Нафта

Нефть Нефть, газ…

В кращому сорт угля—антраците, наприклад, на вуглець доводиться 94%. Решта дістається водню, кисню й інших элементам.

Специалист, щоправда, неодмінно додасть, що чистого на природі мало буває: його пласти завжди засмічені порожній породою, різними вкрапленнями і включеннями… Однак у цьому випадку ми говоримо щодо пластах, родовищах, а лише про вугілля як таковом.

В нафти міститься не менше вуглецю, скільки й кам’яному угле—около 86%, а ось водню побільше— 13% проти 5—6% у вугіллі. Зате кисню не в нафті зовсім мало—всего 0,5%. З іншого боку, у ній є й азот, сірка та інші мінеральні вещества.

Такая спільність по элементному складу, звісно, не могла пройти непоміченою науковцям. І тому нафту разом із газом належать до до того ж класу гірських порід, як і вугілля (антрацит, кам’яний і буре), торф і сланці, а именно—к класу каустобиолитов.

Это мудре слово складається з трьох грецьких слів: kaustikos—жгучий, bios—жизнь і lithos—камень. Можете тепер перевести сами.

— Назва не зовсім точное,—возможно, помітите ви.— Як це спричинило класу каменів, нехай органічного походження, нехай і горючих, можна віднести рідку нафту, а тим паче природний газ…

Замечание цілком резонний. Проте, напевно, ви здивуєтеся ще більше, коли дізнаєтеся, що нафту спеціалісти відносять до мінералам (хоча латинське слово minera означає «руда»). Разом з газом вона належить до горючих з корисними копалинами. Так склалося історично, і нас із вами цю класифікацію змінювати. Просто давайте пам’ятати, що мінерали бувають як твердими.

В хімічному відношенні нефть—сложнейшая суміш вуглеводнів, подразделяющаяся на дві группы—тяжелую і легку нафту. Легка нафту містить приблизно на два відсотки менше вуглецю, ніж важка, зате, відповідно, більше водню і кислорода.

Главную частина нафт становлять групи углеводородов—алканы, нафтены і арены.

Алканы (в літературі ви можете також мати справу з назвами граничні вуглеводні, насичені вуглеводні, парафины) хімічно найстійкіші. Загальна формула СnН2n + 2. Якщо атомів вуглецю в молекулі трохи більше чотирьох, то, при атмосферному тиску алканы будуть газоподібними. При 5—16 атомах вуглецю це рідини, а свыше—уже тверді речовини, парафины.

К нафтенам відносять алициклические вуглеводні склад СnН2n, СnН2n — 2 і СnН2n — 4. У нефтях містяться переважно циклопентан С5Н10, циклогексан С6Н12 та його гомологи. І, насамкінець арени (ароматні вуглеводні). Вони значно біднішими воднем, співвідношення углерод/водород в аренах найвища, набагато вище, ніж у нафти на цілому. Зміст водню в нефтях коливається в широких межах, але у середньому може з’явитися лише на рівні 10—12%, тоді як зміст водню в бензолі 7,7%. Хіба казати про складних полициклических з'єднаннях, в ароматичних кільцях яких багато ненасичених зв’язків углерод—углерод! Вони становлять основу смол, асфальтенов та інших попередників коксу, і будучи вкрай нестабільними, ускладнюють життя нефтепереработчикам.

Посмотрите, як влаштовані молекули пентана C5H12, циклогексана C6H12 і бензолу С6Н6—типичных представників кожного цих классов:

Кроме вуглецевої частини вчених у нафти є асфальто-смолистая складова, порфірини, сірка і зольна часть.

Асфальто-смолистая часть—темное щільне речовина, яка частково розчиняється в бензині. Растворяющуюся частина називають асфальтеном, а нерастворившуюся, зрозуміло, смолой.

Порфирины—особые органічні сполуки, мають собі азот. Багато вчених вважають, що колись oни утворилися з хлорофілу рослин i гемоглобіну животных.

Серы не в нафті буває досить много—до 5%, і її приносить чимало клопоту нафтовикам, викликаючи корозію металлов.

И, нарешті, зольна частина. Це те, що залишається після спалювання нафти. У попелі зазвичай містяться сполуки заліза, нікелю, ванадію та інших речовин. Про їх використанні докладно — в четвертому номері розсилки (розділ «А як відомо ви, что…»).

К сказаного, мабуть, можна додати, як і геологічний сусід нефти—природный газ—тоже непросте за складом речовина. Більше всего—до 95% по объему—в цієї суміші метану. Присутні також етан, пропан, бутаны та інші алканы—от C5 і від. Ретельніший аналіз, який у останні роки, дозволив знайти у природному газі й невеличкі кількості гелия.

