Öljyn muodostuminen
Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 14. maaliskuuta 2021 tarkistetusta
versiosta . tarkastukset vaativat
13 muokkausta .
Öljyn muodostuminen (öljyn alkuperä) on pitkä prosessi, jossa öljyä muodostuu ja kerääntyy maankuoreen [ 1] .
Historia
Vuonna 1906 G.P. Mikhailovsky käsitteli kaukasialaisen öljyn alkuperää [2] , hän puolusti seuraavia päämääräyksiä [3] :
- öljyn alkuperäinen orgaaninen aines sekoitettiin (kasvi ja eläin);
- sen hautaaminen tapahtui savilietteisiin (mutta ei hiekkaesiintymiin, kuten monet noiden vuosien geologit uskoivat);
- alkuperäisen orgaanisen aineen transformaation alkuvaihe johtuu bakteerien, sekä aerobisten että anaerobisten, aktiivisuudesta; prosessin seuraavat vaiheet ovat fysikaalis-kemiallisia, joissa pääasialliset vaikuttavat tekijät ovat paine ja lämpötila;
- primaarinen öljy syntyy hajahajallaan;
- öljyn kerääntyminen altaisiin on toissijainen prosessi;
- öljykertymien muodostuminen on seurausta tektonisista häiriöistä, erityisesti seurausta antikliinien muodostumisesta .
Häntä pidetään yhtenä öljylähteiden sviittien käsitteen perustajista . Melko samanlaisia ajatuksia kehittivät monet Neuvostoliiton ja ulkomaiset tiedemiehet 15-25 vuotta myöhemmin kuin Mihailovski. Lisäksi G.P. Mikhailovskin piirtämä yleinen kuva esitettiin kirjassa "Opetus öljystä" ( Gubkin , 1932).
Perusteoriat
Kaksi käsitettä on levinnyt laajalle: öljyn orgaaninen (biogeeninen) ja epäorgaaninen ( abiogeeninen ) alkuperä, kun taas useimmat tieteelliset tiedot todistavat biogeenisen alkuperän (eli muinaisten elävien organismien jäännöksistä) puolesta; öljyn etsintä ja tuotanto suoritetaan biogeenisen teorian ennusteiden mukaisesti [4] .
- Yu. I. Pikovskyn mukaan öljyn alkuperästä ei ole yksimielisyyttä [5] .
- M. V. Rodkinin mukaan biogeenisten aineiden tehokas muuntaminen öljyksi tapahtuu tekijöiden vaikutuksesta, joita abiogeenisten hypoteesien kannattajat ovat perinteisesti ehdottaneet [6][ määritä ] .
Biogeeninen alkuperä
Sapropelityyppisten orgaanisten aineiden ( eläinplanktonin ja levien jäänteet ) kivettyneen (hautauksen) aikana vesi-sedimenttiesiintymissä sen asteittainen muuttuminen tapahtuu. Muinaisten lämpimien, ravinnerikkaiden merien olosuhteissa orgaaninen aines pääsi pohjaan nopeammin kuin se ehti hajota. Kun sedimentit vajoavat 3-6 km:n syvyyteen lämpötilan noustessa yli +50 °C, orgaaninen aine ( kerogeeni ) joutuu termiseen ja termokatalyyttiseen polymeerilipidin ja muiden komponenttien hajoamiseen, mikä voi muodostaa nestemäisiä hiilivetyjä, mukaan lukien pienimolekyylipainoinen ( C5 - C15 ) . Nestemäiset öljyhiilivedyt ovat lisänneet liikkuvuutta, ja mikroöljyt voivat kulkeutua lähdekivistä säiliöiden kautta kerääntyen ansoihin. Mantereiden liikkumisen seurauksena osa ansoista saattaa jäädä maanosien alueelle tai hyllylle , mutta suurin osa orgaanisista sedimenteistä valtameren kuoren liikkeen aikana putoaa subduktiovyöhykkeelle .
Tutkittaessa hiilivetyjen molekyylikoostumusta löydettiin kemofossiileja - luonteeltaan biogeenisiä molekyylirakenteita.
Öljyn muodostumisprosessi kestää 50-350 miljoonaa vuotta [7] .
