De unde atât de mult petrol, gaze și cărbune pe pământ? (1 fotografie). Uleiul – viu și mort: De unde a venit aurul negru?

Cercetătorii americani au descoperit microalge, care au dat naștere tuturor rezervelor actuale de petrol și cărbune. Experții din SUA sunt convinși că microalgele descoperite de ei au fost motivul acumulării acestor resurse.

Un grup de experți condus de profesorul Joe Chapel de la Universitatea din Kentucky din SUA a descoperit un microorganism care a devenit baza absolutului tuturor rezervelor de cărbune și petrol de pe Pământ. Acum, cercetătorii lucrează la modificarea genetică a unui microorganism nou descoperit, care poate deveni o adevărată sursă de combustibil și poate rezolva toate problemele energetice viitoare ale umanității.

Anterior, oamenii de știință au descoperit că cărbunele și petrolul s-au format ca urmare a activității vitale a microorganismelor care au trăit pe Pământ cu peste 500 de milioane de ani în urmă. Și recent, o echipă de cercetători americani a descoperit că un singur organism a fost cauza cea mai directă a apariției și acumulării acestor importante. resurse naturale. Experții au descoperit că aceasta este o microalgă numită Botryococcus braunii, care are „amprente” chimice în toate tipurile de ulei. Deoarece petrolul devine în cele din urmă cărbune în timp, alga B. braunii este, de asemenea, o sursă a acestui combustibil solid.

„Dar ceea ce este și mai intrigant este că această alge uimitoare există până în prezent și ar putea deveni o țintă majoră de cercetare pentru marile industrii chimice și petrochimice”, spune Joe Chapel.

În ciuda „muncii” colosale evidente de a forma rezervele actuale de petrol și cărbune, B. braunii, din păcate, crește destul de lent și, prin urmare, în forma sa naturală, nu este foarte potrivită ca sursă directă pentru crearea rezervelor de biocombustibil. Dar experții pot folosi genele B. braunii pentru a crea microorganisme alternative care pot fi capabile de biosinteza eficientă și rapidă a hidrocarburilor.

Astăzi există deja exemple foarte reușite de izolare a genelor necesare, care se caracterizează printr-o activitate biochimică ridicată, și de introducere forțată a acestora în genomul drojdiei. Ca urmare, apar surse vii în general nepretențioase de biocombustibili, care în viitor pot deveni o alternativă regenerabilă la metoda clasică de producere a petrolului.

Potrivit oamenilor de știință, utilizarea genelor B. braunii are avantaje enorme, deoarece acest microorganism are un mecanism molecular unic pentru producerea de hidrocarburi. Și trebuie spus că nicio bacterie cunoscută nu este înzestrată cu calități similare, ceea ce, în general, este confirmat de rezervele colosale de cărbune și petrol pe care B. braunii a început să le creeze cu multe milioane de ani în urmă. Potrivit experților, transferul de gene unice de la alga Botryococcus braunii într-un organism cu creștere rapidă și nu foarte pretențios va face posibilă crearea de bioreactoare ieftine și foarte eficiente care produc combustibil.

Prognoze

Se crede că creșterea economică globală, precum și o iarnă geroasă în emisfera nordică, vor crește cererea de petrol în anul acesta, care va depăși așteptările multor experți și reprezentanți ai afacerilor. Agenția Internațională pentru Energie (IEA) raportează acest lucru.

Potrivit prognozelor agenției, cererea de petrol ar trebui să ajungă la 89,1 milioane de barili pe zi, comparativ cu 87,7 milioane de barili pe zi anul trecut.

AIE avertizează că prețurile ridicate ale petrolului de astăzi ar putea declanșa o încetinire a redresării economice globale. În plus, AIE recomandă că producătorii de petrol, investitorii și consumatorii ar putea suferi semnificativ dacă prețul petrolului rămâne la aproximativ 100 de dolari pe baril.

Nu se va epuiza niciodată uleiul?

Cu câteva decenii în urmă, geologii credeau că rezervele de gaz și petrol de pe Pământ ar fi trebuit să se epuizeze de mai multe ori. Cele mai recente date îi obligă pe oamenii de știință să clarifice că rezervele de hidrocarburi de pe planeta noastră natală vor dura, după toate probabilitățile, încă o jumătate de secol. Vorbim, desigur, despre hidrocarburi de origine organică.

Între timp, experimentele recente de la Institutul de Fizică de Înaltă Presiune al Academiei Ruse de Științe din orașul Troitsk au demonstrat că Pământul nostru poate produce petrol și gaze continuu. Există mult carbon în mantaua superioară, spun ei specialiști ruși, adesea iese la suprafață - să zicem, sub formă de diamante prin țevi de kimberlit.

După cum explică oamenii de știință domestici, în intestinele pământului există un transfer constant de masă și transfer de căldură. Aceasta înseamnă că rocile și diferitele substanțe care sunt prezente în mantaua planetei noastre sunt capabile de reproducerea inepuizabilă a hidrocarburilor, inclusiv a petrolului.

Petrolul este un mineral lichid inflamabil care se găsește în roci sedimentare Pământ. Compoziția uleiului este un amestec complex de multe sute de hidrocarburi și compuși diferiți care conțin, pe lângă carbon și hidrogen, cantități variate de sulf, azot, oxigen și metale. De aspect ulei - lichid uleios de la întuneric până la culoare deschisăîn funcţie de conţinutul de substanţe răşinoase din acesta. Este mai ușor decât apa, practic insolubil în ea, densitatea sa relativă este de obicei de la 0,80 la 0,92. Vâscozitatea uleiului este mult mai mare decât cea a apei. Punctul de fierbere al diferitelor hidrocarburi și fracții care alcătuiesc uleiul variază de la 40-50 °C la temperaturi ridicate(până la 500-600 °C). Uleiul și-a luat numele de la cuvântul persan „nafata”, care înseamnă „se scurge, curge afară”. Apariția petrolului pe Pământ este încă un subiect de dezbatere științifică în curs (în principal două ipoteze care se exclud reciproc - originea sa organică și anorganică).

