Zakaj je na zemlji toliko nafte, plina, premoga? (1 fotografija). Nafta - živa in mrtva: Od kod črno zlato

Ameriški raziskovalci so odkrili mikroalge, ki so dale "začetek" vseh sedanjih zalog nafte in premoga. Strokovnjaki iz ZDA so prepričani, da so bile prav odkrite mikroalge razlog za kopičenje teh virov.

Skupina strokovnjakov pod vodstvom profesorja Joea Chapela z Univerze v Kentuckyju v ZDA je našla mikroorganizem, ki je postal osnova absolutno vseh zalog premoga in nafte na Zemlji. Zdaj se raziskovalci ukvarjajo z gensko modifikacijo na novo odkritega mikroorganizma, ki lahko postane pravi vir goriva in reši vse bodoče energetske probleme človeštva.

Prej so znanstveniki ugotovili, da sta premog in nafta nastala kot posledica vitalne aktivnosti mikroorganizmov, ki so živeli na Zemlji pred več kot 500 milijoni let. Pred kratkim je skupina ameriških raziskovalcev ugotovila, da je samo en organizem najbolj neposreden vzrok za nastanek in kopičenje teh pomembnih naravni viri. Strokovnjaki so ugotovili, da gre za mikroalgo Botryococcus braunii, ki ima kemične »odtise« v vseh vrstah olja. Ker nafta sčasoma v daljšem časovnem obdobju postane premog, je vir tega trdnega goriva tudi alga B.braunii.

"Še bolj zanimivo pa je, da ta neverjetna alga obstaja še danes in bi lahko postala glavna raziskovalna tarča za velike kemične in petrokemične industrije," pravi Joe Chapel.

Kljub očitnemu ogromnemu "delu" na oblikovanju trenutnih zalog nafte in premoga B.braunii, žal, raste precej počasi, zato v svoji naravni obliki ni zelo primeren kot neposreden vir za ustvarjanje zalog biogoriv. Toda strokovnjaki lahko uporabijo gene B.braunii za ustvarjanje alternativnih mikroorganizmov, ki so lahko sposobni učinkovite in hitre biosinteze ogljikovodikov.

Danes že obstajajo zelo uspešni primeri izolacije želenih genov, za katere je značilna visoka biokemična aktivnost, in njihovega prisilnega vnašanja v genom kvasovk. Posledično nastanejo na splošno nezahtevni živi viri biogoriv, ​​ki lahko v prihodnosti postanejo obnovljiva alternativa klasični metodi pridobivanja nafte.

Po mnenju znanstvenikov ima uporaba genov B. braunii ogromne prednosti, saj ima ta mikroorganizem edinstven molekularni mehanizem za proizvodnjo ogljikovodikovih surovin. In moram reči, da nobena znana bakterija ni obdarjena s podobnimi lastnostmi, kar na splošno potrjujejo ogromne zaloge premoga in nafte, ki jih je B.braunii začel ustvarjati pred več milijoni let. Po mnenju strokovnjakov bo prenos edinstvenih genov alge Botryococcus braunii v hitro rastoči in ne preveč muhast organizem omogočil ustvarjanje poceni in zelo učinkovitih bioreaktorjev, ki proizvajajo gorivo.

Napovedi

Menijo, da bosta svetovna gospodarska rast in ledena zima na severni polobli povečala povpraševanje po nafti v trenutno leto ki bo presegla pričakovanja številnih strokovnjakov in gospodarstvenikov. To poroča Mednarodna agencija za energijo (IEA).

Po napovedih te agencije naj bi obseg povpraševanja po nafti dosegel 89,1 milijona sodov na dan v primerjavi s 87,7 milijona sodov na dan lani.

IEA opozarja, da bi današnja visoka cena nafte lahko povzročila upočasnitev svetovnega gospodarskega okrevanja. Poleg tega IEA sporoča, da lahko proizvajalci nafte, vlagatelji in potrošniki občutno trpijo, če se bo cena nafte ohranila pri okoli 100 USD za sod.

Olja ne bo nikoli zmanjkalo?

Pred nekaj desetletji so geologi menili, da bi moralo zalog plina in nafte na Zemlji večkrat zmanjkati. Najnovejši podatki silijo znanstvenike v pojasnilo, da bo zalog ogljikovodikov na našem domačem planetu dovolj po vsej verjetnosti kar za pol stoletja. V tem primeru seveda govorimo o ogljikovodikih organskega izvora.

Medtem so nedavni poskusi na Inštitutu za fiziko visokega tlaka Ruske akademije znanosti v mestu Troitsk pokazali, da lahko naša Zemlja nenehno proizvaja nafto in plin. V zgornjem plašču je veliko ogljika, pravijo ruski specialisti, pogosto pride na površje – recimo v obliki diamantov skozi kimberlitne cevi.

Kot pojasnjujejo domači znanstveniki, v črevesju zemlje poteka stalen prenos mase, prenos toplote. In to pomeni, da so kamnine in različne snovi, ki so prisotne v plašču našega planeta, sposobne neizčrpnega razmnoževanja ogljikovodikov, vključno z nafto.

Nafta je tekoči gorljivi mineral, ki ga najdemo v sedimentne kamnine Zemlja. Sestava nafte je kompleksna mešanica več sto različnih ogljikovodikov in spojin, ki poleg ogljika in vodika vsebuje različne količine žvepla, dušika, kisika in kovin. Avtor: videz olje je oljnata tekočina od temne do svetle barve odvisno od vsebnosti smolnatih snovi v njem. Je lažji od vode, v njej praktično netopen, njegova relativna gostota je običajno od 0,80 do 0,92. Viskoznost olja je veliko večja od viskoznosti vode. Vrelišče različnih ogljikovodikov in frakcij, ki sestavljajo olje, se giblje od 40-50 °C do visoke temperature(do 500-600 °C). Olje je ime dobilo po perzijski besedi "nafata", kar pomeni "puščanje, iztekanje". Pojav nafte na Zemlji je še vedno predmet stalnih znanstvenih razprav (predvsem dve medsebojno izključujoči hipotezi - njen organski in anorganski izvor).

