Formarea uleiului
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de
versiunea revizuită pe 14 martie 2021; verificările necesită
13 modificări .
Formarea petrolului (originea petrolului) este un proces îndelungat de formare și acumulare de petrol în scoarța terestră [1] .
Istorie
În 1906, G.P.Mikhailovsky s-a ocupat de originea uleiului caucazian [2] , el a apărat următoarele prevederi principale [3] :
- materia organică inițială pentru ulei a fost amestecată (plantă și animală);
- îngroparea sa a avut loc în nămoluri argiloase (dar nu în depozite nisipoase, așa cum credeau mulți geologi ai acelor ani);
- stadiul inițial al transformării materiei organice părinte se datorează activității bacteriilor, atât aerobe, cât și anaerobe; etapele ulterioare ale procesului sunt fizico-chimice, în care principalii factori de acțiune sunt presiunea și temperatura;
- uleiul primar se naște dispersat difuz;
- acumularea de petrol în rezervoare este un proces secundar;
- formarea zăcămintelor de petrol este rezultatul perturbărilor tectonice, în special consecința formării anticlinarilor .
El este considerat unul dintre fondatorii conceptului de suite de surse de petrol . Idei destul de similare au fost dezvoltate de mulți oameni de știință sovietici și străini cu 15-25 de ani mai târziu decât Mihailovski. Mai mult, imaginea generală desenată de G.P. Mikhailovsky a fost prezentată în cartea „Învățătura despre petrol” ( Gubkin , 1932).
Teorii de bază
Două concepte au devenit larg răspândite: originea organică (biogenă) și anorganică ( abiogenă ) a uleiului, în timp ce majoritatea datelor științifice mărturisesc în favoarea originii biogene (adică din rămășițele unor organisme vii antice); căutarea și producerea petrolului se efectuează în conformitate cu predicțiile teoriei biogene [4] .
- Potrivit lui Yu. I. Pikovsky, nu există un consens cu privire la originea petrolului [5] .
- Potrivit lui M. V. Rodkin, conversia eficientă a substanțelor biogene în ulei are loc sub influența unor factori propuși în mod tradițional de susținătorii ipotezelor abiogene [6][ specificați ] .
Origine biogenă
În timpul fosilizării (îngropării) materiei organice (rămășițe de zooplancton și alge ) de tip sapropel în depozitele hidro-sedimentare, are loc transformarea treptată a acesteia. În condițiile mărilor antice calde, bogate în nutrienți, materia organică a pătruns în fund mai repede decât s-ar putea descompune. Când sedimentele se scufundă la o adâncime de 3-6 km cu o creștere a temperaturii peste +50 °C, materia organică ( kerogen ) suferă descompunere termică și termocatalitică a lipidelor polimerice și a altor componente, care pot forma hidrocarburi lichide, inclusiv cu greutate moleculară mică ( C5 - C15 ) . Hidrocarburile petroliere lichide au o mobilitate sporită, iar micro-ulei poate migra din rocile sursă prin rezervoare, adunându-se în capcane. Ca urmare a mișcării continentelor, unele capcane pot rămâne pe teritoriul continentelor sau pe raft , cu toate acestea, majoritatea sedimentelor organice în timpul mișcării scoarței oceanice cad în zona de subducție .
La studierea compoziției moleculare a hidrocarburilor s-au descoperit chemofosile - structuri moleculare de natură biogene.
Procesul de formare a petrolului durează de la 50 la 350 de milioane de ani [7] .
Există următoarele etape de formare a uleiului:
- sedimentare - rămășițele organismelor vii cad pe fundul bazinelor de apă;
- faza biochimică a formării uleiului ( diageneză ) - procese de compactare, deshidratare și procese biochimice în condiții de acces limitat la oxigen;
- protocatogeneza - coborârea unui strat de reziduuri organice la adâncimi de până la 1,5-2 km cu o creștere lentă a temperaturii și presiunii;
- mezocatogeneza (faza principală a formării uleiului (HOP)) este coborârea unui strat de reziduuri organice la o adâncime de 3–4 km când temperatura crește la +150 °C. În același timp, substanțele organice suferă o distrugere catalitică termică , în urma căreia se formează substanțe bituminoase , care alcătuiesc cea mai mare parte a microulei . În plus, uleiul este distilat din cauza căderii de presiune și a emigrării micro -ulei în rezervoare nisipoase și de-a lungul acestora în capcane;
- apocatogeneza kerogenului (faza principală a formării gazului (HPG)) este coborârea unui strat de reziduuri organice la o adâncime de peste 4,5 km când temperatura crește la +180–250 ° C. În acest caz, materia organică pierde potențialul său de generare de petrol și își realizează potențialul de generare de metan .