Использование газу почалося давно, але здійснювалося спочатку лише місцях його природних виходів на поверхню. У Дагестані, Азербайджані, Ірані обліковано і інших східних районах невідь-скільки років горіли ритуальні «вічні вогні», поруч із нею процвітали з допомогою прочан храмы.

Позже відзначені випадки застосування газу, одержуваного з пробурених свердловин або з криниць і шурфів, споруджуваних до різних цілей. Ще першому тисячолітті нашої ери в китайської провінції Сичуань при бурінні свердловин на сіль було відкрито газове родовище Цзылюцзынь. Практичні що люди з Сычуаня незабаром навчилися використовувати його для випарювання солі з розсолу. Ось вам і приклад типово енергетичного применения.

В протягом багатьох століть людина використовував такі подарунки природи, але промисловим освоєнням ці випадки назвати не можна. Лише середині ХІХ століття природного газу стає технологічним паливом, одним із перших прикладів можна навести склоробне виробництво, організоване з урахуванням родовища Дагестанські Вогні. До речі, нині більш 60% стекольного виробництва базується на використанні як технологічного палива саме природного газа.

Вообще кажучи, переваги газового палива стали очевидні досить давно, мабуть, з появи промислових процесів термічної (без доступу повітря) деструкції твердих палив. Розвиток металургії призвело до заміні примітивних смолокурен коксовыми печами. Коксовій газу швидко знайшлося побутове применение—появились газові ріжки висвітленню вулиць та приміщень. У 1798 року у Англії було влаштовано газове висвітлення головного корпусу мануфактури Джеймса Уатта, а 1804 року утворилося перше суспільство газового висвітлення. У 1818 року газові ліхтарі освітили Париж. І дуже швидко коксування почали застосовувати щоб одержати й не так металургійного коксу, скільки спочатку светильного, і потім і побутового газу. Газифікація побуту перетворилася на синонім прогресу, процеси газифікації палива вдосконалювалися, а отримуваний газ почали дедалі частіше називати «міським газом».

Интересно відзначити, що вдосконалення пирогенетической технології йшло шляхом більш повного використання паливного потенціалу. При сухий перегонці типу коксування в газ переходить не більш 30—40% теплоти палива. При окислительной газифікації з додаванням кисню, повітря, водяної пари можна домогтися переведення гривень у газ до 70—80% і більше потенційної теплоти. Практично при газифікації твердих палив в зольном залишку органічних сполук не остается.

Однако у газу, одержуваного при окислительной газифікації, теплота згоряння нижче, ніж в газу при коксовании. Тому, за виробництві міського газу комбінували процеси коксування з газификационными. Згодом, вже у нашому столітті, з’явилася можливість підняти калорійність побутового газу, включивши до схему газифікації операцію каталітичного метанирования—превращения частини оксиду вуглецю і водню, які у газі окислительной газифікації, в метан. Тим самим було вдалося досягти яка потрібна на нормальної роботи горілок теплоти згоряння одержуваного побутового газу щонайменше 16,8 Мдж/M3 (4000 ккал/м3).

Итак, газ замінив решта видів палива спочатку висвітленню, потім на приготування їжі, опалення жител. Але знадобилися майже століття цих цілей використовувався практично лише штучний газ, отриманий із твердих палив. Хіба ж природного газу? Найдешевший, найзручніший, найдоступніший… Стоп! От у цьому й загвоздка.

Дело у цьому, що всерйоз почали шукати і розробляти родовища газу в 20-х роках ХХ століття. І лише 30-х роках техніка буріння великі глибини (до 3000 м і більше) дозволила забезпечити надійну сировинну базу газової промышленности.

Развитию нової галузі завадила друга світова війна. Проте вже у 1944 року розпочалися пошукові роботи з прокладанні першого промислового газопроводу Саратов— Москва. То справді був первісток, на яких в 50-і роки пішли Дашава—Киев, Шебелинка—Москва. Наступні десятиліття весь Союз перетнули потужні траси, якими нині передаються величезні кількості природного, газу. Саме тому газ стає поступово енергоносієм номер один для комунально-побутових потреб й управління промислових енергетичних установок. Частка газу перевищила 60-відсотковий кордон у енергетиці виробництва цементу, скла, кераміки, інших будівельних матеріалів, наближається до 50% в металургії і машинобудуванні. Застосування газу в стаціонарних енергетичних установках дозволяє собі з урахуванням зниження витрати за власні потреби електростанцій збільшити їх ККД на 6—7%, підвищити продуктивність на 30% і більше. Особливо ефективно застосування газу на энергоустановках малої продуктивності, насамперед на про пікових потужностях. Там відносний ефект заміни рідких i твердих палив выше.

