Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 38
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерная школа
Природных ресурсов
21.03.01 «Нефтегазовое дело»
Реферат на тему
«Органическая теория происхождения нефти»
По дисциплине
«Химия нефти и газа»
| Исполнитель: |
| Студент группы 2Б15 Ковалев М.Б. ____________ Руководитель: Профессор Ерофеев В.И. ____________ |
Оглавление
Введение……………………………………………………………………………...3
Актуальность…………………………………………………………………………4
Неорганическая теория происхождения нефти…………………………………….5
Историческое развитие органической теории……………………………………...6
Осадочно-миграционная теория…………………………………………………...11
Факторы нефтеобразования………………………………………………………..13
Экспериментальное подтверждение биогенной теории………………………….15
Критика органической теории……………………………………………………..16
Аргументация органической теории………………………………………………19
Нефтеорбразование по О.Г. Сорохтину…………………………………………...22
Современный взгляд на гипотезы………………………………………………….25
Полигенез нефти……………………………………………………………………30
Заключение………………………………………………………………………….31
Список используемых источников………………………………………………...32
ВВЕДЕНИЕ
Цель:
Рассмотреть органическую теорию происхождения нефти, её историческое развитие, а также мнение исследователей к этой теории.
Задачи:
-
Поверхностно рассмотреть органическую и неорганическую теории происхождения нефти. -
Рассмотреть историческое развитие органической теории -
Сделать описание органической теории. -
Представить аргументацию органической и неорганической теорий.
5. Представить современный взгляд на проблему генезиса нефти и газа, а также теорию полигенеза.
Актуальность
Вопрос того, как возникает нефть, является далеко не новым, но по прежнему актуальным для науки. Ответ на данный вопрос мог бы дать толчок в развитии прикладных наук, а также инженерного дела в нефтегазовой отрасли. Первые предположения сделаны ещё в XVIII веке. Далее появлялись новые взгляды, выраставшие в теории. Проблема происхождения нефти имеет не только теоретическую, но и практическую значимость. Изучение происхождения нефти необходимо для определения критериев возможного нахождения месторождений нефти при их поиске. Зная палеогеографические, фациальные, геохимические условия образования нефти, можно будет получить данные, какие территории являются перспективными для поисков и добычи нефти. Кроме того, знание условий образования нефти и закономерностей размещения её скоплений в земной коре позволяет научно обоснованно и эффективно вести поиски месторождений, подходить к открытию новых нефтеносных областей независимо от существования обычных видимых признаков нефтегазоносности.
На данный момент принципиально выделяют две теории происхождения нефти – органическую (биогенную) и неорганическую (абиогенную). Первая, пользующаяся большим спросом, объясняет появление нефти преобразованием остатков организмов за счет физических, химических, биологических и геологических процессов. Вторая обосновывает происхождение за счет процессов на больших глубинах при больших давлениях и высоких температурах.
Неорганическая теория происхождения нефти
Карбидная теория Д.И. Менделеева заключалась в том, что вода, попавшая по трещинам в глубь Земли реагировала там с карбидами металлов, образуя углеводороды, которые под действием температур поднимались в верхние слои и откладывались в горных породах. Из карбида кальция и воды образуются нефтяный углеводороды, такие как ацетилен, из которого мы можем получить бензол, а этот углеводород содержится практически во всех нефтях. В свою же очередь космическая теория Н.А. Соколова говорила о том, что углеводороды существовали в первозданном веществе Земли или образовывались на ранних стадиях её образования. С охлаждением земли нефть поглощалась и растворялась в магме, а когда была образована земная кора, углеводороды по трещинам поднимались наверх, скапливались и образовывали месторождения. Н.А. Кудрявцев в своей магматической теории предположил, что на больших глубинах из водорода и углерода образуются радикалы – СН, СН2, СН3, которые поднимаясь на поверхность по трещинам из-за понижения температуры начинают соединятся и образовывать сложные углеводороды. И наконец, вулканическая теория признает возможность возникновения нефти в магматических очагах, залегающих в основании ныне действующих или потухших вулканов.
Историческое развитие органической теории
Свое начало органическая теории получила благодаря М.В. Ломоносову, который один из первых обратил внимание на проблему происхождения нефти. В 1763 г. в знаменитом труде «О слоях земных» М.В. Ломоносов писал о нефти так: «Между тем выгоняется подземным жаром из приуготовляющихся каменных углей оная бурая и чёрная масляная материя и выступает в разные расселины и полости сухие и влажные, водами наполненные...» Поскольку считалось, что угли произошли из растительных остатков, то и нефти также приписывалось растительное происхождение. Фактически с этой работы Ломоносова отсчитывает свою историю гипотеза органического происхождения нефти и горючих газов.
Далее в 1840-е года английский химик Ч. Гатчетт доказал исследованиями, что в состав природных битумов входят те же элементы (С, Н, О, N), что и в растительные масла, смолы, животные жиры. Также он утверждал, что в природе имеет место единый генетический ряд: нефть — мальта — минеральные смолы — асфальт — ископаемые угли, и каждый последующий член по своему составу характеризуется убылью водорода.
Дальнейшее развитие теория получила лишь с 1888 года, когда ученые Г.Гефер и К.Энглер провели опыт по перегонке жира трески. Результаты были следующими: При температуре 400 С и давлении порядка 1 МПа из 492 кг. жира извлекли 299 кг. (61 %) масла, плотностью 0,81 г/см3, состоящего на 90 % из УВ коричневого цвета, а также горючие газы, воду, парафин, и смазочные масла, в состав которых входили алканы, нафтены и арены. Далее Энглер с 1888 по 1890 провел ещё ряд важных экспериментов которые показали возможность образования предельных и непредельных УВ при нагревании рыбьего жира под давлением. Несколько позже в качестве исходного материала он признавал и диатомовые водоросли, но полностью исключал из этого процесса остатки наземного растительного материала. Чуть позже в 1919 году Зелинский Н.Д. получил подобные нефти вещества из растительных остатков.
