A gyors, modern olaj- és gáztermelés lehetőségéről

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

1993-ban orosz tudósok bebizonyították, hogy az olaj és a gáz megújuló erőforrások. És nem kell többet kivonnia, mint amennyi természetes folyamatok eredményeként keletkezik. Csak akkor tekinthető a zsákmány nem barbárnak.

Egyes összehasonlításokban általánosan elfogadott, hogy ugyanazon érem két oldalának képét használják. Az összehasonlítás figuratív, de nem teljesen pontos, hiszen az éremnek van egy bordája is, amely meghatározza a vastagságot. A tudományos koncepcióknak, ha egy éremhez hasonlítjuk őket, saját tudományos és alkalmazott vonatkozásaik mellett van még egy - pszichológiai -, amely a gondolkodás tehetetlenségének leküzdéséhez és a jelenséggel kapcsolatban addigra kialakult vélemény felülvizsgálatához kapcsolódik.

A pszichológiai akadályt a tudományos dogmatizmus szindrómájának, vagy az úgynevezett „józan észnek” nevezhetjük. Ennek a szindrómának a leküzdése, amely a tudományos fejlődés észrevehető fékezője, abban áll, hogy ismerjük megjelenésének eredetét.

Az olaj és gáz lassú kialakulásáról és felhalmozódásáról, és ennek következtében a Föld belsejében található szénhidrogén (HC) készletek kimerüléséről és pótolhatatlanságáról szóló elképzelések a múlt század közepén jelentek meg az olaj- és gázgeológia kezdeteivel együtt.. Azon a spekulatív koncepción alapultak, hogy az olajtermelés olyan folyamat, amely a bemerítés során a víz és a szénhidrogének kipréselésével és az üledékes kőzetek mélységgel növekvő tömörödésével jár.

A sok millió éven át lezajló lassú süllyedés és fokozatos felmelegedés a nagyon lassú olaj- és gázképződés illúzióját keltette. Axiómává vált, hogy a szénhidrogén-lerakódások rendkívül alacsony képződési üteme összehasonlíthatatlan a szántóföldi üzem során az olaj- és gázkitermelés sebességével. Itt felcserélődtek az elképzelések a szerves anyag (OM) pusztulása és mozgékony gáz-folyékony szénhidrogénné való átalakulása során lezajló kémiai reakciók sebességéről, az üledékes rétegek süllyedésének sebességéről és katagenetikus átalakulásukról a lassú, főként vezetőképesség miatt., fűtés. A kémiai reakciók óriási sebességét felváltotta az üledékes medencék viszonylag alacsony evolúciós üteme. Ez a körülmény alapozza meg a kőolaj- és gázképződés időtartamának, és ebből következően az olaj- és gázkészletek belátható időn belüli kimerülésének, pótolhatatlanságának koncepcióját.

A lassú olajképződéssel kapcsolatos nézetek egyetemes elismerésben részesültek, és mind az olaj- és gázképződés gazdasági koncepcióinak, mind elméleteinek alapjául szolgáltak. Sok kutató a szénhidrogén-termelés mértékének értékelésekor a „geológiai idő” fogalmát veszi be a számítási képletbe, mint tényezőt. Úgy tűnik azonban, hogy az új adatok alapján ezeket a nézeteket meg kell vitatni és felül kell vizsgálni [4, 9−11].

A hagyománytól való bizonyos eltérés már az olajképződés szakaszának elméletében és az olajképződés fő fázisának (GEF) ötletében is megfigyelhető, amelyet NB Vassoevich 1967-ben javasolt [2]. Itt először mutatkozik meg, hogy a generációs csúcs viszonylag szűk mélységre esik, és ezért egy olyan időintervallumot, amelyet az határozza meg, hogy az anyaréteg 60-150 °C hőmérsékleti zónában van.

