Происхождение углеводородов и нефтеобразование

На Земле существуют огромные запасы нефти происхождение которой учеными уже доказано.  Существует более чем 40 000 нефтяных и газовых месторождений мира всех размеров.  Из этих месторождений 94 процента  сосредоточены менее чем в 1500 гигантских и крупных природных скоплениях происхождение которых практически одинаково.

Медленное образование исходного вещества

Когда живой организм умирает, он обычно перерабатывается одним из двух способов:

  • Его едят хищники, падальщики или бактерии.
  • Через доступ к окружающему воздуху или воде бывший организм окисляется. Это означает, что водород, углерод, азот, сера и фосфор, содержащиеся в веществе, соединяются с атомами кислорода, присутствующими в воздухе. Органическое вещество распадается на воду (H2O), углекислый газ (CO2), нитраты, сульфаты и фосфаты, которые питают новые растения.

Крошечная часть  органического вещества — около 0,1%  не распадается. происхождение нефти Транспортируемое водой вещество  опускается на дно моря или крупных континентальных озер. Остаток частично сохраняется в этих плохо насыщенных кислородом средах, вдали от приливных течений. Эта часть смешивается с неорганическими веществами, такими как частицы глины и очень мелкий песок, и с мертвым морским планктоном (микроскопическими организмами). Эта смесь преобразовывается в темную, протухшую грязь анаэробными бактериями.

Со временем эта грязь накапливается и затвердевает. Грязь которая содержит хотя бы от 1 до 2% органического содержания дает предпосылки для образования нефти и газа. Этот процент может показаться низким, но это связано с тем, что для выполнения процесса необходимо выполнить одно или несколько конкретных требований:

  • жаркий климат, способствующий росту большого количества планктона;
  • место недалеко от устья крупной реки, несущей много растительного мусора;
  • нет близлежащих гор, которые могли бы ограничить объем неорганических отложений в земной коре.

Масса накапливающихся отложений очень медленно толкает этот состав дальше под земную кору, от нескольких метров — до сотен метров каждые миллион лет или около того. Это постепенное погружение называется просадкой и приводит к образованию осадочных бассейнов.

Шестьдесят миллионов лет: средняя продолжительность образования нефти и газа.

По мере погружения под землю исходная порода подвергается все более высоким температурам. Органическое вещество, из которого состоит порода, измельчается под весом накапливающихся отложений, а давление увеличивается в среднем на 25 бар каждые 100 метров. На километре под землей температура составляет 50°C, а давление — 250 бар.

В этих физических условиях атомы азота, серы и фосфора постепенно превращаются в кероген, промежуточный материал, состоящий из воды, углекислого газа, углерода и водорода, из которого затем происходит нефть или газ как ископаемое топливо.

Нефтеобразование

На глубине 2000 метров, когда температура достигает 100°C, кероген начинает выделять консервацию (углеводороды).
Между 2.000 и 3.800 метрами, состав преобразуется в смолоподобный продукт. Этот интервал глубины называется нефтяным окном.
Когда источник  тонет дальше, от 3800 до 5000 м преобразование жидких углеводородов предельно. Добываемая жидкость становятся легче и постепенно превращаются в метан (CH4) газ легких углеводородов. Этот интервал глубины называется газовым окном.
Нет углеводородов ниже глубины  8 — 10 километров, потому что они разрушаются высокой температурой.

Пропорция жидкостей и газа произведенных таким образом зависит от типа  источника. Если органический мусор состоит в основном животного происхождения, он будет производить больше нефти, чем газа. Если он составлен главным образом твердых частиц, то будет образован главным образом газ.

При среднем осадконакоплении в 50 метров каждые миллион лет мертвым животным требуется 60 миллионов лет, чтобы превратиться в жидкие углеводороды. Поэтому неудивительно, что нефть классифицируется как невозобновляемый источник энергии.

Одновременно с процессом образования в органическом веществе происходило его физическое изменение. Под давлением верхних слоев на протяжении миллионов лет вещество уплотнялось, образуя песчаники.
Их зерна соединялись клеевыми субстанциями, поставляемыми органической массой. По мере уменьшения пористости породы, битуминозные вещества выталкивались в свободное пространство между  зернами. В таких местах, окруженных со всех сторон непроницаемыми слоями породы (ловушках), скапливались газ, нефть и вода.

нефтедобыча Согласно законам физики, они располагались в следующем порядке: сверху накапливался газ, ниже — нефть, а на дне — вода, как наиболее тяжелый ингредиент.
Первоначально, нефтеносные слои были плоскими и горизонтальными, однако, под влиянием сдвигов земной коры, в них образовывались трещины, седла (антиклинали) и другие неровности. В результате, началась миграция всех трех компонентов породы и их аккумуляция. Так образовались месторождения нефти и газа, имеющие промышленное значение.