Öljyn muodostumisessa on seuraavat vaiheet:
- sedimentaatio - elävien organismien jäännökset putoavat vesialtaiden pohjalle;
- öljynmuodostuksen biokemiallinen vaihe ( diageneesi ) - tiivistys-, kuivatus- ja biokemialliset prosessit olosuhteissa, joissa hapen saatavuus on rajoitettu;
- protokatageneesi - orgaanisten jäämien kerroksen laskeminen jopa 1,5-2 km:n syvyyteen lämpötilan ja paineen hitaalla nousulla;
- mesokatageneesi (öljynmuodostuksen päävaihe (HOP)) on orgaanisten jäännöskerrosten vajoamista 3–4 km:n syvyyteen lämpötilan noustessa +150 °C:seen. Samalla orgaaniset aineet tuhoutuvat lämpökatalyyttisesti , minkä seurauksena muodostuu bitumipitoisia aineita , jotka muodostavat suurimman osan mikroöljystä . Lisäksi öljy tislautuu pois paineen laskun ja mikroöljyn poistumisen johdosta hiekkasäiliöihin ja niitä pitkin ansoihin;
- kerogeeniapokatagenees (kaasunmuodostuksen päävaihe (HPG)) on orgaanisten jäännösten kerroksen vajoamista yli 4,5 km:n syvyyteen lämpötilan noustessa +180–250 °C:seen. Tällöin orgaaninen aines menettää sen öljyntuotantopotentiaali ja toteuttaa sen metaania tuottava potentiaali .
I. M. Gubkin on ollut 1930-luvulta lähtien biogeenisen öljyn muodostumisen kannattaja [8]
1970-luvulla teoria öljyn orgaanisesta alkuperästä sai virallisen kannatuksen Neuvostoliitossa [9] .
Abiogeeninen alkuperä
Öljyn abiogeeninen (epäorgaaninen) alkuperä on teoria öljyesiintymien ensisijaisuudesta, joka on peräisin D. I. Mendelejevin (Venäjä) ja P. Berthelotin (Ranska) teoksista ja kehitetty sitten S. Ivanovin ja K. Ivanov , Yu. N. Fedorov, L. A. Petrova, V. B. Porfiryeva (Neuvostoliitto), AM Cruse, JS Seewald (USA) ja muut. Hypoteesi öljyn epäorgaanisesta alkuperästä perustuu siihen tosiasiaan, että hiilivetyjä muodostuu vaippakammioissa epäorgaanisen synteesin seurauksena erittäin suurissa syvyyksissä kolossaalissa paineessa ja korkeissa lämpötiloissa epäorgaanisesta hiilestä ja vedystä [10] .
Abiogeeniset hypoteesit öljyn muodostumisesta tulivat suosituiksi Neuvostoliitossa 1900-luvun puolivälissä [11] [12] . Uskottiin kuitenkin, että epäorgaaninen teoria ei salli tehokkaiden ennusteiden tekemistä uusien öljykenttien löytämiseksi [13] .
Käytännössä 2000-luvulla saadut tosiasiat todistavat öljyn syvää alkuperää koskevien käsitysten puolesta. Öljyä muodostava vety-hiilijärjestelmä on metastabiili. Matalissa paineissa kaikki raskaat hiilivedyt ovat epästabiileja suhteessa metaaniin ja stoikiometriseen määrään vetyä. Metaani ei polymeroitu raskaiksi hiilivedyiksi matalissa paineissa ja missään lämpötiloissa. Kuitenkin lämpötilan nousu matalissa paineissa lisäisi raskaiden hiilivetymolekyylien hajoamisnopeutta. Koska kaikkien bioottisten molekyylien kemialliset potentiaalit ovat huonompia kuin metaanin kemialliset potentiaalit, tällaiset hiilivedyt eivät voi muodostaa itseään mistään bioottisista molekyyleistä. Koostumukseltaan luonnollisia järjestelmiä vastaavien hiilivetyjärjestelmien synteesi vaatii 700–1800 K lämpötilaa ja 15–80 kbarin painetta, kuten Maan ylävaipassa 50–240 kilometrin syvyydessä. Vaippaan muodostuneet hiilivedyt tunkeutuvat syvien vikojen kautta maankuoreen, jossa ne muodostavat öljy- ja kaasukenttiä. Tätä esiintyy pääasiassa valtamerten ja mannerten litosfäärilevyjen reuna- ja sisähalkeamissa sekä muilla syvien murtumien vyöhykkeillä sedimenttialtaiden kellarissa [10] .
Öljyn ja kaasun syvän alkuperän ongelmista, fossiilisten hiilivetyjen epäorgaanisen alkuperän teorian kehittämisestä ja öljyn epäorgaanisen alkuperän teoriaan perustuvan etsintäkäytännön parantamisesta keskustellaan koko Venäjän konferenssissa " Kudryavtsev Readings ", 7 konferenssia on jo pidetty [14] .