A szakaszolás megnyilvánulásának további vizsgálata azt mutatta, hogy az olaj- és gázképződés fő hullámai keskenyebb csúcsokra bomlanak fel. Tehát S. G. Neruchev és munkatársai több maximumot is megállapítottak mind a GFN zónára, mind a GZG-re. A megfelelő generációs csúcsok teljesítményben mindössze néhány száz méteres intervallumoknak felelnek meg. Ez pedig a lökéshullámok keltésének időtartamának jelentős csökkenését és ezzel egyidejűleg sebességének jelentős növekedését jelzi [6].

A folyamat modern modelljéből a HC-termelés magas aránya is következik. Az olaj- és gázképződés az üledékes medencében egy önfejlődő, többlépcsős kémiai folyamatnak tekinthető, amely a bomlási (pusztulási) és szintézisreakciók váltakozásában fejeződik ki, és mind a szerves vegyületek által tárolt „biológiai” (nap)energia hatására megy végbe. és a Föld endogén hőjének energiája, és amint azt a szupermély fúrások eredményei is mutatják, a hő nagy része a litoszféra alapjába kerül, és konvekcióval mozog a litoszférában. A radioaktív bomláshoz kapcsolódó hő részaránya teljes mennyiségének kevesebb mint egyharmadát teszi ki [8]. Úgy gondolják, hogy a tektonikus kompressziós zónákban a hőáramlás körülbelül 40 mW / m², és a feszültségi zónákban értéke eléri a 60-80 mW / m-t²… A maximális értékeket az óceánközépi hasadékokban állapítják meg - 400-800 mW / m²… A fiatal mélyedésekben, például a Dél-Kaszpi-tengerben és a Fekete-tengerben megfigyelt alacsony értékek az ultramagas ülepedési sebesség (0,1 cm/év) miatt torzultak. Valójában meglehetősen magasak is (80-120 mW / m²) [8].

Az OM bomlása és a szénhidrogének szintézise a kémiai reakciók során rendkívül gyorsan megy végbe. A pusztulás és a szintézis reakcióit forradalmi fordulópontoknak kell tekinteni, amelyek az olaj és a gáz megjelenéséhez vezetnek, és ezt követően koncentrálódnak a tározóban, az üledékes rétegek lassú evolúciós süllyedésének és melegedésének általános hátterében. Ezt a tényt a kerogén pirolízis laboratóriumi vizsgálatai meggyőzően megerősítették.

A közelmúltban egy anyag egyik állapotból a másikba való átalakulásának gyorsan előforduló jelenségeinek leírására a svéd H. Balchevsky kémikus által javasolt "anasztrófia" kifejezést kezdték használni. A bomló szerves anyagokból a szénhidrogén-vegyületek képződése, amely óriási sebességgel ugrásszerűen megy végbe, anasztrofikusnak minősül.

Az olaj- és gázképződés modern forgatókönyve a következőképpen készült. A süllyedő medence üledékes rétegeinek szerves anyaga átalakulások sorozatán megy keresztül. Az üledékképződés és diagenezis szakaszában a biopolimerek fő csoportjai (zsírok, fehérjék, szénhidrátok, lignin) lebomlanak, és különféle típusú geopolimerek halmozódnak fel az üledékben, és kerogént hoznak létre az üledékes kőzetekben. Ezzel párhuzamosan a szénhidrogéngázok gyors szintézise (geoanasztrófia) megy végbe, amelyek felhalmozódhatnak az első tömítések alatt, gázhidrát rétegeket hozhatnak létre az alsó rétegben vagy a permafrost területeken, és földgázkivezetéseket képezhetnek a tározók felszínén vagy alján (ábra. 1).

Rizs. 1. A gázhidrát képződésének sémája az Okhotski-tenger Paramushir részén ([5] szerint): 1 - üledékes réteg; 2 - konszolidált rétegek; 3 - gázhidrát réteg kialakítása; 4 - gázkoncentrációs zóna; 5 - a gázvándorlás iránya; 6 - alsó gázkimenetek. Függőleges skála másodpercben

Az üledékes kőzetek katagenetikus átalakulásának szakaszában a geopolimerek termodestrukciója és a kőolaj-szénhidrogének termokatalitikus anasztrófiája a diszpergált szerves anyagok kerogén formáiból felszabaduló lipid és izoprenoid vegyületek oxigéntartalmú fragmentumaiból [31]. Ennek eredményeként folyékony és gáz szénhidrogének keletkeznek, amelyek vándorló szénhidrogén-oldatokat képeznek, az anyarétegekből a tározói horizontokba és folyadékvezető hibákba kerülnek.