Po hipotezi o anorganskem izvoru nafte (abiogena hipoteza) so ogljikovodiki nastali kot posledica pretvorbe anorganskih spojin. Že leta 1805 je nemški znanstvenik A. Humboldt trdil, da nafta izvira iz primitivnih kamnin, pod katerimi počiva energija vseh vulkanskih pojavov. Leta 1876 je francoski kemik M. Berthelot, ki je umetno sintetiziral ogljikovodike iz anorganskih snovi, predlagal, da je nafta nastala v črevesju Zemlje iz mineralnih spojin.

Leta 1876 je ruski znanstvenik D. I. Mendelejev orisal svojo "karbidno" hipotezo o nastajanju nafte, po kateri voda, ki pronica v zemeljsko črevo in medsebojno deluje s kovinskimi karbidi, zlasti železom, pod vplivom visokih temperatur in tlaka tvori ogljikovodike. in ustrezni kovinski oksidi. Abiogeno teorijo so potrdili poskusi pridobivanja vodika in nenasičenih ogljikovodikov z delovanjem žveplove kisline (H2SO4) na lito železo, ki vsebuje znatne količine ogljika. Leta 1878 so francoski znanstveniki predelali klorovodikova kislina(HC1) zrcalili lito železo in železo z vodno paro pri beli vročini, prejeli vodik in ogljikovodike, ki so celo dišali po olju.

K razvoju hipoteze o anorganskem izvoru nafte je pomembno prispeval znani leningrajski naftni geolog N. A. Kudryavtsev. V petdesetih letih 20. stoletja, ko je povzel obsežno geološko gradivo o naftnih in plinskih poljih sveta, je ustvaril lastno magmatsko hipotezo o izvoru nafte, po kateri ogljikovodikovi radikali najprej nastanejo iz ogljika in vodika v zemeljskem plašču na visokih temperaturah. temperatura in tlak, ki se dvigujeta v plasti zemeljska skorja(v regiji nad nizke temperature in tlak), medsebojno delujejo med seboj in z vodikom ter se spremenijo v olje. Nastalo olje, ki se premika v skali vzdolž razpok navpično in vodoravno, se kopiči v pasteh ne le v zgornjih plasteh Zemlje, ampak tudi v globini. Te poglede N. A. Kudrjavceva potrjuje vedno večja globina (več kot 10 km) vrtanja naftnih vrtin.

Toda "karbidna" hipoteza ne pojasni pojava vseh ogljikovodikov različnih struktur, ki so prisotni v olju. Skupaj z vulkansko hipotezo o izvoru nafte je ruski geolog V. D. Sokolov leta 1889 predstavil vesoljsko teorijo, po kateri je plinski strdek postopoma prešel v tekočo fazo in ogljikovodiki, ki jih vsebuje (spojine ogljika z vodikom) so bili raztopljeni v tekoči magmi, ki se ob ohlajanju spremeni v trdno zemeljsko skorjo, vzdolž razpok, v katerih so se ogljikovodiki dvignili v njene zgornje plasti in oblikovali kopičenja nafte in plina.

Že v našem času, ko je združil vulkansko in vesoljsko hipotezo v eno celoto, je novosibirski raziskovalec V. A. Salnikov predlagal, da se je zaradi trka satelita z Zemljo okrepila vulkanska in gorska dejavnost. Milijarde ton tokov vulkanskega pepela in blata so se napolnile v globokem drobovju Zemlje ogljikovodiki, prineseni iz vesolja, kjer so se pod vplivom visokih temperatur in pritiskov spremenili v nafto in plin.

Bistvo organske hipoteze o izvoru nafte je, da sta nafta in plin nastala iz organske snovi, ki je bila prvotno v razpršenem stanju v sedimentnih kamninah. Predvideva se, da so bile takšne organske snovi odmrli ostanki mikroflore in mikrofavne (plankton itd.), ki so se razvili l. morska voda, ki jih pomešali z ostanki živali ter flora. Glavni procesi transformacije organske snovi, zakopane v sedimentnih kamninah, so se zgodili po potopitvi v znatne globine, kjer se je pod vplivom visokih temperatur in tlakov ter zaradi katalitičnega delovanja kamnin organska snov pretvorila v naftne ogljikovodike. To je trajalo več sto (približno 570) milijonov let, kar pa je le približno 10% zgodovine Zemlje. Leta 1888 sta nemška znanstvenika G. Gefer in K. Engler z destilacijo ribjega olja pri temperaturi 400 °C in tlaku približno 1 MPa pridobila nasičene ogljikovodike, parafin in mazalna olja.

Leta 1919 je ruski znanstvenik akademik N. D. Zelinsky med predelavo organskega blata rastlinskega izvora(sapropel iz jezera Balkhash) so prejeli bencin, kerozin, težka olja in metan.

Akademik I. M. Gubkin je v svoji knjigi "Učenje o nafti" (1932) obravnaval tudi sapropel - bitumensko blato rastlinskega in živalskega izvora - kot izhodiščno snov za nastanek nafte. Plasti, obogatene z organskimi ostanki, prekrivajo mlajši sedimenti, ki ščitijo mulj pred oksidacijo s kisikom v atmosferi in njegovo kasnejšo transformacijo pod vplivom anaerobnih bakterij. V rezervoarju se s tektonskim premikanjem povečata temperatura in tlak, kar vodi do pretvorbe organske snovi v nafto. Stališča I. M. Gubkina o nastanku nafte so podlaga za sodobno hipotezo o njegovem biogenem izvoru, po kateri proces nastajanja naftnih nahajališč vključuje glavne faze sedimentacije in pretvorbo organskih ostankov v nafto.

Dopisni član Akademije znanosti ZSSR A. A. Vorobyov je predlagal, da električna energija poleg temperature in tlaka sodeluje tudi v naravnih procesih. Tako se metan, ki se sprosti iz organskih spojin pod vplivom električne razelektritve, ki nastane ob stiku kamnin med tektonskimi procesi, pretvori v acetilen, etilen in druge ogljikovodike, ki so del nafte.

