Органическое происхождение нефти. Нефть это органические вещества


Органическое происхождение нефти

А.Э.Конторович, выделил четыре основных этапа формирования и развития биогенной теории нафтидогенеза (органического происхождения нефти) [31, 32] :

I -«этап альтернативных догаток» - середина XVIII в. до начала XX в. М.В.Ломоносов в 1763 г. в своем трактате «О слоях земных» писал «Выгоняется подземным жаром из … каменных углей … бурая и черная масляная материя … и сие есть рождение жидких разного сорта горючих и сухих затверделых материй … каменная смола, нефть, гагат и сим подобное, которые хотя … разнятся, однако из одного начала происходят» [13]. Таким образом, более 200 лет назад была высказана мысль об органическом происхождении нефти из каменного угля. Органическое вещество (ОВ): уголь – нефть – газ.

Высокую оценку этой работы дал В.И.Вернадский еще в 1911 году. Он отметил, что М.В.Ломоносову «принадлежат точные и ясные, полные блеска и глубокой мысли первые изложения геологии». И далее В.И.Вернадский писал: «Лишь в первой половине XIX века мы встречаемся с аналогичными концепциями геологии» [18, 31].

II - «этап формирования гипотезы» -с начала до серединыXX в. (К.Энглер, Г.Потонье, Д.Уайт, И.М.Губкин, Г.П.Михайловский, В.И.Вернадский и др. В.И.Вернадский первый преодолел чисто геологический подход к теории образования нефти и газа и стал разрабатывать проблему нафтидогенеза на стыке геологии, геохимии и биогеохимии. А.Д.Архангельский в 1925-1926 гг. впервые начал систематическое изучение распределения ОВ в осадочных породах, положив начало изучению нефтепроизводящих пород. И.М.Губкин впервые изложил основы биогенной теории нафтидогенеза, показав, что процессы нефтегазообразования в стратосфере начались сразу после зарождения жизни, сформулировав понятие о диффузно-рассеянной нефти, заложив основы учения о стадийности нефтегазообразования).

III- «этап становления основ современной теории нафтидогенеза» и углубления геохимических, геодинамических и флюидодинамических её оснований – от конца 40-х до начала второй половины 80-х гг. XX в. (Г.А.Амосов, А.И.Богомолов, И.О.Брод, Н.Б.Вассоевич, В.В.Вебер, Е.А.Рогозина и другие ученые ВНИГРИ, которые внесли существенный вклад в становление и развитие теории нафидогенеза, обладающую высокой степень прогнозирования, что проявилось в открытиях Волго-Уральской и Западно-Сибирской НГП. На прогресс теории нафтидогенеза огромное влияние оказало развитие аналитической, физической и органической химии, биохимии, многие достижения которых были ассимилированы органической геохимией.

IV- «этап развития биогенной теории нафтидогенеза» (создана нелинейная теория нафтидогенеза, разработана концепция эволюции нафтидогенеза в истории Земли и т.д.). Наиболее полно и систематическую характеристику этого этапа дал в своих работах Н.Б.Вассоевич.

Немецкие ученые Г.Гефер и К.Энглер в 1888 г. поставили опыты, доказавшие возможность получения нефти из животных организмов (перегонка сельдевого жира при Т =4000С и Р = 10 кгс/см2 - получены масло, горючие газы, вода, жиры, разные кислоты. Из масла плотностью 0.8105 г/см3 состоящего на 9/10 из УВ коричневого цвета последующей разгонкой были получены предельные УВ от пентана (С2Н5) до нонана (С9Н20), парафин и смазочные масла (олефины, нафтены, арены).

В 1919 г. академик Н.Д.Зелинский при перегонке сапропелевого ила из оз. Балхаш получил сырую смолу (63.2 %), кокс (16.0%), газы (СН4, СО2, Н, Н2S – 20.8%). При последующей переработки смолы из нее извлекли бензин, керосин, тяжелые масла.

Казалось проблема решена – нефть и газ производные разложения органики [18, 31, 32].

Научно-теоретический интерес и практическое значение проблемы образования нефти определил И.М.Губкин – основоположник отечественной школы нефтяников [18].

К середине ХХ в. было доказано единство всех горючих полезных ископаемых (нефти, угля, газа, горючих сланцев), установлена генетическая связь нефти с ископаемым ОВ осадочных пород, разработаны критерии выделения нефтегазоматеринских свит.

В 40-50 –е годы модель органического нефтеогазобразования рассматривала процесс образования нефти как преимущественно механическое отжатие глинами битуминозных компонентов, уже образовавшихся в живом веществе и диагенезе в процессе погружения и уплотнения этих глинистых нефтематеринских пород [40].

Созданная в начале 60 –х годов и развившаяся в 70-80 –е годы термокаталитическая концепция образования нефти в своей основе имеет химические реакции, протекающие в сравнительно узком температурном интервале; этот главный этап генерации УВ нефти ОВ назван Н.Б.Вассоевичем главной фазой нефтеобразования (ГФН), за рубежом – «нефтяным окном» [13, 14].

Н.Б.Вассоевич: концепция нефтеобразования – осадочно-миграционная теория (а не органическая или биогенная!). Нефть образуется абиогенным путем, но источником её является ОВ или кероген, захороненный в процессе осадконакопления [14].Его потенциал закладывается в живом веществе, формируется в диагенезе, реализуется в мезокатагенезе (табл. 6). Ход этого процесса определяется как внутренней структурой керогена, так и внешними факторами – температурой, скоростью прогрева, строением нефтематеринской толщи, определяющим эмиграцию, образовавшихся продуктов, составом минеральной матрицы, влияющим на каталитические процессы, происходящие в керогене.

В последние десятилетия, благодаря работам Н.Б. Вассоевича (1986), А.Э. Конторовича (1998) и других исследователей, состояние осадочно-миграционной теории существенно продвинулось на пути всестороннего комплексного анализа условий формирования и генетических основ нефтегазонакопления. В конце XX века российским ученым удалось сформулировать как общие положения теории, так и ее отдельные составляющие: учение о типах ОВ, схемы развития катагенеза ОВ, стадийности нефтегазообразования, учение об осадочных бассейнах и др. [32].

Вместе с тем многие генетические вопросы формирования месторождений нефти и газа (роль глубинных факторов, рифтогенеза, эпигенетических преобразований, гидрогеологических режимов и др.) требуют дополнительного изучения. Да и само название «осадочно-миграционная теория образования нефти и газа» не вполне точно и полно отражает длительную и многостадийную историю нефтегазогенеза.

Сформулированная в нефтяной геологии осадочно-миграционная концепция скорее относится к образованию и преобразованию в зоне катагенеза нефтематеринских углеродосодержащих геологических формаций. Становление собственно нефтегазоносных залежей в благоприятных структурах – ловушках связано не с сингенетическими процессами осадконакопления, диагенеза и катагенеза осадков, а с более поздними эпигенетическими процессами преобразования пород под влиянием экзогенных и эндогенных факторов и ведущей роли инфильтрационных процессов миграции вещества как по вертикали, так и по латерали [31, 32].

В этом отношении генетические основы нефтегазообразования имеют много общего с формированием крупных и уникальных месторождений урана, в особенности многочисленной группы полигенных и полихронных объектов, прямо или косвенно связанных с углеродистыми геологическими формациями протерозоя и фанерозоя.

Для нефти и газа, также как и в урановой геологии можно выделить три основных периода (подготовительный, нефтеобразующий и консервационный) и несколько стадий длительного полигенного и полихронного процесса нефтегазогенеза. При этом очень близка роль в формированиии месторождения углеродсодержащих осадочных отложений, образующихся в разнообразных по тектонической позиции и возрасту бассейнах седиментации и содержащих высокие количества не только углерода и водорода, но и металлов U, V, As, Zn, Ni и других элементов.

В спокойной тектонической обстановке (платформенные условия) при залегании на глубине до 1 км такие породы (в частности диктионемовые сланцы /название получили от ископаемого Dictyonema flabelliformis/ на северо-западе Русской плиты) не генерируют эпигенетических концентраций урана, УВ и могут рассматриваться как сингенетические потенциальные месторождения металлов и органического топлива. И наоборот, при вовлечении битуминозных отложений в преобразование в активной геодинамической среде зоны катагенеза могут формироваться в крупных специализированных блоках литосферы рудо – и нефтепитающие геохимические системы, способные генерировать подвижные формы металлов и УВ, вовлекаемых в дальнейшем в инфильтрационные процессы нафторудообразования.

Выделяются следующие основные стадии нафтидогенеза, зависящие от геологических и геохимических процессов формирования и сохранения залежей нефти и газа в зависимости от типа геодинамического (тектонического) режима.

Первые две стадии (седиментационная и катагенетическая) ответственны за образование в соответствующих блоках осадочных бассейнов нефтегазопитающих геохимических систем (региональный подготовительный период) при наличии нефтематеринских пород и повышенных температурах, соответствующих условиям низкотемпературного гидротермального метасоматоза.

Собственно нефтегазообразующицй период включает две эпигенетические стадии: инфильтрационную и концентрационную. Они связаны с активным гидрогеологическим режимом осадочных бассейнов, чередованием периодов сжатия и растяжения и наличием литологических, структурных или иных ловушек.

Консервационная стадия может развиваться по двум сценариям [32]:

- сохранение залежей нефти и газа при пассивном геодинамическом режиме;

- уничтожение залежей нефти и превращение их во вторичные битуминозные породы, а также преобразование (или уничтожение) месторождений газа с возможным перемещением газообразных УВ в новые структуры.

Месторождения нефти и газа являются эпигенетическими многостадийными (полихронными) и полигенными образованиями продуктивных осадочных бассейнов, в накоплении и миграции УВ существенную роль играли не только экзогенные, но и эндогенные факторы.

Прежде чем рассматривать стадии онтогенеза УВ, рассмотрим какое ОВ составляет основу нефтегазопродуцирующих отложений. [47]:

Сапропели – органоминеральные осадки озерных водоёмов. ОВ сапропеля образуется преимущественно за счет продуктов распада живущих в воде растительных и животных организмов, в меньшей степени за счет привнесенных с окружающей суши остатков наземных растений.

