Ученые изучающие нефть


Передовой русский ученый - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Передовой русский ученый

Cтраница 1

Передовые русские ученые, изучавшие нефть и условия ее залегания в недрах, всегда подходили к вопросам поисков нефти широко, указывая на ее региональное распространение на большом протяжении в различных участках земной коры. Романовский в прошлом веке, К. И. Богданович, Г. П. Михайловский, Н. И. Андрусов, А. П. Павлов в начале XX в.  [1]

Передовые русские ученые в области механики, положившие в основу своих работ тесную связь теории и практики, внесли большой вклад в сокровищницу мировой науки.  [2]

Передовые русские ученые неоднократно ставили вопрос о необходимости решения проблемы фиксации атмосферного азота. Одну из задач прикладной химии составляет отыскание технически выгодного способа получить из азота воздуха его соединения, заключающие ассимилируемый азот...  [3]

Передовые русские ученые и инженеры хорошо понимали огромное значение применения электрической тяги на железных дорогах. В 1902 - 1903 гг. инженер Балинский предложил проект постройки метрополитена в Москве.  [4]

Передовые русские ученые, изучавшие нефть и условия ее залегания в недрах, всегда подходили к вопросам поисков нефти широко, указывая на ее региональное распространение на большом протяжении в различных участках земной коры. XX столетия, И. М. Губкин, А. Д. Архангельский и другие советские ученые в последние тридцать лет всегда призывали искать нефть не только там, где она проявляет себя высачиваниями, но и в тех местах, где никаких ее следов на поверхности не видно.  [5]

Передовые русские ученые, в том числе и Каблуков, потратили немало сил для того, чтобы освободить нашу страну от этой тяжелой зависимости.  [6]

Передовые русские ученые в области механики, положившие в основу своих работ тесную связь теории и практики, внесли большой вклад в сокровищницу мировой науки.  [7]

Критическое отношение передовых русских ученых к электрохимической дуалистической теории Берцелиуса помогло им быстро творчески воспринять учение Жерара-Лорана, новые представления об атоме, молекуле и эквиваленте, установленные на химическом конгрессе в Карлсруэ в 1860 г., и создать такие крупнейшие обобщения в химии, как теория химического строения, и открыть периодический закон химических элементов. Но значение трудов Берцелиуса этим нисколько не умаляется, ибо в свое время они сыграли большую положительную роль.  [8]

Этот вред, наносимый русскому лесному и сельскому хозяйствам, хорошо понимали передовые русские ученые ( акад. Лакс-ман, Севергин, Смеловский и др.), и именно поэтому они с особой настойчивостью отстаивали соду как продукт, заменяющий поташ в ряде важных отраслей промышленности и, в первую очередь, в стеклоделии и мыловарении, получивших уже в то время довольно широкое развитие.  [9]

Вопросами повышения урожайности сельскохозяйственных культур в зависимости от минерального питания издавна занимались передовые русские ученые Д. И. Менделеев, А. Н. Энгель-гард, К. А. Тимирязев и др. Д. Н. Прянишников создал современную школу советских агрохимиков.  [11]

Материалистический подход к решению основных научных проблем, характерный для трудов М. В. Ломоносова в различных областях науки, стал в последующем лучшей традицией передовых русских ученых и изобретателей.  [12]

Монография посвящена научной, педагогической п общественной деятельности выдающегося русского химика Владимира Васильевича Марковникова, но в ней содержится и большой интересный исторический материал о жизни наших научных учреждений, в первую очередь университетов, во второй половине прошлого века, о борьбе передовых русских ученых против безобразных явлений тогдашней русской действительности, против полицейского произвола и бюрократизма.  [13]

Во второй половине прошлого столетия, в эпоху интенсивного развития русской промышленности, намечается сближение между теорией и практикой, явившееся необходимым условием развития науки. Передовые русские ученые часто отмечали, что наука получает от практики мощные стимулы для своего дальнейшего роста.  [14]