Akademik V. I. Vernadsky, utemeljitelj sodobne geokemije nafte v začetku 20. stoletja. držal tudi biogene hipoteze o nastanku nafte: "Organizmi so nedvomno izhodiščni material olj." Po hipotezi V. I. Vernadskega so ogljik in njegove spojine vključeni v strukturo nafte, plina, premoga in drugih kamnin, ki so del globalnega sistema geokemičnega kroženja.

v zemeljski skorji (slika 1.1). Glavna med temi spojinami je ogljikov dioksid (CO2), katerega vsebnost v ozračju je ocenjena na 4 10 ton, hkrati pa se iz ozračja letno absorbira več kot 8 108 ton CO2 kot posledica fotosinteze in preperevanje. To pomeni, da bi lahko ogljik v odsotnosti kroženja v tisočih letih popolnoma izginil iz ozračja in bil »zakopan« v kamninah, kjer so zaloge CO2 približno 500-krat večje kot v ozračju.

Metan (CH4) je tudi nosilec ogljika, njegova vsebnost v atmosferi je 5109 ton, vendar iz atmosfere del CH4 preide v stratosfero in naprej v prostora. Poleg tega se metan porablja tudi kot posledica fotokemičnih transformacij. Če upoštevamo, da je trajanje obstoja molekule CH4 v ozračju približno 5 let, potem bi moralo za dopolnitev njegovih zalog v ozračje v obliki izhlapevanja metana letno vstopiti približno 109 ton metana iz podzemnih zalog. ali »plinsko dihanje Zemlje«.

Trenutno se zemeljski plašč med vulkanskimi izbruhi in razplinjevanje črevesja zaradi "plinskega dihanja" planeta štejeta za vir vnosa ogljika. Hkrati se obnavljanje zalog ogljika pojavi kot posledica vlečenja sedimentov oceanskih kamnin v plašč, ko se plošče potiskajo ena proti drugi. V veliko manjšem obsegu (10 - 10 od celotne količine letno "skladiščenega") ogljika dovajamo skupaj z meteoritno snovjo iz vesolja.

Profesor Moskovske državne univerze B. A. Sokolov slikovito piše o organskem izvoru nafte in plina: »Nafta je rezultat fizikalno-kemijskih reakcij pri trčenju dveh nasprotno gibajočih se tokov: padajočega organomineralnega vala sedimentnih plasti, ki vsebujejo organsko snov in so podvržene katagenskim transformacijam, na eni strani in naraščajoča tekočina, ki izvaja prenos toplote in mase iz črevesja Zemlje na njeno površino - na drugi strani.

Večina beloruskih znanstvenikov (akademik Nacionalna akademija Znanosti Belorusije in Ruska akademija znanosti R. G. Garetsky, dopisni člani Nacionalne akademije znanosti Belorusije R. E. Aizberg in A. V. Kudelsky) povezujejo nastanek nafte in zemeljskega plina z organsko (sedimentno-migracijsko) teorijo. Njihov položaj je posledica dejstva, da so skoraj vsa znana kopičenja nafte in ogljikovodikov omejena na sedimentne plasti in območja razvoja tako imenovanih kompleksov izvora nafte in plina (plina in plina). Obstaja zelo velika podobnost večine organskih spojin, ki jih najdemo v sedimentnih kamninah, z ogljikovodiki, ki sestavljajo večino nafte, medtem ko je dokazano, da so organske snovi v nafti biogenega izvora. V skladu s sedimentno-migracijsko teorijo je vsebnost nafte in plina v podzemlju zgodovinski pojav. Odvisno je od količine in kakovosti organske snovi generacijskih kamnin, intenzivnosti njihovega pogrezanja v velike globine (2-10 km ali več) v rastočem visokotemperaturnem okolju (od 60-80 do 150-200 ° C) .

V zvezi s tem vsa raziskovalna dela za odkrivanje novih naftnih in plinskih polj v Belorusiji temeljijo na konceptu njihovega organskega izvora.

Hkrati so po mnenju akademika R. G. Garetskyja ugotovljeni primeri odkrivanja naftnih pojavov v kristalnih ali magmatskih kamninah (če niso povezani s prelivanjem iz sedimentnih plasti) lahko dokaz o možnosti nastanka nafte in naftedov v anorganski (abiogeni) način. Toda takšni naftidni pojavi so neprimerljivo redkejši kot nafta v sedimentnih kompleksih.

Beloruski znanstvenik, dopisni član Nacionalne akademije znanosti Belorusije Yu M. Pleskachevsky je v poznih osemdesetih letih prejšnjega stoletja predlagal radiacijsko-kemijsko hipotezo o nastanku nafte, ki temelji na znanih pojavih interakcije ionizirajočega sevanja s snovjo. . Po tej hipotezi nafta nastaja tako iz organske snovi sedimentne plasti kot iz ogljikovih plinov globokega in nadglobokega izvora. Pod vplivom naravnega sevanja zemeljskih kamnin se plini plaščnega (abiogenega) izvora, kot so metan in nizkomolekularni ogljikovodiki, ki so prisotni tudi v produktih razgradnje organskih snovi, »zakopanih« v sedimentih, torej biogenega izvora, polimerizirajo in nato spremenijo v olje. Hkrati je globina teh transformacij v veliki meri odvisna od absorbirane doze sevanja, ki določa nastanek olja različne sestave in viskoznosti.

V prid radiacijsko-kemični hipotezi o nastanku nafte dokazuje prisotnost naravnih radioaktivnih snovi v njem: urana, torija itd., Pa tudi vanadijevih spojin (katerih koncentracija v težkih

Skupno napoved o skorajšnjem (v 30-50 letih) izčrpanju zalog nafte strokovnjaki dojemajo na različne načine. Večina jih spoštuje ("je"), drugi so skeptični ("zaloge nafte so neomejene!"), tretji pa obžalujejo ("lahko bi bilo dovolj za stoletja ..."). "Popular Mechanics" se je odločil preučiti to vprašanje.