Сапропелиты – ископаемое ОВ осадочных пород, образовавшееся в основном за счет остатков зоо- и фитопланктона; являются основной органической составляющей пород нефтематеринских свит.

Сапрпелито-гумиты – ископаемое ОВ, образовавшееся преимущественно из остатков растений; являются одной из главных составляющих РОВ нефтегазоматеринских и газоматеринской пород.

Гумито-сапрпелиты – ископаемое ОВ, образовавшееся преимущественно из остатков растений; являются одной из главных составляющих РОВ нефтегазоматеринских пород.

Гумиты – РОВ континентальных отложений, образовавшееся главным образом за счет остатков высших растений (подгруппа углей группы гумолитов).

Порода нефтегазоматеринская – осадочная порода, содержащая ОВ, которое способно при вступлении в главную зону нефтеобразования (ГЗН – Т0С от 50-60 до 150-170) генерировать нефть: 1) потенциально нефтематеринская, т.е. еще не реализовавшая свой потенциал нефтегенерации; 2) нефтепроизводящая или нефтепроизводившая, еще не исчерпавшая свой потенциал; 3) бывшая нефтематеринская, уже утратившая способность генерировать нефть. Одним из главных диагностических признаков I стадии развития пород нефтематеринских является присутствие в ней битумоидов паравтохтонных, а II и III стадий – битумоидов остаточных [19].

Формирование и преобразование осадочных пород проходит стадии диагенеза, эпигенеза и катагенеза.

Диагенез – преобразование осадка в осадочную породу в процессе уплотнения и физико-химического превращения и уравновешивания сред. Диагенез: ранний – главными являются окислительно-восстановительные процессы; поздний – решающую роль играет выравнивание концентраций ионов в поровых водах, приводящие к образованию конкреций.

Эпигенез– вторичные минералогические и структурные изменения осадочных пород в совокупности с изменениями содержащихся в них флюидов (воды, нефти, газа). Эпигенез наступает после диагенеза.

Катагенез – процессы изменения отдельных составных частей горной породы (минералов, РОВ, пустотного пространства, флюидов) при её эпигенезе в результате увеличения глубины погружения и пластовой температуры, происходящие без привноса вещества из внешних источников. Выделяются стадии протокатагенеза, мезокатагенеза и апокатагенеза (табл. 6) [32].

 

Таблица 6. Стадии катагенеза [47]

I. ПРОТОКАТАГЕНЕЗ
ПК1 Б1   бурые клареновые угли Донбасса
ПК2 Б2
ПК3 Б3
до 90-1000С
II. МЕЗОКАТАГЕНЕЗ
МК1 Д длиннопламенные ГЗН: 80-90–150-1700С глубины 2 – 3,5 км
МК2 Г газовые
МК3 Ж жирные   ГЗГ: свыше 1700С глубины 3.5-5 км
МК4 К коксовые
МК5 ОС отощенно-спекающиеся
до 200-2200С
III. АПОКАТАГЕНЕЗ
АК1 Т тощие ГЗГ - до 5 км
АК2 ПА полуантрациты  
АК3 А антрациты  
до 3000С

 

Залежь нефти и/или газа формируется только в процессе миграции жидких или газообразных УВ. Нефть и газ – образования стадийные, формирующиеся на определенных катагенетических уровнях преобразования, причем на каждом из них генерируются УВ определенного состава; выделяются пики ГЗН и ГЗГ (табл. 6, 7).

 

Таблица 7. Зональность распределения УВ в ОПБ [14]

Для большинства осадочных бассейнов (ОБ) сверху вниз по шкале катагенеза:
газ тяжелая нефть легкая нефть газоконденсат газ
ВЗГ – верхняя зона интенсивного газообразования ГЗН – главная зона нефтеобразования ЗОГК – зона образования газоконденсата ГЗГ – глубинная зона интенсивного газообразования

 

Стадии онтогенеза углеводородов и показатели нефтегазоносности, контролируют процесс формирования (расформирования) залежей нефти и газа (рис. 1).

Рис. 1. Стадии онтогенеза углеводородов

 

Торжество осадочно-миграционной теории нафтидогенеза во второй половине XX века особенно ярко проявилось в блестящих открытиях, сделанных на основе методов прогноза и поиска скоплений нефти и газа, вытекающих из этой теории. К ним относятся открытия, сделанные практически во всех нефтегазоносных провинциях (НГП) СССР, а также в других бассейнах Мира.

Похожие статьи:

poznayka.org

НЕФТЬ - ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ - Химия

ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

 

НЕФТЬ

 

Львиная доля нефти, добываемой (80 - 90%) перерабатывается на различные виды топлива и смазочные материалы; около 8% расходуется на нужды органического синтеза. Если учесть, что практически весь транспорт (и наземный, и воздушный, и водный) и значительная часть тепловых электростанций используют нефтепродукты как источник энергии, а также то, что производство полимерных материалов, каучука, синтетических волокон, моющих средств, удобрений, лекарственных препаратов и многих других веществ базируется на нефтяном сырье, то не будет преувеличением сказать, что современная цивилизация базируется на нефти. Экономика государств зависит от нефти больше, чем от любого другого природного сырья.

В состав нефти входит более 150 различных углеводородов (и это только установлены; пожалуй, значительное большинство еще неизвестные). Из них примерно половину составляют алканы и половину арены. Основная часть алканов представлена углеводородами в интервале от гексана С6Н12 к декану С10Н22. Важнейшие арены - бензол и его производные - толуол и ксилол (все три его изомеры):

В различных сортах нефти доля каждого компонента может быть разной. Кроме углеводородов, в нефти присутствуют и другие вещества.

Следовательно, нефть - природная смесь углеводородов. Первый этап переработки нефти заключается в разделении ее на фракции - группы веществ с близкими температурами кипения и, соответственно, близкими молекулярными массами. Фракцией, которая имеет самую низкую точку кипения, является бензиновая - от температуры начала кипения до -200 °С. После этого последовательно відганяються лигроин, керосин, газойль.

Максимальная температура, до которой нагревается при этом нефть составляет 320-350 °С.

В результате перегонки остается мазут. Чтобы выделить отдельные фракции из мазута (из него получают солярий масла - дизельное топливо, масла, вазелин, парафин), его тоже перегоняют, но при пониженном давлении для понижения температуры кипения веществ, входящих в его состав.

Наибольшую ценность среди нефтепродуктов имеют бензиновая и керосиновая фракції. их суммарный состав редко превышает 10-15%. Для увеличения выхода применяют крекинг - высокотемпературный расписание больших молекул на меньшие.

При росте температуры выше 350 °С относительно длинные углеводородные цепи рвутся, образуя более легкие молекулы, которые, собственно, и составляют бензиновую и керосиновую фракции.

Вот, например, что происходит при 400 °С с углеводородом ейкозаном:

Крекинга подвергают газойль и солярий масла из мазута путем нагревания без доступа воздуха при 470-550 °С.

Более продуктивным является каталитический крекинг - нагревание при более низких температурах (450-500 °С) в присутствии катализаторов, которыми в данном случае выступают специальные сорта глины. Особая ценность такого крекинга заключается в том, что в результате образуются углеводороды с разветвленными цепями, которые дают бензин лучшего качества.

na-uroke.in.ua

Нефти металло-органические соединения - Справочник химика 21

    Однако эта классификация не получила широкого распространения, так как многочисленные исследования показали серьезные отклонения (главным образом, в сторону увеличения агрессивности нефтей). Искажающее влияние на монотонную зависимость скорости коррозии от количеств выделяющегося НгЗ могут оказывать такие факторы, как дополнительное агрессивное воздействие на металл содержащихся в нефти кислых органических соединений, продуктов гидролитического расщепления растворенных в эмульгированной воде солей, распада хлорорганических соединений, а также специфическое влияние неразложившихся до НгЗ сернистых, азотистых и комбинированных 5- и Н-производных, а также элементарной серы. [c.26]     Количество серы в жидком топливе обычно бывает незначительным по сравнению с количеством ее в твердом топливе. Сера в жидком топливе находится в виде органических соединений (меркаптанов) или в виде растворенного в нефти сероводорода. Органическое соединение серы и сероводорода разрушающе действует на металлы, особенно медь. [c.139]

    Минеральные примеси в мазутах представляют собой в основном соли щелочных металлов (растворенные в воде, извлеченной из пластов вместе с нефтью), а также продукты коррозии резервуаров и трубопроводов. При сжигании мазута минеральные примеси трансформируются в оксиды, образующие большую или меньшую часть золы мазута. Другая ее часть образуется при сгорании металл органических соединений, входящих непосредственно в состав горючей массы мазута. В состав этих соединений входят атомы металлов ванадия, никеля, железа и др. Их содержание увеличивается в тяжелых фракциях нефти, особенно в мазуте. [c.233]

    К олеофильным загрязнениям нефти относятся вещества, растворимые в нефти органические соединения, содержащие серу, азот, кислород, галоиды и комплексные соединения металлов, ухудшающие качество нефтепродуктов. Ниже приведено примерное содержание олеофильных соединений в нефти  [c.11]

    В процессе фракционирования нефти можно в какой-то мере регулировать количество металлов в дистиллятах, направляемых на каталитический крекинг. Это вполне выполнимо, поскольку содержание металлов в дистиллятах резко увеличивается по мере утяжеления фракций [176]. Считают, что металлы могут попадать в состав дистиллята при вакуумной перегонке вследствие летучести органических соединений металлов, а также из-за уноса капель жидкости в процессе. Поэтому на характер распределения металлов по фракциям существенное влияние оказывает используемый метод ректификации. По влиянию условий работы колонны и величины отбора вакуумного газойля на содержание в нем металлов весьма показательны данные, приведенные в работе [c.181]