Следовательно, в нефтегазонакоплении большую роль играют глубинные процессы. Хотя, с ними, вряд ли, связано первичное образование нефтяного вещества, однако под их действием происходит миграция углеводородов, образование коллекторов и, наконец, попадание нефти в ловушки.

Согласно современным представлениям, образование неровностей (прогибов) земной коры обусловлено глубинными процессами верхней мантии Земли. За счет неоднородности состава и разности температур в верхних и нижних частях мантии, развиваются конвекционные перемещения вещества (потоки). При этом более легкие расплавленные продукты поднимаются вверх, образуя вздутия, приподнимающие земную кору. Последняя раскалывается и раздвигается в виде отдельных блоков. Так формируются глубокие впадины — рифты и геосинклинальные прогибы.

Впадины отражаются в рельефе долинами рек или отдельными участками дна морей, в которых накапливаются огромные массы осадочных пород толщиной 5-10 км. Эти отложения интенсивно прогреваются за счет воздействия глубинного тепла Земли. В таких условиях образуются залежи.

Геологические требования

Происхождение нефти зависит от обильного количества органического вещества.

Лучшим источником пород, обогащенных органическим веществом, глинистыми сланцами, известняками и песчаниками является величина от 0,5% до 5 % органического вещества.

Залежи нефти, как правило, образуются в относительно более молодых породах, особенно тех, которые не подверглись метаморфическим процессам.

Пористость исходной породы влияет на качество образовавшихся углеводородов. Это единственный наиболее критический фактор для определения качества нефтяного пласта, поскольку он устанавливает максимальный объем, доступный для накопления нефти.  Слоистое строение земли с высокой пористостью имеет много открытых пространств.  Примерами хороших исходных пород с высокой пористостью являются крупнозернистые песчаники или известняки.  Если пространства хорошо соединены, то смолоподобный продукт может мигрировать.  Способность пород передавать жидкость, или линейный расход, называется «проницаемостью». Качественные пластовые породы обладают как хорошей пористостью, так и хорошей проницаемостью.

Географическое распределение и качество углеводородов

В зависимости от возможных методов добычи месторождения природного газа и сырой нефти классифицируются как традиционные или нетрадиционные. В то время как добыча сырой нефти и природного газа из традиционных месторождений с проницаемыми слоями горных пород относительно проста, на нетрадиционных месторождениях применяется гидроразрыв пласта.

В случае нетрадиционных месторождений сырая нефть или природный газ должны быть смыты из горных пород с помощью гидроразрыва пласта. Так добывают сланцевый газ.

Нефтедобывающие регионы различаются по нескольким фундаментальным признакам.

Сырая нефть часто определяется географическим положением, в котором она добывается (например, West Texas Intermediate, Brent или Oman), ее плотность зависит от многих факторов и от  содержания серы.  Легкая или тяжелая, зависит от плотности;  может называться сладкой, если мало серы или кислой при  значительном количестве серы или других примесей. «Sweet» (сладкая) или «sour» (кислая), «light» (легкая) или «heavy» (тяжелая).

Географическое положение происхождения нефти важно, поскольку оно влияет на транспортные расходы. Легкая сырая нефть более желательна, чем тяжелая, так как она производит более высокий выход топлива бензина, в то время как сладкая нефть имеет более высокую цену, чем кислая, потому что она имеет меньше экологических проблем и требует меньше переработки, чтобы соответствовать стандартам серы, введенным на топливо в странах-потребителях. Ирак исторически был одним из ведущих производителей сладкой сырой нефти. Венесуэла и Канада являются ведущими производителями кислой сырой нефти. Российская имеет высокую плотность и большое содержание серы.

Каждая сырая нефть имеет уникальные молекулярные характеристики, которые понимаются с помощью анализа проб в нефтяных лабораториях.какая бывает нефть

Молекулярные характеристики связанные с происхождением нефти  классифицируются и используются в качестве ценовых различий при нефтедобыче в мире.

Некоторые из самых общих:

  • West Texas Intermediate (WTI) так называемая Техасская очень высококачественное, сладкое, легкое сырье для производства бензина.
  • смесь Брент — эталонная марка добываемая между Норвегией и Шотландией в бассейне Северного моря. Представляет ориентир по цене.
  • Дубай-Оман, используемый в качестве ориентира для ближневосточного товара, поступающего в Азиатско-Тихоокеанский регион.
  • Тапис —  нефтегазовое месторождение на востоке от полуострова Малакка Малайзии, используется в качестве эталона для легкой  Юго — Восточной нефти.
  • Минас из Индонезии, используется в качестве эталона для тяжелой Юго-Восточной части сероводородов.
  • эталонная ОПЕК (ORB)- средневзвешенное значение смешанного состава из различных стран ОПЕК
  • Midway Sunset Heavy, крупное нефтяное месторождение в США штате Калифорния.
  • Российская нефть рассчитывается, в основном, как марки Брент.