидратов в процессе сейсмотектонической активности, так и с выходами мантийных флюидов. Установлено, что потоки метана в Охотском море вблизи о. Сахалин связаны с зонами разрывных нарушений, вдоль которых наблюдается увеличение теплового потока из недр Земли.
По многочисленным данным существует тесная связь месторождений с разрывными нарушениями, уходящими корнями в недра Земли [6,10]. В целом ряде случаев по зонам нарушений выявляются перетоки нефти и газа из нижележащих горизонтов в вышележащие нефтегазоносные пласты, находящиеся в активной разработке. По мере выработки многих месторождений России, Украины, Средней Азии, США и др. районов нефть в них не кончается, хотя добыча производится с конца Х1Х века до настоящего времени, а годовые объемы добываемой нефти остаются неизменными на протяжении многих 10-летий за счет подтока нефти по глубинным разломам.
Шебелинское месторождение эксплуатируется более 50 лет, а его ресурсы не иссякают. Начальные запасы газа месторождения неоднократно уточнялись в сторону увеличения и к настоящему времени возросли в 2 раза. Шебелинское месторождение приурочено к Днепрово-Донцкой впадине, разбитой многочисленными тектоническими нарушениями вертикальными каналами глубоко проникающими в земную кору, по которым вполне вероятна подпитка месторождения [18].
В республике Татарстан установлено явное несоответствие нефтяных ресурсов, из которых уже извлечено 3 млрд. т. нефти с оценкой их нефтематеринского материала в объеме всего 709 млн. т. для всей осадочной толщи [10]. Геологи Татарстана открыто говорят о подпитке и регенерации месторождений углеводородов из глубин планеты. Доказана приуроченность залежей нефти и газа осадочного чехла к разломам фундамента Южно-Татарского свода, которые являются подводящими каналами для формирования и подпитки месторождения (рис. 1).
Рис. 1. Геодинамическая модель Южно-Татарского свода.
В недрах Западно-Сибирской платформы открыты сотни месторождений нефти и газа с большим количеством залежей и пластов в одном структурном плане на одной оси под мощными региональными покрышками (Рис.3,4). Выявлены также многочисленные залежи с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) в которых наблюдается тенденция возрастания давления с глубиной. Флюидальные потоки являются основной причиной широкого развития АВПД в глубокопогруженных залежах. Например, на Уренгойском НГКМ в3700 метров через серию подводящих каналов, называемых морковками [17]. Западной Сибири выявлено, что АВПД возрастет в 2 раза в интервале глубин 3000-
Основным условием образования ловушек и месторождений нефти и газа является наличие региональных покрышек над проницаемыми продуктивными отложениями сложенных пластичными породами, непроницаемыми для потоков флюидов. На месторождении Белый Тигр во Вьетнаме нефтеносные коллектора кристаллического фундамента надежно перекрываются глинистой покрышкой и пополняются нефтью по глубинным разломам и т.д. [4].
Возрастающий интерес вызывает выдвинутая в последние годы концепция пульсирующе-расширяющейся Земли, которая заключается в периодическом преобразовании вещества ядра Земли имеющего удельный вес более 100 кг\см3 в вещество с уменьшением удельного веса более чем на порядок с соответствующим увеличением его объема. Колясниковым [7] показано, что начиная с Архейской эры радиус Земли увеличился вдвое, мощность мантии и внешнего ядра Земли увеличилась в несколько раз за счет уменьшения объема внутреннего ядра более чем в 2 раза. Эта теория основана на уникальных данных по лазерному термоядерному синтезу со сжатием водородной плазмы до удельного веса 100г/см3. Многочисленными исследованиями установлено, что твердая оболочка планеты образовалась 4.5 млрд. лет назад и на протяжении этого периода растет за счет уменьшения размеров и массы ядра и увеличения размера и массы ее мантии и литосферы в несколько раз. (Рис. 2).
Рис. 2. Схема пульсирующе - расширяющейся Земли.
Главным энерго-массо-носителем в процессах генерации магмы является протон водородный эндогенный флюид, поступающий с границы ядро-мантия. Проникающая способность этого флюида, лишенного электронов, очень высока. Атомарному водороду нет преград и он пронизывает земную толщу по наиболее ослабленным зонам, захватывает электроны, превращается в элементарный водород который, взаимодействуя с кислородом или углеродом магматического расплава, приводит к образованию воды или углеводородов нефтяного ряда или других соединений в огромных количествах.
По данным Колясникова начиная с поздней Юры объем океаносферы увеличился на 530-580 млн. км3, на дно океанов излито около 521 млн. км3 базальтов и 30 млн. км3 на суше [7], и начиная с этого периода в осадочных породах мы находим основные месторождения углеводородов в ловушках, подстилаемых водоносными породами.