Усилия передовых русских ученых и инженеров, хорошо понимавших, какие громадные преимущества может дать стандартизация в развитии и совершенствовании отечественной промышленности, встречали противодействие чиновников царского государственного аппарата. Даже утвержденный в 1899 г. первый стандарт Русский нормальный метрический сортамент фасонного железа.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

органическая и неорганическая. Стадии образования нефти. На сколько лет хватит нефти

Относительно теории происхождения нефти учёные к единому мнению не пришли. Это очень сложный вопрос, и проблема его разрешения не по силам пока ни геологии газа и нефти, ни всему естествознанию, которое в данный момент доступно человечеству. О происхождении нефти говорят не только теоретики, но и практики. Знаменитейший геолог-нефтяник И. М. Губкин в тридцатых годах прошлого века писал об этом много и интересно, обсуждая различные теории происхождения нефти. Мы вообще можем только догадываться, что за процессы прошли в течение миллиардов лет под земной корой, наша планета для нас во многом ещё загадка. Человек мало знает об истинном ходе процессов геоэволюции, поэтому теории происхождения нефти весьма многочисленны.

Две основные теории

Когда человечество получит полные знания об условиях, которые способствуют возникновению нефти, когда изучит, как именно формируются залежи её в земной коре, когда познакомится со всеми без исключения структурными формами пластов, их литологическими особенностями, которые благоприятны для появления и скопления нефти, - только тогда разведка и поиск месторождений будут проводиться действительно целесообразно. Как только начала развиваться геологическая наука, наметились две основные теории происхождения нефти. Первая связывает её образование с живым веществом. Это органическая теория происхождения нефти. Вторая говорит о том, что и газ, и нефть возникли благодаря синтезу водорода и углерода при высоких давлениях и температурах в глубине земной коры. Это неорганическая теория происхождения нефти.

История утверждает, что органическая теория появилась позже неорганической: до середины девятнадцатого века нефть добывалась только там, где соприкасалась с поверхностью земли - в Калифорнии, в Средиземноморье, в Венесуэле и некоторых других местах. Немецкий учёный Гумбольдт предполагал, как образуется нефть: так же, как асфальт, в результате действия вулканов. Чуть позже, во второй половине девятнадцатого века, химики уже умели в лабораториях синтезировать ацетилен С2Н2 с углеводородами метанового ряда. Ещё позже нашим Дмитрием Ивановичем Менделеевым была предъявлена миру собственная "карбидная", а не органическая теория происхождения нефти. Геолог и учёный Губкин яростно её критиковал.

Менделеев и Губкин

В 1877 году мэтр выступил в Русском химическом обществе относительно гипотезы происхождения нефти. Она была основана на огромном фактическом материале, а потому немедленно стала популярной. Судя по предъявленным доказательствам, все на тот момент открытые месторождения сконцентрировались на краях горно-складчатых образований, они вытянуты в длину и расположены вблизи зон крупных разломов. По Менделееву, через разломы вглубь Земли попадает вода и вступает в реакцию с карбидами металлов, таким образом, способствуя возникновению нефти, которая затем поднимается и образует залежи. Формула Менделеева выглядит так: 2FeC+3h3O=Fe2O3+C2H6. Судя по его гипотезе (как образуется нефть), процесс этот происходит всегда, а не только в далёкие геологические периоды.

И. М. Губкин карбидную теорию критиковал повсеместно. Этот вариант не может удовлетворить хорошо знающего геологию человека, который уверен, что нефть вполне прекрасно образовалась и там, где вообще нет никаких разломов, проводящих воду к жидким карбидам. Таких трещин просто не существует в природе - от ядра Земли к поверхности. Базальтовый пояс не даст ни воде проникнуть вглубь, ни готовой нефти подняться наружу. Тем более что против этой теории говорит вся нефть, сегодня добываемая с огромных глубин. Аргументом Губкину служило ещё и то, что нефть, образованная неорганическим путём, оптически неактивна, а вот природная - активна, даже способна вращаться в плоскости поляризации света.