Nastajanje olja po biogeni teoriji

Obseg proizvodnje nafte na polju " beli tiger» na morski polici Vietnama presegla najbolj optimistične napovedi geologov in navdihnila številne naftaše z upanjem, da so ogromne zaloge "črnega zlata" shranjene na velikih globinah

1494-1555: Georgius Agricola, zdravnik in metalurg Do 18. stoletja je bilo veliko nenavadnih različic izvora nafte (iz "zemeljske maščobe pod vplivom voda potopa", iz jantarja, iz urina kitov itd.). Leta 1546 je George Agricola zapisal, da je nafta anorganskega izvora, premog pa nastane z njenim zgoščevanjem in strjevanjem.

1711−1765: Mihailo Vasiljevič Lomonosov, znanstvenik-enciklopedist - kemik, fizik, astronom itd. Eden prvih, ki je izrazil znanstveno utemeljen koncept izvora nafte iz rastlinskih ostankov, izpostavljenih zoglenenju in pritisku v zemeljskih plasteh ("O plasti zemlje", 1763): "Rjavo in črno oljnato snov izloča podzemna toplota iz pripravljenega oglja ..."

1834−1907: Dmitrij Ivanovič Mendelejev, kemik, fizik, geolog, meteorolog itd. Sprva je delil idejo o organskem izvoru nafte (kot rezultat reakcij, ki potekajo v velikih globinah, pri visokih temperaturah in tlakih, med ogljikovimi železo in voda, ki pronica s površine zemlje). Kasneje se je držal "anorganske" različice

1861−1953: Nikolaj Dmitrijevič Zelinski, organski kemik Pomembno je prispeval k reševanju problematike izvora nafte. Pokazal je, da lahko nekatere ogljikove spojine, ki so del živali in rastlin, pri nizkih temperaturah in ustreznih pogojih tvorijo produkte, podobne olju v smislu kemična sestava in fizične lastnosti

1871−1939: Ivan Mihajlovič Gubkin, naftni geolog Ustanovitelj sovjetske naftne geologije, zagovornik biogene teorije. Povzel je rezultate študij o naravi nafte in prišel do zaključka: proces njenega nastajanja je neprekinjen; najbolj ugodna za nastanek nafte so nestabilna v preteklosti območja zemeljske skorje na mejah območij pogrezanja in dvigovanja

Grobo rečeno, nihče ne ve, kako dolgo bodo še zadržale zaloge nafte. Še bolj presenetljivo je, da do zdaj nihče ne more natančno povedati, kako nastane nafta, čeprav razprava poteka že od 19. stoletja. Znanstveniki so bili glede na svoja prepričanja razdeljeni v dva tabora.

Zdaj v svetu med strokovnjaki prevladuje biogena teorija. Pravi, da sta nafta in zemeljski plin nastala iz ostankov rastlinskih in živalskih organizmov v večstopenjskem procesu, ki je trajal milijone let. Po tej teoriji, katere eden od utemeljiteljev je bil Mihail Lomonosov, so zaloge nafte nenadomestljive in vsa njena nahajališča bodo nekoč izčrpana. Seveda nenadomestljivo glede na minljivost človeških civilizacij: prvo abecedo in jedrsko energijo loči največ štiri tisoč let, medtem ko bo za nastanek nove nafte iz sedanjih organskih ostankov potrebnih več milijonov. To pomeni, da bodo morali naši ne tako oddaljeni potomci najprej brez nafte, potem pa še brez plina ...

Zagovorniki abiogene teorije z optimizmom zrejo v prihodnost. Menijo, da bomo imeli zalog nafte in plina dovolj še za mnoga stoletja. Dmitrij Ivanovič Mendelejev je nekoč v Bakuju od geologa Germana Abiha izvedel, da so naftna polja geografsko zelo pogosto omejena na prelomnice - posebno vrsto razpok v zemeljski skorji. Istočasno se je slavni ruski kemik prepričal, da ogljikovodiki (nafta in plin) nastajajo iz anorganskih spojin globoko pod zemljo. Mendelejev je verjel, da med procesi gradnje gora vzdolž razpok, ki sekajo zemeljsko skorjo, površinska voda pronica v globino Zemlje do kovinskih mas in reagira z železovimi karbidi, pri čemer nastanejo kovinski oksidi in ogljikovodiki. Nato se ogljikovodiki dvignejo skozi razpoke v zgornje plasti zemeljske skorje in tvorijo naftna in plinska polja. Po abiogeni teoriji na nastanek nove nafte ni treba čakati milijone let, gre za popolnoma obnovljiv vir. Zagovorniki abiogene teorije so prepričani, da nova nahajališča čakajo na odkritje na velikih globinah, tista, ki so bila raziskana na ta trenutek lahko se izkaže, da so zaloge nafte zanemarljive v primerjavi s še neznanimi.

Iskanje dokazov

Geologi pa so bolj pesimisti kot optimisti. Vsaj več razlogov imajo, da zaupajo biogeni teoriji. Leta 1888 sta nemška znanstvenika Gefer in Engler postavila poskuse, ki so dokazali možnost pridobivanja olja iz živalskih proizvodov. Pri destilaciji ribjega olja pri temperaturi 4000C in tlaku okoli 1 MPa so iz njega izolirali nasičene ogljikovodike, parafin in mazalna olja. Kasneje, leta 1919, je akademik Zelinsky iz organskega blata z dna jezera Balkhash, pretežno rastlinskega izvora, med destilacijo pridobil surovi katran, koks in pline - metan, CO, vodik in vodikov sulfid. Nato je iz smole izločil bencin, kerozin in težka olja ter z izkušnjami dokazal, da se olje lahko pridobiva tudi iz rastlinskih organskih snovi.

Zagovorniki anorganskega izvora nafte so morali popraviti svoja stališča: zdaj niso zanikali izvora ogljikovodikov iz organskih, ampak so verjeli, da jih je mogoče pridobiti tudi na alternativni, anorganski način. Kmalu so imeli svoje dokaze. Spektroskopske študije so pokazale, da so v atmosferi Jupitra in drugih velikanskih planetov, pa tudi njihovih satelitov in v plinastih ovojnicah kometov prisotni najpreprostejši ogljikovodiki. To pomeni, da če v naravi obstajajo procesi sinteze organskih snovi iz anorganskih, nič ne preprečuje nastajanja ogljikovodikov iz karbidov na Zemlji. Kmalu so bila odkrita še druga dejstva, ki se niso skladala s klasično biogeno teorijo. Na številnih naftnih vrtinah so se zaloge nafte nepričakovano začele obnavljati.

oljna čarovnija

Enega prvih takih paradoksov so odkrili na naftnem polju v regiji Tersko-Sunžensky, nedaleč od Groznega. Prve vrtine so bile tukaj izvrtane leta 1893, na mestih naravnih naftnih oddaj.