Din anii 1930, I. M. Gubkin a fost un susținător al formării uleiului biogenic [8]
În anii 1970, teoria originii organice a uleiului a fost susținută oficial în URSS [9] .
Origine abiogenă
Originea abiogenă (anorganică) a petrolului este teoria primatului zăcămintelor de petrol, care provine din lucrările lui D. I. Mendeleev (Rusia) și P. Berthelot (Franța), și apoi dezvoltată în lucrările lui S. Ivanov și K. Ivanov , Yu. N. Fedorov, L. A. Petrova, V. B. Porfiryeva (URSS), AM Cruse, JS Seewald (SUA) și alții. Ipoteza originii anorganice a petrolului se bazează pe faptul că hidrocarburile se formează în camerele mantalei ca urmare a sintezei anorganice la adâncimi ultra-mare în condiții de presiuni colosale și temperaturi ridicate din carbon și hidrogen anorganic [10] .
Ipotezele abiogene ale formării petrolului au devenit populare în Uniunea Sovietică la mijlocul secolului al XX-lea [11] [12] . Totuși, s-a crezut că teoria anorganică nu permite realizarea de predicții eficiente pentru descoperirea de noi câmpuri petroliere [13] .
Faptele obținute în practică în secolul XXI mărturisesc în favoarea ideilor despre originea profundă a petrolului. Sistemul hidrogen-carbon care formează ulei este metastabil. La presiuni scăzute, toate hidrocarburile grele sunt instabile în raport cu metanul și cu o cantitate stoechiometrică de hidrogen. Metanul nu se polimerizează în hidrocarburi grele la presiuni scăzute și la orice temperatură. Cu toate acestea, o creștere a temperaturii la presiuni scăzute ar crește viteza de descompunere a moleculelor de hidrocarburi grele. Deoarece potențialele chimice ale tuturor moleculelor biotice sunt inferioare potențialului chimic al metanului, astfel de hidrocarburi nu se pot forma din molecule biotice. Sinteza sistemelor de hidrocarburi similare ca compoziție cu sistemele naturale necesită o temperatură de 700–1800 K și o presiune de 15–80 kbar, cum ar fi cele găsite în mantaua superioară a Pământului la adâncimi de 50–240 km. Prin falii adânci, hidrocarburile formate în manta pătrund în scoarța terestră, unde formează zăcăminte de petrol și gaze. Aceasta se întâmplă în principal pe rifturile marginale și interne ale plăcilor litosferice oceanice și continentale și în alte zone de falii adânci din subsolul bazinelor sedimentare [10] .
Problemele originii profunde a petrolului și gazelor, dezvoltarea teoriei originii anorganice a hidrocarburilor fosile și îmbunătățirea practicii de prospectare bazată pe teoria originii anorganice a petrolului sunt discutate la conferința panrusă " Lecturi Kudryavtsev ", au avut deja 7 conferințe [14] .
Cercetarea modernă și influența sa asupra teoriei
Datorită descoperirii unui număr de câmpuri petroliere sub așa-numita „fereastră de petrol”, practica a infirmat teoria originii sedimentare a petrolului care a predominat până acum, notează K. S. Ivanov , doctor în științe geologice și minerale . Fereastra de ulei corespunde temperaturilor din scoarța terestră de +50-150 °C și adâncimi de la 2,3 la 4,6 km; dedesubt este o fereastră de gaz, 150–200 °C. O mulțime de câmpuri ultraadânci au fost descoperite în Golful Mexic (7832,5-10692 m), câmpul Carioca Sugar Loaf de pe platforma atlantică braziliană, cu rezerve de petrol recuperabile estimate preliminar de 5,7 miliarde de tone și un total de 11 miliarde de tone, cu o adâncime de orizonturi productive peste 5500 m [10] .