Conform ipotezei originii anorganice a uleiului (ipoteza abiogenă), hidrocarburile s-au format ca urmare a transformării compușilor anorganici. În 1805, omul de știință german A. Humboldt a susținut că petrolul provine din roci primitive, sub care se află energia tuturor fenomenelor vulcanice. În 1876, chimistul francez M. Berthelot, care a sintetizat artificial hidrocarburi din substanțe anorganice, a sugerat că uleiul s-a format în intestinele Pământului din compuși minerali.

În 1876, omul de știință rus D.I Mendeleev și-a conturat ipoteza „carbidului” a formării petrolului, conform căreia apa, infiltrandu-se în intestinele Pământului și interacționând cu carburile metalice, în special cu fierul, sub influența temperaturilor ridicate și a presiunii formează hidrocarburi. și oxizi metalici corespunzători. Teoria abiogenă a fost confirmată prin experimente privind producerea de hidrogen și hidrocarburi nesaturate prin acțiunea acidului sulfuric (H2S04) asupra fontei care conține cantități semnificative de carbon. În 1878, oamenii de știință francezi, prelucră acid clorhidric(HC1) fonta oglindă și vaporii de apă de fier la căldură albă au produs hidrogen și hidrocarburi care chiar miroseau a ulei.

O contribuție semnificativă la dezvoltarea ipotezei despre originea anorganică a petrolului a fost făcută de celebrul geolog petrolier din Leningrad N. A. Kudryavtsev. În anii 1950, după ce a rezumat vastul material geologic despre câmpurile de petrol și gaze ale lumii, el și-a creat ipoteza magmatică a originii petrolului, conform căreia în mantaua Pământului la temperaturi și presiuni ridicate, radicalii de hidrocarburi se formează pentru prima dată din carbon și hidrogen, care, urcând în straturi scoarta terestra(mai mult in zona temperaturi scăzuteși presiuni), interacționează între ele și cu hidrogenul, transformându-se în ulei. Mișcându-se atât pe verticală, cât și pe orizontală prin crăpăturile din rocă, uleiul rezultat se acumulează în capcane nu numai în straturile superioare ale Pământului, ci și în adâncuri. Aceste idei ale lui N.A. Kudryavtsev sunt confirmate de adâncimea în creștere (mai mult de 10 km) a forării puțurilor de petrol.

Dar ipoteza „carbură” nu explică apariția tuturor hidrocarburilor de diferite structuri care sunt prezente în ulei. Împreună cu ipoteza vulcanică a originii petrolului, geologul rus V.D Sokolov a prezentat în 1889 o teorie cosmică, conform căreia un cheag de gaz a trecut treptat în faza lichidă, iar hidrocarburile pe care le conține (compuși de carbon cu hidrogen) s-au dizolvat. magma lichidă, care s-a transformat pe măsură ce se răcește în scoarța terestră solidă, prin fisuri în care hidrocarburile se ridicau în straturile sale superioare, formând acumulări de petrol și gaze.

Deja în timpul nostru, combinând ipotezele vulcanice și cosmice într-un singur întreg, cercetătorul de la Novosibirsk V. A. Salnikov a sugerat că, ca urmare a coliziunii satelitului cu Pământul, activitatea vulcanică și de construcție a munților s-a intensificat. Miliarde de tone de cenușă vulcanică și fluxuri de noroi au aruncat hidrocarburi aduse din spațiu în măruntaiele adânci ale Pământului, unde sub influența temperaturilor și presiunilor ridicate s-au transformat în petrol și gaze.

Esența ipotezei organice a originii petrolului este că petrolul și gazul provin din materie organică care a fost inițial dispersată în rocile sedimentare. Se presupune că o astfel de materie organică ar fi fost rămășițele moarte ale microflorei și microfaunei (plancton etc.), care s-au dezvoltat în apa de mare, la care au fost amestecate rămășițele animalului și floră. Principalele procese de transformare a materiei organice îngropate în rocile sedimentare au avut loc după scufundarea la adâncimi semnificative, unde sub influența temperaturilor și presiunilor ridicate, precum și datorită acțiunii catalitice a rocilor, materia organică a fost transformată în hidrocarburi petroliere. Acest lucru a durat sute (aproximativ 570) de milioane de ani, ceea ce, totuși, reprezintă doar aproximativ 10% din istoria Pământului. În 1888, oamenii de știință germani G. Gefer și K. Engler au obținut hidrocarburi saturate, parafină și uleiuri lubrifiante prin distilarea uleiului de pește la o temperatură de 400 °C și o presiune de aproximativ 1 MPa.

În 1919, academicianul rus N.D. Zelinsky în timp ce procesa nămol organic origine vegetală(sapropel din Lacul Balkhash) a primit benzină, kerosen, uleiuri grele și metan.

Academicianul I.M. Gubkin în cartea sa „Studiul uleiului” (1932) a considerat și sapropelul - nămol bituminos de origine vegetală-animală - ca materie primă pentru formarea uleiului. Straturile îmbogățite cu reziduuri organice sunt acoperite de sedimente mai tinere, care protejează nămolul de oxidarea de către oxigenul atmosferic și transformarea lui ulterioară sub influența bacteriilor anaerobe. În rezervor, pe măsură ce mișcările tectonice se deplasează mai adânc, temperatura și presiunea cresc, ceea ce duce la transformarea materiei organice în petrol. Opiniile lui I. M. Gubkin cu privire la formarea petrolului stau la baza ipotezei moderne a originii sale biogene, conform căreia procesul de formare a câmpurilor petroliere include ca principale etape ale sedimentării și transformării reziduurilor organice în petrol.

Membru corespondent al Academiei de Științe a URSS A. A. Vorobyov a prezentat ipoteza că, pe lângă temperatură și presiune, electricitatea participă și la procesele naturale. Astfel, metanul, eliberat din compușii organici sub influența unei descărcări electrice care apare atunci când rocile intră în contact în timpul proceselor tectonice, este transformat în acetilenă, etilenă și alte hidrocarburi care alcătuiesc petrolul.