Leta 1895 je ena od vrtin iz globine 140 m dala velik vodnjak nafte. Po 12 dneh pretakanja so se stene naftne jame porušile in tok nafte je zalil dvigalke sosednjih vrtin. Le tri leta kasneje so fontano ukrotili, nato pa je presahnila in fontanski način pridobivanja nafte prešli na črpalnega.

Do začetka Velikega domovinska vojna vsi vodnjaki so bili močno zaliti, nekateri med njimi so bili tudi zamašeni. Po nastopu miru je bila proizvodnja obnovljena in na presenečenje vseh so skoraj vse visokovodne vrtine začele proizvajati nafto brez vode! Na nerazumljiv način so vodnjaki dobili »drugi veter«. Pol stoletja pozneje se je situacija ponovila. Do začetka čečenskih vojn so bili vodnjaki spet močno zalivani, njihova proizvodnja se je močno zmanjšala, med vojnami pa niso bili izkoriščeni. Ob ponovnem zagonu proizvodnje so se stopnje proizvodnje močno povečale. Poleg tega so prve majhne vrtine začele črpati nafto skozi obroč ponovno na zemeljsko površje. Zagovorniki biogene teorije so bili zmedeni, medtem ko so "anorganiki" ta paradoks zlahka razložili z dejstvom, da v to mesto olje je anorganskega izvora.

Nekaj ​​podobnega se je zgodilo na enem največjih naftnih polj na svetu, naftnem polju Romashkino, ki se razvija že več kot 60 let. Po mnenju tatarskih geologov bi lahko iz vrtin polja pridobili 710 milijonov ton nafte. Vendar pa so do danes tukaj proizvedli že skoraj 3 milijarde ton nafte! Klasični zakoni geologije nafte in plina ne morejo pojasniti opaženih dejstev. Zdelo se je, da nekatere vrtine utripajo: padec proizvodnih stopenj je nenadoma nadomestila njihova dolgoročna rast. Utripajoč ritem so opazili tudi v številnih drugih vodnjakih na ozemlju nekdanje ZSSR.

Nemogoče je ne omeniti polja belega tigra na morski polici Vietnama. Od samega začetka pridobivanja nafte so "črno zlato" pridobivali izključno iz sedimentnih plasti, tu so sedimentno plast (približno 3 km) prevrtali, vstopili v temelje zemeljske skorje in vrtino bruhali. Še več, po izračunih geologov bi lahko iz vrtine pridobili približno 120 milijonov ton, vendar je tudi po tem, ko je bila ta količina proizvedena, nafta še naprej tekla iz črevesja z dobrim pritiskom. Področje je pred geologe postavilo novo vprašanje: ali se nafta kopiči le v sedimentnih kamninah ali so lahko njen rezervoar kletne kamnine? Če je v temelju tudi nafta, se lahko izkaže, da so svetovne zaloge nafte in plina veliko večje, kot si mislimo.

Hitro in neorgansko

Kaj je povzročilo »drugi veter« številnih vrtin, kar je z vidika klasične naftne in plinske geologije nerazložljivo? "Na Tersko-Sunženskem polju in nekaterih drugih lahko nafta nastane iz organske snovi, vendar ne v milijonih let, kot predvideva klasična geologija, ampak v nekaj letih," pravi vodja Oddelka za geologijo ruske države Univerza za nafto in plin. NJIM. Gubkin Viktor Petrovič Gavrilov. - Proces njegovega nastajanja lahko primerjamo z umetno destilacijo organskih snovi, ki je podobna poskusom Geferja in Zelinskega, vendar jo izvaja narava sama. Takšna hitrost nastajanja nafte je postala mogoča zaradi geoloških značilnosti območja, kjer se skupaj s spodnjim delom litosfere del sedimentov vleče v zgornji plašč Zemlje. Tam v pogojih visokih temperatur in pritiskov potekajo hitri procesi razgradnje organskih snovi in ​​sinteza novih molekul ogljikovodikov.”

Na polju Romashkinskoye po mnenju profesorja Gavrilova deluje drug mehanizem. Tukaj, v debelini kristalnih kamnin zemeljske skorje, v temelju, je debela plast gliničastih gnajsov, starih več kot 3 milijarde let. Te starodavne kamnine vsebujejo veliko (do 15 %) grafita, iz katerega pri visokih temperaturah ob prisotnosti vodika nastajajo ogljikovodiki. Po prelomih in razpokah se dvigajo v porozno sedimentno plast skorje.

Obstaja še en mehanizem za hitro obnavljanje zalog ogljikovodikov, ki ga najdemo v zahodnosibirski naftni in plinski provinci, kjer je skoncentrirana polovica ruskih zalog ogljikovodikov. Tukaj, po mnenju znanstvenika, v zakopani razpočni dolini starodavni ocean procesi tvorbe metana iz anorganskih snovi so se in se še dogajajo, kot pri »črnih kadilcih« (glej stransko vrstico). Toda lokalno razpočno dolino blokirajo padavine, ki ovirajo razpršitev metana in povzročijo njegovo koncentracijo v kamnitih rezervoarjih. Ta plin je vseskozi dovajal in še naprej dovaja ogljikovodike Zahodno sibirska nižina. Tu nafta hitro nastaja iz organskih spojin. Torej bodo ogljikovodiki vedno tukaj?

"Če zgradimo naš pristop k razvoju polja na novih načelih," odgovarja profesor, "usklajujemo stopnjo črpanja s stopnjo dotoka ogljikovodikov iz proizvodnih centrov na teh območjih, bodo vrtine delovale več sto let."

