Я довольно много написал тут постов о нефти, о технологии нефтедобычи, немного о попутном газе, нефтяниках, но преимущественно с практической точки зрения. Это и понятно, я же все-таки практик. Но стоило начинать с азов, с самого главного: а откуда на Земле взялась нефть. Что и сделаю в этой теме.
Сразу хочу сказать, что я не геолог, не ученый, поэтому если кто-то из коллег, их тех, кто специализируется на этой теме, не гневно обличать, что я написал всякую туфту, написал неправильно, а внести коррективы для исправления ошибок.
С нефтью человечество знакомо уже сотни, тысячи лет. Вся наша цивилизация стоит на нефти и газе уже сотню лет, но при этом никто так и не знает точного ответа, откуда она взялась. Может даже о космосе мы знаем больше, чем о том, что у нас происходит в недрах. Но что точно можно сказать, так только то, что большинство месторождений на нашей земле появились сходным образом и их образование укладывается в самую разработанную теорию – биогенную. Но есть некоторые месторождения, которые в рамках этой теории объяснить невозможно, но про это в следующей теме.
Согласно этой теории, сначала было теплое мелководное море. Такие моря существуют и сейчас. Например, Мексиканский залив. Или Тиморское море около Австралии. Вполне вероятно, что тысячи тонн будущей нефти закладываются там именно сейчас. В прошлом самым крупным таким резервуаром был мезозойский океан Тетис. Располагался океан Тетис между Евразией и Африкой, протянувшись на тысячи километров между Африкой и ещё не собравшейся в единое целое будущей Евразией. Персидский Залив, Каспийское и Чёрное, Аральское и Средиземное моря - это всё остатки Тетиса.
Почему океан должен был быть тёплым и мелководным, для того, чтобы потом на его месте могла образоваться нефть? Ответ прост. Во-первых, в теплой воде активно развивается микрофлора и микрофауна, именно она основа будущей нефти, а не динозавры. Во-вторых, в тёплой воде плохо растворяются все газы - в том числе и очень важный для окисления мёртвой органики кислород. То есть, органика в тёплой воде не может полностью разложится и окислиться кислородом, и захоранивается на дне водоёма в практически неизменённом виде. При этом большую роль играет сам тип осадочных веществ. Оно может быть сапропелевое и гумусовое. Сапропелевое дает в 2-3 раза больше жидких углеводородов, чем гумусовое, которое преимущественно дает метан и его гомологи (этан, пропан, бутан).
В результате гибели в течение миллионов лет одноклеточных веществ, и их захоронения в глинистом иле, из него постепенно формируется горючий сланец. Он состоит из неорганических пород, которые нас не интересуют, и органической части – керогена. Как и нефть — это сложное вещество, точнее целый коктейль веществ, имеющих очень большую относительную атомную массу (порядка тысяч дальтон), твердый, не растворим ни в воде, ни в органических растворителях (кроме бензола), ни в кислотах и щелочах.
Горючий сланец
Сланца на земле очень много. При этом его можно измельчить, поместить в бескислородную среду, добавить бензол, катализатор и нагреть до 500-600 градусов, в результате чего получается очень похожие на кокс (угольный остаток), битум, нефть и природный газ. Т. е. получается настоящая сланцевая нефть, которую еще называют пиролизной. И эту нефть синтезировали в первой середине двадцатого века, особенно активно это делали в Германии, т. к. у нее нет запасов нефти. И в ход шел сланец и бурый уголь. Правда этот процесс дорогой, у такой нефти низкий EROEI (соотношение полученной энергии к затраченной на ее получение). Оттого Гитлер так и рвался к месторождениям нефти Кавказа.
Сейчас такую нефть производят в малых количествах, лидерами является Китай и Эстония (!!!). Так сложилось, что сланцевая промышленность в Эстонии издавна одна из передовых в мире, там даже есть сланцевые электростанции. Но это другая история.
Т. е. нефть из сланца можно получать и человеку. Только это настолько затратно, что нет смысла этого делать. При том в природе есть уникальный механизм, которые производит нефть сам, без нашего вмешательства. На глубинах в несколько километров горючий сланец, в процессе своего постепенного движения вниз, нагревается до температур около 150 С, при которых процессы, похожие на приолиз керогена, начинаются уже в самой сланцевой породе. В этом случае, такая порода из сланцевого конгломерата превращается в нефтематеринскую породу, то есть из неё начинает год с годом, столетие за столетием, миллион за миллионом лет потихоньку выдавливать наверх нефть, газоконденсат и природный газ. В результате этого процесса, конечно, отнюдь не весь кероген породы превращается в нефть - а лишь только малая его часть. Но это не стоит человечеству ни копейки, ни секунды рабочей силы.