    К этой группе составляющих нефти должны быть отнесены все органические соединения, в состав которых, кроме углерода и водорода, входят в больших или меньших количествах и другие элементы прежде всего сера, кислород, азот, металлы (Ге, N1, Со, V, Сг, Мд и др.). Наиболее легкие (бензиновые) части нефти практически полностью состоят из углеводородов. Из гетероорганических соединений в бензинах иногда содержатся лишь сернистые соединения и то в виде следов. Количество и разнообразие гетероорганических соединений в нефтяных фракциях неуклонно возрастают с увеличением их молекулярного веса. Основная часть этих соединений сосредоточена в наиболее тяжелой, т. е. в наиболее высокомолекулярной части нефти, называемой обычно тяжелыми нефтяными остатками. Содержание гетероорганических компонентов в различных фракциях нефти колеблется в весьма широких пределах — от долей процента в легких и средних фракциях до 40—50% и выше в тяжелых нефтяных остатках. [c.302]

    Нефть представляет собой сложную природную смесь углеводородов различных классов, а также многочисленных сернистых, азотистых, кислородных, и некоторых других органических соединений. Ее элементарный состав колеблется в довольно узких пределах С = 83,5ч-87%, Н=11,5- 14%, остальное — 5, N и О. В очень малых количествах присутствуют металлы (V, Сг, N1, Ее, M,g, Т1, Na), а также 51 и Р, составляющие так называемую золу. С элементарным составом нефти связаны ее плотность и текучесть — чем легче и текучее нефть, тем она прн прочих равных условиях содержит меньше С и больше Н. Плотность нефти колеблется от 790 до 930 кг/м . [c.28]

    Коррозия металлов в неэлектролитах, т. е. в жидких средах, не обладающих электропроводностью (нефть, нефтепродукты и другие органические соединения), представляет опасность для резервуаров, трубопроводов и другого оборудования в системе транспорта и хранения нефти. Входящие в состав нефти и моторных топлив углеводороды в чистом виде и при отсутствии воды неактивны по отнощению к металлам. Опасными в коррозионном отношении они становятся при наличии в них сернистых соединений (меркаптанов, сероводорода, сернистого газа и т. п.). [c.27]

    Значительная часть гетероорганических соединений металлов и других микроэлементов концентрируется в смолах и асфальтенах, которые представляют собой многокомпонентные смеси сложных по составу и молекулярной структуре гетероатомных органических соединений различных классов и гомологических рядов. Углеводородные фрагменты их молекул по составу и строению близки к высокомолекулярным гибридным углеводородам нефти [3...8,22...32,38,51...54,57...59,64]. [c.13]

    Основными химическими элементами, составляющими нефть, являются углерод (С) и водород (Н), содержащиеся в различных нефтях в количествах (% мае.) 82-87 и 11-15 соответственно. Оставшуюся долю составляют сера (8), азот (Ы), кислород (О) и металлы (ванадий, никель, железо, кальций, натрий, калий, медь и др.), находящиеся в нефтях в виде сернистых, азотистых, кислородсодержащих и металлоорганических соединений. Таким образом, по своему составу нефть представляет собой очень сложную смесь органических веществ, преимущественно жидких, в которой растворены (или находятся в коллоидном состоянии) твердые органические соединения и сопутствующие нефти газообразные углеводороды (попутный газ). [c.14]

    Поэтому водород применяют в металлургии для восстановления некоторых цветных металлов из их оксидов. Главное применение водород находит в химической промышленности для синтеза хлороводорода, для синтеза аммиака, идущего в свою очередь на производство азотной кислоты и азотных удобрений, для получения метилового спирта (см. разд. 29.10) и других органических соединений. Он используется для гидрогенизации жиров (см. разд. 29.14), угля и нефти. При гидрогенизации угля и нефти бедные водородом низкосортные виды топлива превращаются в высококачественные. [c.473]

    Окружающий нас мир представляет собой материю, существующую в бесконечном разнообразии видов, которые непрерывно переходят друг в друга. Например, в недрах звезд и нашего Солнца прк температурах 10— 20 млн. градусов происходит превращение водорода в гелий. При этом освобождаются колоссальные количества энергии, которые в виде излучения достигают Земли. Под влиянием энергии солнечного света растения превращают диоксид углерода в сложные органические соединения и освобождают кислород. Кислород участвует в процессах окисления, которые всегда идут с выделением тепла. Из этих примеров видно, что материя и энергия неразрывно связаны. Все процессы, совершающиеся в природе, в ходе которых изменяется состояние материи, сопровождаются и изменение энергии. Большинство подобных процессов включают в себя химические реакции. Образование залежей каменных углей и нефти связано с цепью сложных химических реакций, в которых участвовали остатки растений и морских животных и другие вещества, находившиеся миллионы лет под воздействием тепла Земли и высоких давлений. Происхождение залежей руд также связано с протеканием многочисленных химических реакций. По мере остывания расплавленного вещества Земли тяжелые металлы, взаимодействуя с кислородом и серой, образовали сульфидно-оксидный слой, расположившийся над железо-никеле- [c.13]

    Наиболее важна и многообразна группа химических процессов, связанных с изменением химического состава и свойств веществ. К ним относятся процессы горения — сжигание топлива, серы, пирита и других веществ пирогенные процессы — коксование углей, крекинг нефти, сухая перегонка дерева электрохимические процессы — электролиз растворов и расплавов солей, электроосаждение металлов электротермические процессы — получение карбида кальция, электровозгонка фосфора, плавка стали процессы восстановления — получение железа и других металлов из руд и химических соединений термическая диссоциация — получение извести и глинозема обжиг, спекание — высокотемпературный синтез силикатов, получение цемента и керамики синтез неорганических соединений — получение кислот, щелочей, металлических сплавов и других неорганических веществ гидрирование — синтез аммиака, метанола, гидрогенизация жиров основной органический синтез веществ на основе оксида углерода (II), олефинов, ацетилена и других органических соединений полимеризация и поликонденсация — получение высокомолекулярных органических соединений и на их основе синтетических каучуков, резин, пластмасс и т. д. [c.178]

    Нефти содержат углерод, водород и небольшие количества серы, кислорода, азота И различных металлов. Эти гетероэлементы обычно входят в состав молекул сложных органических соединений, причем в товарных продуктах гетероэлементы могут находиться в виде соединений совершенно иного типа, чем в исходной пефти. В бензине содержится более тысячи различных органических соединений, в керосинах — более 100 ООО, а в тяжелых нефтяных фракциях — несколько миллионов. [c.95]

    Распад и синтез в воде идут с участием многоступенчатых ферментных реакций, в которых металлы с переменной валентностью Ре -Ре Си -Си"" активизируют действие растворенного кислорода. Окислительные свойства кислорода усиливаются в протонной среде, где есть возможность одновременного переноса электрона и связывания образующегося кислородного аниона с ионом водорода или с ионом металла. Биохимическое окисление нефти и нефтепродуктов осуществляется благодаря наличию в морской среде и в донных отложениях микроорганизмов, способных утилизировать органические соединения в качестве своего источника углерода и энергии. [c.44]

    Первая группа является универсальной, но требует специальной аппаратуры для передачи тепла. К этим теплоносителям принадлежат дымовые газы, конденсирующиеся пары, кипящие жидкости (вода, термоустойчивые органические соединения и узкие фракции нефти), расплавленные соли и в отдельных случаях жидкие металлы. [c.35]

    Технология первичной перегонки нефти имеет целый ряд принципиальных особенностей, обусловленных природой сырья и требованиями к получаемым продуктам. Нефть как сырье для перегонки обладает следующими характерными свойствами имеет непрерывный характер выкипания, невысокую термическую стабильность тяжелых фракций и содержит в остатке значительное количество сложных гетерогенных органических малолетучнх соединений и практически нелетучих смолисто-асфальтеновых и металл-органических соединений, резко ухудшающих экоплуата цнонные характеристики нефтепродуктов к затрудняющих пo л дy eщyю их очистку. [c.151]

    Металло-органические комплексы в зависимости от их отношения к уксусной и хлористоводородной кислотам могут быть разделены на три группы металло-порфириновые, металло-органиче-ские, близкие к порфиринам, и металло-органические соединения, не реагирующие с кислотами. Все эти группы могут находиться одновременно в одной нефти. Содержание каждой из групп в нефтях оценивается обычно на основании определения металлов. Доля непорфириновых комплексов может значительно превосходить таковую для порфиринов. [c.82]

    Основной причиной отложений золы и коррозии при работе газотурбинных установок на тяжелом топливе являются содержащиеся в нем, часто в значительном количестве, органические и неорганические соединения металлов. В зависимости от конкретных условий при сгорании топлива в условиях большого избытка воздуха образуются устойчивые металлические окислы или соединения окислов. Содержание золы в топливе иногда превышает 0,1%. Кроме того, остаточные фракции нефтей содержат значительное количество серы в виде растворимых в нефти сложных органических соединений. Очень редко содержание серы в толлине бывает менее 1% но весу. В газообразных продуктах горения сера находится в виде SO. илиSO3 в зависимости от температуры, давлеиия и избытка воздуха. [c.346]

    Металлорганические соединения ванадия, никеля, железа, меди, цинка и других металлов, содержащиеся в нефтях, в основном сосредоточены в гудроне, хотя некоторая часть их летуча и при перегонке переходит в масляные дистилляты. Содержание металлов в тяжелых дистиллятах составляет 0,01% от содержания их в остатке перегонки. Основная часть металлов связана со смолами и асфальтенами. При выделении из гудрона смолисто-асфальтеновой части 80% и более металлов выделяется вместе со смолисто-асфальтеновыми веществами. Значительная часть металлов находится в нефтях в виде металлопорфинировых комплексов. Содержание металл органических соединений в нефтях с высоким содержанием гетероатомных соединений, смол и асфальтенов значительно - на два-три порядка выше, чем в малосернистых нефтях с низким содержанием смолисто-асфальтеновых веществ. В высокосмолистых нефтях содержание ванадия достигает 2 10 %, никеля 110 %, содержание других металлов значительно ниже. [c.30]

    Изучение геохимии металло-органических соединений имеет важное значение для выяснения происхождения нефти, в которой почти всегда эти соединештя присутствуют. [c.28]