Fondatorul geochimiei moderne a petrolului, academicianul V.I Vernadsky la începutul secolului al XX-lea. a aderat, de asemenea, la ipoteza biogenă a originii uleiului: „Organismele sunt, fără îndoială, substanța originală a uleiurilor”. Conform ipotezei exprimate de V.I Vernadsky, structura petrolului, gazului, cărbunelui și a altor roci implică carbonul și compușii săi, care fac parte din sistemul ciclului geochimic global.

în scoarţa terestră (Fig. 1.1). Principalul dintre acești compuși este dioxidul de carbon (CO2), al cărui conținut în atmosferă este estimat la 4 10 tone. În plus, mai mult de 8 108 tone de CO2 sunt absorbite anual din atmosferă ca urmare a fotosintezei și a intemperiilor. Adică, în absența unui ciclu, carbonul ar putea să dispară complet din atmosferă de-a lungul a mii de ani și să fie „îngropat” în roci, unde rezervele de CO2 sunt de aproximativ 500 de ori mai mari decât în ​​atmosferă.

Metanul (CH4) este, de asemenea, un purtător de carbon, iar conținutul său în atmosferă este de 5.109 tone. Cu toate acestea, o parte din CH4 din atmosferă intră în stratosferă spațiul cosmic. În plus, metanul este consumat și ca urmare a transformărilor fotochimice. Dacă luăm în considerare că durata de viață a unei molecule de CH4 în atmosferă este de aproximativ 5 ani, atunci pentru a-și reumple rezervele, aproximativ 109 tone de metan trebuie să intre în atmosferă anual din rezervele subterane sub formă de evaporare a metanului sau „gaz”. respirația Pământului.”

În prezent, sursele de aport de carbon sunt considerate a fi mantaua Pământului în timpul erupțiilor vulcanice și al degazării din interior din cauza „respirației de gaze” a planetei. În acest caz, completarea rezervelor de carbon are loc ca urmare a sedimentelor de rocă oceanică atrase în manta atunci când plăcile se deplasează una peste alta. Într-o măsură mult mai mică (10”10 din cantitatea totală „depozitată” anual), carbonul este furnizat împreună cu materia meteoritică din spațiul cosmic.

Profesorul MSU B. A. Sokolov scrie la figurat despre originea organică a petrolului și a gazelor: „Petroiul este rezultatul reacțiilor fizice și chimice în ciocnirea a două fluxuri opuse în mișcare: un val organomineral descendent de straturi sedimentare care conțin materie organică și care suferă transformări catogenetice, pe pe de o parte, și fluidul în creștere, care efectuează transferul de căldură și masă de la intestinele Pământului la suprafața sa - pe de altă parte.

Majoritatea oamenilor de știință din Belarus (academician Academia Naționalăştiinţele din Belarus şi Academia RusăȘtiințe R. G. Garetsky, membri corespondenți ai Academiei Naționale de Științe din Belarus R. E. Aizberg și A. V. Kudelsky) conectează geneza petrolului și a gazelor naturale cu teoria organică (migrația sedimentară). Poziția lor se datorează faptului că aproape toate acumulările cunoscute de petrol și gaze de hidrocarburi sunt limitate la straturile sedimentare și zonele de dezvoltare ale așa-numitelor complexe surse de petrol și gaze (generatoare de petrol și gaze). Există o asemănare foarte puternică între majoritatea compușilor organici găsiți în rocile sedimentare și hidrocarburile care alcătuiesc cea mai mare parte a petrolului și se arată că materia organică din petrol este de origine biogenă. În conformitate cu teoria migrației sedimentare, conținutul de petrol și gaze din subsol este un fenomen istoric. Depinde de cantitatea și calitatea materiei organice a rocilor de generație, de intensitatea scufundării acestora la adâncimi mari (2-10 km sau mai mult) într-un mediu cu temperatură din ce în ce mai ridicată (de la 60-80 la 150-200 °C).

În acest sens, toate lucrările de prospectare și explorare pentru descoperirea de noi zăcăminte de petrol și gaze pe teritoriul Belarusului se bazează pe conceptul originii lor organice.

În același timp, potrivit academicianului R. G. Garetsky, cazurile identificate de spectacole de petrol în roci cristaline sau magmatice (dacă nu sunt asociate cu curgerea din straturile sedimentare) pot fi dovezi ale posibilității genezei petrolului și naftidelor în substanțe anorganice (abiogene). ) moduri. Dar astfel de spectacole de naftide sunt disproporționat de rare decât spectacolele de petrol din complexele sedimentare.

La sfârșitul anilor 1980, omul de știință din Belarus, membru corespondent al Academiei Naționale de Științe din Belarus Yu M. Pleskachevsky a propus o ipoteză radiație-chimică a genezei petrolului, care se bazează pe fenomenele cunoscute ale interacțiunii ionizante. radiatii cu materie. Conform acestei ipoteze, petrolul se formează atât din materie organică a straturilor sedimentare, cât și din gaze carbonice de origine adâncă și ultraprofundă. Sub influența radiațiilor naturale ale rocilor pământului, gazele de origine manta (abiogenă), cum ar fi metanul și hidrocarburile cu greutate moleculară mică, care sunt prezente și în produsele de distrugere a substanțelor organice „îngropate” în sedimente, adică de origine biogenă. , polimerizează și apoi se transformă în ulei. Mai mult, adâncimea acestor transformări este determinată în mare măsură de doza absorbită de radiație, care determină formarea uleiului de compoziție și vâscozitate variate.

Ipoteza radiochimică a formării petrolului este susținută de prezența în el a unor substanțe radioactive naturale: uraniu, toriu etc., precum și compuși de vanadiu (a căror concentrație în

Experții percep în mod diferit prognoza larg răspândită despre epuizarea iminentă (în 30-50 de ani) a rezervelor de petrol. Majoritatea cu respect („așa este”), alții cu scepticism („rezervele de petrol sunt nelimitate!”), iar alții cu regret („ar putea dura secole...”). „Popular Mechanics” a decis să analizeze această problemă.

Formarea uleiului conform teoriei biogene

Volumele producției de petrol pe câmp" Tigrul Alb„Pe platforma marină a Vietnamului a depășit cele mai optimiste prognoze ale geologilor și a inspirat mulți lucrători petrolieri cu speranța că rezervele uriașe de „aur negru” sunt stocate la adâncimi mari.

