Экологические катастрофы на нефтяных и газовых предприятиях

Разрабатывал гипотезу неорганического  происхождения нефти и Н.А Кудрявцев. По его представлениям из углерода и водорода, имеющихся в магме, в глубине земли образуются углеводородные радикалы СН, СН₂, СН₃, которые, как и свободный водород, выделяются из магмы и при понижении температуры и давления, соединяются, давая ацетилен С₂Н₂ и бензол С₆Н₆. Затем они легко полимеризуются и, соединяясь с водородом, образуют различные УВ. Присутствующие в магме сера, азот и кислород составляют сернистые, азотистые и кислородные соединения нефти.

В 30-х годах ХХ века эти  гипотезы подверглись значительной критике со стороны академика  И.М. Губкина. Однако он допускал, что  «небольшие, не имеющие практического  значения скопления нефти могли  иметь и неорганическое происхождение, возникая в результате небольших  выделений её из магмы».

П.Н. Кропоткин считал, что образование нефтяных залежей контролируется, главным образом, тектоническим фактором и наличием пород-коллекторов. Он писал, в частности, что все важнейшие факты — связь с тектоникой и деформациями фундамента, огромный вертикальный диапазон нефтегазоносности во всех изученных районах, расположение более измененной нефти над более легкой нефтью или газовой смесью конденсатных залежей в нижних частях разреза, бедных органикой, колоссальные масштабы поступления метана в атмосферу, парагенезисы углеводородов с азотом и гелием, необходимость резко восстановительной среды, высокой температуры и высокого давления водорода (или метана) для возникновения такой физико-химической системы, какой является малоизмененная метановая нефть, наконец, весь ряд продуктов ее изменения, от нафтеновых нефтей до асфальта и кира, наличие в битумах металлических примесей, свойственных ультраосновным породам — все эти особенности находят естественное толкование, если принять гипотезу неорганического происхождения нефти.

Общеизвестно, что одним  из доказательств неорганического  происхождения нефти является присутствие  полупромышленных и промышленных залежей  нефти в изверженных и метаморфических  породах (около 30 месторождений). Кроме  того, американские ученые Ф.М. Ван-Тайл, Б.Г. Партнер и У.У. Скутер еще в 1940 г. описали находки битумов в кристаллических сланцах железорудных залежей в Швеции, в центральном Вайоминге нефть обнаружена в риолитовых бомбах вулканических пеплов и т.д. Кроме того, есть данные о присутствии метана и высокотемпературных углеводородов в атмосфере Сатурна, Юпитера, Нептуна и других планет.

Сейчас в России над  проблемой неорганического происхождения нефти работает большая группа исследователей в Санкт-Петербурге, а также в Украине. По их мнению, основными доводами в пользу неорганического синтеза УВ являются: наличие углеродистых соединений и углеводородов в космическом веществе и дериватах мантии; явления углеводородной дегазации вещества мантии; фактор сосредоточения основных ресурсов нефти и газа в осадочных бассейнах, тяготеющих к глубокопогруженным (6—10 км и более) краям литосферных плит.

Авторы привели точки  зрения ученых и доказательства гипотез  лишь некоторых, наиболее ярких представителей обеих концепций: органической и  неорганической. Следует отметить, что в последние годы взаимная нетерпимость сторонников той и другой концепции несколько ослабевает и позиции их сближаются. Возможно, «это знаменательное явление», как отмечает А.А. Бакиров, приведет к созданию единой теории нефти и горючих газов.

В последние десятилетия  нашими и зарубежными учеными  были проведены многочисленные качественные и количественные исследования органического  вещества современных морских осадков и ископаемого органического вещества древних водоемов. Это позволило прийти к заключению, что нефть образуется, с одной стороны, из унаследованных УВ живых организмов, с другой — из УВ, образующихся на глубинах при повышенных температурах и давлении в результате термокаталитических процессов. Результатом этих работ явилось осадочно-миграционная теория происхождения нефти и газа.

В последние десятилетия  были обнаружены залежи нефти и газа на больших глубинах. По данным Г.Н. Доленко (1990), в США на месторождении Уико-Айленд залежь нефти установлена на глубине 5487 м, Кейолу-Айленд — 6593, Миллс-Ранч — 7149—8082 м. В Западной Туркмении нефтяные и газоконденсатные залежи выявлены на глубинах до 4919 м (Барса-Гельмес, Комсомольское и др.) и многие другие.

Открытие залежей нефти  и газа на таких больших глубинах поставило под сомнение само существование «нефтематеринских свит». К нефтегенерирующим начали относить все породы, которые содержат необходимое количество битумов для генерации нефти.