По переліченим причин ми бачимо постійне зростання частки газу у паливно-енергетичному балансі багатьох країн. Але що дивовижно. Газифікація твердих і рідких палив як і розвивається, а то й кількісно то якісно. Навіть у таких благополучних за ресурсами природного газу же Росії та США — не кажучи вже про Західної Європи, убожій з цим точки зрения.

Происхождение нефти Про вугілля, ви, вірно, вже знаєте. Точку зору з цього приводу досить усталена: він утворився (і продовжує утворюватися) із залишків буйної вічнозеленої рослинності, яка покривала колись всю планету, навіть нинішні райони вічної мерзлоти, і занесений згори звичайними гірськими породами, під впливом тиску надр і за нестачі кислорода.

Логично припустити, як і нафту було виготовлено в аналогічній рецептом тій самій кухні природи. До XIX віці суперечки, переважно, полягали в питання, що стало вихідним матеріалом, сировиною для освіти нафти: залишки рослин чи животных?

Немецкие вчені Р. Гефер і Ко. Энглер в 1888 року поставили досліди по перегонці риб’ячого жиру при температурі 400 °З повагою та тиску порядку 1 МПа. Вони змогли отримати й граничні вуглеводні, і парафін, і мастила, до складу яких входили алкены, нафтены і арены.

Позднее, в 1919 року, академік М. Д. Зелінський провів схожий досвід, але вихідним матеріалом послужив органічний мул рослинного происхождения—сапропель—из озера Балхаш. Під час переробки удалося одержати бензин, гас, важкі олії, і навіть метан…

Так досвідченим шляхом була, начебто, доведено теорія органічного походження нафти. Які тут може бути ще сложности…

Но з іншого боку, в 1866 року французький хімік М. Бертло висловив припущення, що нафту утворилася у надрах Землі з мінеральних речовин. На підтвердження своєї погляду він провів кілька експериментів, штучно синтезувавши вуглеводні з неорганічних веществ.

Десять років через, 15 жовтня 1876 року, на засіданні Російського хімічного суспільства виступив із докладним доповіддю Д. І. Менделєєв. Він виклав свою гіпотезу освіти нафти. Вчений вважав, що під час горотворних процесів по трещинам-разломам, рассекающим земну кору, всередину надходить вода. Просочуючись в надра, вона наприкінці кінців зустрічається з карбидами заліза, під впливом оточуючих температур і тиску розпочинає з ними реакцію, у яких утворюються оксиди заліза і вуглеводні, наприклад етан. Отримані речовини по тим самим розламах піднімаються в верхні верстви земної кори і насичують пористі породи. Так утворюються газові і нафтові месторождения.

В своїх міркуваннях Менделєєв посилався на досліди одержання водню і ненасичених вуглеводнів шляхом впливу сірчаної кислоти на чавун, у якому достатнє кількість углерода.

Правда, ідеї «чистого хіміка» Менделєєва спочатку або не мали успіху в геологів, які вважали, що досліди, проведені у, лабораторії, значно різняться від процесів, які у природі.

Однако несподівано карбидная чи, або її ще називають, абиогенная теорія про походження нафти отримала нові доказательства—от астрофізиків. Дослідження спектрів небесних тіл показали, що у атмосфері Юпітера та інших великих планет, соціальній та газових оболонках комет зустрічаються сполуки вуглецю з воднем. А раз вуглеводні поширені у космосі, отже, у природі все-таки йдуть і процеси синтезу органічних речовин з неорганики. Але адже саме у цьому припущенні й теорія Менделеева.

Итак, на сьогодні очевидна дві погляду на природу походження нафти. Одна—биогенная. Відповідно до неї, нафту утворилася із залишків тварин чи рослин. Друга теория—абиогенная. Докладно розробив її Д. І. Менделєєв, який висловив припущення, що нафта у природі може синтезуватися з неорганічних соединений.

И хоча більшість геологів дотримується все-таки биогенной теорії, відзвуки цих суперечок не вщухли і з сьогодні. Аж надто висока ціна істини у разі. Якщо мають рацію прибічники биогенной теорії, то правильно, і побоювання, що запаси, виниклі давним-давно, невдовзі можуть підійти до кінця. Якщо ж щоправда за їх опонентів, то мабуть, це побоювання даремні. Адже землетруси та зараз призводять до утворення розламів земної кори, води планети досить, ядро її, за деякими даними, складається з чистого заліза… Одне слово, усе це дозволяє сподіватися, що нафта утворюється у надрах і сьогодні, отже, нічого боятися, що назавтра вони можуть кончиться.

Давайте подивимося, які докази викликають захист своїх точок зору прибічники однієї й інший гипотез.