A természetes tározókat telítő HC-oldatok vagy a megemelkedett részeikben koncentrálódnak egyedi olaj- és gázfelhalmozódások formájában, vagy a tektonikus vetők mentén felfelé haladva alacsonyabb hőmérsékletű és nyomású zónákba esnek, és ott különféle típusú lerakódásokat képeznek, vagy a folyamat nagy intenzitásával természetes olaj- és gázmegnyilvánulások formájában kerülnek ki a nappali felszínre.

A FÁK medencéiben (2. ábra) és a világban található olaj- és gázmezők elhelyezkedésének elemzése egyértelműen azt mutatja, hogy globális szinten 1-3 km-nyi olaj- és gázfelhalmozódás van, és az összes szénhidrogén-készlet mintegy 90%-a. kapcsolódnak hozzá.

Rizs. 2. Az olaj- és gázkészletek mélységi eloszlása a FÁK medencéiben (A. G. Gabrielyants, 1991 szerint)

míg a keletkező források 2-10 km mélységben helyezkednek el (3. ábra).

Rizs. 3. A medencék tipizálása az olajképződés főzónájának és az olaj- és gázlelőhelyek koncentrációjának fő intervallumának aránya szerint (A. A. Fayzulaev, 1992 szerint, változtatásokkal és kiegészítésekkel)

Medence típusok: én- szétesett; II - Bezárás; III - egyesült. Medence neve: 1 - Dél-Kaszpi-tenger; 2 - Bécs; 3 - a Mexikói-öböl; 4 - pannon; 5 - nyugat-szibériai; 6 - Perm, 7 - Volga-Uralszkij. Függőleges zóna: 1 - felső közlekedési terület: 2 - az olaj felhalmozódási zónája: 3 - alsó tranzitzóna; 4 - GFN (olajtermelő központok); 5 - GFG (gáztermelő központok); 6 - a szénhidrogének migrációjának iránya; 7 - a szénhidrogén geológiai készleteket vagy a lelőhelyek számát tükröző terület, %

A termelési központok helyzetét a medence hőmérsékleti viszonyai, az olaj- és gázlelőhelyek helyzetét pedig elsősorban a szénhidrogén-oldatok kondenzációjának termobarikus feltételei és a migrációs mozgás energiavesztesége határozza meg. Az első feltétel egyedi az egyes medencék esetében, a második általában univerzális minden medencére. Így minden medencében alulról felfelé a HC viselkedés több genetikai zónája megkülönböztethető: a HC-termelés és HC-oldatok képződésének alsó vagy fő zónája, az alsó HC-oldat tranzitzóna, a fő HC-oldat felhalmozódási zóna. a tározó és a felső HC-oldat tranzitzóna, illetve ezek kilépése a nappali felszínre. Ezenkívül a mélytengeri üledékes medencékben és a szubpoláris régiókban található medencékben a medence tetején gázhidrát-zóna jelenik meg.

Az olaj- és gázképződés vizsgált forgatókönyve lehetővé teszi a HC képződés mértékének számszerűsítését az intenzív süllyedés alatt álló olaj- és gázmedencékben, így intenzív modern HC-képződés körülményei között. Az olaj- és gázképződés intenzitásának legszembetűnőbb mutatója a természetes olaj- és gázkiállítások a modern ülepítőmedencékben. Az olaj természetes szivárgása a világ számos részén kialakult: Ausztrália partjainál, Alaszkában, Venezuelában, Kanadában, Mexikóban, az USA-ban, a Perzsa-öbölben, a Kaszpi-tengeren, a szigeten kívül. Trinidad. Az olaj- és gáztermelés összvolumenje jelentős. Tehát a Santa Barbara tengeri medencéjében Kalifornia partjainál akár 11 ezer l / s olaj is származik a fenék egyik szakaszából (akár 4 millió tonna / év). Ezt a több mint 10 ezer éve működő forrást 1793-ban D. Vancouver fedezte fel [15]. FG Dadashev és mások számításai azt mutatták, hogy az Absheron-félsziget területén évente több milliárd köbméter gáz és több millió tonna olaj kerül a nap felszínére. Ezek a modern olaj- és gázképződés termékei, amelyeket nem zárnak be csapdák és vízáteresztő, vízzel teli képződmények. Következésképpen a HC-termelés várható mértékét sokszorosára kell növelni.