    Неуглеводородиые компоненты нефти состоят из органических окислов, сернистых и азотистых соединений, а также соединений, содержащих два илн три этих элемента. Органические соединения металлов встречаются [c.11]

    Элементы этих групп достаточно широко распространены в природе. Практически все представители их найдены в нефтях, причем содержание N3, К, Са, Мд достаточно высоко и достигает порядка 10- —10 % [923], а в золе нефтей на эти элементы приходится до 15—20% веса. Несхмотря на их широкую представительность, сведений о содержащих эти элементы органических соединениях очень мало. Это связано с тем, что ще-иочными и щелочноземельными элементами представлен основной катионный состав пластовых вод, их ионы с трудом отмываются от нефти и могут находиться в ионном равновесии с входящими в нефть веществами кислотной природы. Большинство исследователей приходят к выводу, что щелочные и щелочноземельные металлы присутствуют в нефтях в форме солей нефтяных кислот, фенолятов и тиофеноля-тов как в виде простых монофункциональных соединений, так и в виде составных частей крупных иолифуикциональных молекулярных агрегатов, смол и асфальтенов. Найдено, например, что 92% их в нефти С-1 (Калифорния) присутствует в форме легко гидролизуемых нефтерастворимых соединений [76]. [c.171]

    Сернистые соединения вследствие их корродирующего действия на металлы, а также неприятного запаха и токсичности рассматривались лишь как вредные компоненты нефтепродуктов. Поэтому одной из главных задач очистки нефти и ее дистиллятов являлось возможно полное освобождение их от сернистых соединений. За последние 20 лет положение в этом отношении почти не изменилось. К сера-органическим соединениям по-прежнему относятся лишь как к компонентам нефти, ухудшающим технические свойства углеводородных фракций, и не рассматривают их как возможные источники химического сырья. При использовании этого сырья не только откроются новые пути более полной и целесообразной утилизации нефти, но и появятся неизвестные в настоящее время в технике и в природе направления синтеза сераорганических соединений, которые обладают комплексом ценных для практического применения свойств (физиологическая активность, активные компоненты в технических изделиях на основе высоконолимерных веществ, антикатализаторы, консервирующие вещества и т. д.). Было проверено действие концентратов сераорганических соединений из южноузбекистанских нефтей как инсектисидов [12]. Опрыскивание водной эмульсией та1шх концентратов хлопчатника, пораженного паутинным клещи-ком, дало положительный эффект. [c.335]

    Обессеривание с применением твердых реагентов. Представляют интерес опыты по обессериванию сернистого нефтяного кокса из белаимской нефти путем добавления к нему окнслов, гидроокисей и карбонатов щелочных и щелочноземельных металлов [94]. Эти опыты основаны на химическом связывании выделяющихся газообразных сернистых соединений из кристаллитов кокса, сопровождаемом получением неорганических сульфидов, хорошо растворимых п воде. Поскольку энергии активации реакций распада серооргаиических соединений и рекомбинации ненасыщенных сеток ароматических колец различны, скорости реакций (16) и (17) можно регулировать изменением температуры и скорости нагрева кокса. С повышением температуры и скорости нагрева органические соединения серы распадаются более интенсивно, в то время как скорость процессов уплотнения, обладающих меньшей энергией активации, в этих условиях изменяется не так значительно. Исходя из изложенных теоретических представлений, можно проводить низкотемпературное обессерива1ше, если в период между реакциями распада и уплотнения вывести продукты распада первичных сернистых соединений из зоны реакции, например, используя для этой цели твердые реагенты. В этом случае [c.207]

    Содержание серы зависит от природы нефти, из которой выработано масло, а также глубины его очистки. При применении процессов гидрооблагораживания содержание серы в масле указывает на глубину процесса гидрирования. В очищенных маслах из сернистых нефтей сера содержится в виде органических соединений, не вызывающих в обычных условиях коррозии черных и цветных металлов. Агрессивное действие серы возможно при высоких температурах, например, при использовании масел в качестве закалочной среды, контактирующей с раскаленной поверхностью металла. Масла с присадками, в состав которых входит сера, содержат больше серы, чем базовые масла. Серусодержащие присадки вводят в масло для улучшения его смазывающих свойств. [c.266]

    В высококипящих фракциях нефтей содержатся в значите 1ьных количествах высокомолекулярные гетероатомные соединения гибридной структуры, включающие в состав молекулы азот, серу, кислород, а также некоторые металлы. Выделить их в виде индивидуальных соединений и идентифицировать современными методами не удается. Поэтому их относят суммарно к группе смолисто-асфальтеновых веществ (САВ). Они не представляют собой определенный класс органических соединений. Содержание их в нефтях колеблется в значительных пределах от десятых долей процента (марковская нефть) до 50 % масс. Резкой границы в составе и свойствах при переходе от высокомолекулярных полициклических углеводородов к САВ не существует. [c.14]

    Значение теории цепных процессов для судеб химической технологии трудно переоценить. С этой теорией тесно связано развитие и таких разделов химической технологии, в основе которых лежат процессы пирогепетнческого разложения веществ, теплового взрыва, радиационной химии, взрыва конденсированных взрывчатых веществ, термического крекинга нефтей, алкилирования, карбони-лирования углеводородов, гидро- и дегидрогенизации органических соединений, процессы горения в самом широком смысле, в том числе процессы, самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), продуктами которого являются карбиды, силициды, бориды и т. п. соединения переходных металлов. [c.150]

    Отсылая читателя к монографиям по катализу, ограничимся здесь одним примером. Каталитическая реакция между окисью углерода и водородом, приводящая к получению углеводорода и многих органических соединений (синтез Фишера-Тропша), играет огромную, ни с чем не сравнимую роль для промышленности ряда стран, не имеющих собственной нефти. Исходная смесь газов СО + Нг, получаемая путем подземной газификации угля, приводится в контакт с высокодисперсным адсорбентом, обычно кизельгуром или силикагелем, на который нанесена смесь металлов и их окислов практически — Со — Т10г — МдО для достижения высокой каталитической активности . Реакция протекает по следующей схеме [c.131]

    В качестве ингибиторов сероводородной коррозии металлов находят применение различные органические соединения [1-5, 168-181]. Формальдегид был одним из первых ингибиторов, который использовался при добыче нефти [4,8,182,183] и добавлялся в кислые сероводородные скважины в виде 40%-ного водного раствора [182]. В настоящее время формальдегид Применяется только как добавка к более сложным органическим ингибиторам. При применении одного формальдегида получаемый защитный Эффект ьеиьма пеу п иичио ви D jtavi 3nn ььи-т, ч з— [c.69]

    Природным аналогом вещества поликомпонентного состава, включающим разные группы легких органических соединений, тяжелые углеводороды, сопутствующие природные газы, сероводород и сернистые соединения, высокоминерализованные воды с преобладанием хлоридов кальция и натрия, тяжелые металлы, включая ртуть, никель, ванадий, кобальт, свинец, медь, молибден, мышьяк, уран и др., является нефть [Пиков-ский, 1988]. Особенности действия отдельных фракций нефти и общие закономерности трансформации почв изучены достаточно полно [Солнцева,. 1988]. Наиболее токсичны по санитарно-гигиеническим показателям вещества, входящие в состав легкой фракции. В то же время, вследствие летучести и высокой растворимости их действие обычно не бывает долговременным. На аоверхности почвы эта фракция в первую очередь подвергается физико-химическим процессам разложения, входящие в ее состав углеводороды наиболее быстро перерабатываются микроорганизмами, но долго сохраняются в нижних частях почвенного профиля в анаэробной обстановке [Пиковский, 1988]. Токсичность более высокомолекулярных органических соединений выражена значительно слабее, но интенсивность их разрушения значительно ниже. Вредное экологическое влияние смолисто-асфальтеновых компонентов на почвенные экосистемы заключается не в химической токсичности, а в значительном изменении водно-физических свойств почв. Если нефть просачивается сверху, ее смолисто-асфальтеновые компоненты и циклические соединения сорбируются в основном в верхнем, гумусовом горизонте, иногда прочно цементируя его. При этом уменьшается норовое пространство почв. Эти вещества малодоступны микроорганизмам, процесс их метаболизма идет очень медленно, иногда десятки дет. Подобное действие тяжелой фракции нефти наблюдается на территории Ишимбайского нефтеперерабатывающего завода. Состав органических фракций выбросов других предприятий представлен в подавляющем большинстве легколетучими соединениями. [c.65]

    В нефтях установлено присутствие различных металлов. Можно считать, что к органическим соединениям нефти относятся лишь некоторые из них, например ванадий и никель. Содержание ванадия может составлять от 0,0001 до 0,65 %, а никеля - на порядок ниже. Относительно больше ванадия содержится в сер нистых нефтях, а никеля — в малосернистых, но богатых азотом. Микроэлементы, хотя и содержатся в нефтях в малом количестве, играют все же важную роль в формировании их свойств. Так, ванадий и никель при переработке нефти явля-ютЬя ядами для катализаторов. Кроме того, при сгорании топлив, содержащих ванадий, образуется оксид ванадия, обусловливающий коррозию аппаратуры топочных агрегатов. [c.60]