Космос - третья теория

Очень популярна была и космическая теория относительно того, как образуется нефть. Сегодня, с наступлением на космос современных технологий, и она потерпела сокрушительное фиаско. Русский геолог Н. А. Соколов обнародовал свою теорию космического происхождения нефти в далёком 1892 году, основываясь на том, что углеводороды существовали на нашей планете всегда, в самом первозданном её виде, а образовывались они при высоких температурах, когда Земля только формировалась. Охлаждаясь, планета поглощала нефть, растворяя её в жидкой магме. После образования твёрдой земной коры магма как бы отдала углеводороды, которые по трещинам и поднялись в верхние её части, где сгустились от охлаждения и образовали некие скопления. Аргументами Соколову служило то, что углеводороды были обнаружены в массе метеоритов.

Губкин и эту теорию раскритиковал в пух и прах, обвинил в том, что её основаниями служат чисто теоретические выкладки, которые геологическими наблюдениями ни разу не подтверждались. Он вообще был уверен, что неорганической нефти в природе почти нет, а та, что есть, не может иметь практического значения. Основная масса нефтяных залежей всё-таки содержит вещество, прошедшее все стадии образования нефти, и именно органическим путём. Последующее обсуждение этой проблемы происходило почти сто лет, с такими же спорами и отсутствием согласия. Советские учёные-нефтяники выдвинули наиболее обоснованную теорию неорганического происхождения нефти.

Учёные Советского Союза

Кропоткин, Порфирьев, Кудрявцев и другие их единомышленники попытались доказать, что из водорода и углерода, которых достаточное количество в магме, получаются радикалы СН, Ch3, Ch4, выделяющиеся из неё вместе с кислородом, что и служит исходным материалом в холодных зонах для образования нефти. Кудрявцев был уверен, что абиогенное происхождение нефти позволяет ей проходить вместе с газами в осадочную оболочку планеты по глубинным разломам именно из мантии Земли. Порфирьев возражал, что нефть поступала не в форме радикалов углеводорода из глубинных зон, а уже полностью обладая всеми свойствами готовой естественной нефти, пробиваясь сквозь пористые породы. Он не мог ответить только на вопрос о том, на какой глубине нефть находилась до миграции? Несомненно, что в подкорковых зонах, но вся эта теория так же точно недоказуема, как и предыдущие.

Неорганическое происхождение нефти подкреплялось следующими аргументами:

1. В фундаментальных кристаллических породах тоже есть месторождения.

2. Примеси газа и нефти обнаружены вместе с углеводородами в выбросах вулканов, в "трубках взрыва", в космосе.

3. Углеводороды можно получить лабораторным путём, создавая условия высоких давлений и температур.

4. Углеводородные газы и жидкие флюиды углеводородов присутствуют в скважинах, которые вскрывают кристаллический фундамент (в Швеции, Татарстане и других местах).

5. Органическая теория никак не может объяснить наличие громадных концентраций нефти и гигантских месторождений.

6. Залежи газа имеют кайнозойский возраст, а нефти - постпалеозойский на древних горных платформах.

7. Нефтяные месторождения чаще всего связаны с глубинными разломами.

Органическая теория

В последние годы появилось достаточно много публикаций с новыми данными. Например, жидкая нефть обнаружена в океанах, в спрединговых их зонах. Большинство этих фактов говорит о неорганическом происхождении нефти. Однако всё равно она обоснована достаточно скупо и слабо. Потому и сторонников у неё по сей день очень мало. Подавляющее большинство учёных-геологов и за рубежом, и в нашей стране придерживаются органической теории возникновения нефти. Чем же так привлекательна эта теория?

Биогенное происхождение нефти подразумевает возникновение её из органического вещества осадочных субаквальных отложений. Характер этого процесса явно стадийный. Сторонники биогенной теории уверены, что нефть - продукт, получившийся посредством превращения из органического вещества. Это остатки животного и растительного мира в осадочных отложениях морского происхождения, коих на один кубический метр породы соленосных отложений приходятся буквально граммы, но в горючих сланцах на тот же кубический метр осадочных отложений может приходиться до шести килограмм. В глинах - полкилограмма, в алевролитах - двести грамм, в известняках - двести пятьдесят.