A gázképződés óriási sebességét egyértelműen bizonyítja a Világóceán modern üledékeiben található vastag gázhidrátréteg. Már több mint 40 gáz-hidratációs elosztási régiót hoztak létre, amelyek sok billió köbméter gázt tartalmaznak. Az Ohotszki-tengeren A. M. Nadezsnij és V. I. Bondarenko egy 5000 m-es gázhidrátréteg kialakulását figyelte meg²2 billió m-t tartalmaz³ szénhidrogén gáz [5]. Ha a lerakódások korát 1 millió évnek tekintjük, akkor a gáz áramlási sebessége meghaladja a 2 millió m-t³/ év [5]. A Bering-tengerben intenzív szivárgás történik [14].

A nyugat-szibériai mezőkön (Verkhnekolikeganskoye, Severo-Gubkinskoye stb.) végzett megfigyelések az olajok összetételének változását mutatták kútról kútra, ami a rejtett repedések és törések mentén HC beáramlásával magyarázható (4. ábra) egy mélyebb HC-forrásból. generációs, amely egyértelműen jelzi a szénhidrogén tranzit zónáiban rejtett jellegű törések és repedések (szellemhibák) jelenlétét, amelyek azonban meglehetősen jól nyomon követhetők az időbeli szeizmikus vonalakon.

Rizs. 4. Olajtározó kialakulásának modellje a BP formációban₁₀, Severo-Gubkinskoye mező (Nyugat-Szibéria)

én - profilszelvény; II - olajminták általánosított kromatogramja. Olajlelőhelyek: 1 - "elsődleges"; 2 - "másodlagos" kompozíciók; 3 - a termelő forrásból származó szénhidrogének mozgási iránya; 4 - kutak száma; 5 - rés; 6 - kromatogramok (a - n-alkánok, b - izoprenoid alkánok). VAL VEL - a szén mennyisége a molekulában

A zavaró zónában található kutakból származó olajminták sűrűsége kisebb, a benzinfrakciók hozama magasabb, a prisztán-fitán-izopránok aránya magasabb, mint a tározó középső részéből származó minták, amelyek a kisebb zónában találhatók. a felszálló folyadékáramlás és a korábbi beáramlás visszaverő olajainak hatása. A hidrotermikus és szénhidrogén-szivárgás modern formáinak tanulmányozása a tengerfenéken lehetővé tette V. Ya. Trotsyuk számára, hogy a természeti jelenségek egy speciális csoportjába sorolja őket, amelyeket „folyékony áttörés struktúráinak” nevezett [13].

A szénhidrogén képződés magas ütemét egyértelműen bizonyítja a gigantikus gáz- és olajlelőhelyek megléte, különösen, ha ezek a negyedidőszakban keletkezett csapdákra korlátozódnak.

Ezt bizonyítja a kanadai Athabasca mező felső kréta rétegeiben vagy a venezuelai Orinoco-medence oligocén kőzeteiben található gigantikus mennyiségű nehézolaj is. Az elemi számítások azt mutatják, hogy 500 milliárd tonna venezuelai nehézolaj keletkezéséhez 1,5 billió tonna folyékony szénhidrogénre volt szükség, és amikor az oligocén kevesebb, mint 30 millió évig tartott, a szénhidrogén beáramlási sebességnek meg kellett volna haladnia az évi 50 ezer tonnát. Régóta ismert, hogy a Baku és Groznij régiókban lévő régi mezők elhagyott kútjaiból néhány év után helyreállt az olajtermelés. Ezenkívül a Starogroznenskoye, Oktyabrskoye, Malgobek groznij-mezők kimerült lelőhelyein aktív kutak találhatók, amelyek teljes olajtermelése már régóta meghaladta a kezdeti kitermelhető készleteket.