Дж. Хант (1982) подсчитал содержание органического вещества в углеводородных соединениях различных осадочных  бассейнов мира в трлн т:

дисперсное — 3360,

неэкстрагируемое органическое вещество — 3200,

экстрагируемое углеводородное вещество (асфальт) -100, углеводороды дисперсного  органического вещества — 60, уголь  — 7,0, нефть — 0,6, асфальт — 0,3.

Из этих расчетов следует, что количество УВ в залежах составляет всего 1—2 % от общего количества дисперсно-рассеянных УВ в осадочных породах.

Основные факты, подтверждающие возможность неорганического синтеза  углеводородов по мнению сторонников этой концепции следующие:

1. Наличие органических  соединений, в том числе УВ  и оптически активных веществ  в космической материи. 

2. Результаты термодинамических  исследований, указывающие на возможность существования метана в условиях мантии Земли при температурах до 1300-1500⁰С и низкой летучести кислорода.

3. Наличие углеродистых  соединений, а также водорода, оксида углерода, спиртов, метана и некоторых, более сложных УВ в продуктах магматизма мантийного происхождения, продуктах дифференциации и горячей дегазации мантии, а также в гидротермальных системах современного и древнего вулканизма.

4. Существование углеводородной  дегазации вещества мантии, проявляющейся в «холодных» немагматических условиях, например водородная и метанововодородная дегазация в сквозных проницаемых зонах типа сейсмоактивного глубинного сбросо-сдвига Сан-Андреас в Калифорнии.

5. Наличие запасов и  ресурсов нефти и газа в осадочно-породных бассейнах, имеющих генетическую связь с грабенами, глубинными разломами и глубокопогруженными краями литосферных плит, которые ограничены сейсмоактивными геодинамическими поясами.

6. Существование парагенезиса  эндогенной средне- и низкотемпературной  рудной минерализации (полиметаллов, ртути, урана и других) с непромышленными проявлениями углеводородов на складчатой периферии бассейнов, а также повышенное содержание металлов в скоплениях нефти, залегающих внутри осадочных бассейнов.

7. Распространение нефти  и газа по разрезу нефтегазоносных  регионов до 6+6+6+6+

фундамента включительно (закономерность Н.А. Кудрявцева).

8. Молодой неогеново-четвертичный  возраст залежей природного газа  и преимущественно кайнозойский  возраст залежей нефти древних  платформ, не согласующийся с  возрастом вмещающих пород и  другие.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вулканическая гипотеза

На ранней стадии зарождения дискуссии между «органиками» и «неорганиками» был сравнительно широко распространен еще один взгляд на происхождение нефти, известный как вулканическая гипотеза. Впервые наиболее полно его сформулировал американский геолог Ю. Коста в 1905 г. Хотя идея о связи нефти с извержениями вулканов находила отражение еще в работах Страбона почти за 2 тыс. лет до этого, а в начале XIX в. в трудах А. Гумбольдта, автором вулканической гипотезы считают Ю. Косту. В доказательство своего предположения он приводил следующие аргументы: тела животных никогда не захороняются и, следовательно, не могут являться источником нефти; остатки организмов всегда углефицируются, а дальнейшая дистилляция угля, как правило, не происходит; среди «сольфатарных вулканических эманаций» встречаются газообразные, жидкие и твердые углеводороды. Ю. Коста указывал также на приуроченность месторождений нефти и газа к трещиноватым зонам земной коры. Анализируя материалы по Примексиканской впадине, Ю. Коста связывал образование нефти, газа, каменной соли и сероводорода этого региона с выделением их из горячих вод, поднимающихся из глубин под влиянием «вулканического давления» вдоль линий «структурного ослабления».

В феврале 1914 г. Ю. Коста выступил со своей несколько модернизированной «дислокационной теорией нефтяных эманаций» на заседании Американского института горных инженеров. Суть этой «теории» осталась прежней: нефть и газ имеют глубинное происхождение и выброшены в осадочные породы вулканами по трещинам, сбросам, «трубообразным каналам». Эту концепцию подверг резкой критике Г. Гёфер.

Позднее «неорганики» неоднократно возвращались к вулканической гипотезе. Наиболее обоснованно это получилось у Э. Штебера, длительное время изучавшего грязевые вулканы Керченского, Таманского и Апшеронского полуостровов. В 1914 г. он пришел к выводу, что нефть образуется в жерлах вулканов на глубине около 10 км благодаря реакциям синтеза между окисью и двуокисью углерода, с одной стороны, и водорода — с другой, при температурах 300—400°С

2С0₂ +7H₂ —> 4Н₂ + С₂Н₆;

этан

ЗС0₂ + 10Н₂-> 6Н₂0 + С₃Н₈;

пропан

4С0₂ + 13Н₂ -> 8Н₂0 + С₄Н₁₀

бутан и т. д.