1494−1555: Georgius Agricola, medic și metalurgist. Până în secolul al XVIII-lea, au existat multe versiuni curioase despre originea uleiului (din „grăsimea pământului sub influența apelor Potopului”, din chihlimbar, din urina de balenă etc.). În 1546, George Agricola a scris că uleiul este de origine anorganică, iar cărbunii se formează prin îngroșarea și solidificarea acestuia.

1711−1765: Mihailo Vasilevici Lomonosov, om de știință encicloped - chimist, fizician, astronom etc. Unul dintre primii care a exprimat un concept bazat științific despre originea petrolului din reziduuri vegetale, supus carbonizării și presiunii în straturile pământului („Pe straturile pământului”, 1763): „Materia uleioasă brună și neagră este alungată din cărbunii pregătiți prin căldura subterană...”

1834−1907: Dmitri Ivanovici Mendeleev, chimist, fizician, geolog, meteorolog etc. La început, a împărtășit ideea originii organice a petrolului (ca urmare a reacțiilor care au loc la adâncimi mari, la temperaturi ridicate și presiuni, între fierul carbonic și apa care se scurge de la suprafața pământului). Mai târziu a aderat la versiunea „anorganică”.

1861−1953: Nikolai Dmitrievich Zelinsky, chimist organic. A avut o contribuție semnificativă la rezolvarea problemei originii petrolului. El a arătat că unii compuși ai carbonului care fac parte din animale și plante, la temperaturi scăzute și în condiții adecvate, pot forma produse asemănătoare uleiului în ceea ce privește compozitia chimicaŞi proprietăți fizice

1871−1939: Ivan Mikhailovici Gubkin, geolog petrolier. Fondator al geologiei petroliere sovietice, susținător al teoriei biogene. El a rezumat rezultatele studiilor privind natura uleiului și a ajuns la concluzia: procesul de formare a acestuia este continuu; Zonele scoarței terestre care au fost instabile în trecut la granițele zonelor de subsidență și ridicare sunt cele mai favorabile pentru formarea petrolului

În linii mari, nimeni nu știe câți ani vor dura rezervele de petrol. Ceea ce este mai surprinzător este că nimeni încă nu poate spune exact cum se formează uleiul, deși acest lucru a fost dezbătut încă din secolul al XIX-lea. Oamenii de știință, în funcție de credințele lor, au fost împărțiți în două tabere.

În zilele noastre teoria biogenetică predomină printre specialiștii din lume. Acesta afirmă că petrolul și gazele naturale s-au format din rămășițele organismelor vegetale și animale în timpul unui proces în mai multe etape care a durat milioane de ani. Conform acestei teorii, unul dintre fondatorii căreia a fost Mihailo Lomonosov, rezervele de petrol sunt de neînlocuit și toate zăcămintele sale se vor epuiza într-o zi. Neregenerabile, bineînțeles, având în vedere trecerea civilizațiilor umane: primul alfabet și energia nucleară sunt separate de cel mult patru mii de ani, în timp ce formarea de petrol nou din rămășițele organice actuale va necesita milioane. Asta înseamnă că descendenții noștri nu prea îndepărtați vor trebui să se descurce mai întâi fără petrol și apoi fără gaz...

Susținătorii teoriei abiogenice privesc viitorul cu optimism. Ei cred că rezervele de petrol și gaze ne vor dura multe secole. Dmitri Ivanovici Mendeleev, pe când se afla la Baku, a aflat odată de la geologul Herman Abikh că câmpurile de petrol sunt foarte adesea limitate geografic la falii - un tip special de fisuri în scoarța terestră. În același timp, celebrul chimist rus s-a convins că hidrocarburile (petrol și gaz) se formează din compuși anorganici adânci în subteran. Mendeleev credea că, în timpul proceselor de construcție a munților, prin fisurile care taie scoarța terestră, apa de suprafață se infiltrează adânc în Pământ până la mase metalice și reacţionează cu carburile de fier, formând oxizi metalici și hidrocarburi. Hidrocarburile se ridică apoi prin fisuri în straturile superioare ale scoarței terestre și formează depozite de petrol și gaze. Conform teoriei abiogene, formarea petrolului nou nu va trebui să aștepte milioane de ani, este o resursă complet regenerabilă. Susținătorii teoriei abiogene sunt încrezători că noi zăcăminte așteaptă descoperirea la mare adâncime, iar cele explorate la în acest moment rezervele de petrol ar putea fi depășite de cele încă necunoscute.

Caut dovezi

Geologii sunt însă mai pesimiști decât optimiști. Cel puțin au mai multe motive să aibă încredere în teoria biogenă. În 1888, oamenii de știință germani Gefer și Engler au efectuat experimente care au demonstrat posibilitatea obținerii uleiului din produse animale. La distilarea uleiului de pește la o temperatură de 4000C și o presiune de aproximativ 1 MPa, au izolat hidrocarburi saturate, parafină și uleiuri lubrifiante din acesta. Mai târziu, în 1919, academicianul Zelinsky din nămolul organic de pe fundul lacului Balkhash, în principal de origine vegetală, a obținut gudron brut, cocs și gaze - metan, CO, hidrogen și hidrogen sulfurat în timpul distilării. Apoi a extras din rășină benzină, kerosen și uleiuri grele, dovedind experimental că uleiul poate fi obținut și din materie organică vegetală.

Susținătorii originii anorganice a petrolului au fost nevoiți să își ajusteze opiniile: acum nu au negat originea hidrocarburilor din materia organică, ci au crezut că acestea pot fi obținute într-un mod alternativ, anorganic. Curând au avut propriile lor dovezi. Studiile spectroscopice au arătat că hidrocarburile simple sunt prezente în atmosfera lui Jupiter și a altor planete gigantice, precum și în sateliții acestora și în învelișurile de gaze ale cometelor. Aceasta înseamnă că, dacă în natură există procese de sinteză a substanțelor organice din anorganice, nimic nu împiedică formarea hidrocarburilor din carburi pe Pământ. Curând au fost descoperite și alte fapte care nu erau în concordanță cu teoria biogenică clasică. La o serie de sonde de petrol, rezervele de petrol au început să se recupereze în mod neașteptat.