Но колись кілька слів про будову Землі. Це нам швидше дати раду логічних побудовах учених. Спрощено кажучи. Земля є три сфери, розташовані всередині одне одного. Верхня оболочка—это тверда земна кора. Глибше розташована мантія. І, насамкінець, у самому центре—ядро. Таке поділ речовини, яке започаткували 4,5 мільярди тому, триває і з сьогодні. Між корою, мантією і ядром здійснюється інтенсивний теплоі массообмен, з усіма звідси геологічними последствиями—землетрясениями, виверження вулканів, переміщеннями «материков…

Парад неоргаников Первые спроби пояснити походження нафти ставляться ще часів античності. Збереглося, наприклад, висловлювання давньогрецького вченого Страбона, який жив близько 2000 років тому: «У сфері аполлонийцев є під назвою Нимфей,—писал он,—это скеля, извергающая вогонь, а під нею течуть джерела гарячої води і асфальту, мабуть, від згоряння асфальтових брил під землей…».

Страбон об'єднав у ціле два факту: виверження вулканів й освіту асфальтів (так він називав нафту). І… помилився! У зазначених їм місцях немає діючих вулканів. Немає їх й відстебнув двадцять століття тому. Те, що Страбон прийняв за виверження, на деле—выбросы, прориви підземних вод (звані грязьові вулкани), супроводжують виходи нафти і є на поверхню. І на наші дні таких явищ можна спостерігати на Апшероні і Таманському полуострове.

Впрочем, попри помилку, в міркуваннях Страбона було розумний зерно—его тлумачення походження нафти мало під собою матеріалістичну грунт. Ця лінія перервалася надовго. Лише 1805 року, виходячи з власні спостереження, зроблених у Венесуелі, на описах виверження Везувію, відомий німецький натураліст А. Гумбольдт і знову повертається до матеріалістичної точці зору. «…Не можемо сумніватися у том,—пишет он,—что нафту представляє продукт перегонки на величезних глибинах й відбувається з примітивні гірських порід, під якими спочиває енергія всіх вулканічних явлений».

Неорганическая теорія походження нафти викристалізовувалася поступово (пригадаємо, в частковості, досліди Бертло), і на той час, коли Менделєєв висунув свою теорію карбідного походження нафти, неорганики нагромадили досить експериментальних фактів і міркувань. І наступні роки додавали у тому скарбничку нові сведения.

В 1877—1878 роках французькі вчені, впливаючи соляної кислотою на дзеркальний чавун і водяними парами на залізо при білому калении, отримали водень та значну кількості вуглеводнів, що навіть за запахом нагадували нафту.

Кроме вулканічної гіпотези прихильники абіогенного походження нафти є що й космічна. Геолог У. Д. Соколов в 1889 року висловив припущення, що того далекий період, коли все наше планета ще являла собою газовий згусток, у складі цього газу були б і вуглеводні. (Пам'ятаєте, що у атмосфері деяких планет знайшли сполуки вуглецю з воднем.) Принаймні охолодження розпеченого газу та переходу їх у рідку фазу, вуглеводні поступово розчинялися в рідкої магмі. Коли ж із рідкої магми стала утворюватися тверда земна кора, вона, відповідно до законів фізики, не могла утримати у собі вуглеводні, Вони почали виділятися по тріщинам в земної корі, піднімалися в верхні її верстви, згущаючи і створюючи тут скупчення нафти і газа.

Уже до нашого час обидві гипотезы—вулканическая і космическая—были об'єднують у єдине ціле новосибірським дослідником У. Сальниковым. Він використовував припущення, що колись у Землі крім Місяця була одна супутник. Ця планетка, мала у своїй складі дуже багато вуглеводнів, перебуваючи на надто низькою орбіті, поступово гальмувалася про верхні верстви атмосфери і наприкінці кінців впала на Землю як з штучними супутниками. Різкий поштовх активізував вулканічну і горообразовательную діяльність. Мільярди тонн вулканічного попелу, наймогутніші грязьові потоки завалили принесені з космосу вуглеводні, поховали в глибоких надрах, де під впливом високих температур і тисків вони перетворилися на нафту й війни газ.

В ролі обгрунтування своїх висновків Сальників свідчить про незвичне розташування родовищ нафти і є. Поєднавши між собою великі зони виявлених родовищ, він отримав систему паралельних синусоидальных ліній, яка, на його думку, дуже нагадує проекції траєкторій штучних супутників Земли…

Но ми трішки забігли вперед. Наша сьогоднішня розповідь про неорганічних гіпотезах освіти нафти ні з жодному разі не можна вважатиме повним, коли ми забудемо згадати відомого ленінградського геолога-нефтяника М. А. Кудрявцева. У 50-ті рік він зібрав і узагальнив величезний геологічний матеріал по нафтовим та газовим родовищам мира.