При температуре примерно 800° С и давлении 1,96 МПа Э. Штебер экспериментально из двуокиси углерода и водорода получил смесь газообразных углеводородов, а при более высоких температурах (800— 900° С) — графит.

В обоснование своих взглядов ученый приводил такие доказательства: присутствие нефти в бедных органическим веществом отложениях; разные качества нефти в пределах одного месторождения; встречающиеся порой сверхнормальные давления в нефтяных залежах; химический состав вулканических газов, содержащих метан, окись и двуокись углерода, водород; расположение залежей углеводородов в относительной близости от вулканов. При этом исследователь оставлял без внимания тот факт, что грязевой вулканизм и извержение вулканов с излиянием лавы — это совершенно разные природные явления.

Многочисленные исследования вулканических выделений, обобщенные М. К. Калинко, свидетельствуют о несколько преувеличенных представлениях о содержании в них углеводородных фракций. А те факты спорадического присутствия их в газообразных эманациях вулканов связаны с тем, что вулканические каналы зачастую прорывают осадочные породы с органическими остатками, которые и продуцировали углеводороды, захваченные вулканическими потоками. Так, исследователи вулкана Безымянного на Камчатке Г. С. Горшков и Г. Е. Богоявленский допускают, что в знаменитой Долине Десяти Тысяч Дымов под толщей лав погребен растительный покров, который и мог продуцировать метан при своем обугливании.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Космическая теория

Появлению этой гипотезы предшествовали успехи физики и астрономии конца  прошлого столетия. В 1859 г. были заложены основы спектрального анализа. Исследуя спектры небесных тел, ученые обнаружили в атмосфере Юпитера и других больших планет, в газовых оболочках  комет линии спектра соединений углерода с водородом. К тому же времени были установлены факты нахождения в метеоритах битумов, углеродистых соединений.

В 1889 г. русский геолог В. Д. Соколов предположил, что в  тот далекий период развития нашей  планеты, когда все земное вещество находилось в газовом состоянии, в его составе присутствовали и углеводороды. По мере охлаждения раскаленного газа и перехода земного вещества в жидкую расплавленную магму, в ней поглощались и растворялись углеводороды. Далее В. Д. Соколов рассуждал так: остывание Земли должно было повлечь за собой образование коры; вещество магмы, также охлаждаясь, выделяет углеводороды. Последние по трещинам в земной коре поднимаются в верхние ее части, сгущаясь и образуя скопления нефти и газа. Автор этой идеи подтверждал свои выводы редкими находками битумов, капельной нефти в трещиноватых зонах магматических пород, продуктах деятельности современных вулканов.

Космическая гипотеза В. Д. Соколова была отвергнута. Однако возрождение космических представлений на образование нефти происходило в дальнейшем неоднократно. Одним из первых, кто вновь обратился к космосу, был академик АН УССР В. Б. Порфирьев. В 1957 г. он предложил свой вариант космической гипотезы: Земля при своем формировании захватила водород из первичной газовой материи. Проникая в раскаленные недра планеты, оп реагировал с углероом, растворенным в жидкой магме, и образовывал нефтяные углеводороды.

Новосибирский инженер В. Сальников, участвуя в дискуссии  о происхождении нефти, развернутой  на страницах журнала «Техника —  молодежи» (№ 7—12) в 1979 г,, высказывает еще более фантастический вариант космический гипотезы.

Используя предположение  томского ученого Л. А. Пухлякова о существовании второго спутника Земли — Перуна, В. Сальников связывает рождение нефти с его падением на нашу планету. Именно Перун принес на Землю элементы, составляющие углеводороды. Резкий толчок удара активизировал вулканическую и горообразовательную деятельность: миллиарды тонн вулканического пепла, мощные грязевые потоки и оползни завалили принесенные из космоса нефть и асфальты, похоронив их в глубокие недра.

Автор гипотезы обосновывает свои выводы необычным расположением месторождений нефти и газа. Соединяя между собой крупные зоны нефтегазонакопления, В. Сальников получил систему параллельных синусоидальных линий, которая ему напомнила «проекции траекторий искусственных спутников Земли». Поскольку, падая, Перун разделялся на отдельные сгустки плазмы, то места их падения и образовывали зоны нефтегазонакопления, отмечая путь летящего небесного тела. Подобная гипотеза по дерзости своего замысла сопоставима лишь с представлениями уже известного нам каноника К. Клюка. В мире открыто свыше 30 тыс. месторождений нефти и газа, их можно соединять как угодно, получая самые прихотливые системы линий.