Два вида органического вещества

Сапропель и гумус - всякий человек, увлекающийся растениеводством, знает, что это такое. Если органическое вещество накапливается под водой, где доступ воздуха недостаточен, но он есть, оно перегнивает, получается гумус - главная часть почвы, обеспечивающая плодородие. Если же под водой, но без доступа кислорода накапливается органическое вещество, тогда происходит "медленная перегонка", восстановительный химический процесс - гниение. Мелкие бассейны с застойной водой всегда имеют огромное количество сине-зелёных водорослей, планктона, в том числе и членистоногих, которые живут недолго и умирают в громадных количествах.

На дне образуется мощный слой органического ила - сапропеля. Таковы прибрежные части морей, лагуны, лиманы. При сухой перегонке сапропель выдаёт двадцать пять процентов веса похожих на нефть жирных масел. А образование нефти - процесс настолько долгий и сложный, что проследить за всеми его стадиями человек не имеет возможности, он находит только результат - огромные месторождения и залежи нефти. А процессы шли тысячелетиями в нефтематеринских свитах, где самые разнообразные отложения формировались на дне океанов и содержали рассеянное вещество органического происхождения в количествах не ниже кларка - четырёхсот грамм на кубический метр.

Потенциал

Нефтематеринские отложения с самым высоким потенциалом - глинисто-карбонатные, в которых содержится органическое вещество сапропель. Называются такие отложения доманикитами. Они есть во всех докембрийских толщах, в системах фанерозоя, причём на одинаковых стратиграфических уровнях совершенно разных континентов. Каким же образом так получилось? Три с половиной миллиарда лет назад на земле зародилась жизнь. В кембрийскую эпоху водная оболочка Земли уже имела самые разнообразные формы органики. Ранний палеозой был представлен необъятными морями и океанами, где водорослей и беспозвоночных уже было огромное количество видов.

И далеко не сразу весь этот органический мир устремился на сушу. Самые лучшие условия для жизни создавались в водоёмах на глубине от шестидесяти до восьмидесяти метров - чаще всего это шельфы подводных границ континентов. Чем ближе к суше, тем органического вещества в отложениях больше. Внутриконтинентальные моря содержат до пятидесяти процентов всей отложившейся органики. Наилучшие условия для создания нефти - прибрежные части морей. Родиной нефти являются древние моря, а не болота в пресноводных бассейнах.

Стадии образования нефти

Академик Губкин утверждал, что нефтеобразование не может обойтись без прохождения определённых стадий. Первые - седиментогенез и диагенез, когда идёт формирование газоматеринских и нефтематеринских осадков, то есть - исходного органического вещества. Первая стадия несёт с собой такие биохимические процессы, при которых образуется кероген и изобилие газообразных веществ, которые постепенно рассеиваются.

Некоторая часть их растворяется и концентрируется, иногда даже представляя интерес промышленной добычи (пятьдесят миллиардов кубических метров метана в африканском озере, например, или в Японии тоже из моря добывается газ, в котором до девяноста семи процентов метана). Однако на этой стадии нефть ещё не образовалась. А вот дальнейшее погружение ведёт разведчика к нефтематеринским породам зоны катагенеза, где уже возникают из исходного органического вещества аммиак, сероводород, метан, углекислый газ, а с ними и жидкие продукты углеводородов.

Фазы и зоны

Главной фазой является нефтеобразование в стадии катагенеза на глубине двух-трёх километров отложений при температуре от восьмидесяти до ста пятидесяти градусов по Цельсию. Оптимальными условиями являются как раз те, при которых решающий фактор - высокая температура. Нефтегазогенерация имеет и конкретные зоны по глубине залегания. До ста пятидесяти метров зона биохимическая, для которой характерно развитие в органическом веществе биохимических процессов с выделением газов.

От одного до полутора километров вниз - переходная зона, где затухают все биохимические процессы. Третья зона от полутора до шести километров - термокаталитическая, она особо важна для образования нефти. И четвёртая - газовая, где образуется в основном метан. Видно, что процесс и начинается с образования газа, и сопровождает нефтеобразование на всех этапах, и завершает этот процесс. Зональность эта вертикальная, а распределение углеводородов в месторождениях - горизонтальное.