Прежде всього Кудрявцев звернув увагу, що чимало родовища нафти і є виявляються під зонами глибинних розламів земної кори. Сама собою така думку була нової: цю обставину звернув увагу ще Д. І. Менделєєв. Але Кудрявцев набагато розширив географію застосування висновків, глибше обгрунтував их.

Например, на півночі Сибіру, у районі з так званого Мархининского валу, часто-густо зустрічаються виходи нафти поверхню. На глибину два кілометри все гірські породи буквально просякнуті нафтою. У той самий час, як засвідчило аналіз, кількість вуглецю, що утворився разом з породою, надзвичайно невелико—всего 0,02—0,4%. Але в міру видалення від валу кількість порід, багатих органічними сполуками, зростає, тоді як кількість нафти різко уменьшается.

На підставі цієї й інших даних Кудрявцев стверджує, що нафтогазоносність Мархининского валу швидше за все пов’язана з органічним речовиною, і з глибинним розламом, що й постачає у надрах планеты.

Подобные ж освіти є у інших регіонах світу. Скажімо, у штаті Вайомінг (США) жителі здавна опалюють вдома шматками асфальту, що вони беруть під тріщинах гірських порід сусідніх Мідних гір. Проте самі собою граніти, у тому числі складаються ці гори, що неспроможні накопичувати нафту й війни газ. Ці корисні копалини можуть вступити тільки з земних глибин по утвореними трещинам.

Более того, знайдено сліди нафти на кимберлитовых трубках— тим самих, у яких природа здійснила синтез алмазів. Такі канали вибухового розламу земної кори, які утворилися внаслідок прориву глибинних газів і магми, може стати цілком прийнятним місцем й у освіти нафти і газа.

Обобщив ці та багато інших фактів, Кудрявцев створив свою магматичну гіпотезу походження нафти. У мантії Землі під тиском і за високої температурі з вуглецю і водню спочатку утворюються углеводородные радикали СП, CH2 і СН3. Вони рухаються в речовині мантії від області високого до області низький тиск. Оскільки у зоні розламів перепад тисків особливо відчутний, вуглеводні і направляють у першу чергу сюди. Піднімаючись в верстви земної кори, вуглеводні менш нагрітих зонах реагують друг з одним і з воднем, створюючи нафту. Потім яка утворювалася рідина може переміщатися як вертикально, і горизонтально за наявними в породі тріщинам, накопичуючись в ловушках.

Исходя з цих теоретичних уявлень, Кудрявцев радив шукати нафту у верхніх шарах, а й глибше. Цей прогноз блискуче підтверджується, та глибина буріння з кожним роком возрастает.

Незадолго до своєї смерті, на одній із останніх статей, присвячених неорганическому синтезу вуглеводнів, Кудрявцев писав: «Прибічники цієї гіпотези, яких стає дедалі більше, впевнені, що саме з ній майбутнє…» І це дійсно, в Ленінграді, Києві, Львові утворилися цілі наукові колективи, які продовжують розвиток ідей свого учителя.

В середині 60-х років вдалося вирішити таке питання: «Чому така „ніжні“ углеводородные сполуки, із яких складається нафту, не розпадаються у надрах Землі на, хімічні елементи за високої температури?» Справді, таке розкладання сповна можна спостерігати навіть у шкільної лабораторії. На подібних реакціях грунтується деструктивна переробка. Виявилося, що у природі справи саме наоборот—из простих сполук утворюються складні!!! Математичним моделюванням хімічних реакцій доведено, що цей синтез можна припустити, якщо високим температур ми додамо що й високі тиску. Те й те, як відомо, надміру є у земних недрах.

Интересную гіпотезу висунула група московських учених із Всесоюзного науково-дослідного інституту ядерної геології і геофізики. Вони розглядають гірські породи як тверду суміш, що складається з зерен і пластин мінералів. При зсуви земної кори під час землетрусів та інших сейсмічних процесів складові породи труться вони друг про друга, накопичуючи статична електрику. За сприяння цього електрики і протікають електрохімічні реакції освіти нефти.

Audiatur et altera pars

Для тих, хто недостатньо знає латину, переведемо заголовок; це юридичну формулу, що означає: «Хай буде вислухана й інша сторона».

В вченій суперечці, на яких ми стежимо, інша сторона—это адепти биогенной теории.

Хронология і історична справедливість вимагають згадати про бытовавшем у середні віки думці, що нафта утворилася в раю і становить залишки тієї благодатній грунту, де колись росли райські кущи.

На цьому первинному рівні доводиться визнати перевага «неоргаников"—рассуждения Страбона видаються дуже солідно проти цієї анекдотичної «теорией».

Но биогенной теорії дотримувалися багато серйозні вітчизняні й іноземні незалежні вчені. Академік У. І. Вернадський, основоположник сучасної геохімії нафти, ще початку століття писав: «Організми, безсумнівно, є вихідним речовиною нефтей.».