Magia uleiului

Unul dintre primele astfel de paradoxuri a fost descoperit într-un câmp petrolier din regiunea Tersko-Sunzha, nu departe de Grozny. Primele puțuri au fost forate aici încă din 1893, în locurile expozițiilor de petrol natural.

În 1895, una dintre fântâni de la o adâncime de 140 m a produs un jet uriaș de petrol. După 12 zile de țâșnire, pereții hambarului de petrol s-au prăbușit și fluxul de petrol a inundat stâlpurile puțurilor din apropiere. Doar trei ani mai târziu a fost posibilă îmblânzirea fântânii, apoi s-a secat și s-au trecut de la metoda fântânii de producere a uleiului la metoda de pompare.

Până la începutul Marelui Războiul Patriotic toate fântânile au devenit puternic udate, iar unele dintre ele au fost blocate. După ce a venit pacea, producția a fost restabilită și, spre surprinderea tuturor, aproape toate fântânile cu apă mare au început să producă petrol anhidru! În mod inexplicabil, fântânile au primit un „al doilea vânt”. După încă o jumătate de secol, situația s-a repetat. Până la începutul războaielor cecene, fântânile erau din nou udate intens, debitele lor scăzuseră semnificativ, iar în timpul războaielor nu erau exploatate. Când producția a fost reluată, ratele de producție au crescut semnificativ. Mai mult, primele puțuri mici au început să pompeze din nou petrol prin inel pe suprafața pământului. Susținătorii teoriei biogene erau în pierdere, în timp ce „anorganicii” explicau cu ușurință acest paradox prin faptul că în acest loc uleiul este de origine anorganică.

Ceva similar s-a întâmplat la unul dintre cele mai mari câmpuri petroliere din lume, Romashkinskoye, care a fost dezvoltat de mai bine de 60 de ani. Potrivit geologilor tătari, din puțurile câmpului ar putea fi extrase 710 milioane de tone de petrol. Cu toate acestea, până în prezent, aici au fost deja produse aproape 3 miliarde de tone de petrol! Legile clasice ale geologiei petrolului și gazelor nu pot explica faptele observate. Unele puțuri păreau să pulseze: o scădere a ratelor de producție a fost brusc înlocuită cu o creștere pe termen lung. Un ritm pulsatoriu a fost observat și în multe alte fântâni de pe teritoriul fostei URSS.

Este imposibil să nu menționăm câmpul „Tigrul Alb” de pe raftul vietnamez. Încă de la începutul producției de petrol, „aurul negru” a fost extras exclusiv din straturile sedimentare, aici straturile sedimentare (aproximativ 3 km) au fost forate, au intrat în fundația scoarței terestre, iar puțul s-a scurs. Mai mult decât atât, conform geologilor, din sondă s-au putut extrage aproximativ 120 de milioane de tone, dar și după ce a fost extras acest volum, petrolul a continuat să curgă din adâncuri cu presiune bună. Domeniul a ridicat o nouă întrebare pentru geologi: petrolul se acumulează doar în rocile sedimentare sau poate fi conținut în roci de subsol? Dacă există și petrol în fundație, atunci rezervele mondiale de petrol și gaze ar putea fi mult mai mari decât credem.

Rapid și anorganic

Ce cauzează „al doilea vânt” al multor sonde, ceea ce este inexplicabil din punctul de vedere al geologiei clasice de petrol și gaze? „În câmpul Tersko-Sunzhenskoye și în unele altele, petrolul se poate forma din materie organică, dar nu în milioane de ani, așa cum prevede geologia clasică, ci în câțiva ani”, spune șeful departamentului de geologie al Rusiei. Universitatea de Stat de Petrol și Gaze. EI. Gubkin Viktor Petrovici Gavrilov. „Procesul de formare a acestuia poate fi comparat cu distilarea artificială a materiei organice, similar cu experimentele lui Gefer și Zelinsky, dar realizat de natura însăși. Această viteză de formare a petrolului a devenit posibilă datorită caracteristicilor geologice ale zonei, unde, împreună cu partea inferioară a litosferei, o parte din sedimente este atrasă în mantaua superioară a Pământului. Acolo, în condiții de temperaturi și presiuni ridicate, au loc procese rapide de distrugere a materiei organice și sinteza de noi molecule de hidrocarburi.”

La câmpul Romashkinskoye, potrivit profesorului Gavrilov, funcționează un alt mecanism. Aici, în grosimea rocilor cristaline ale scoarței terestre, în subsol, se află un strat gros de gneisuri cu conținut ridicat de alumină, vechi de peste 3 miliarde de ani. Aceste roci antice conțin mult (până la 15%) grafit, din care se formează hidrocarburi la temperaturi ridicate în prezența hidrogenului. De-a lungul falilor și crăpăturilor se ridică în stratul sedimentar poros al crustei.

Există un alt mecanism de reaprovizionare rapidă a rezervelor de hidrocarburi, descoperit în provincia de petrol și gaze din Siberia de Vest, unde sunt concentrate jumătate din toate rezervele de hidrocarburi din Rusia. Aici, potrivit omului de știință, într-o vale îngropată oceanul antic au avut loc și au loc procese de formare a metanului din substanțe anorganice, ca la „fumătorii negri” (vezi bara laterală). Dar valea locală a riftului este blocată de sedimente, ceea ce împiedică dispersarea metanului și determinând concentrarea acestuia în rezervoare de rocă. Acest gaz a alimentat și continuă să alimenteze întregul Câmpia Siberiei de Vest. Aici, uleiul se formează rapid din compuși organici. Deci, vor fi întotdeauna hidrocarburi aici?

„Dacă ne construim abordarea dezvoltării câmpului pe noi principii”, răspunde profesorul, „coordonăm rata de extracție cu rata de primire a hidrocarburilor din centrele de generare din aceste zone, sondele vor funcționa sute de ani”.