Добыча

Раньше нефть добывали там, где она почти вплотную подходит к поверхности. Сейчас добыча её увеличилась многократно, а потому и скважины просто поражают своей протяжённостью. Самые длинные были пробурены в СССР: на Сахалине - гораздо более двенадцати километров, и на Кольском полуострове - 12262 метра. В Катаре горизонтальная скважина более двенадцати километров, в США - две девятикилометровые скважины. В баварских горах Германии есть такая же девятикилометровая скважина, из которой ничего не добывалось и не добывается, хотя потратили на неё триста тридцать семь миллионов долларов. В Австрии было найдено небольшое месторождение нефти, которое неожиданно оказалось гораздо больше разведанного, но нефть обнаружилась на глубине более восьми километров. При ближайшем рассмотрении это скопление оказалось не нефтью, а газом, который добывать было невозможно - геологические особенности этого участка не позволили. А скважину всё-таки пробурили, но не нашли вообще ничего, даже сланцев, которые можно было бы добывать.

Всем странам нужна нефть. Из-за её отсутствия постоянно начинаются войны. Добывается она сейчас в невиданных ранее количествах. Земля уже буквально обескровлена. Эксперты-энергетики подсчитали, на сколько лет хватит нефти, имеющейся в недрах Земли. И оказалось, что уже разведанных запасов осталось всего на пятьдесят шесть лет. Конечно, полностью она не исчезнет. Люди уже умеют добывать нефть из сланцев, нефтеносного песка, из природных битумов и много чего ещё. Венесуэле хватит нефти на сто лет, Саудовской Аравии - почти на семьдесят, России - менее тридцати лет осталось бытия нефтегазовым гигантом.

fb.ru

Д.И.Менделеев и русская нефть... "Нефть не топливо..., топить можно и ассигнациями..." | Блог Гарри Химик

     Ныне всему миру известна и неоспорима значительность нефти в развитии человеческой цивилизации. Нефть и газ считают хлебом промышленности. В современном мире Россия занимает одно из ведущих мест по добыче и переработке нефти , газа. В свою очередь нефтяная и газовая промышленность являются основой экономики и бюджета нашего государства. Нефть и газ – главнейшие статьи Российского экспорта, от их продажи Россия получает в казну 40% валюты...

http://www.microarticles.ru/ar...

Первым, кто указал на исключительное значение нефти, как важнейшего химического сырья был наш земляк, величайший русский ученый Д. И. Менделеев. Один из немногих, еще в дальнем XIX в., он плодотворно работал в области переработки, транспортировки и использования нефти.

Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января (8 февраля) 1834 года в Тобольске в семье Ивана Павловича Менделеева (1783—1847), в то время занимавшего должность директора Тобольской гимназии и училищ Тобольского округа. Дмитрий был в семье последним, семнадцатым (по другим данным, четырнадцатым) ребёнком.Центром добычи и переработки «Черного золота» и «Голубого огня» является сегодня  Западная Сибирь. И именно его родному городу Тобольску отводится важная роль.

"Россия… Огромнейшая страна! Как помочь ей стать могучей и великой?"- одним из главных путей, по мнению Д.И. Менделеева,- является овладение подземными сокровищами.

Наибольшую заботу у ученого вызывала российская нефть. 

Интерес к ней возник в 1862-1863 годах, когда молодой приват-доцент взялся за литературно –издательскую работу. 

Российское нефтяное производство он стал изучать при составлении и издании выпусков «Технологической энциклопедии », встретив упорное сопротивление со стороны тех, кто считал, что в России нефти нет. 

Ученый же упорно стоял на своем и методически, целеустремленно изучал проблемы происхождения, добычи, состава, переработки и транспортировки нефти.

Нефть в России добывалась с древних времен, в северных лесах на реке Ухте. 

Населявшее тогда Печорский край племя употребляло ее как целебное вещество и смазочный материал. Впервые Ухтинское месторождение было описано в 1692г., но только в 1724 г. образцы данной нефти были доставлены в г.С-Петербург. После смерти Петра 1, весьма интересовавшегося Ухтинскими нефтяными источниками, сведения о них не встречаются до 1745г. 