В 1906 году Михайловский выдвинул свою гипотезу происхождения нефти. Её можно охарактеризовать по следующим пунктам:
1) Органическое вещество - смешанное, растительно-животное
2) Захоронение вещества в глинистых илах
3) Первая стадия образования материнского органического вещества связывается с бактериальными процессами
4) Физико-химические стадии, главную роль в которых играют давления и температура
5) Первичная нефть - диффузионно-рассеянная
6) Скопление нефти в коллекторах является вторичным
7) Образование залежей нефти происходит в результате тектонических нарушений
Данная схема имеет важное значение для развития теории, поскольку именно на неё будет опираться И.М. Губкин в «Учении о нефти».
В начале 20 века в работах Г. Потонье (1904, 1908), Г.П. Михайловского (1906) и Н.И. Андрусова (1908) были выдвинуты положения об образовании нефти из сапропелевого органического вещества. Г. Потонье считал, что нефть является продуктом перегонки сапропелевых горных пород под действием подземного тепла. Г. Потонье в начале 20 века связывал образование нефти с сапропелевым органическим веществом, обогащенным живыми компонентами.
В 1891 году публикуется «Краткий курс минералогии» Вернадского, где рассматривает две основные теории генезиса нефти, акцентируя внимание на их доказательной базе, но не отдавая ни одной из них своего предпочтения. Чуть позже в своем докладе он дал критическую оценку концепциям, отдав свое предпочтение органической теории. Вернадский доказывал, что горючие углеродистые ископаемые являются генетически родственными образованиями и возникли из остатков живых организмов, обитавших на Земле в прошлые геологические эпохи. Также он подчеркнул решающую роль геологического времени, порядка многих миллионов лет для процессов нефтеобразования. Проведя глубокий анализ геологических процессов, ученый заметил один момент: количество рассеянной нефти в осадочной оболочке Земли намного превышает общее количество нефти в месторождениях. Отсюда сделан следующий вывод - «Нефть не собирается в виде крупных скоплений жидкости, какие известны для воды, она большею частью является в форме вещества, смачивающего рыхлые породы — песчаника и известняка... Когда давление уменьшается, нефть вытекает из такого смоченного пласта, и местами мы видим выделения ее... Выходя на земную поверхность, значительная часть ее испаряется. Те же самые явления испарения несомненно идут и в более глубоких слоях земной коры, где углеводороды этим путем переносятся с места на место». Важное место в теории Вернадский уделил азоту. Опираясь на исследования по химическому анализу Чарльза Мабери, которые показывали присутствие в нефтях химически связанного азота. Об этом открытии академик Вернадский писал следующее: «невозможно представить генезис этих азотистых тел в нефтях в огромных массах, в количестве многих сотен тысяч тонн, иначе как в связи с живым веществом». По итогу своей работы, Вернадский сделал большой шаг в продвижении органической теории и её обоснования.
Окончательное представление органической теории сложилось благодаря И.М. Губкину, который был сторонником «теории смешанного растительно-животного происхождения нефти». Он считал, что нефтеобразование есть процесс длительный, непрерывный и безостановочный. Также нефтеобразование, по И.М. Губкину, происходило во все геологические эпохи, начиная с кембрийского и вплоть до нашего времени включительно. В 30-е годы Иван Михайлович Губкин сформировал основные этапы образования нефтей. Чуть позже А.А. Трофимук дополнил и уточнил их. Получились следующие стадии:
1) Осадконакопление: после отмирания остатки растительных и животных организмов, которым является сапропель (или гумусо-сапропелевый материал), образованный из растительного и животного планктона, осаждаются на дно морских или озерных бассейнов и накапливаются в илах.
2) Биохимическая стадия: накопленный на дне бассейнов органический осадок преобразуется, уплотняется, частично обезвоживается за счет протекания биохимических процессов в условиях ограниченного доступа кислорода. При этом часть вещества разлагается с выделением диоксида углерода, сероводорода, аммиака и метана. Данная стадия приводит к образованию жидких и газообразных битумов, рассеянных по всей породе.
3) Протокатагенез: слой органических осадков начинает медленно опускаться на глубину до 1,5-2 километров, по мере погружения в пласте повышаются температура до 50-70 0С и, вследствие гибели микроорганизмов внутри остатков, биохимические процессы затухают
4) Мезокатагенез: пласт погружается ещё ниже, на глубину 3-4 км, температура возрастает до 150 0С и органические вещества подвергаются активной термокаталитической деструкции с образованием значительного количества подвижных битуминозных веществ (нефти и нефтепродуктов), содержащих практически весь набор углеводородов нефтяного ряда. При дальнейшем погружении осадочных пород процесс генерации углеводородов затухает, вследствие израсходования основной части керогена, а скорость их эмиграции возрастает. При эмиграции микронефти из глинистых нефтематеринских пород и прилегающие к ним плиты пористых водонасыщенных песчаников возникает хроматографическое разделение смеси жидких и газообразных углеводородов. В песчаный коллектор выносится смесь нефтяных углеводородов с содержанием 5-10 % асфальто-смолистых веществ – это по-существу, уже есть настоящая нефть.