Az úgynevezett hidrotermikus olajok felfedezése bizonyítékul szolgálhat a magas olajképződés mértékére [7]. A Világóceán számos modern riftmélyedésében (a Kaliforniai-öbölben stb.) a negyedidőszaki üledékekben, magas hőmérsékletű folyadékok hatására, a folyékony olaj megnyilvánulásait állapították meg, életkora több évtől 4000 évig becsülhető. -5000 év [7]. De ha a hidrotermikus olajat a laboratóriumi pirolízis eljárás analógjának tekintik, akkor az arányt az első számjegynek kell tekinteni.

A függőleges mozgást tapasztaló más természetes folyadékrendszerekkel való összehasonlítás közvetett bizonyítékul szolgálhat a szénhidrogén oldatok nagy mozgási sebességére. A magmás és vulkanogén olvadékok kiömlésének óriási sebessége teljesen nyilvánvaló. Például az Etna modern kitörése 100 m/h lávasebességgel történik. Érdekesség, hogy nyugodt időszakokban egy év alatt akár 25 millió tonna szén-dioxid is szivárog a légkörbe rejtett zavarok révén a vulkán felszínéről. Az óceánközépi gerincek magas hőmérsékletű hidrotermikus folyadékainak legalább 20-30 ezer éve előforduló kiáramlási sebessége 1-5 m.³/Val vel. Ezekkel a rendszerekkel a szulfidlerakódások kialakulása az úgynevezett "fekete dohányosok" formájában kapcsolódik. Évente 25 millió tonna érctestek keletkeznek, a folyamat időtartamát pedig 1-100 évre becsülik [1]. Érdekesek OG Sorokhtin konstrukciói, aki úgy véli, hogy a kimberlit olvadékai 30–50 m/s sebességgel mozognak a litoszférikus repedések mentén [11]. Ez lehetővé teszi, hogy az olvadék mindössze 1,5–2 óra alatt legyőzze a kontinentális kéreg és a köpeny 250 km vastagságú kőzeteit [12].

A fenti példák egyrészt nemcsak a szénhidrogének képződésének jelentős mértékét mutatják, hanem oldataik mozgását is a földkéreg tranzitzónáin keresztül a rejtett repedés- és zavarrendszerek mentén. Másodszor, különbséget kell tenni az üledékes rétegek nagyon lassú süllyedési sebessége (m / millió év), a lassú felmelegedési sebesség (1 ° С / év és 1 ° С / millió év közötti) és fordítva, a szénhidrogén nagyon gyors üteme között. magát a generációs folyamatot, és azokat a termelés forrásától a természetes tározókban lévő csapdákba vagy a medence nappali felszínére mozgatja. Harmadszor, az OM HC-vé való átalakulásának folyamata, amely lüktető jellegű, szintén meglehetősen hosszú ideig fejlődik évmilliók alatt.

A fentiek mindegyike, ha igaznak bizonyul, a modern, intenzíven termelő szénhidrogén-medencékben található olaj- és gázmezők fejlesztési elveinek radikális felülvizsgálatát teszi szükségessé. Utóbbi fejlesztését a termelés üteme és a mezők száma alapján úgy kell megtervezni, hogy a kivonás mértéke bizonyos arányban legyen a termelő forrásokból származó HC-bevitel mértékével. Ilyen feltételek mellett egyes lerakódások határozzák meg a termelés szintjét, míg mások készleteik természetes utánpótlását végzik. Így sok olajtermelő régió több száz évig fog működni, stabil és kiegyensúlyozott szénhidrogén-termelést biztosítva. Ennek az alapelvnek, az erdőterület-kitermelés elvéhez hasonlóan, a következő években az olaj- és gázgeológia fejlődésében a legfontosabbnak kell lennie