Флюидальные потоки поступают в ослабленные зоны осадочного чехла, образуют густую сеть тектонических разломов, испытывают дальнейший разогрев с неравномерным расширением вещества. Атомы водорода, главные компоненты газового дыхания Земли, входят во взаимодействие с осадочными породами захватывают кислород или углерод в породах, обогащенных органикой, образуют углеводородные соединения, начиная с метана СН4, которые под колоссальным давлением поднимаются вверх по гидротермальным каналам, насыщают осадочные породы, разрывают их в крест и по напластованию и удерживаются пластичными солевыми или глинистыми пародами, под которыми образуются их скопления с АВПД, возрастающим с глубиной. Если покрышка не достаточно герметична для газа, то под ней может сохраниться нефть, а газ найдет ловушку выше или достигает поверхности планеты. Если покрышка не удерживает жидкую нефть или разрушается, то в залежи произойдет дальнейшая дегазация и метаморфизация вещества до битума и в конечном итоге до углей и образуются угольные месторождения [14]. При этом над месторождениями, особенно в условиях субмариной криолитозоны и в зонах распространения ММП (под мерзлотой) наблюдаются формирование газогидратных залежей).
Крупные, гигантские и уникальные месторождения Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции приурочены к таким брахиантиклинальным складкам, которые выражены на глубине выступами фундамента. Эти складки по своей природе конседиментационны т.к. их рост начинается с началом формирования осадочного чехла и продолжается в настоящее время (рис.3).
Рис. 3. Схема формирования месторождений углеводородов Евразии.
Яркий пример конседиментационных структур это Медвежье, Уренгойское, Ямбургское, Заполярное (рис. 4) и др. месторождения Западной Сибири.
Рис. 4 Разрез осадочного чехла месторождений нефти и газа Западной Сибири.
Заполярная структура на участке водораздела между реками Таз и Пур четко прослеживается, начиная с глубины 250 метров с амплитудой 60 метров. На глубине 1350 метров амплитуда составляет уже 240 метров по кровле сеноманских газоносных отложений. Амплитуда структуры увеличивается до 330м на глубине 3500м по кровле Баженовской свиты (рис.5).
Рис. 5 Разрез сеноманской и неокомской залежей Заполярного НГКМ.
Выступы фундамента ограничены, как правило, глубинными разломами, служащими каналами поступления мантийных флюидов. Мантийные флюиды поднимаются по глубинным разломам и устремляются к поверхности, задерживаясь на различных уровнях осадочного чехла в зависимости от его строения, проникающей способности флюидов и экранирующих свойств вмещающих осадочных пород. Так образуются в различных полузакрытых резервуарах (снизу открытых, сверху закрытых) скопления выносимых из мантии продуктов по глубинным разломам, широкое развитие которых в осадочном чехле доказано геофизическими методами [10,18]. Если перекрывающая выступы фундамента толща проницаема, для каких то продуктов дегазации Земли, то их скоплений не происходит.
В настоящее время учеными обосновываются выводы о быстрых (геологически мгновенных) темпах формирования скоплений углеводородов, восполнении залежей нефти и газа в процессе их разработки, в осадочном чехле планеты [3].
Наличие в разрезе Заполярного месторождения пластичных глин кузнецовской свиты, перекрывающих сеноманские газоносные отложения является самым важным фактором улавливания флюидов, которые не задержались в более глубоких горизонтах, и образования гигантской сеноманской газовой залежи.
Однако эти глины не на всей территории Западной Сибири цельны и в случае их не герметичности залежь не образуется или будет расформировываться, а газ будет поступать в более высокие проницаемые горизонты с формированием в породах ниже границы ММП газогидратных залежей. Их запасы могут быть огромными, т.к. они постоянно пополняются с момента сформирования зоны ММП, которая практически не проницаема для газа в силу физико-химических свойств малоподвижных соединений газовых гидратов [8]. Газогидратные ресурсы газа Арктики и акваторий Мирового океана учеными оцениваются от 2х1014 до 2х1018 м3 метана [6] (рис.5).
Нефть, газ и продукты их преобразования, находящиеся в недрах Земли, представляют собой сложную систему растворенных друг в друге компонентов. Практически все продуктивные структуры осадочного чехла наследует структуру поверхности фундамента, и располагаются над его приподнятыми блоками. Многопластовость месторождений, высокий этаж нефтегазоносности, наличие АВПД в залежах и его рост с увеличением глубины, свидетельствуют о наличии процессов вертикальной миграции УВ по глубоким тектоническим нарушениям, уходящим корнями в недра Земли.
В настоящее время открыто более 100 крупнейших на суше и столько же морских месторождений нефти и газа в шельфовых зонах морей и океанов планеты. В выявленных на шельфе месторождениях содержится около половины мировых разведанных запасов нефти и почти треть запасов газа. Все эти месторождения приурочены к зонам крупных разломов, ограничивающих края континентов и литосферных плит и характеризующихся аномально высокими значениями современных движений земной поверхности [6].
Может внутри солнца идут немного другие процессы которые в корне отличаются от Земных. Или вы считаете что планетоиды и звезды и процессы в их ядрах аналогичные, тогда другое дело.
Комментарий