Но просто процесса образования нефти и газа мало. Теоретически она может быть везде, где есть сланец, например, в той же Эстонии. Но там нет ни нефти, ни газа. Потому что нефти и газу надо не только образоваться, но и накопиться и не улетучится. Для этого необходимо еще два условия. Над нефтематеринской породы, которая генерирует нефть и газ, должна быть пористая порода, которая называется коллектором. Она как губка впитывает в себя нефть и газ. Обычно это песчаники и известняки. Также эти породы называют породами-ловушками
А вот над ними должна быть еще мощная «крышка» из пород, которые так и называются породы-покрышки. Они должны быть максимально непроиницаемыми для нефти и/или газа. Если, к примеру, покрышка проницаема для газа, то образуется месторождение нефть, а газ практически улетучивается. Если над нефтематеринской породой будет такая покрышка – то нефть так и не поднимется в коллектор и будет газовое месторождение. Если же порода-коллектор не имеют хорошеей покрышки, то газ может вообще улетучиться, а также легкие фракции нефти, в результате образуются месторождения асфальта. Лучшими покрышками являются соленосные толщи. Например, наше Оренбургское нефтегазоконденсатное образовалось именно под таким мощным соляным куполом. Чаще всего, встречаются глинистые покрышки.
Обычно месторождения нефти и газа приурочены к выпуклым складчатым изгибам осадочных пород, которые называются антиклиналями. В нем внутренняя часть складки, или её ядро, сложена более древними породами, а внешняя — более молодыми.
Выглядит это обычно вот так (изображение модельное, потому что в геологии каждого месторождения есть свои особенности)
Сверху у нас чисто нефтяное месторождение, посередине - нефтегазовое, внизу - чисто газовое.
Из описанного выше процесса можно понять, что теоретически нефти и газа может быть не просто много, а настолько много, что цифры просто поражают воображение. Лишь только часть керогена превращается в нефть и газ, только часть из них задерживается в идеальных условиях – над нефтематеринской породы есть слои пород-ловушек и пород-покрышек. Со многими сланцами природа еще не потрудилась достаточно, другие не имеют над собой мощных напластований ловушек и покрышек. Но эти сланцы уже насыщены нефтью и газом, но в недостаточном количестве в сравнении с теми пластами, откуда уже столетие добывается нефть и газ. Это связано с низкой пористостью этих пород и их низкой проницаемостью. Используя некоторые современные методы добычи – горизонтальное бурение, гидроразрыв пласта, можно получить нефть и газ из них. Вот эта нефть и газ, полученная из таких сланцевых пород очень высокой плотности и низкой проницаемости и называется сланцевой.
Но я уже выше писал про сланцевую нефть выше, которую получают путем пиролиза. Как понять, где и какая нефть. Эта путаница связана с несовершенной терминологией. Нефть, которую получают пиролизом горючего сланца следует называть сланцевой нефтью, или есть еще одно историческое название – сланцевое масло. В англоязычной литературе она называется shale oil. Если же нефть получена из недр, из низкопроницаемых пластов, то ее надо называть легкой нефтью из сланцев (и других низкопроницаемых коллекторов) или просто нефтью из низкопроницаемых коллекторов, в англоязычной литературе соответственно light tight oil или просто tight oil.
В отличии от традиционной нефти скважины, пробуренные в низкопроницаемых коллекторах очень быстро истощаются. Кроме того, их нефть и газ «недозрелые». Т. е. в процессе генезиса нефти образуется много ненужных для нас веществ – воды, углекислого газа, сероводорода. В обычных месторождениях вода собирается внизу, нефть и газоконденсат «плавают» на водяном слое чуть выше, а лёгкий метан, этан и пропан собираются непосредственно под куполом нефтеносной породы. При этом вода попутно ещё и растворяет бесполезные углекислый газ и сероводород. А вот в сланцевой нефти и газе из низкопроницаемых коллекторов, обычно очень много примесей. Поэтому они требуют длительной и дорогостоящей переработки. А все потому, что человек хочет ускорить естественный процесс образования нефти и газа, который длится миллионы лет.