Чтобы не займатися довгим перерахуванням імен та фактів, давайте надамо слово на нашої заочній науковій конференції відразу академіку І. М. Губкину. У книжці «Вчення про нафту», вперше що у 1932 року, він найбільш грунтовно і повно підвів науковий підсумок тодішньої історії нафтового і газового дела.

В ролі вихідного речовини для освіти нафти Губкин розглядав вже знайомий нам сапропель—битуминозный мул растительно-животного походження. У прибережній смузі моря, життя особливо активна, відбувається порівняно швидке нагромадження цих органічних залишків. Згодом вони перекриваються молодшими відкладеннями, що уберігають мул від окислення. Подальші процеси вдут вже без доступу кисню під впливом анаеробних бактерий.

По мері занурення пласта, збагаченого органічними залишками, під впливом наступного наноса і тектонічних переміщень завглибшки, у ньому зростають температури і тиску. Ці процеси, що згодом дістали назву катагенеза, і призводять зрештою перетворення органіки в нефть.

Взгляды Губкина освіту нафти лежать у основі сучасної гіпотези її органічного походження. Нині багато з її становища розширено й доповнено. Так, скажімо, довгий час вважали, що первісне накопичення органічних речовин обов’язково має у океані. Але, певне, нафту може формуватися й у континентальної обстановці, либонь у болотах, озерах, річках досить органічного вещества.

Детально розглянутий і саме процес створення нафтових родовищ. Вирізняють п’ять основних стадій накопичення опадів і перетворення органічних залишків в нефть.

Первая стадія: в осад, утворюючись під час морі або в прісному водоймі, вносяться органічні речовини із кількістю вуглеводнів нафтового низки, синтезованих живими организмами.

Вторая стадія: накопичений дно якої осад перетвориться, ущільнюється, частково обезвоживается. У цьому частина речовини розкладається із діоксиду вуглецю, сірководню, аміаку і метану. Одне слово, виходить картина, частенько що спостерігається на болотах.

Третья стадія: біохімічні процеси поступово затихають. Порівняно невеличка температура земних надр на даної глибині (порядку 50° З) визначає і низька швидкість реакцій. Концентрація бітумів і нафтових вуглеводнів зростає слабко, в складі газових компонентів переважає діоксид углерода.

Четвертая стадія: осад занурюється на глибину 3—4 кілометрів, оточуючі температури зростають до 150° З. Відбувається отгонка нафтових вуглеводнів з розсіяного органічного речовини в пласт. Потрапивши у проникні породы-коллекторы, нафту розпочинає нове життя, утворює промислові поклади. .

И нарешті, п’ята стадія: на глибині 4,5 кілометра і більше при високих температурах понад 180° З органічна речовина припиняє виділення нафти і продовжує генерувати лише газ.

Кроме температури і тиску у природних процесах бере участь й електрика. Член-кореспондент АН СРСР А. А. Воробйов висунув припущення, що у розвитку нашої планети чималу роль грали саме електричні процеси. По її думки, гірські породи мають набагато більшими діелектричними властивостями, ніж атмосфера. Якщо ж так, то грози можуть бушувати як над, а й під землею!

В результаті сильних електричних розрядів виникають частки плазми, які мають високої хімічної активністю. Ця обставина, своєю чергою, створює передумови для перебігу таких реакцій, неможливі при звичайних умовах. На думку Воробйова, метан, вирізняється із органічних сполук, при вплив підземного електричного розряду може піддатися часткового дегидрированию тобто втратити певну частку водню. У результаті утворюються вільні углеводородные радикали СП, СН2 і СН3. З'єднуючись між собою, вони утворюють ацетилен, етилен та інші вуглеводні, що входять до склад нефти.

Одним з основних механізмів электризации гірських порід, відповідно до міркуванням Воробйова, є тертя на місці контакту гірських порід при взаємній переміщенні під час тектонічних процесів. Отже, процеси трещинообразования в земної корі можуть сприяти перетворенню механічної енергії у електричну.

И уявіть собі, ці дуже несподівані міркування знайшли підтвердження у геологічної практиці! Ще 1933 року відзначалося, що форми хмар в зонах розламів земної кори суттєво різняться від хмар там, де тріщин немає. Сучасні геофізичні прилади вказують, що у приземному прошарку повітря над зонами розламів земної кори збільшена электропроводимость.

Расскажем ще одну цікаву гіпотезу. Відповідно до ній, нафту утворюється і з органічних залишків, затягнутих разом із океанічними опадами до зони, де відбувався поддвиг океанічній плити під континентальну. Говорячи іншими словами, існують тектонічні процеси, що дозволяють органічним речовин опинятися за великих глибинах. У цьому механізм затягування опадів на зону поддвига жорстких плит аналогічний механізму влучення рідких мастил в зазори між трущимися жорсткими деталями у різних технічних пристроях і машинах.