Ученый В. Кинд описывает добычу ухтинской нефти так: 

«… над самым нефтяным ключом, на середине бьющим, построен был четвероугольный сруб вышиною в 13 рядов, из них 6 были загружены на дно, а прочие находились на поверхности воды. Внутри сруба поставлен был узкодонный дщан, который истекающую из воды нефть впускал в себя отверстием дна» . 

В 1746г. Федором Савельевичем Прядуновым на реке Ухте был построен первый в России  нефтяной завод. Однако отсутствие транспортных средств, ограниченный спрос на нефть, тяжелые условия Севера, а больше всего– косность чиновников надолго затормозили развитие добычи нефти . Лишь в 1823г. на Северном Кавказе , в Моздокской степи, была возобновлена добыча нефти и тогда же появилось первое нефтеперегонное производство.

В 1859г. в Суруханах, близ Баку, был построен завод по производству «фотонафтиля», -продукта, употреблявшегося в качестве осветительного масла и близкого по свойствам к керосину. 

Руководил заводом В.А.Кокорев. Первоначально, В.А.Кокорев вырабатывал фотонафтиль из асфальто подобного вещества – «кира», залежи которого имелись на Апшерском полуострове. 

Поскольку в то время в Германии был накоплен опыт производства фотогена из более или менее сходного сырья с киром, для проектировки своего завода, Кокорев обратился к немецким химикам. Завод проектировал Ю.Либих, наладку и пуск осуществлял ассистент Либиха К.Эшлер. 

Интересной деталью было то, что этот завод располагался вблизи древнего храма, где имелись выходы на поверхность горючих газов, которые использовались в качестве горючего топлива для осуществления отгонки фотонафтиля. 

Однако выход фотонафтиля из кира был невысоким - порядка 15%, поэтому вскоре Эшлер предложил начать производство осветительных масел из другого сырья, а именно – из нефти. Фотонафтиль из кавказкой нефти появился на рынке в 1863г., одновременно с американским керосином, производившимся из пенсельванской нефти. 

Но американский керосин не только быстро вытеснил более дорогой фотоген, но и оказался значительно более конкурентоспособным, нежели кокоревский фотонафтиль, хотя последний по качеству был даже лучше керосина (давал более яркое пламя, был менее пожароопасным), в производстве он оказался более дорогим, чем заокеанский продукт. В результате фотонафтиль не мог конкурировать в России с дешевым американским керосином. 

Завод Кокарева в Суруханах приносил его владельцу в год 200 тыс. рублей убытка - сумма по тем временам огромная. 

Кокорев обратился за помощью к Менделееву, имевшему к тому времени авторитет в вопросах химии и переработки нефти: «Либо помогите устранить убытки, либо закройте завод» .

В августе 1863 г. Менделеев взял отпуск и уехал в Суруханы. 

Изучив постановку нефтяного дела на заводе, он разработал рекомендации по превращению производства в рентабельное. Рекомендации касались как самого производства, так и усовершенствования системы транспортировки сырой нефти от места добычи к заводу, а затем доставки произведенного керосина потребителю. 

В своих рекомендациях Менделеев не ограничивался узкими рамками одного завода, он приступил к разработке системы мероприятий для подъема всей русской нефтяной промышленности. Начиная с этой поездки в район Баку, неослабленный интерес к экономике нефтяной промышленности прослеживается на протяжении всего творческого пути ученого.

К концу 1863г, относится зарождение нефтяной промышленности на Кубани, возглавлял которую А.Н.Новосильцев. 

Именно он получил первый в России нефтяной фонтан (р. Кудако) и построил большой фанагорийский керосиновый завод, но встретив препятствия , не мог выдержать и скоро скончался … 

Однако его усилия не остались бесплодными для русских начинаний в нефтяном деле…

А.Н.Новосильцев впервые в России начал вести в промышленном масштабе бурение на нефть, которое доказывало его преимущество перед устройством колодцев и вычерпыванием нефти ведрами. На смену черпаку и меху пришли трубы, опущенные глубоко в землю, через которые нефть фонтанировала или откачивалась насосами. 