Dar acesta este un scenariu prea optimist. Realitățile sunt mai crude: pentru ca rezervele să fie completate, omenirea va trebui să abandoneze tehnologiile de producție „violente”. În plus, va fi necesară introducerea unor perioade speciale de reabilitare, abandonând temporar exploatarea zăcămintelor. Putem face acest lucru în fața unei populații globale în creștere și a nevoilor în creștere? Greu. La urma urmei, în afară de energia nucleară, petrolul nu are încă o alternativă demnă.

Dmitri Ivanovici Mendeleev a afirmat critic în secolul dinainte că arderea uleiului este ca și cum ar arde un cuptor cu bancnote. Dacă marele chimist ar fi în viață astăzi, probabil că ne-ar numi cea mai nebună generație din istoria civilizației. Și poate m-aș înșela - copiii noștri încă ne pot depăși. Dar, cel mai probabil, nepoții nu vor avea niciodată o astfel de șansă...

De obicei, există puține îndoieli cu privire la formarea petrolului și a cărbunelui - acestea sunt rămășițele organice ale plantelor și animalelor antice transformate sub influența presiunii din subsol și a lipsei de oxigen. Prin urmare, cărbunele și petrolul sunt pe bună dreptate clasificate drept resurse neregenerabile și presa ne sperie în mod regulat cu perioada foarte scurtă de timp rămasă până la epuizarea lor completă. Există dovezi incontestabile ale acestui lucru în cărbune - urme de organisme și plante animale antice. Dar cu ulei, se pare, totul este departe de a fi atât de simplu. Există cel puțin încă două teorii care au o bază științifică destul de serioasă.

Teoria clasică a formării petrolului este confirmată de experiența oamenilor de știință germani G. Gefer și K. Engler, pe care au realizat-o în 1888. Au distilat ulei de pește la o temperatură de 400 C și o presiune de aproximativ 1 MPa. În același timp, au reușit să obțină hidrocarburi saturate, parafină, uleiuri lubrifiante cu un conținut ridicat de alchene, naftene și arene. Mai târziu, academicianul N.D. Zelinsky a efectuat un experiment similar, dar materialul de pornire a fost nămol organic format din alge. A reușit să obțină benzină, kerosen, uleiuri grele, precum și metan...

S-ar părea că totul a căzut la locul lor cu acest proces. Cu milioane de ani în urmă, rămășițele depuse care au căzut la adâncimi mari (cum?) sub influența presiunii și a temperaturilor au fost transformate în petrol-gaz-cărbune. În curând (în 50 de ani) le vom extrage pe toate și va trebui să așteptăm încă câteva milioane de ani înainte ca rezervele să fie reînnoite. Nu așa. Faptele indică faptul că procesele de formare a petrolului și gazelor continuă într-un ritm mult mai mare decât este posibil conform teoriei clasice.

Faptele formării continue a petrolului și gazelor sunt evidențiate de durata lungă de viață a câmpurilor, ajungând la o sută de ani sau mai mult, și de volumele totale de producție acumulată, de multe ori mai mari decât era planificat inițial. Nivelul producției pe câmpuri în stadiile sale ulterioare scade mai întâi la 10-20% din nivelul maxim de producție, apoi se stabilizează. De exemplu, câmpul Shebelinskoye este în funcțiune de mai bine de 50 de ani, iar resursele sale nu s-au epuizat. Rezervele inițiale de gaze ale zăcământului au fost ajustate în mod repetat în sus. În prezent, acestea sunt de 2 ori mai mari decât cele aprobate inițial. În Tatarstan, a fost stabilită și o discrepanță clară între resursele de petrol și volumele producției de petrol. Acum au fost extrase deja peste 3 miliarde de tone de petrol, în timp ce estimarea materialului lor sursă de petrol pentru întregul strat sedimentar este de doar 709 milioane de tone și acestea nu sunt cazuri izolate.

Teoria unu. Carbid sau biogene.

În 1866, chimistul francez M. Berthelot a sugerat că uleiul s-a format (și se formează) în intestinele Pământului din substanțe minerale. Pentru a-și confirma teoria, a efectuat mai multe experimente și a reușit să sintetizeze artificial hidrocarburi din substanțe anorganice.

Zece ani mai târziu, la 15 octombrie 1876, la o reuniune a Societății Ruse de Chimie, D.I Mendeleev și-a conturat ipoteza despre formarea petrolului. Marele chimist credea că în timpul proceselor de construire a munților, apa curge adânc în scoarța terestră prin fisuri și defecte. Infiltrandu-se in adancimi, se intalneste in cele din urma cu carburi de fier si, sub influenta temperaturilor si presiunii ridicate, intra reacție chimică. Ca rezultat al acestei reacții, se formează oxizi de fier și hidrocarburi. Substanțele rezultate se ridică de-a lungul fracturilor din crustă în straturile sale superioare și saturează rocile poroase. Ca urmare, se formează zăcăminte de gaze și petrol.

Mendeleev se referă la experimente privind producerea de hidrogen și hidrocarburi nesaturate prin acțiunea acidului sulfuric asupra fontei care conține o cantitate suficientă de carbon.

La acea vreme, ideile „chimistului pur” Mendeleev nu au avut succes în rândul geologilor, care considerau experimentele efectuate în laborator ca fiind diferite de procesele care au loc în natură. Cu toate acestea, carbura sau, așa cum se mai numește, teoria biogenă a originii uleiului a primit dovezi dintr-o sursă neașteptată - de la astrofizicieni. Studiul spectrelor corpuri cerești a arătat că hidrocarburile sunt prezente în atmosfera lui Jupiter și a altor planete, precum și în învelișurile gazoase ale cometelor. Ei bine, din moment ce compușii de carbon și hidrogen sunt obișnuiți în spațiu, înseamnă că în natură au loc procese de sinteză a substanțelor organice din substanțe anorganice!

Teoria a doua. Ciclul carbonului în natură.

Un grup de oameni de știință de la Institutul de Probleme de Petrol și Gaze al Academiei Ruse de Științe (IPOG RAS), sub conducerea doctorului în Științe Geologice și Mineralogice Azary Barenbaum, a dezvoltat o altă teorie a originii petrolului și gazelor. Conform conceptului lor, depozitele de hidrocarburi pot apărea nu de-a lungul a milioane de ani, ci de-a lungul deceniilor. În același timp, teoria efectului de seră este pusă sub semnul întrebării, deoarece teza principală afirmă că nivelul de dioxid de carbon din atmosferă se poate autoregla, ceea ce înseamnă că nu are loc acumularea necontrolată de dioxid de carbon în atmosferă.