    Нефть — более тяжелая жидкость, чем конденсат, и содержит значительно больше масел, парафинов и других высокомолекулярных соединений. Многие нефти более чем на 99 % состоят из углеводородов, наиболее широко из которых представлены углеводороды парафинового и нафтенового рядов. В нефтях также имеются в небольших количествах другие классы органических соединений — кислородные, сернистые, асфальтосмолистые и др. Большинство сернистых и кислородсодержащих соединений являются поверхностно-активными соединениями. Они агрессивны по отношению к металлу и вызывают сильную коррозию. Обычной примесью в нефти является пластовая минерализованная вода, которая вызывает значительные осложнения при сборе и транспорте нефти. Отрицательное качество пластовой воды — ее способность образовывать водо-нефтяпые эмульсии, которые осложняют движение нефтяных систем по трубопроводам (скопление воды в изгибах и замерзание, приводящее к разрыву трубопроводов), а также подготовку и переработку нефти. Поверхностно-активные вещества способствуют образованию эмульсий и поэтому называются эмульгаторами. Присутствие в нефти поверхностно-активных веществ облегчает образование эмульсий и повышает их устойчивость (свойство сохранять эмульсию в течение длите.тьного времени). В нефти содержатся также низкомолекулярные компоненты, которыми особо богата легкая нефть. Эти компоненты могут находиться как в жидкой, так и в газовой фазах. Изменение давления и температуры в процессе движения нефти по цепочке пласт — скважина — система сбора и подготовки — магистральный трубопровод приводит к интенсивному выделению из нефти легких компонент, в результате чего повышается газовый фактор (объем газа в единице объема нефтяной смеси, м /м ). Наличие свободного газа в нефти (нефтяной газ) также вызывает осложнения при добыче, сборе, подготовке и транспортировке нефти. Иногда наблюдается прорыв газа в продуктивные скважины из газовой шапки пласта или из газосодержащих горизонтов, что приводит к увеличению газового фактора добываемой нефти. [c.9]

    Процесс осернения природных органических веществ, включая нефти, состоит из нескольких стадий. Первой стадией является реаихия окисления тлеводородов и других органических соединений присутствуюшц-ми в подземных водах сульфатами металлов, которые при этом восстанавливаются в сульфиды и гидросулы )ида[  [c.77]

    К минеральным компонентам нефти относят содержащиеся в нефти соли и комплексные органические соединения металлов. Общее содержание их в нефти не превышает 0,03% масс. Часть металлов попадает в нефть при её добьие и транспортировке. В нефтях обнаружены щелочные и щелочно-земельные металлы (Ка, К, Ва, 8г, М ), металлы переменной ва-ленпюсти (с1-элемешы У, 2п, №, Ре, Мо, Со, Сг, Си, Мп, РЬ, Оа, Ag, Т1 р-элементы С1, Вг, I, 81, А1, В, Р ) и др. [c.88]

    Ингибитор ГЛК-69 жидкое органическое соединение, применяющееся для предупреждения коррозии нефт5гаых и газовых скважин, оборудования, систем заводнения и газопроводов. Эго прозрачная жидкость темно-янтарного цвета не содержит галогенизированных углеводоро,дов или тяжелых металлов, растворяется в сырой нефти и большинстве нефтяных фракций. Хорошо диспергируется в пресной воде и малосернис-тых и высокосернистых рассолах. Плотность при 20°С — [c.49]

chem21.info

НЕФТЬ - ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ - Химия

ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

 

НЕФТЬ

 

Львиная доля нефти, добываемой (80 - 90%) перерабатывается в различные виды топлива и смазочные материалы; около 8% расходуется на нужды органического синтеза. Если учесть, что практически весь транспорт (и наземный, и воздушный, и водный) и значительная часть тепловых электростанций используют нефтепродукты как источник энергии, а также то, что производство полимерных материалов, каучука, синтетических волокон, моющих средств, удобрений, лекарственных препаратов и многих других веществ базируется на нефтяном сырье, то не будет преувеличением сказать, что современная цивилизация базируется на нефти. Экономика государств зависит от нефти больше, чем от любого другого природного сырья.

В состав нефти входит более 150 различных углеводородов (и это только установлены; пожалуй, значительное большинство еще неизвестны). Из них примерно половину составляют алканы и половину арены. Основная часть алканов представлен углеводородами в интервале от гексана С6Н12 к декану С10Н22. Важнейшие арены — бензол и его производные — толуол и ксилол (все три его изомеры):

В разных сортах нефти доля каждого компонента может быть разной. Кроме углеводородов, в нефти присутствуют и другие вещества.

Итак, нефть — природная смесь углеводородов. Первый этап переработки нефти заключается в разделении ее на фракции — группы веществ с близкими температурами кипения и, соответственно, близкими молекулярными массами. Фракцией, которая имеет самую низкую точку кипения, есть бензиновая — от температуры начала кипения до -200 °С. После этого последовательно відганяються лигроин, керосин, газойль.

Максимальная температура, до которой нагревается при этом нефть составляет 320-350 °С.

В результате перегонки остается мазут. Чтобы выделить отдельные фракции из мазута (из него получают солярий масла — дизельное топливо, масла, вазелин, парафин), его тоже перегоняют, но при пониженном давлении для понижения температуры кипения веществ, входящих в его состав.

Наибольшую ценность среди нефтепродуктов имеют бензиновая и керосиновая фракции. их суммарный состав редко превышает 10-15%. Для увеличения выхода применяют крекинг — высокотемпературный расписание больших молекул на меньшие.

При росте температуры выше 350 °С относительно длинные углеводородные цепи рвутся, образуя более легкие молекулы, которые, собственно, и составляют бензиновую и керосиновую фракции.

Вот, например, что происходит при 400 °С с углеводородом ейкозаном:

Крекингу подвергают газойль и солярий масла из мазута путем нагревания их без доступа воздуха при 470-550 °С.

Более продуктивным является каталитический крекинг — нагревание при более низких температурах (450-500 °С) в присутствии катализаторов, которыми в данном случае выступают специальные сорта глины. Особая ценность такого крекинга заключается в том, что в результате образуются углеводороды с разветвленными цепями, которые дают бензин лучшего качества.

schooled.ru

Развитие представлений об органическом происхождении нефти — Мегаобучалка

Гениальная догадка М. В. Ломоносова об образовании нефти в результате воздействия повышенной температуры на биогенное органическое вещество осадочных пород начала получать подтверждение в конце XIX — начале XX веков при проведении экспериментальных химических и геологических исследований.

Энглер (1888 г.) при перегонке сельдевого жира получил коричневого цвета масла, горючие газы и воду. В легкой фракции масел содержались углеводороды от gs до С9, во фракции >300°С — парафины, нафтены, олефины и ароматические угле­водороды. Возникла гипотеза образования нефти из жиров животного происхождения. В 1919 г. Н. Д. Зелинский подвергнул перегонке озерный сапропелевый ил, почти нацело состоявший из растительного материала — остатков планктонных водорослей с высоким содержанием липидов. При этом были получены кокс, смолы, газ и пирогенетическая вода. Газ состоял из СН4, СО2, Н2 и h3S. Смола содержала бензин, керосин и тяжелые смолистые вещества. В бензине были обнаружены алканы, нафтены и арены; в керосине преобладали циклические полиметиленовые углеводороды. Полученная смесь углеводородов во многом была сходна с природной нефтью, тяжелые фракции обладали оптической активностью.

Оптическая активность — одно из фундаментальных свойств, общих для живого вещества, продуктов его преобразования и природных нефтей. При минеральном синтезе углеводородов возникают рацемические смеси, не обладающие оптической активностью, поскольку они содержат равное количество лево- и правовращающих молекул, что выгодно с позиций термодинамики (такая смесь характеризуется максимумом энтропии). Для живой природы, напротив, характерна зеркальная асимметрия: все биогенные аминокислоты — левые, сахара — правые зеркальные изомеры. Оптическая асимметрия органических молекул — достаточное основание для утверждения о наличии живого вещества или продуктов его посмертного преобразования. С этих позиций оптически активная нефть может быть только продуктом биосферы, а не минерального синтеза. Оптическая активность нефтей связана главным образом с углеводородами типа тритерпанов и стеранов.

Получение оптически активных нефтеподобных продуктов при перегонке органического вещества планктонных водорослей послужило основой для гипотезы происхождения нефти из растительного материала. Этому способствовали и геологические исследования. При поисках и разведке нефтяных месторождений геологи уже в XIX веке стали отмечать частую приуроченность нефтяных залежей к древним морским отложениям, обогащенным сапропелевым органическим веществом, которые были названы нефтематеринскими.

Начиная с работ А. Д. Архангельского (1927 г.) и П. Д. Траска (1926—1932 гг.) развернулись исследования органического вещества современных осадков и древних осадочных пород. Значительное влияние на направление исследований оказал И. М. Губкин. Он подчеркивал, что широкое региональное распространение месторождений нефти в осадочных толщах заставляет отбросить любые возможные экзотические источники для образования нефти (животные жиры, скопления морской травы и т. п.) и считать, что источником нефти может быть только широко распространенное в осадочных породах рассеянное органическое вещество смешанного растительно-животного происхождения. Позже оказалось, правда, что в нем обычно преобладает сапропелевый материал, состоящий из остатков мельчайших планктонных водорослей. Его средняя концентрация в осадочных глинистых породах несколько менее 1 %, но в ряде битуминозных сланцев, с которыми нередко связана промышленная нефтеносность,— до 5—6, а иногда и до 10—20 %.

Гумусовое органическое вещество, источником которого является наземная растительность, распространено, в основном, в континентальных угленосных отложениях, в которых встречаются залежи углеводородного газа, но, как правило, отсутствуют залежи нефти. Это вполне понятно, так как в гумусовом веществе обычно очень мало липидного материала, и при повышении температуры оно генерирует только сухой метановый газ.

Исследования морских планктонных организмов, иловых бактерий показали, что они содержат значительное количество липидного материала (иногда до 40 %), из которого легко могут образоваться углеводороды, а также небольшое количество са­мих углеводородов — до 0,06 %. В органическом веществе мор­ских илов обнаружено уже до 3—5 % битуминозных веществ и до 0,5 % углеводородов. Причем, они представлены всеми характерными для нефти классами — алканами, нафтенами и аренами. Правда, в отличие от нефти, в них еще нет легких угле­водородов бензиновых фракций.

Изучение сапропелевого органического вещества осадочных пород, испытавших погружение на 2—3 км и температуру до 100—150°С, показало, что оно содержит уже до 10—20 % битуминозных веществ (масел, смол, асфальтенов), до 10—12 % углеводородов, в том числе до 2—3 % низкокипящих (С6—С14). В них присутствуют все основные классы нефтяных углеводородов— алканы, изоалканы, нафтены и арены. Имеются также азот-, серо- и кислородсодержащие соединения, свойственные нефтям.