Toda to je preveč optimističen scenarij. Resničnost je bolj kruta: da bi se zaloge obnovile, bo človeštvo moralo opustiti "nasilne" tehnologije rudarjenja. Poleg tega bo treba uvesti posebna sanacijska obdobja, ki bodo začasno zavrnila izkoriščanje nahajališč. Ali se lahko odločimo za to kljub naraščajočemu svetovnemu prebivalstvu in naraščajočim potrebam? Komaj. Konec koncev, razen jedrske energije, nafta še vedno nima vredne alternative.

Dmitrij Ivanovič Mendelejev je v predpreteklem stoletju kritično izjavil, da je kurjenje nafte podobno kurjenju peči z bankovci. Če bi veliki kemik živel danes, bi nas verjetno označil za najbolj noro generacijo v zgodovini civilizacije. In morda bi se motil - naši otroci nas še vedno lahko prekašajo. Toda vnuki najverjetneje ne bodo imeli takšne priložnosti ...

Običajno ni dvoma o nastanku nafte in premoga - to so organski ostanki starodavnih rastlin in živali, preoblikovani pod vplivom pritiska iz črevesja in s pomanjkanjem kisika. Zato premog in nafto upravičeno uvrščamo med neobnovljive vire, tisk pa nas redno straši z zelo kratkim časom do popolnega izčrpanja. V kotu je to neizpodbitno potrjeno - sledi starodavnih živalskih organizmov in rastlin. Toda z oljem se izkaže, da vse še zdaleč ni tako preprosto. Obstajata še vsaj dve teoriji, ki imata dokaj resno znanstveno podlago.

Izkušnje nemških znanstvenikov G. Geferja in K. Englerja, ki so jih postavili leta 1888, služijo kot potrditev klasične teorije o nastajanju nafte. Izvedli so destilacijo ribjega olja pri temperaturi 400 C in tlaku približno 1 MPa. Hkrati jim je uspelo pridobiti nasičene ogljikovodike, parafin, mazalna olja z visoko vsebnostjo alkenov, naftenov in arenov. Kasneje akademik N.D. Zelinsky je izvedel podoben poskus, vendar je bilo kot začetni material izbrano organsko blato, nastalo iz alg. Uspelo mu je dobiti bencin, kerozin, težka olja, pa tudi metan ...

Zdi se, da je s tem postopkom vse postalo na svoje mesto. Pred milijoni let so se odloženi ostanki, ki so padli v velike globine (kako?) pod vplivom pritiska in temperature spremenili v nafto-plin-premog. Kmalu (čez 50 let) jih bomo vse izvlekli, na obnovitev zalog pa bomo morali počakati še nekaj milijonov let. Ni ga bilo tam. Dejstva kažejo, da se procesi nastajanja nafte in plina nadaljujejo in to z veliko večjo hitrostjo, kot je to mogoče po klasični teoriji.

Dejstva o nenehnem nastajanju nafte in plina dokazujeta dolga življenjska doba nahajališč, ki doseže sto ali več let, in skupni obseg kumulativne proizvodnje, ki je večkrat višja od prvotno načrtovane. Raven proizvodnje na poljih se v poznejših fazah najprej zmanjša na 10-20% največje ravni proizvodnje, nato pa se stabilizira. Na primer, polje Shebelinskoye deluje že več kot 50 let in njegovih virov ne zmanjka. Začetne zaloge plina polja so bile večkrat prilagojene navzgor. Trenutno so 2-krat višje od prvotno odobrenih. V Tatarstanu je tudi jasno neskladje med naftnimi viri in obsegom proizvodnje nafte. Izčrpanih je že več kot 3 milijarde ton nafte, medtem ko je ocena njihovega naftnega izvora za celotno sedimentno plast le 709 milijonov ton in to niso osamljeni primeri.

Prva teorija. Karbidni ali biogeni.

Leta 1866 je francoski kemik M. Berthelot predlagal, da je nafta nastala (in nastaja) v črevesju Zemlje iz mineralov. V podporo svoji teoriji je izvedel več poskusov in uspelo mu je umetno sintetizirati ogljikovodike iz anorganskih snovi.

Deset let pozneje, 15. oktobra 1876, je D. I. Mendelejev na srečanju Ruskega kemijskega društva predstavil svojo hipotezo o nastajanju nafte. Veliki kemik je verjel, da med procesi gradnje gora voda prodre globoko v razpoke-prelome, ki prerežejo zemeljsko skorjo. Ko prodre v črevesje, se na koncu sreča z železovimi karbidi in pod vplivom visokih temperatur in tlaka vstopi v kemijska reakcija. Kot rezultat te reakcije nastanejo železovi oksidi in ogljikovodiki. Nastale snovi se vzdolž prelomov skorje dvignejo v njene zgornje plasti in nasičijo porozne kamnine. Posledično nastajajo plinska in naftna polja.

Mendelejev se v tem primeru nanaša na poskuse pridobivanja vodika in nenasičenih ogljikovodikov z delovanjem žveplove kisline na lito železo, ki vsebuje zadostno količino ogljika.

Takrat zamisli Mendelejevega "čistega kemika" niso bile uspešne pri geologih, ki so menili, da so poskusi, izvedeni v laboratoriju, drugačni od procesov, ki se dogajajo v naravi. Vendar pa je karbidna ali, kot jo tudi imenujejo, biogena teorija o izvoru nafte dobila dokaze iz nepričakovanega vira - od astrofizikov. Študija spektra nebesna telesa je pokazala, da so ogljikovodiki prisotni v atmosferi Jupitra in nekaterih drugih planetov ter v plinastih ovojnicah kometov. No, ker so ogljikove in vodikove spojine v vesolju pogoste, pomeni, da potekajo procesi sinteze organskih snovi iz anorganske snovi v naravi!

Druga teorija. Kroženje ogljika v naravi.