Experimentele oamenilor de știință ruși, americani, europeni de vest și chinezi [15] au arătat că din componente anorganice la presiuni și temperaturi ridicate asemănătoare cu condițiile mantalei superioare a Pământului, se sintetizează un amestec de hidrocarburi grele, asemănătoare ca compoziție cu uleiul natural, a căror cantitate crește odată cu creșterea presiunii. Astfel, prezența hidrocarburilor grele în petrol indică presiuni mari de generare. Iar prezența biomarkerilor în uleiurile naturale poate fi asociată nu cu originea lor organică, ci cu acumularea în timpul filtrării prin straturile sedimentare care conțin substanțe organice [10] .
Și dacă acceptăm ipoteza mantalei a originii petrolului, atunci straturile sale cele mai adânci pot fi fie sub 10-11 km ( S.N. Ivanov ) [10] , fie aproximativ 12 km ( A.I. Malyshev ) [16] .
În 2021, o tulpină de algă planctonă Dicrateria rotunda a fost găsită în Marea Chukchi , producând ulei din apă și dioxid de carbon. Are nevoie de ulei pentru a rămâne la suprafața apei, deoarece densitatea uleiului este mai mică decât densitatea apei [17] .
Note
- ↑ Originea petrolului în mediul marin Arhivat la 1 martie 2015 la Wayback Machine , capitolul 26 din „Introduction to Marine Biogeochemistry”, ISBN 9780120885305 : „Date condiții de mediu adecvate, diageneza și catageneza pot converti materia organică sedimentară în petrol. scale de timp de zeci de milioane de ani. … Întrucât procesele care au condus la formarea de zăcăminte mari de petrol au avut loc cu zeci și chiar sute de milioane de ani în urmă, înțelegerea lor este cu adevărat un efort paleoceanografic.”
- ↑ Mihailovski G.P. Mai multe considerații privind originea uleiului caucazian // Proceedings of the Geological Committee 1906. V. 25. S. 319-360.
- ↑ Vassoevich N. B., Tikhomirov V. V. La centenarul nașterii lui G. P. Mihailovski // Proceedings of the Academy of Sciences of the USSR, Geological Series. 1971. Nr 4. S. 143-145.
- ↑ Development of oil form theories and their important for peak oil Arhivat 25 decembrie 2014 la Wayback Machine // Marine and Petroleum Geology Volume 27, Issue 9, October 2010, Pagini 1995-2004 doi:10.1016/j.marpetgeo.2010 . 005 _
- ↑ Iu. I. Pikovsky. Două concepte ale originii petrolului (link inaccesibil) . Preluat la 5 august 2014. Arhivat din original la 10 august 2014. (nedefinit) // Jurnalul Societății Chimice All-Union. D. I. Mendeleev, Volumul XXXI, Nr. 5, 1986
- ↑ M. V. Rodkin. Teorii despre originea petrolului: teza - antiteza - sinteza (link inaccesibil) . Preluat la 5 august 2014. Arhivat din original la 10 august 2014. (nedefinit) // Chimie și viață. 2005. Nr 6. P. 14-17
- ↑ Originea uleiului (link inaccesibil) . uleiuri.himdetail.ru Consultat la 20 noiembrie 2010. Arhivat din original pe 9 iulie 2011. (nedefinit) [ clarifica ]
- ↑ Gubkin I. M. Învățătură despre ulei. Manual pentru colegiile tehnice petroliere. editia a 2-a. M.; L .: ONTI NTKP URSS, Ediția principală a literaturii de explorare minieră și de combustibil și geologic, 1937. P. 458.
- ↑ Weber V. V., Botneva T. A., Kalinko M. K. și colab.. Starea actuală a teoriei originii organice a petrolului și a gazelor de hidrocarburi și modalități de dezvoltare ulterioară a acesteia // Proceedings of VNIGNI. Numărul nr. 96. 1970. S. 53-71.
- ↑ 1 2 3 4 5 Ivanov, K. S. Despre adâncimea maximă posibilă a zăcămintelor de petrol // Buletinul Universității de Stat Mine din Ural: jurnal științific. - 2018. - Nr 4 (52) . - S. 41-49 .