День 16 февраля 1866г вошел в историю промышленного развития нашей страны. 

Из проведенным Новосильцевым механическим бурением скважины в 20 км. от г. Крымска, на север от Новороссийска, забил нефтяной фонтан, давший 16 тыс.тонн нефти. Вскоре здесь, на реке Кудако, Новосильцевым был создан нефтяной промысел, а спустя некоторое время на расстояние 100км. от него, на берегу Таманского залива, нефтеперегонный завод, построенные по последнему слову техники того времени.

Д.И. Менделеев был осведомлен о деятельности А.Н. Новосильцева. Впоследствии в статье « Нефть », помещенной в энциклопедическом словаре, Менделеев назвал Новосильцева одним из зачинателей российской нефтяной промышленности. Д.И.Менделеева очень интересовала нефтяная промышленность Пенсильвании, которую он хотел сравнить с нефтяным делом на Кавказе. 

И в 1876 году ученый едет в США. Он направляется в Америку как официальный представитель России на всемирной выставке, посвященной столетию независимости США. 

В окрестностях Филадельфии Менделеев посетил нефтеперерабатывающий завод фирмы Атлантик. 

Осматривая завод, он обратил внимание на высокую степень механизации производства, отметив, однако, что эта механизация не всегда рентабельна и не способствует избавлению людей от тяжелой работы. В ряде случаев обслуживание машин осуществлялось детьми. Одновременно русский ученый отметил несовершенство технологии перегонки нефти, что вело к нерациональному использованию сырья и топлива. 

Общий вывод, сделанный Менделеевым после посещения завода, следующий:

 -русским и западноевропейским техникам нечему поучиться у американских в отношении переработки нефти , но можно заимствовать ряд механических приспособлений , хотя и они оказываются рентабельными лишь на очень крупных заводах , а такие заводы не были характерными тогда для нефтяной промышленности в районе Баку. 

Кроме того, здесь подтверждалась точка зрения Менделеева о неприменимости технологии переработки пенсильванской нефти, давшей высокий выход керосина и нефти Бакинской, содержавшей лишь около одной третьи керосиновой фракции. 

Также на русского ученого произвела отрицательное впечатление острая конкурентная борьба между американскими предпринимателями и предприятиями, приводящая к бессмысленной трате средств и ресурсов, а также прагматизм большинства предпринимателей, сказывающийся в пренебрежении теорией: вопросами геологии и происхождения нефти, ее химией и т. д. 

Это – отмечал Менделеев, - отрицательно скажется на самой нефтяной промышленности, прежде всего – на возможностях рациональной переработки нефти как сырья. 

«Где дело идет до насосов, труб, передвижения – пишет русский ученый, - все обдуманно и устроено прекрасно, а химическая сторона дела вовсе оставлена без внимания » . 

И еще: « я обращался ко многим ученым для получения ближайших сведений о научной разработке нефтяного вопроса в Америке и был немало удивлен, узнав, что ни с химической, ни с геологической стороны нет еще у американцев ответов на самые первые научные вопросы, относящиеся к нефти.… 

Будь в какой другой стране такая оригинальная и богатая промышленность, какова нефтяная,- над научной ее стороной работало бы множество людей. В Америке же заботятся добыть нефть по возможности в больших массах, не беспокоясь о прошлом и будущем, о том, как лучше и рациональнее взяться за дело: судят об интересе минуты и на основании первичных выводов из узнанного» .

Что же более всего поразило Менделеева в США? 

Изучение технической стороны промышленности США лишний раз убедило ученого в правильности его рекомендаций для нефтяной промышленности на Кавказе – в частности, относительно применения трубопроводов для транспортировки нефти. 

Менделеев пишет: «… в Америке везде нефть ведется трубами» . 