Детальные исследования выявляли все большие черты сходства между углеводородами рассеянного органического вещества осадочных пород, названных Н. Б. Вассоевичем микро-нефтью, и нефтями из ее месторождений.

Важное значение имело открытие в нефтях унаследованных от живого вещества биомолекул. Это, прежде всего порфирины, состоящие из четырех пиррольных колец, образующих через атом азота комплексные соединения с металлами (обычно с V и Ni). Их образование из хлорофилла растений не вызывает сомнений. С ростом глубины и повышением температуры в, недрах содержание порфиринов в нефтях падает, поскольку они термически нестойки. Поэтому представить себе возможность поступления порфиринов в нефть из высокотемпературных зон вместе с продуктами минерального синтеза абсолютно невозможно.

хлорофилл ванадилпорфиринВ формулах Фт означает фитол.

 

Важными "биогенными метками" ("биомаркерами") являются свойственные живому веществу многие изопреноидные углеводороды, особенно фитан (С20) и пристав (С19), возникновение которых связывают с фитолом — периферическим структурным элементом молекулы хлорофилла. Встречается пристан и в "готовом" виде в теле некоторых животных.

Интересно, что углеводород С20Н42 теоретически может иметь более 366 тыс. изомеров, но в нефтях в заметных количествах присутствует только один из них — фитан, структура которого характерна для живого вещества.

Очень многие "биомаркеры" в органическом веществе осадков и нефтях представлены полициклическими углеводородами типа стеранов и тритерпанов, в частности гопанов. Многие из них, несомненно, являются производными таких характерных биомолекул, как стероиды и тритерпеноиды, которые имеются во всех живых организмах, от простейших цианобактерий до высших млекопитающих, и имеют важное биохимическое значение. К нам относятся холестерин, фитостерин и др.

Благодаря большому сходству в молекулярной структуре между стероидами и стеранами, тритерпеноидами и тритерпанами (гопанами) живого вещества и нефтей, их присутствие является надежным показателем органического генезиса нефти.

 

По стереохимическим особенностям нефтяные стераны и тритерпаны все-таки несколько отличаются от исходных биологических соединений, что связано с изменениями при термическом превращении пространственного строения одного или нескольких хиральных центров биомолекул. Пентациклические тритерпены встречаются в основном в наземных растениях; в органическом веществе морских осадочных пород и в нефтях распространены тетрациклические углеводороды — стераны (гопаны), свойственные сине-зеленым планктонным водорослям, которые являлись одним из основных биопродуцентов при накоплении сапропелевого органического вещества в морских осадках в течение всего геологического времени.

К унаследованным биогенным структурам относятся и нормальные алканы (от С17 и выше). Содержание их в нефтях достигает 10—15, а иногда и 30 %. Свидетельством образования н-алканов из биогенных жирных кислот являются случаи преобладания в малопреобразованных нефтях н-алканов с нечетным числом атомов углерода над "четными". Для живого вещества и образованного из него органического вещества осадков всегда характерно преобладание жирных кислот с четным числом ато­мов углерода. При декарбоксилировании "четных" жирных кис­лот образуются "нечетные" углеводороды, например, в случае пальмитиновой кислоты:

С1бН32О2 —> С15Нз2 + СО2.

Постепенное сглаживание этих первичных генетических при­знаков до примерно одинаковой концентрации "четных" и "нечетных" н-алканов и в органическом веществе нефтематеринских пород и в нефтях залежей происходит по мере нарастания глубины и температуры в недрах вследствие вторичных реакций.

Таким образом, по многим признакам на молекулярном уровне и наличию "биомаркеров" прослеживается связь между живым веществом организмов, органическим веществом осадочных нефтематеринских пород и нефтями в залежах. Суммарное количество унаследованных от живого вещества биогенных молекулярных структур иногда достигает в нефтях 30 % от их массы.

Детальное изучение состава и распределения "биомаркеров" в органическом веществе осадочных пород и в нефтях позволяет не только утверждать органическое происхождение нефти, но даже определять для конкретных залежей, из каких именно отложений в них поступали нефтяные углеводороды при формировании месторождений. Этот вопрос успешно решается также и по сходству изотопного состава углерода в аналогичных фракциях битуминозных компонентов органического вещества осадочных пород и нефтей.

Оказалось, что в осадочных толщах Земли в составе органического вещества содержится огромное количество рассеянных нефтяных углеводородов (микронефти) — порядка 1014 т, которое, по крайней мере, в 100 раз превышает все открытые и предполагаемые мировые запасы нефти в ее месторождениях. Следовательно, для образования всех нефтяных месторождений было достаточно, чтобы в процессе миграции рассеянных нефтяных углеводородов совместно с газами и водами в благоприятных геологических условиях (в пористых пластах на антиклинальных ловушках) скопилось не более 1 % от их общего количества.

Известно, что нефть распределена в осадочных толщах неравномерно, и это также понятно с позиций органической концепции ее образования. Исходное для нефти органическое вещество накапливалось в осадках в течение геологического вре­мени неравномерно. Максимум его накопления в девонских, юрско-меловых и третичных отложениях соответствуют максимальные массы образовавшихся рассеянных нефтяных углеводородов в нефтематеринских отложениях этого возраста и максимумы запасов нефти в открытых месторождениях.

Таким образом, все химические, геохимические и геологические данные с несомненностью свидетельствуют об органиче­ском происхождении нефти.

 

megaobuchalka.ru

Погребенное органическое вещество - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Погребенное органическое вещество

Cтраница 1

Основное направление превращения погребенного органического вещества сапропелевого типа состоит в потере кислорода в виде углекислоты и воды. Само собой разумеется, это не единственное направление реакции, а только преобладающее, потому что одновременно может происходить образование метана, сероводорода и аммиака, что не увеличивает, а снижает запасы водорода и с этой точки зрения является процессом, невыгодным в смысле образования углеводородных смесей. Выделение метана в начальных стадиях превращения вещества сапропелевого типа происходит бактериальным путем и не сопровождается образованием гомологов метана. Эти процессы происходят также и в последующие стадии превращения образовавшейся нефти. Биологическое нроисхождедие метана связано, вероятно, с потерей карбоксильной группы и обязано сопряженным окислительно - восстановительным биохимическим процессам, идущим в точном соответствии с законами термодинамики. Экспериментально показано, что меченый углеродный атом, введенный в карбоксильную группу, выделяется в виде углекислоты или метана, и поэтому, очевидно, бактерии не могут создать более сложные гомологи, нежели метан. Процесс декарбоксилирования может протекать и при низких температурах без участия организмов, но при наличии алюмосиликатных катализаторов, что проверено и опытным путем. При этом возникают новые вещества нейтральной природы как содержащие кислород ( кетоны), так и содержащие только метановые, нафтеновые и ароматические углеводороды. Часть воды образуется при этом за счет ангидридизации кислот, а также при дальнейших превращениях нейтральных кислородных соединений. Термокаталитическое превращение кислот может служить, следовательно, источником углеводородных смесей, характерных для цефти. Жировой материал после гибели организмов прежде всего подвергается ферментативному гидролизу с образованием глицерина и жирных кислот, вероятно, также и окси-кислот, если начальные стадии изменения протекали в доступной кислороду водной среде, что более или менее вероятно при медленном накоплении донных осадков. В дальнейшем оксикислоты теряют воду и превращаются в непредельные кислоты, вступающие в разнообразные реакции по двойным связям и декарбоксилирования. Во всяком случае невозможно предполагать, что декар-боксилирование может сразу дать углеводороды, соответствующие цени углеродных атомов исходной жирной кислоты.  [1]

Главным источником углеводородов признается погребенное органическое вещество, испытывающее различные последовательные превращения, состоящие в потере гетерогенных атомов.  [2]

Если принять первое объяснение, то неизбежен вывод, что все погребенное органическое вещество превращалось в углеводороды, так как в некоторых случаях пространство, первоначально занятое органическими остатками, теперь почти целиком заполнено нефтью. Даже пустоты, образовавшиеся в результате растворения кальцита, кремнезема или растворимых в воде эвапоритов, содержат жидкие углеводороды. Таким образом, первая гипотеза маловероятна по биологическим и геохимическим причинам.  [3]

Генезис нефти и газа нужно рассматривать и изучать в связи с коллоидными преобразованиями погребенных органических веществ, сохраняющих мицелярное строение, от торфа до антрацита. Необходимо детально расшифровать в химическом аспекте констатированные в Большом Донбассе и других районах закономерности пространственного размещения месторождений угля, газа и нефти.  [4]

Сложные гетероциклические соединения, многообразные формы веществ со смешанными функциями являются первичной формой превращения погребенного органического вещества. Часть смолистых веществ нефти является примером подобного рода соединений. Они, с одной стороны, превращаются в более простые углеводородные, сперва также очень сложные соединения, с другой - переходят в результате диспропорционирования водорода в еще более сложные полициклические соединения, являющиеся, так сказать, отходами нефтеобразовательного процесса. С химической точки зрения одинаково невозможно представить себе ни прямое превращение погребенного органического вещества в углеводороды, ни образование при этом метановых углеводородов. Последние знаменуют собой не начальные, а конечные стадии превращения, предшествующие окончательной гибели нефти и превращению ее в метан и графит.  [5]

Если исходить из совершенно неправдоподобного допущения, что углеводороды нефти сразу, непосредственно возникают из погребенного органического вещества, минуя всевозможные промежуточные стадии, превращение нефти ограничивается переходом одних углеводородов в другие. Такое допущение находится в настолько полном противоречии с основными химическими законами, что о нем невозможно говорить даже в предположительной форме.  [6]

Таким образом, наличие внутри конкреций жидкой нефти и твердых битумов можно объяснить или непосредственным образованием углеводородов на месте микроорганизмами, жившими за счет погребенного органического вещества, или проникновением нефти в норовое пространство конкреций из окружающих слоев.  [7]