Skupina znanstvenikov z Inštituta za probleme nafte in plina Ruske akademije znanosti (IPOG RAS) pod vodstvom doktorja geoloških in mineraloških znanosti Azarija Barenbauma je razvila drugo teorijo o izvoru nafte in plina. Po njihovem konceptu lahko nahajališča ogljikovodikov nastanejo ne v milijonih let, ampak v desetletjih. Obenem je pod vprašaj postavljena teorija o učinku tople grede, saj je glavna teza, da se raven ogljikovega dioksida v ozračju lahko samoregulira, kar pomeni, da v ozračju ni nenadzorovanega kopičenja ogljikovega dioksida.

Teorija ruskih znanstvenikov kaže, da nastajanje nafte in plina ni toliko geološki kot podnebni proces. Povezana je s kroženjem vode in ogljika na Zemlji. Ogljik, ki prihaja z deževnico, zajet iz atmosfere v obliki bikarbonata v pogojih zemeljske skorje, se reducira v ogljikovodike, iz katerih že v geoloških strukturah-pasti nastajajo kopičenja nafte in plina. Po mnenju ruskih znanstvenikov se do 90% akumulacij nafte in plina na globinah od 1 do 10 kilometrov pojavi zaradi teorije, ki jo je opisal, le 10% zalog pa nastane iz organskih ostankov, kot predvideva klasična teorija.

In še en pomemben zaključek ruskih geologov je, da se zaradi aktivne udeležbe pri nastajanju nafte in plina podnebnega cikla obnavljanje nahajališč fosilnih ogljikovodikov ne zgodi v več sto tisočih in milijonih let, ampak šele v nekaj desetletjih. . In drugi sklep je, da zmerno črpanje nafte in plina iz nahajališč ne bi smelo močno vplivati ​​na potencialni naftni in plinski potencial regije. Vendar to velja pod pogojem, da se bodo ogljikovodiki porabili v isti regiji kot njihova proizvodnja. To pomeni, da termoelektrarne, ki delujejo na ogljikovodike, kompenzirajo proizvodnjo nafte in plina z njihovim nastajanjem.

Vladimir Khomutko

Čas branja: 4 minute

A A

Teorije o izvoru nafte

Obstoj sodobnega svetovnega gospodarstva je nepredstavljiv brez rudnin, kot sta nafta in plin, zato nafto pogosto imenujejo "črno zlato", saj veliko povpraševanje po tem energentu naftnim podjetjem omogoča solidne dobičke. Mnogi se zanimajo za vprašanje, kakšen je izvor nafte in plina in kaj je nafta na splošno. V tem članku bomo poskušali odgovoriti na ta vprašanja v dostopnem jeziku.

Olje je kompleksna mešanica različnih kemične snovi, v katerem prevladujeta dva elementa - ogljik in vodik, katerih spojine imenujemo ogljikovodiki.

Torej, olje je sestavljeno iz naslednjih kemičnih spojin:

• Ogljikovodiki. Delimo jih na metanske, naftenske, parafinske in aromatske.
• Asfalt in smolnate snovi. Snovi, topne v bencinu, imenujemo asfalteni. Snovi, ki jih bencin ne raztopi, imenujemo smole.
• Žveplo in njegove spojine. Vsebnost žveplovih snovi v olju se običajno giblje od 0,1 do 6 odstotkov, vendar obstajajo olja oz. odlična vsebina ta kemični element.
• Dušikove in kisikove spojine. Njihova vsebnost v olju praviloma ne presega 1 odstotka.
• Kovine. Malo jih je tudi v oljih (manj kot odstotek).

Surova nafta je neprimerna za praktično uporabo. Da bi dobili praktično uporabne izdelke, se predelajo v rafinerijah nafte (rafinerijah). Olje iz polja je surovo in tržno. Surova nafta je snov, ki je nastala naravno v naravi. Vsebuje raztopljene pline, soli, vodo in drobce kamnin.

Vse te nezaželene nečistoče niso samo neuporabne s praktičnega vidika, ampak imajo tudi izjemno negativen učinek na uporabljeno opremo in na cevovode, po katerih se surovine dobavljajo v predelavo. Zato je na naftnih poljih nafta predhodno prečiščena, preden se črpa v glavni naftovod. Po teh postopkih se pridobiva olje, imenovano komercialno olje.

Seznam izdelkov, pridobljenih iz tega minerala, je zelo obsežen. To in vse znane vrste motorna goriva (bencin, dizelsko gorivo, letalski kerozin itd.), pa tudi kotlovsko in ladijsko gorivo (kurilno olje) ter različne vrste olj (mazalna, transmisijska itd.).

Poleg tega se naftne surovine uporabljajo za proizvodnjo plastike, topil, barv, čistil in eksplozivi. Avtomobilske gume tudi iz surovin, pridobljenih iz "črnega zlata". Ni zaman, da se ta mineral imenuje najpomembnejši nosilec energije, saj je njegov glavni namen surovine za gorivo. In že se gorivo z zgorevanjem pretvori v toplotno, mehansko in druge vrste energije.

Trenutno sta najbolj priljubljeni teoriji, ki pojasnjujeta nastanek nafte v naravi, dve hipotezi o izvoru nafte. Obe predpostavki imata v znanstvenem svetu tako svoje goreče zagovornike kot nepomirljive nasprotnike.

Prva teorija je biogena.

Piše, da je nafta nastala iz organskih ostankov najbolj različni tipi rastlinstvo in živalstvo, ta proces pa se je nadaljeval več milijonov let. živali in rastline že več milijonov let. To hipotezo je prvi postavil svetovno znani ruski znanstvenik Mihail Vasiljevič Lomonosov.

Če vzamemo to teorijo za osnovo, potem perspektiva človeštva glede tega energetskega vira ni videti prav nič rožnata. Dejstvo je, da se naša civilizacija razvija veliko hitreje kot naravno nastajanje nafte v naravi.

Z drugimi besedami, človeštvo ga črpa veliko več, kot ima narava časa ustvariti, zaradi česar ta mineral uvrščamo med tako imenovane neobnovljive vire. Zagovorniki te teorije so prepričani, da bo v bližnji prihodnosti zalog črnega zlata zmanjkalo in da bo človeštvo potrebovalo alternativnih virov energija.

Druga teorija je glede tega videti bolj optimistična, zlasti za naftno industrijo. Imenuje se abiogena.