Ну, а далі яка утворювалася нафту може зазнавати різним впливам. Наприклад, під вагою литосферного виступу, наползающей з материка плити вуглеводні можуть бути «видобуто» з осадових порід і активна мігрувати вбік від наддвига. Цим ефектом «гарячого праски» можна пояснити формування великих покладів нафти порівняно невеличкий площі, як у районі Перської залива.

В результаті затягування органічних речовин, у мантію, подальшою переробки нафти і викиду які утворилися вуглеводнів геотермальными водами в верхні верстви земної кори їх виявляють в вулканічних газах під час извержений.

Такая теорія, враховує глобальну тектонику плит земної кори, була дуже продуктивної і із практичною погляду. У, приміром, останніми роками почали бурити в про поднаддвиговых зонах Скалистых гір. І тут було виявлено як нафтові, і газові родовища. Але ж за старим, класичним мірками тут не должно.

В 1980 року у штаті Вайомінг пошукова свердловина на глибині 1888 метрів увійшла у докембрийский фундамент, складене з граніту. Потім у скельних породах геонефтеразведчики пройшли ще 2700 метрів і виявили осадові відкладення крейдяного періоду. Непояснене, начебто, чергування порід різного геологічного віку пояснювалося дуже просто: на осадові породи свого часу була насунута плита гранита.

Бурение було продовжене, і глибинах 5,5 кілометрів розвідники виявили промислові поклади газу. На цей час в Скалистых горах ведеться вже промислова розробка, а прогнозні запаси оцінюються 2,8 мільярда тонн умовного палива! Родовище уникальное!

В Радянському Союзі також є поднаддвиговые зоны—в Карпатах, на Уралі, Кавказі, в Сибіру. Ймовірно, що це зони колишніх геологічних катаклізмів теж таять багатющі запаси нафти й газа.

Стоит чи спорить?

Итак, як бачите, обидві погляду досить продуктивні, обидві спираються як на логічні укладання, а й у реальні факти. Що й казати, треба сперечатися далі? Навряд… Цікаву думку з цього приводу висловлює відомий радянський геолог У. П. Гаврилов.

«Спор можна разрешить,—пишет он,—если простежити круговорот вуглецю у природі. Серед перших, хто зробив успішну спробу уявити глобальний процес круговороту вуглецю у природі, був У. І. Вернадський. Він вважає, що вуглець та її сполуки, які беруть участь у будову нафти, газу, кам’яного вугілля й інших порід, є частиною глобальної геохимической системи круговороту в земної коре…».

Что ж, давайте простежимо шлях, який долають вуглець та його сполуки в природе.

Наиболее поширеним з цих сполук є діоксид вуглецю. Маса цього речовини у атмосфері оцінюється астрономічної цифрою 4 · 1011 тонн! У процесі вивітрювання і фотосинтезу щорічно з атмосфери поглинається більш як вісім · 108 тонн СО2. Якби було механізму кругообігу, то «за кілька тисяч літ вуглець цілком зникне із атмосфери, виявився «похованим» в гірських породах. За сучасними оцінкам, маса діоксиду вуглецю, «захованого» в гірських породах, приблизно 500 раз перевищує його в атмосфере.

Еще одним переносником вуглецю є метан. Його атмосфері теж немало—около 5 · 109 тонн. Проте з атмосфери відбувається витік метану в стратосферу і далі в космічний простір. З іншого боку, метан витрачається і цього фотохімічних реакцій. Тривалість існування молекули метану в атмосфері становить 5 лет.

Следовательно, щоб поповнити його, в атмосфера щорічно має надходити близько 109 тонн метану з підземних запасів. І він, справді, вступає у вигляді метанового випаровування чи, як Вернадський, «газового дихання Земли».

Если обмежитися традиційними рамками вуглецевого циклу, то весь резерв земної атмосфери, океану та біомаси вичерпався в доврльно короткий срок—за 50—100 тисячі років. Однак це немає. Чому? Доводиться допустити, що запаси вуглецю лежить на поверхні планети безупинно поповнюються. Основними джерелами надходження вуглецю науковці вважають космос і мантію Земли.

Космическое простір поставляє нам вуглець разом метеоритним речовиною. Точніше буде сказати: постачало час надходження космічного вуглецю на планет незначительно—всего 10−10 від загальної кількості щорічно «складируемого» у процесі накопичення опадів. Але, як вважає багато хто фахівці, як було які завжди: у минулі геологічні епохи кількість метеоритів і космічної запал було набагато больше.