Четкая специфика условий преобразования органического вещества в различных сферах миграции углерода определяет и специфику органических форм на разных этапах естественной истории нефти. Изучение различных форм органического вещества в осадочных отложениях показывает, что нефтеобразование допустимо рассматривать только как сугубо селективный процесс, захватывающий очень небольшую, вполне определенную по своей природе часть погребенного органического вещества, в то время как основная масса последнего практически не имеет значения.  [8]

Четкая специфика условий преобразования органического вещества в различных сферах миграции углерода определяет и специфику органических форм на разных этапах естественной истории нефти. Изучение различных форм органического вещества в осадочных отложениях показывает, что нефтеобразование допустимо рассматривать только как сугубо селективный процесс, захватывающий очень небольшую, вполне определенную по своей природе часть погребенного органического вещества, в то время как основная масса последнего практически не имеет значения.  [9]

Восстановительная среда нефтяных месторождений придает этим превращениям особый характер: в недрах нот кислорода и следовательно нет условий для образования таких простых соединений, которые всегда образуются на поверхности; превращения замирают на стадии углеводородов. Одновременно гетерогенные элементы, ранее входившие в состав органического вещества в виде группы ОН, NHs, СООН и других, переходят в малоактивные формы: азот внедряется в циклическую группировку, кислород и сера приобретают инертный характер мостиковых связей, образуя прочные соединения; переживающие превращения нефти на значительном отрезке ее истории. Поэтому превращения погребенного органического вещества в восстановительной обстановке могут протекать и протекают только в направлении от сложных молекул к более простым. Углеводородный же материал до такой степени переработан, что уже не сохранил унаследованных признаков исходного вещества. Это положение, собственно говоря, не дает возможности проводить какие-либо аналогии и связи в свойствах нефти и различных органических исходных материалов. Поэтому весь вопрос об исходном органическом веществе нефти должен решаться не столько природой этого вещества, сколько его потенциальными запасами и геохимическими условиями его судьбы в осадочных породах.  [10]

Что же касается присутствия нефти в изверженных породах, то нефть, газ и вода при высоком давлении составляют один флюид. Нефть и газ могут проникать всюду, куда проникает вода, и достигать по разломам значительных глубин. Известны также случаи возгонки погребенных органических веществ при горячем контакте с изверженными породами. Однако нефтеподобные продукты в данном случае образуют незпачрмель-ные скопления.  [11]

Что же касается присутствия нефти в изверженных породах, то нефть, газ и вода при высоком давлении составляют один флюид. Нефть и газ могут проникать всюду, куда проникает вода, п достигать по разломам значительных глубин. Известны также случаи возгонки погребенных органических веществ при горячем контакте с изверженными породами. Однако нефтеподобные продукты в данном случае образуют незначительные скопления.  [12]

Исходное вещество нефти осаждается часто вместе с глинистыми частицами, не образуя таких осадков, в которых органическое вещество являлось бы преобладающим, исключение составляют некоторые сланцы. Таким образом, уже с самого начала создается обстановка, благоприятная для каталитических превращений. Однако подобные осадочные образования всегда находятся в условиях, близких к температурам, характерным для земной поверхности. Углеводородное перерождение погребенного органического вещества возможно лишь тогда, когда смесь органического вещества и глинистых веществ попадает, в силу погружения, в области более высоких температур, в так называемую область катагенеза. Из этого следует, что нефть не образуется непрерывно из постоянно накопляющихся органических остатков - необходима смена геологической обстановки. Таким образом, образование углеводородов следует отнести на какие-то другие этапы, вообще говоря, отдаленные от этапов осадконакоп-ления. Далее судьба органических веществ, в частности углеводородов, диктуется уже не химическими факторами. Промышленные нефтяные месторождения концентрируются не в глинах, а в более пористых породах, активность которых в отношении превращения едва ли является высокой. Однако в природе все осадочные породы, в том числе пески и карбонатные породы, часто содержать примесь и глинистых веществ, которые могли играть роль в превращении нефти, попавшей в пористые породы этого типа. Поэтому превращение нефти может протекать и во вторичных коллекторах, если к этому имеются соответствующие условия. В настоящее время все подобные вопросы далеки от разрешения главным образом потому, что нам неизвестны способы миграции нефти и самое явление миграции не очевидно в некоторых случаях.  [13]

Газоснабжение предприятий цементной промышленности осуществляется в основном природными и в некоторых случаях попутными газами. Природные и попутные газы относятся к естественным газам. Единого мнения о происхождении естественных газов не существует. Однако большинство исследователей предполагает, что естественные газы образовались из погребенных органических веществ. Природные газы в свободном состоянии находятся в недрах земли на глубине в несколько тысяч метров. Попутные газы выделяются попутно в процессе добычи нефти при снижении ее давления в скважине. Попутные и природные газы, поступающие на заводы, предварительно очищаются от конденсата ( жидкие фракции топлива) и обезвоживаются.  [14]

Сложные гетероциклические соединения, многообразные формы веществ со смешанными функциями являются первичной формой превращения погребенного органического вещества. Часть смолистых веществ нефти является примером подобного рода соединений. Они, с одной стороны, превращаются в более простые углеводородные, сперва также очень сложные соединения, с другой - переходят в результате диспропорционирования водорода в еще более сложные полициклические соединения, являющиеся, так сказать, отходами нефтеобразовательного процесса. С химической точки зрения одинаково невозможно представить себе ни прямое превращение погребенного органического вещества в углеводороды, ни образование при этом метановых углеводородов. Последние знаменуют собой не начальные, а конечные стадии превращения, предшествующие окончательной гибели нефти и превращению ее в метан и графит.  [15]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

ФАКТОРЫ ПРЕВРАЩЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В НЕФТЬ

Количество просмотров публикации ФАКТОРЫ ПРЕВРАЩЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В НЕФТЬ - 342

В качестве факторов, обеспечивающих превращение органиче­ского вещества в нефть, исследователи называют температуру, давле­ние, катализаторы, микробиологическую деятельность, зараженность бассейна сероводородом, радиоактивность, электромагнитные коле­бания, тангенциальные давления, окисление. Многочисленность предполагаемых факторов объясняется отсутствием достаточно отчет­ливого представления о процессах нефтеобразования. Обычно тот

или иной фактор исследователи выдвигали в качестве решающего при нефтеобразовании на основании лабораторных экспериментов. При этом данному фактору приписывали исключительную роль, отри­цали влияние других факторов и недоучитывали реальную природную обстановку. Иногда влияние того или иного фактора утверждали без каких-либо обоснований.

Нефть представляет собой глубоко восстановленный продукт превращения органического вещества. По этой причине почти всœе исследо­ватели предусматривают наличие восстановительной среды для тече­ния процесса нефтеобразования. И. Потапов, однако, считает воз­можным образование нефти за счёт окисления метана. Образование нефтей в результате окислительных процессов признает также и В. А. Успенский. В случае если образование метана связывать с глубокими недрами земли, то ʼʼокислительнаяʼʼ гипотеза должна быть отнесена к разряду неорганических, и по отношению к ней применимо боль­шинство возражений, изложенных выше. В случае если метан осадочного, т. е. органического, происхождения и образование нефтей идет за счёт процессов окисления, то во времени нефти должны становиться всœе менее и менее метановыми. По этой схеме более древние нефти должны быть наименее метанизированы. В действительности, как уже отмечалось, наблюдается как раз обратное явление. В термодина­мических условиях земной коры окисление метана считается невоз­можным. Наконец, в противоречии с этой гипотезой находятся и изотопные соотношения углерода в нефтях и газах.

Как отмечают С. Сильверман и С. Эпштейн, изотопный состав углерода в нефтях и их фракциях изменяется в очень узких пределах, в то время как природные газы, связанные с ними, значительно обога­щены изотопом С12. В случае если колебания изотопного состава групп угле­водородов в нефти составляют 1°/до; тов попутных газах они достигают 18°/до и более. На основании этого упомянутые авторы делают вывод о невозможности образования всœей газовой фазы за счёт превращения тяжелых углеводородов нефтей. Еще менее вероятным оказывается предположение об образовании нефтей из газовой фазы.

Еще Н. И. Андрусов, а затем А. Д. Архангельский и Н. М. Стра­хов обратили внимание на наличие сероводородного заражения в современных бассейнах (Черное море), в которых происходит накопление органического вещества в осадках в ясно выраженной восстановительной среде. Сероводороду довольно долго приписы­вали существенную роль в процессе преобразования органического вещества в нефть. Впоследствии более детальные исследования Н. М. Страхова показали, что это представление является одним из ʼʼувлекательных заблужденийʼʼ. Сероводород следует рассматри­вать как индикатор среды, благоприятной для процессов нефтеоб­разования, как индикатор одной из геохимических фаций, в ко­торой могли идти процессы превращения органического вещества в нефть.

Особенно частокак основной фактор процесса нефтеобразования выдвигается температура. Это вполне естественно, так как в лабора­торной обстановке нефтепродукты наиболее легко получают воздей­ствием высоких температур на различные органические вещества. М. В. Ломоносов, Г. Потонье, Д. Уайт и их последователи рассма­тривали высокотемпературную деструкцию органического вещества как единственный фактор нефтеобразования. В случае если бы породы, с ко­торыми связаны процессы нефтеобразования, подвергались темпе­ратурному воздействию в 300—500° С, то они несли бы на себе явные следы температурного метаморфизма. Все известные и изученные нефтеносные толщи, судя по их характеру и минœералогическому со­ставу, никогда не испытывали влияния такой высокой температуры.

Химический состав нефти также свидетельствует об определœенных температурных пределах ее образования. Исследования температур­ных интервалов образования нефтей привели С. Н. ббрядчикова к выводу, что некоторые углеводороды, содержащиеся в нефтях, не могли возникнуть при температуре выше 300° С. Разобранные ранее соотношения между постоянными компонентами нефтей указы­вают на невозможность образования последних при высоких темпе­ратурах. К такому выводу приходят по существу всœе химики, зани­мающиеся детальным исследованием химического состава нефтей (С. Н. Обрядчиков, А. Фрост, А. Ф. Добрянский, А. И. Богомолов и многие другие). "'

А. Фрост, опираясь на геохимические идеи Н. Д. Зелинского, экспериментальным путем показал возможность образования угле­водородов из различных органических веществ при умеренно низ­ких температурах (90—150° С).