Teoria oamenilor de știință ruși sugerează că formarea petrolului și gazelor nu este atât un proces geologic, cât unul climatic. Este conectat la ciclurile apei și carbonului de pe Pământ. Carbonul alimentat cu apa de ploaie și captat din atmosferă sub formă de bicarbonat în condițiile scoarței terestre este redus la hidrocarburi, din care se formează acumulări de petrol și gaze în structurile capcanelor geologice. Potrivit oamenilor de știință ruși, până la 90% din acumulările de petrol și gaze la adâncimi de la 1 la 10 kilometri apar datorită teoriei pe care a descris-o, iar doar 10% din rezerve sunt formate din reziduuri organice, așa cum presupune teoria clasică.

Și o altă concluzie importantă a geologilor ruși este că, datorită participării active a ciclului climatic la formarea petrolului și gazelor, refacerea zăcămintelor de hidrocarburi fosile nu are loc de-a lungul multor sute de mii și milioane de ani, ci doar de-a lungul unui câteva decenii. Și a doua concluzie este că extracția moderată de petrol și gaze din zăcăminte nu ar trebui să afecteze în mare măsură conținutul potențial de petrol și gaze din regiune. Dar acest lucru este adevărat cu condiția ca hidrocarburile să fie consumate în aceeași regiune cu producția lor. Adică, centralele termice care funcționează pe hidrocarburi compensează producția de petrol și gaze prin formarea acesteia.

Vladimir Homutko

Timp de citire: 4 minute

A A

Teorii despre originea petrolului

Existența economiei mondiale moderne este de neconceput fără minerale precum petrolul și gazul, motiv pentru care petrolul este adesea numit „aur negru”, deoarece cererea mare pentru această resursă energetică permite companiilor petroliere să obțină profituri solide. Mulți oameni sunt interesați de întrebarea care este originea petrolului și a gazelor și ce este petrolul în general. În acest articol vom încerca să răspundem la aceste întrebări într-un limbaj accesibil.

Uleiul este un amestec complex de diverse chimicale, în care predomină două elemente - carbonul și hidrogenul, ai căror compuși se numesc hidrocarburi.

Deci, uleiul este format din următorii compuși chimici:

• Hidrocarburi. Ele sunt împărțite în metan, naftenice, parafină și aromatice.
• Asfalt și substanțe rășinoase. Substanțele solubile în benzină se numesc asfaltene. Substanțele pe care benzina nu le dizolvă se numesc rășini.
• Sulful și compușii săi. Conținutul de compuși ai sulfului în ulei variază de obicei între 0,1 și 6 procente, dar există uleiuri și continut ridicat acest element chimic.
• Compuși cu azot și oxigen. Conținutul lor în ulei, de regulă, nu depășește 1 la sută.
• Metalele. De asemenea, sunt puține în uleiuri (mai puțin de unu la sută).

Petrol brut pt aplicare practică nepotrivit. Pentru a obține produse aplicabile practic, se prelucrează la rafinăriile de petrol (rafinării). Petrolul de câmp poate fi brut sau comercial. Țițeiul este o substanță care se formează în natură natural. Conține gaze dizolvate, săruri, apă și fragmente de rocă.

Toate aceste impurități nedorite nu numai că sunt inutile din punct de vedere practic, ci au și un efect extrem de negativ asupra echipamentelor utilizate și asupra conductelor prin care sunt furnizate materiile prime pentru prelucrare. Prin urmare, în câmpurile petroliere, petrolul este supus unei purificări preliminare înainte de a fi pompat în conducta de petrol principală. În urma acestor procese se obține uleiul, numit ulei comercial.

Lista produselor obținute din acest mineral este foarte extinsă. Aceasta este pentru toată lumea specii cunoscute combustibili pentru motoare (benzină, motorină, kerosen pentru aviație și așa mai departe), precum și combustibil pentru cazane și marin (pacură) și diferite tipuri de uleiuri (lubrefiere, transmisie și așa mai departe).

În plus, materia primă petrolieră este utilizată pentru fabricarea de materiale plastice, solvenți, vopsele, produse de curățare și explozivi. Anvelope auto fabricat tot din materii prime obținute din „aur negru”. Nu degeaba acest mineral este numit cel mai important purtător de energie, deoarece scopul său principal este materia primă de combustibil. Iar combustibilul este transformat prin ardere în energie termică, mecanică și alte tipuri de energie.

În prezent, cele mai populare teorii care explică formarea petrolului în natură sunt două ipoteze ale originii petrolului. Ambele presupuneri au atât susținătorii lor înfocați, cât și adversarii lor ireconciliabili în lumea științifică.

Prima teorie este biogene.

Se spune că uleiul s-a format din rămășițele organice ale celor mai mulți diferite tipuri flora și fauna, iar acest proces a continuat timp de multe milioane de ani. și animale și plante de multe milioane de ani. Omul de știință rus de renume mondial Mihail Vasilevici Lomonosov a fost primul care a exprimat această ipoteză.

Dacă luăm ca bază această teorie, atunci perspectivele pentru umanitate în ceea ce privește această resursă energetică nu arată deloc roz. Faptul este că civilizația noastră se dezvoltă mult mai repede decât formarea naturală a petrolului în natură.

Cu alte cuvinte, umanitatea pompează mult mai mult decât reușește natura să creeze, drept urmare acest mineral este clasificat drept o așa-numită resursă neregenerabilă. Susținătorii acestei teorii sunt încrezători că în viitorul apropiat rezervele de aur negru se vor epuiza, iar umanitatea va avea nevoie de surse alternative energie.

A doua teorie în acest sens pare mai optimistă, mai ales pentru industria petrolieră. Se numește abiogen.