- ↑ Kalinko M.K. Principalele modele de distribuție în scoarța terestră a petrolului și gazelor și ipoteza originii lor anorganice // Buletinul MOIP. Departamentul de Geologie. 1958. V. 33. Nr. 4. S. 144-145.
- ↑ Kalinko M.K. Încă o dată despre ipoteza originii anorganice a uleiului // Proceedings of VNIGNI. Problema. 41. 1964. S. 34-49.
- ↑ Glasby, Geoffrey P. Originea abiogenă a hidrocarburilor: o privire de ansamblu istorică // Resource Geology : journal. - 2006. - Vol. 56 , nr. 1 . - P. 83-96 . - doi : 10.1111/j.1751-3928.2006.tb00271.x .
- ↑ De la ipoteza originii organice a petrolului și compromisurile poligenezei la teoria științifică a originii anorganice a petrolului: 7 Lecturi Kudryavtsev : Conferința panrusă despre Geneza profundă a petrolului și gazelor: [Moscova. 21-23 octombrie 2019]: Programul conferinței. M.: Rosgeologiya , Central Geophysical Expedition , MOIP , 2019. 10 p.
- ↑ Kolesnikov A., Kutcherov V., Goncharov A. Metan-derivated hydrocarbons produced under upper-mantle conditions // Nature Geoscience: Scientific journal. - 2009. - T. 2 . — S. 566–570 .
- ↑ Malyshev, A.I. ROLUL RĂCĂRII ORIZONTURILOR ÎN GENEZA DEPOZITĂRILOR DE HIDROCARBURI // Rapoarte ale Academiei de Științe: Jurnal științific. - 2017. - T. 476 . - S. 445-447 . — ISSN 0869-5652 .
- ↑ Benzina din plancton // Știință și viață . - 2021. - Nr. 12 . - S. 19-20 .
Literatură
- Bakirov A. A., Vassoevich N. B. , Weber V. V. și colab., Originea uleiului / Ed. M. F. Mirchinka. Moscova: Gostoptekhizdat, 1955. 484 p.
- Veber VV Problema formării petrolului în lumina datelor paleogeografice ale bazinelor petroliere // Originea petrolului și a gazelor naturale: starea actuală a problemei. Moscova: CIMTneft, 1947, p. 28-38.
- Veber VV, Ginzburg-Karagicheva TL, Glebovskaya EA și colab. Acumularea și transformarea materiei organice în sedimentele marine recente. M.: Gostoptekhizdat, 1956. 343 p.
- Veber VV Stadiul diagenetic al formării petrolului și gazelor. M.: Nedra, 1978. 143 p.
- Veber VV Etape inițiale ale formării petrolului // Geologia petrolului și gazelor. 1986. Nr 5. S. 35-37.
- Veber VV Principalele moduri de geneza uleiului. M.: Nauka, 1989. 63 p.
- Speight JG An Introduction to Petroleum Technology, Economics, and Politics - Wiley-Scrivener, 2011, ISBN 978-1-118-01299-4 , pp 35-35 „2.1 Formarea petrolului”, „2.2 Rezervoare”
- Kalinko M.K. Originea anorganică a uleiului în lumina datelor moderne (analiza critică). M.: Nedra, 1968. 338 p.
- Probleme legate de originea petrolului și gazelor. Moscova: Nauka, 1994.
- Marakushev A.A., Marakushev S.A. Formarea zăcămintelor de petrol și gaze. Litologie și minerale. 2008. Nr. 5, p. 505-521.
- Marakushev A.A., Marakushev S.A. Legătura genetică a zăcămintelor de petrol cu magmatism alcalin de mare adâncime. Jurnal electronic „Deep Oil”. Volumul 1. Nr. 10. 2013. c.1486-1497. http://journal.deepoil.ru/index.php/2012-04-04-03-42-06/2013/1-10
- Marakushev S.A., Belogova O.V. Originea anorganică a materiei carbonice a rocilor „sursă de petrol”. Georesources , 2021 , 23(3), p. 164–176. https://doi.org/10.18599/grs.2021.3.19
Link -uri
Caustobioliti (minerale combustibile) |
---|
Rând de cărbune |
|
---|
Serii de uleiuri și naftoide |
|
---|