Второй і сьогодні основний постачальник вуглецю — мантія планети, причому як під час вивержень вулканів як вважалося раніше, а й за дегазації надр, за рахунок, вужі згадуваного газового дихання планети. Оскільки й тут вуглецеві запаси не безмежні, всі вони, природно, повинні якось поповнюватися. І такий механізм поповнення справна діє і з сьогодні. Це затягування опадів океанічній кори в мантію при надвигании плит друг на друга.

Таков широкий погляд на круговорот вуглецю у природі. Вони повинні примирити органиков і неоргаников. У насправді: органіки вважають, що вуглець при освіті нафти обов’язково має пройти через живий організм. І це, швидше за все, справді такий. Дослідження, виконані міжпланетними автоматичними станціями, показують, що у Венері і Марсі достатньо оксиду і діоксиду вуглецю, тоді як вуглеводневих газів не обнаружено—по всієї ймовірності адже цих планетах відсутня біосфера і земної цикл перетворення вуглецю в вуглеводні там невозможен.

Правы і неорганики: адже власними силами все органічні речовини, складові життєві цикли, колись утворилися з неорганічних. Поки, щоправда, немає повної ясності, як саме справа зрушила, але наприкінці кінців наука це дізнається.

И стало бути, в практичних пошуках нафти і є треба використовувати весь арсенал теорій і гіпотез, якими володіє сучасна наука, не обмежувати свій особливий погляд якимись штучними шорами. І тоді успіх прийде. Прийде обов’язково! Як сказав, виступаючи на нещодавніх XXVII Міжнародному геологічному конгресі у Москві відомий американський геолог М. Хэлбути: «Я абсолютно впевнений, у майбутньому ми відкриємо в глобальному масштабі стільки ж нафти й більше газу, ніж відкрито сьогодні. Гадаю також, що нас обмежує лише питання нестачі уяви, рішучості і технология.».

Добыча нафти (хімічні хитрости) Чтобы густа нафту з більшою легкістю піднімалася трубами, треба, звісно, передусім зробити більш рідкої. Як? «Давайте застосуємо особливі, разжижающие растворы»,—предложили хіміки.

И ось у останнім часом на нафтовидобувних промислах використовують особливі речовини, мають досить складне название—мицеллярные дисперсії. Основними складовими цих композицій є нефтерастворимые поверхнево-активні речовини, спирт, углеводородный розчинник типу гасу чи легких фракцій нафти. Додають сюди і воду.

Именно тому по зовнішнім виглядом мицеллярные дисперсія практично не відрізнити звичайній воды—такая ж світла, прозора рідина. Але головну роль відіграють не молекули Н2О, а молекули поверхнево-активних речовин. Потрапивши у пласт, які й утворюють з нафтою емульсію, дисперсную фазу якої складають складного складу частицы—мицеллы. У цьому нафту хіба що відривається від породи, і її вдається викачати з колектора практично всю.

Еще одне неоціненне властивість виникаючих эмульсий—они є оборотними системами. Те є достатньо на денний поверхні додати в що надходить із свердловини емульсію ще небагато води, що з неї виділяється вільна нафту, а поверхнево-активні речовини виявляються знову готовими до работе.

Вообще, треба визнати, що хіміки надають нафтовикам й інших важливих услуг.

Известно, наприклад, що буріння вимагає спеціальних бурильних розчинів. Зазвичай глинисті бурильні розчини готують безпосередньо в місці, доставляючи району буріння суху глину. Проте приготування раствора—вещь досить тонка: крім глини в воду додають та інші речовини, склад парламенту й кількість яких залежить від застосовуваної техніки, тиску в пласті, геологічної будови недр…

В справжнє час існує у крайнього заходу два десятка спеціальних інгредієнтів, що поліпшують якість бурильних розчинів і знижують видатки буріння. У окремих випадках гарантоване ними економія в 10—15 разів перевищує видатки виготовлення самої добавки!

Еще одна проблема, у вирішенні якої неоціненну допомогу промысловикам надає химия—защита устаткування від парафінів. Часто при видобутку высокопарафинистых нафт фахівці зіштовхуються з неприємним явищем. Поки нафта перебуває в поклади під тиском, температура її досить висока. Але в міру просування до вибою і далі за свердловині і тиск, і температура падають. Важкі парафінові вуглеводні починають виділятися з рідини і зволікатися усім поверхнях, із якими зтикається нафту. Очищення устаткування від налиплого парафіну пов’язані з величезних витрат і технічними трудностями.

Но вже розроблено речовини, добавка що у нафту перешкоджає зростанню кристалів парафіну, сприяє поліпшенню їхнього смыванию з металевих поверхонь устаткування всьому шляху нафти до споживача. Такі речовини недешеві, але з тих щонайменше їх застосування окупає все затраты.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із сайту internet.