Și apoi prima persoană care a prezentat această ipoteză a fost omul de știință rus Dmitri Ivanovici Mendeleev. Odată, pe când se afla în Baku, a întâlnit un geolog foarte faimos la acea vreme, al cărui nume era German Abikh. Acest geolog, pe baza datelor geologice științifice pe care le avea, i-a spus lui Mendeleev că toate cele mai mari câmpuri de petrol, de regulă, sunt situate lângă falii și crăpături din scoarța terestră.

Luând în considerare aceste informații, Dmitri Ivanovici și-a dezvoltat propria teorie despre origine naturală acest mineral. El a sugerat că prin astfel de fisuri și defecte apa de suprafață pătrunde adânc în scoarța terestră, după care reacţionează cu metalele conținute în ea și cu compușii lor de carburi.

Potrivit omului de știință, în urma acestui proces se formează hidrocarburile. Apoi, de-a lungul acelorași falii și fisuri, acestea se ridică mai aproape de suprafață în timp, ceea ce duce la apariția unui zăcământ de petrol sau gaze. Principalul lucru în această teorie este că, potrivit lui Mendeleev, durata acestui proces nu depășește zece ani.

Dacă credem această ipoteză, atunci rezervele de hidrocarburi ale civilizației noastre vor dura încă multe secole, deoarece zăcămintele aflate în curs de dezvoltare vor fi restabilite treptat dacă dezvoltarea lor va fi oprită pentru o perioadă de timp.

Teoria biogenă a originii petrolului

Cu toate acestea, în condiții de cerere enormă pentru această resursă energetică, care este în continuă creștere datorită creșterii constante a populației glob, nu este posibilă oprirea producției în câmpurile deja exploatate. Orice speranță stă doar în rezerve noi, neatinse de materii prime.

În prezent, teoria abiogenă câștigă o popularitate tot mai mare odată cu dezvoltarea tehnologii moderne permite oamenilor de știință să găsească din ce în ce mai multe dovezi ale adevărului său. De exemplu, a fost dovedit științific și verificat prin numeroase experimente că atunci când este încălzită la o temperatură de patru sute de grade Celsius, orice hidrocarbură care conține compuși polinaftenici începe să elibereze ulei pur. Și acesta este un fapt de încredere dovedit științific.

"aur negru" artificial

— Permite-mi! – întrebați, „dacă uleiul poate fi obținut în laboratoare, atunci de ce atunci cheltuiți sume uriașe de bani pentru extragerea lui din intestinele pământului?” Nu este atât de simplu și principala problema este că costul uleiului artificial este foarte mare. Cu alte cuvinte, la prețurile la care va fi vândut, nimeni nu o va cumpăra, iar producția unui astfel de produs va fi neprofitabilă. Obținerea acestui produs în condiții de laborator a fost interesantă doar din punct de vedere științific, deoarece însăși posibilitatea unui astfel de proces a confirmat încă o dată teoria lui Mendeleev.

Pentru comparație, să ne uităm la originea acestui valoros purtător de energie naturală. Conform opiniei actuale, organismele vii moarte care s-au scufundat pe fundul mării s-au găsit într-un mediu în care nu există oxigen și microorganisme, în urma cărora nu s-a produs descompunerea lor (din cauza absenței proceselor oxidative și a influenței microbilor). ). Ca urmare, s-au acumulat sedimente mâloase. În procesul de mișcări ale straturilor geologice ale scoarței terestre, aceste sedimente s-au scufundat la adâncimi din ce în ce mai mari, pătrunzând în intestinele Pământului.

Timp de multe milioane de ani, acest nămol a fost expus la temperaturi ridicate și presiune mare, care a provocat anumite substanțe chimice și procese fizice. Carbonul conținut în aceste zăcăminte a început să formeze compuși cu hidrogenul (hidrocarburi). Hidrocarburile cu greutate moleculară mare sunt substanțe lichide care fac parte din petrol. Iar hidrocarburile cu greutate moleculară mică sunt tocmai compușii chimici gazoși din care se formează binecunoscutul gaz natural.

De aceea, în zonele de producție a petrolului există întotdeauna gaze de hidrocarburi, numite gaze asociate, deși pe planeta noastră există și zăcăminte de gaz natural pur, fără prezența materiilor prime petroliere lichide. Această teorie doar confirmă ipoteza biogene a lui M.V. Lomonosov, deci nu există încă un răspuns clar la întrebarea despre originea uleiului.

Deci, ce concluzii se pot trage din toate cele de mai sus?

În prezent, oamenii de știință nu pot spune exact cum se formează mineralele de hidrocarburi. Ambele ipoteze existente în lumea științifică modernă sunt confirmate și nu a fost încă posibilă infirmarea completă a uneia dintre ele.

Dacă teoria lui Lomonosov este corectă, atunci civilizatie umana este urgent să căutăm surse alternative de energie, pentru că dacă rezerve hidrocarburi naturale va fi epuizat economie mondială Ne așteaptă o criză foarte profundă. Pe baza celor mai rele, știința mondială lucrează activ în această direcție. Am învățat deja cum să facem combustibil din plante, să folosim energia vântului și a valurilor de maree pentru a genera energie electrică, evoluțiile în domeniul producției de automobile electrice au avansat mult, iar lucrările în acest domeniu sunt în desfășurare constantă.

Cu toate acestea, până acum oamenii de știință nu pot oferi un înlocuitor echivalent pentru petrol, iar „aurul negru” rămâne cel mai important purtător natural de energie pentru întreaga civilizație umană.

Puțini se îndoiesc că mintea umană, după ce a lansat o rachetă în spațiu și s-a scufundat pe fundul oceanelor lumii, va găsi o cale de ieșire din această situație, indiferent de teoria originii petrolului și a gazelor naturale care se va dovedi a fi adevărată. De exemplu, există o mulțime de hidrogen, din care se poate face combustibil, în apele oceanelor lumii.

Întrebarea aici este alta - când progresul științific și tehnologic va face sursele alternative de energie la fel de ieftine și accesibile ca hidrocarburile. Și dacă acest lucru se întâmplă mai târziu decât se epuizează rezervele de resurse energetice convenționale, atunci tranziția economiei mondiale la noi surse de energie s-ar putea dovedi a fi foarte dureroasă.