Moderni tutkimus ja sen vaikutus teoriaan
Niin kutsutun "öljyikkunan" alta löydettyjen useiden öljykenttien ansiosta käytäntö on kumonnut tähän asti vallinneen teorian öljyn sedimenttialkuperästä, toteaa geologisten ja mineralogisten tieteiden tohtori K. S. Ivanov . Öljyikkuna vastaa maankuoren lämpötiloja +50-150 °C ja syvyyttä 2,3-4,6 km; sen alla on kaasuikkuna, 150–200 °C. Meksikonlahdella (7832,5-10692 m), Brasilian Atlantin hyllyllä Carioca Sugar Loaf -kentällä löydettiin paljon erittäin syviä kenttiä , joiden talteenotettavissa olevat öljyvarat ovat alustavasti 5,7 miljardia tonnia ja yhteensä 11 miljardia tonnia. joiden tuottavan horisontin syvyys on yli 5500 metriä [10] .
Venäläisten, amerikkalaisten, länsieurooppalaisten ja kiinalaisten tutkijoiden [15] kokeet osoittivat, että epäorgaanisista komponenteista korkeissa paineissa ja lämpötiloissa, jotka ovat samanlaisia kuin maan ylävaipan olosuhteet, syntetisoidaan raskaiden hiilivetyjen seos, joka on koostumukseltaan samanlainen kuin luonnonöljy, jonka määrä kasvaa paineen kasvaessa. Siten raskaiden hiilivetyjen läsnäolo öljyssä osoittaa korkeita tuotantopaineita. Ja biomarkkerien esiintyminen luonnollisissa öljyissä ei välttämättä liity niiden orgaaniseen alkuperään, vaan kertymiseen suodatuksen aikana orgaanisia aineita sisältävien sedimenttikerrosten läpi [10] .
Ja jos hyväksymme vaippahypoteesin öljyn alkuperästä, niin sen syvimmät kerrokset voivat olla joko alle 10-11 km ( S.N. Ivanov ) [10] tai noin 12 km ( A.I. Malyshev ) [16] .
Vuonna 2021 Tšuktšinmerestä löydettiin planktonlevä Dicrateria rotunda , joka tuottaa öljyä vedestä ja hiilidioksidista. Hän tarvitsee öljyä pysyäkseen veden pinnalla, koska öljyn tiheys on pienempi kuin veden tiheys [17] .
Muistiinpanot
- ↑ The Origin of Petroleum in the Marine Environment Arkistoitu 1. maaliskuuta 2015 Wayback Machinessa , julkaisun "Johdatus meren biogeokemiaan" luku 26, ISBN 9780120885305 : "Oikein ympäristöolosuhteissa diageneesi ja katageneesio voivat muuntaa orgaanisen aineen seditrooleumiksi kymmenien miljoonien vuosien mittakaavassa. … Koska suurten öljyesiintymien muodostumiseen johtaneet prosessit tapahtuivat kymmeniä ja jopa satoja miljoonia vuosia sitten, niiden ymmärtäminen on todella paleokeanografista yritystä.”
- ↑ Mikhailovsky G.P. Useita pohdintoja valkoihoisen öljyn alkuperästä // Geologisen komitean julkaisut 1906. V. 25. S. 319-360.
- ↑ Vassoevich N. B., Tikhomirov V. V. G. P. Mikhailovskin syntymän satavuotispäivänä // Neuvostoliiton tiedeakatemian julkaisut, geologinen sarja. 1971. Nro 4. S. 143-145.
- ↑ Öljyn muodostumisteorioiden kehitys ja niiden merkitys öljyhuipun kannalta Arkistoitu 25. joulukuuta 2014 Wayback Machinessa // Marine and Petroleum Geology Volume 27, Issue 9, October 2010, Sivut 1995-2004 doi:10.1016/j.marpetgeo.0.62010.0 . 005_ _
- ↑ Yu. I. Pikovsky. Kaksi öljyn alkuperän käsitettä (pääsemätön linkki) . Haettu 5. elokuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 10. elokuuta 2014. (määrätön) // All-Union Chemical Societyn lehti. D. I. Mendelejev, osa XXXI, nro 5, 1986
- ↑ M. V. Rodkin. Teoriat öljyn alkuperästä: teesi - antiteesi - synteesi (pääsemätön linkki) . Haettu 5. elokuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 10. elokuuta 2014. (määrätön) // Kemia ja elämä. 2005. nro 6. s. 14-17
- ↑ Öljyn alkuperä (pääsemätön linkki) . oils.himdetail.ru Haettu 20. marraskuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 9. heinäkuuta 2011. (määrätön) [ selventää ]
- ↑ Gubkin I. M. Opetus öljystä. Oppikirja öljyteknisille korkeakouluille. 2. painos. M.; L .: ONTI NTKP USSR, Kaivos-, polttoaine- ja geologisen tutkimuksen kirjallisuuden pääpainos, 1937. S. 458.
- ↑ Weber V. V., Botneva T. A., Kalinko M. K. et al. Öljyn ja hiilivetykaasujen orgaanisen alkuperän teorian nykytila ja tavat kehittää sitä edelleen // Proceedings of VNIGNI. Numero 96. 1970. S. 53-71.