A kőolaj és a földgáz megújuló természeti erőforrás, fejlesztésüket a szénhidrogén-termelési mennyiségek tudományosan megalapozott egyensúlyára és a terepi üzem során történő kivonás lehetőségére kell építeni

Lásd még: Csendes érzés: az olaj önmagában szintetizálódik az elhasznált mezőkön

Borisz Alekszandrovics Szokolov (1930-2004) - az Orosz Tudományos Akadémia levelező tagja, a geológiai és ásványtani tudományok doktora, professzor, a fosszilis tüzelőanyagok földtani és geokémiai tanszékének vezetője, a Moszkvai Földtani Kar dékánja (1992-2002) Állami Egyetem. MV Lomonoszov, az IM Gubkin-díj (2004) díjazottja a „Az olajképződés folyadékdinamikus modelljének evolúciós-geodinamikai koncepciójának megalkotása, valamint az olaj- és gázmedencék geodinamikai alapon történő osztályozása” című munkáiért.

Guseva Antonina Nikolaevna (1918−2014) - a kémiai tudományok kandidátusa, kőolajgeokémikus, a Moszkvai Állami Egyetem Földtani Karának Fosszilis Tüzelőanyagok Földtani és Geokémiája Tanszékének munkatársa. M. V. Lomonoszov.

Bibliográfia

1. Butuzova G. Yu. A hidrotermikus ércképződés kapcsolatáról a tektonikával, a magmatizmussal és a Vörös-tenger hasadékzónájának fejlődéstörténetével // Litol. és hasznos. kövület. 1991. 4. sz.

2. Vassoevich N. B, Az olaj üledékes-vándorlási eredetének elmélete (történelmi áttekintés és jelenlegi állapot) // Izv. A Szovjetunió Tudományos Akadémiája. Ser. geol. 1967. 11. sz.

3. Guseva AN, Leifman IE, Sokolov BA Az olaj- és gázképződés általános elméletének megalkotásának geokémiai vonatkozásai // Tez. jelentés II All-Union. Széngeokémiai Tanács. M., 1986.

4. Guseva A. N Sokolov B. A. Olaj és földgáz - gyorsan és folyamatosan képződő ásványok // Tez. jelentés III Összszövetségi. találkozó. a széngeokémiáról. M., 1991. 1. köt.

5. Nadezhny AM, Bondarenko VI Gázhidrátok az Okhotszki-tenger Kamcsatka-Pryparamushir részén // Dokl. A Szovjetunió Tudományos Akadémiája. 1989. T. 306., 5. sz.

6. Neruchev S. G., Ragozina E. A., Parparova G. M. et al., Oil & gas formation in sediments of the Domanik type. L., 1986.

7. Symo neit, BRT, Szerves anyagok érése és olajképződése: hidrotermikus aspektus, Geokhimiya, sz. 1986. D * 2.

8. Smirnov Ya. B., Kononov VI Geotermikus kutatás és szupermélyfúrás // Sov. geol. 1991. 8. sz.

9. Sokolov BA Az olaj- és gázképződés önoszcillációs modellje Vestn. Alátétek, nem az. Ser. 4, Geológia. 1990. 5. sz.

10. Sokolov BA Az olaj- és gázgeológia néhány új fejlesztési irányáról // Ásvány. res. Oroszország. 1992. 3. sz.

11. Sokolov BA, Khann VE. Az oroszországi olaj- és gázkutatás elmélete és gyakorlata: eredmények és feladatok // Izv. A Szovjetunió Tudományos Akadémiája. Ser. geol. 1992. 8. sz.

12. Sorokhtin OG Gyémánt kimberlitek és rokon kőzetek kialakulása a lemeztektonika szempontjából // Geodinam. az ásványlelőhelyek kialakulásának és elhelyezésének elemzése és mintái. L., 1987. S. 92-107.

13. Trotsyuk V. Ya. Vízterületek üledékes medencéinek olajforrás kőzetei. M., 1992.

14. Abrams M. A. Geofizikai és geokémiai bizonyítékok felszín alatti szénhidrogén-szivárgásra a Bering-tengeren, Alaska // Marine and Petroleum Geologv 1992. Vol. 9, 2. sz.