В качестве катализаторов в своих последних работахА. Фростиспользовал сухие природные глины. Американский исследователь Брукс, продолжая работы А. Фроста с природными катализато­рами, принял за нижний температурный предел образования нефтей температуру 65° С. Последние исследования в данном направлении А. И. Богомолова указывают на возможность таких превращений при катализенад глинами, не подвергшимися просушке.

Как показали исследования М. А. Мессинœевой, каталитическая активность ферментов (продуктов жизнедеятельности бактерий) во много раз выше, чем глин. Высокая каталитическая активность ферментов определяется специфичностью их действия. Фермента­тивные процессы сопряжены с перераспределœением химической энергии и не требуют или почти не требуют внешних источников энергии. Ферменты могут действовать при низких температурах. В отличие от бактерий каталитическая деятельность ферментов не ограничивается источниками питания, температурой, давлением, влажностью и т. д.

Участие бактерий в разложении органического вещества в осадке установлено исследованиями Н. Д. Зелинского, Е.'М. Брусиловского,

А. С. Вериго и др. Размещено на реф.рфН. И. Андрусов, Г. П. Михайловский, Н. Г. Ушин-ский, Г. А. Надсон, В. О. Таусон, Б. Л. Исаченко и многие другие отводили бактериям большую роль в образовании нефти. Особенно много в данном направлении было сделано Т. Л. Гинзбург-Карагиче-вой в СССР, Э. Бастеном и К. Зобеллом за рубежом. Т. Л. Гинзбург-Карагичева экспериментальным путем установила образование нефте-подобных продуктов из жирных кислот под воздействием бактерий. К аналогичным выводам пришел К. Зобелл. Он подчеркивал способ­ность бактерий синтезировать некоторые простейшие углеводороды. При погружении осадка вследствие потери им влаги, а в дальней­шем повышении температуры и влияния других ограничивающих факторов, деятельность бактерий замирает или по крайней мере не должна быть решающей в превращении органического вещества в нефть.

После открытия радиоактивных явленийвесьма распространен­ными стали попытки применения их для объяснения самых различ­ных процессов в природе, начиная от образования земли до превра­щения органического вещества в нефть. Впервые идея о влиянии радиоактивности на процесс образования нефти была высказана В. А. Соколовым в 1925 ᴦ. В качестве исходных продуктов для образо­вания нефтяных углеводородов В. А. Соколов рассматривает орга­нические вещества, которые преобразуются под действием радиоак­тивных излучений. Он приводит расчет, показывающий возможность образования за 1 млн. лет 180 тыс. т нефти из 1 км8 породы плотно­стью 2,0 г/см3, содержащей 1% органического вещества и обла­дающей суммарной радиоактивностью, равной по урану 0,001%. Произведя подсчет для месторождений Апшеронского полуострова, В. А. Соколов констатирует, что радиоактивным путем в продуктив­ной толще могло образоваться значительно менее 1% содержащейся в этих слоях нефти, i

В США И. Бергер и В. Уайтхэд отводят радиоактивным процес­сам очень большую роль в образовании нефти. При этом они несколько переоценивают значение радиоактивности. В самом делœе, судя по их экспериментам, в заметных количествах образуется лишь метан, да и то только при разложении уксусной кислоты. В основном обра­зуются такие газы, как Hg, COg и СО. Запасы этих газов, особенно инœертного водорода, были бы в земной коре колоссальными, в случае если бы образование известных скоплений нефти и горючих газов шло таким путем. Следовательно, в случае если радиоактивность и оказывает влияние на процесс образования нефти,то она по крайней мере веявляетсярешающей.

Некоторые ученые, к примеру В. П. Батурин, решающее значе­ние в процессе нефтеобразования придают давлению. В. А. Сенюков и Н. И. Талдыкина (1967) экспериментальным путем доказали раз­личие в процессах преобразования органического вещества, проте­кающих при низких и высоких (до 200 am) давлениях.

Для описания процессов, происходящих в нефти, до сих пор практически не привлекались вопросы кинœетики и представления о цепных процессах. Между тем известно, что почти всœе превращения углеводородов (крекинг, окисление, полимеризация и т. п.), в осо­бенности при низких температурах, являются цепными реакциями. С. П. Максимов, Н. А. Еременко, А. А. Жуховицкий и др. Размещено на реф.рф(1959) предложили в качестве одной из возможных схем следующую цепь реакций, согласующуюся с термодинамическими концепциями и отвечающую в основном экспериментальному материалу.

Первой стадией любого цепного процесса является зарождение цепи. Отщепление радикала (СНд или Н) от органической молекулы (М) может произойти v результате воздействия радиоактивного излучения:

мЛСНз "sh

Сегодня хорошо изучены возможные последующие реакции, вызываемые свободными радикалами. Прежде всœего воз­можно раскрытие циклов нафтеновых углеводородов:

Возможно также образование метанапо реакции

СНз+СНз—СНа—СНз —> СЩ+СНэ—СНг—СНг

В результате всœех трех рассмотренных процессов возникает ра­дикал углеводорода. Свободные радикалы обнаружены в нефти, ка­менном угле и сланцах (X. Жутовский, 1959; И. Дучесня и Дж. Дей иекс. 1961; Е. Роберте, 1961 и др.).

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, большинство рассмотренных факторов может оказать то или иное влияние на процессы образования нефти. Основ­ная ошибка авторов большинства схем преобразования органиче­ского вещества в нефть состоит по сути в том, что они приписывают исключительную роль какому-либо фактору. При этом явления от­рывают от естественной природной обстановки, где всœе эти факторы действуют, взаимно переплетаясь. Каждому фактору в таких слу­чаях приписывается активное энергетическое воздействие на исходное органическое вещество. В то же время до последних лет энергетиче­ская сторона проблемы никогда серьезно не рассматривалась. А ведь представляется естественным, что органическое вещество само по себе обладает достаточно высоким запасом энергии для последующих преобразований. Процесс преобразования веществ с потерей энер­гии является обычным для земной коры. В этом случае всœе указанные выше факторы должна быть следует рассматривать не как главные действующие силы, а лишь как определœенные показатели среды пре­образования подобно тому, как это было выявлено по отношению к сероводороду, или как факторы, лишь возбуждающие и стимули­рующие течение того или иного процесса.

Первая серьезная попытка разрешения вопроса в данном направле­нии была предпринята А. Ф. Добрянским и П. Ф. Андреевым. Крат­кое изложение базовых положений, выдвинутых А. Ф. Добрянсннм и П. Ф. Андреевым, приводится ниже. Термодинамика изучает энер­гию и ее превращения. Оперируя понятиями энтропии и свободной энергии, термодинамика может предсказать направленность процес­сов движения материи и энергии. При этом знание начального и ко­нечного состояний вещества достаточно для суждений о возможностях происхождения того или иного процесса в заданных условиях. С энергетической точки зрения ассимиляция углекислоты организ­мами представляет собой процесс трансформации солнечной энергии. В живом организме идет накопление запаса свободной энергии высо­кого потенциала за счёт поглощения солнечной радиации в резуль­тате построения сложных, способных ко множеству превра­щений энергетически насыщенных соединœений: углеводов, белков и липоидов.

После смерти организма начинается самопроизвольный распад сложных соединœений, термодинамически не устойчивых в условиях окружающей среды. Конечным результатом этого процесса в окисли­тельной обстановке будут продукты полной минœерализации: угле­кислота͵ вода, азот и другие соединœения, обладающие наименьшими запасами свободной энергии. Запас энергии системы в целом умень­шается, энтропия увеличивается. В конечном счете вся запасенная солнечная энергия рассеивается. Общей тенденцией процессов пре­вращения остатков организмов, захороненных в толще осадочных пород, является отделœение от углерода гетерогенных элементов:

кислорода, азота͵ серы и водорода. Потеря свободной энергии си­стемой идет таким образом, что всœе процессы, вызывающие наиболь­шее выделœение энергии, протекают в начале, а менее — экзотермиче­ские — в конце.

На первых этапах превращения отделяются главным образом углекислота и вода как наиболее энергоемкие соединœения. Вслед за этим отщепляются аммиак и сероводород. С исчезновением запасов легко отщепляемого кислорода и водорода в виде СОд, HgO, HgS, NHg наступает очередь удаления основной массы водорода в виде СН^. Прогрессирующая потеря водорода приводит к образованию в остатке углеродистых систем со структурой графита͵ обладающих нулевым

запасом свободной энергии. Таков путь превращений при образова­нии углей.

Захоронение в толще глинистых пород органических остатков в дисперсном состоянии создает возможность некоторого осложнения описанного процесса. Вследствие каталитических процессов на гра­нице органическое вещество — минœеральные зерна могут возникнуть явления распада исходной сложной молекулы с отщеплением более крупных обломков, чем молекулы газов. Относительно большая часть отщепившихся молекул получит возможность покинуть мате­ринскую молекулу. Подвижные продукты, возникшие в результате процессов разрушения сложных молекул и потери энергии, могут в определœенных случаях образовать скопления нефти.

Система сложных молекул захороненных остатков живых орга­низмов имеет в себе достаточно высокий запас энергии для того, чтобы за счёт внутренних ресурсов протекали всœе необходимые хи­мические процессы, связанные с возникновением энергонасыщенных соединœений — углеводородов. При этом реализация этой возможности, как отмечает П. Ф. Андреев и М. Ф. Двали, происходит лишь в оп­ределœенных условиях — при наличии некоторых факторов. К числу последних обычно относят время, температуру, бактериальное дей­ствие, минœеральные и органические катализаторы. Влияние этих внешних факторов в конечном счете сводится к мобилизации внут­ренних возможностей, к преобразованию захороненного органиче­ского вещества и превращению части его-в углеводороды и другие компоненты нефти.

referatwork.ru