- ↑ 1 2 3 4 5 Ivanov, K. S. Öljyesiintymien mahdollisesta enimmäissyvyydestä // Ural State Mining Universityn tiedote: tieteellinen aikakauslehti. - 2018. - Nro 4 (52) . - S. 41-49 .
- ↑ Kalinko M.K. Öljyn ja kaasun tärkeimmät jakautumismallit maankuoressa ja hypoteesi niiden epäorgaanisesta alkuperästä // Bulletin of the MOIP. Geologian laitos. 1958. V. 33. Nro 4. S. 144-145.
- ↑ Kalinko M.K. Jälleen kerran hypoteesista öljyn epäorgaanisesta alkuperästä // Proceedings of VNIGNI. Ongelma. 41. 1964. S. 34-49.
- ↑ Glasby, Geoffrey P. Hiilivetyjen abiogeeninen alkuperä: historiallinen katsaus // Resource Geology : Journal. - 2006. - Voi. 56 , nro. 1 . - s. 83-96 . - doi : 10.1111/j.1751-3928.2006.tb00271.x .
- ↑ Öljyn orgaanisen alkuperän hypoteesista ja polygeneesin kompromisseista tieteelliseen teoriaan öljyn epäorgaanisesta alkuperästä: 7 Kudrjavtsev Readings : All-Russian Conference on the Deep Genesis of Oil and Gas: [Moskova. 21.-23.10.2019]: Konferenssiohjelma. M.: Rosgeologiya , Central Geophysical Expedition , MOIP , 2019. 10 s.
- ↑ Kolesnikov A., Kutcherov V., Goncharov A. Metaanista johdetut hiilivedyt, jotka on tuotettu ylävaipan olosuhteissa // Nature Geoscience: Scientific Journal. - 2009. - T. 2 . — S. 566–570 .
- ↑ Malyshev, A.I. JÄÄHDYTTÄVIEN HORIZONTEJEN ROOLI HIILIVYTYJEN SYNTYMISESSÄ // Tiedeakatemian raportit: Tieteellinen aikakauslehti. - 2017. - T. 476 . - S. 445-447 . — ISSN 0869-5652 .
- ↑ Bensiini planktonista // Tiede ja elämä . - 2021. - Nro 12 . - S. 19-20 .
Kirjallisuus
- Bakirov A. A., Vassoevich N. B. , Weber V. V. et ai. , Origin of oil / Toim. M. F. Mirchinka. Moskova: Gostoptekhizdat, 1955. 484 s.
- Veber VV Öljyn muodostumisen ongelma öljyä sisältävien altaiden paleomaantieteellisten tietojen valossa // Öljyn ja maakaasun alkuperä: asian nykytila. Moskova: CIMTneft, 1947, s. 28-38.
- Veber VV, Ginzburg-Karagicheva TL, Glebovskaya EA et al. Orgaanisen aineen kerääntyminen ja transformaatio viimeaikaisissa meren sedimenteissä. M.: Gostoptekhizdat, 1956. 343 s.
- Veber VV Öljyn ja kaasun muodostumisen diageneettinen vaihe. M.: Nedra, 1978. 143 s.
- Veber VV Öljyn muodostumisen alkuvaiheet // Öljyn ja kaasun geologia. 1986. Nro 5. S. 35-37.
- Veber VV Öljyn synnyn tärkeimmät tavat. M.: Nauka, 1989. 63 s.
- Speight JG Johdatus öljyteknologiaan, talouteen ja politiikkaan - Wiley-Scrivener, 2011, ISBN 978-1-118-01299-4 , s. 35-35 "2.1 Öljyn muodostuminen", "2.2 Reservoirs"
- Kalinko M.K. Öljyn epäorgaaninen alkuperä nykyaikaisen tiedon valossa (kriittinen analyysi). M.: Nedra, 1968. 338 s.
- Öljyn ja kaasun alkuperäongelmat. Moskova: Nauka, 1994.
- Marakushev A.A., Marakushev S.A. Öljy- ja kaasukenttien muodostuminen. Litologia ja mineraalit. 2008. nro 5, s. 505-521.
- Marakushev A.A., Marakushev S.A. Öljyesiintymien geneettinen yhteys syvän alkalisen magmatismin kanssa. Sähköinen lehti "Deep Oil". Osa 1. Nro 10. 2013. n. 1486-1497. http://journal.deepoil.ru/index.php/2012-04-04-03-42-06/2013/1-10
- Marakushev S.A., Belonogova O.V. "Öljylähdekivien" hiiliaineen epäorgaaninen alkuperä. Georesources , 2021 , 23(3), s. 164-176. https://doi.org/10.18599/grs.2021.3.19
Linkit