In potem je bil prvi, ki je postavil to hipotezo, ruski znanstvenik Dmitrij Ivanovič Mendelejev. Nekoč, ko je bil v Bakuju, je srečal takrat zelo znanega geologa, ki mu je bilo ime German Abikh. Prav ta geolog je na podlagi znanstvenih geoloških podatkov, ki jih je imel, povedal Mendelejevu, da se vsa največja naftna polja praviloma nahajajo blizu prelomov in razpok v zemeljski skorji.

Ob upoštevanju teh informacij je Dmitrij Ivanovič razvil svojo teorijo o naravnega izvora ta mineral. Predlagal je, da skozi takšne razpoke in napake površinske vode prodrejo globoko v zemeljsko skorjo, nato pa reagirajo s kovinami, ki jih vsebujejo, in njihovimi karbidnimi spojinami.

Po mnenju znanstvenika se zaradi tega procesa tvorijo ogljikovodiki. Nato se ob istih napakah in razpokah sčasoma dvignejo bližje površini, kar vodi do pojava naftnega ali plinskega polja. Glavna stvar v tej teoriji je, da po Mendelejevu trajanje tega procesa ne presega deset let.

Če verjamete tej hipotezi, bodo zaloge ogljikovodikov naše civilizacije trajale še več stoletij, saj se bodo trenutno razvita polja postopoma obnovila, če se njihov razvoj za nekaj časa ustavi.

Biogena teorija izvora nafte

Vendar pa v kontekstu ogromnega povpraševanja po tem energentu, ki zaradi nenehne rasti prebivalstva nenehno narašča globus, ni mogoče zaustaviti proizvodnje na že izkoriščenih poljih. Vse upanje je samo za nove, še nedotaknjene zaloge surovin.

Trenutno abiogena teorija postaja vse bolj priljubljena, saj razvoj sodobnih tehnologij omogoča znanstvenikom, da najdejo vse več dokazov o njeni resničnosti. Na primer, znanstveno dokazano in preverjeno s številnimi poskusi, da pri segrevanju na temperaturo štiristo stopinj Celzija vsak ogljikovodik, ki vsebuje polinaftenske spojine, začne sproščati čisto olje. In to je znanstveno dokazano zanesljivo dejstvo.

Umetno "črno zlato"

"Dovoli mi!" - vprašate, - "če je nafto mogoče pridobiti v laboratorijih, zakaj potem porabiti ogromne količine denarja za njeno črpanje iz črevesja zemlje?" Ni tako preprosto in glavni problem je, da so stroški umetnega olja zelo visoki. Z drugimi besedami, po cenah, po katerih se bo prodajal, ga nihče ne bo kupil, proizvodnja takšnega izdelka pa bo nerentabilna. Pridobivanje tega izdelka v laboratoriju je bilo zanimivo le z znanstvenega vidika, saj je sama možnost takšnega procesa še enkrat potrdila Mendelejevo teorijo.

Za primerjavo si poglejmo izvor tega dragocenega naravnega energenta. Po dosedanjem mnenju so odmrli živi organizmi, ki so potonili na morsko dno, končali v okolju, kjer ni kisika in mikroorganizmov, zaradi česar ni prišlo do njihovega razpada (zaradi odsotnosti oksidativnih procesov in vpliva mikrobi). Posledično so se kopičile muljaste padavine. V procesu premikov geoloških plasti zemeljske skorje so se ti sedimenti spuščali v vse večje globine, medtem ko so prodirali v zemeljsko črevo.

Ta mulj je bil več milijonov let pod vplivom visokih temperaturnih vrednosti in visokega pritiska, kar je povzročilo določene kemične in fizikalni procesi. Ogljik v teh usedlinah je začel tvoriti spojine z vodikom (ogljikovodiki). Ogljikovodiki z visoko molekulsko maso so tekoče snovi, ki so del olja. In nizkomolekularni ogljikovodiki so le plinaste kemične spojine, iz katerih nastane dobro znani zemeljski plin.

Zato so v krajih proizvodnje nafte vedno ogljikovodikovi plini, imenovani sorodni plini, čeprav so na našem planetu nahajališča čistega zemeljskega plina, brez prisotnosti tekoče naftne surovine. Ta teorija samo potrjuje biogeno hipotezo M.V. Lomonosov, zato še vedno ni nedvoumnega odgovora na vprašanje izvora nafte.

Kakšne zaključke je torej mogoče potegniti iz vsega zgoraj navedenega?

Znanstveniki ne morejo natančno povedati, kako trenutno nastajajo ogljikovodikovi minerali. Obe hipotezi, ki obstajata v sodobnem znanstvenem svetu, sta potrjeni, ena od njiju pa še ni dokončno ovržena.

Če je teorija Lomonosova pravilna, potem mora človeška civilizacija nujno iskati alternativne vire energije, kajti če rezerve naravni ogljikovodiki bo izčrpan svetovno gospodarstvočaka zelo globoka kriza. Izhajajoč iz najhujšega, svetovna znanost aktivno deluje v tej smeri. Ljudje so se že naučili izdelovati gorivo iz rastlin, izkoriščati energijo vetra in plimskih valov za pridobivanje električne energije, razvoj na področju električne avtomobilske industrije je daleč napredoval in delo na tem področju nenehno poteka.

Vendar znanstveniki doslej ne morejo ponuditi enakovredne zamenjave za nafto in "črno zlato" ostaja najpomembnejši naravni nosilec energije za celotno človeško civilizacijo.

Malokdo dvomi, da bo človeški um, ki je izstrelil raketo v vesolje in se potopil na dno oceanov, našel izhod iz te situacije, ne glede na to, katera teorija o izvoru nafte in zemeljskega plina se izkaže za resnično. Na primer, v vodah svetovnih oceanov je veliko vodika, iz katerega je mogoče izdelati gorivo.

Tukaj je vprašanje drugačno - kdaj bodo zaradi znanstvenega in tehnološkega napredka alternativni viri energije tako poceni in dostopni kot ogljikovodiki. In če se to zgodi pozneje, kot zmanjka običajnih virov energije, potem je prehod svetovnega gospodarstva na nove vire energije lahko zelo boleč.