В Америке пошли именно по пути, который он считал правильным, располагая заводы около центров потребления нефтепродуктов, а не в местах добычи сырой нефти, перерабатывая нефть полностью, и не используя ее как простое топливо: « никто в Америке не думает …нефтью топить, к заводам подвозят каменный уголь, а из нефти добывают бензин, керосин. У нас в Баку все иначе сложилось». 

Убедился он также в перспективности устройства глубоких нефтяных колодцев - в Баку были преимущественно неглубокие.

Удешевление добычи нефти, более полную ее переработку на товарную продукцию, удешевление транспортировки нефти и ее нефтепродуктов – такими виделись Менделееву пути повышения конкурентоспособности отечественной нефтяной промышленности.

Интерес Менделеева к американской нефти претерпевает в конце 70- х годов изменения: он внимательно изучает достижения нефтехимии. 

Сравнивая различные образцы нефти из Пенсильвании и Баку, он пришел к важному заключению об общности состава нефти различных месторождений, в частности, о наличии в пенсильванской - нафтенов, а в кавказкой – парафинов. Метод, использованный впервые Менделеевым для характеристики нефтяных фракций – графики «состав - свойства» - нашел широкое распространение, в том числе и в США.

Поездка ученого в США развеяла легенду об исключительности качества и положения американской нефти. Результатом поездки стала книга «Нефть в североамериканском штате Пенсильвании и на Кавказе», вышедшая в 1877 году. В ней ощущалась забота ученого о российском народе, о богатстве Отечества, о лучших условиях для производства нефти в стране.

В России знали о запасах нефти на Кавказе и севере в районе реки Ухты. 

Но дальнейшие поиски нефти нельзя было вести без теоретических исследований. 

В 1877 году на заседании русского физико-химического общества Д.И. Менделеев выступает с интересной гипотезой о происхождении нефти, которая являлась результатом осмысления богатого материала, накопленного ученым при изучении геологии Бакинских и пенсильванских нефтяных месторождений. Сопоставив среднюю плотность Земли с плотностью поверхностных горных пород, ученый пришел к выводу, что в глубинах Земли имеются огромные залежи железоникелевых сплавов, которые при высоких температурах образуют карбиды металлов. Эти карбиды, взаимодействуя с водой, проникшей по трещинам к раскаленным карбидам, образуют углеводороды, составляющие нефть.

Эта идея вызвала много критики, но на протяжении десятилетий служила рабочей гипотезой для всех подобных исследований нефти и заставила ученых активно заниматься проблемой происхождения этого удивительного ископаемого.

×

cont.ws

Менделеев и нефть

РОЛЬ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА

в развитии нефтяной промышленности России

Много внимания Д.И.Менделеев уделял развитию нефтяной промышленности России. В результате своих исследований ученый дал нефтяной промышленности много ценного, например: принцип непрерывной дробленой перегонки нефти, ныне общепринятой; методы обработки и определения отдельных погонов; метод селективных растворителей и т.п. Он доказал, что остаток нефти после отгона бензина и керосина содержит превосходные смазочные масла. Благодаря этому на берегу Волги около Рыбинска появился завод смазочных масел. Через десяток лет Россия, ввозившая раньше из-за границы на 100 тыс. рублей смазочные масла, сама начала вывозить новые масла на миллионы рублей. В 1891 г. вышла большая статья Менделеева «Где строить нефтяные заводы». Одним из обстоятельных обзоров о состоянии русской нефтяной промышленности является также его доклад министру государственного имущества России в 1886 г. «Бакинское нефтяное дело». В нем он подвел итог обсуждениям нефтяных вопросов. Своими мероприятиями Менделеев добился того, что русская нефтяная промышленность на время опередила американскую, но затем быстро отстала из-за отсутствия капиталовложений.

Н.Д.Зелинский вспоминал: «Он ясно видел, что только независимость экономическая есть независимость действительная». Занимался Менделеев и исследованием углеводородов русской нефти. Он впервые обратил внимание на то, что бакинская нефть по своему общему характеру отличается от американской неиспользованной нефти, обладая большей плотностью. В течение некоторого времени он сосредоточил свое внимание на тщательном фракционировании нефтяных углеводородов в особой, им сконструированной колонке.

Изучая нефтяные месторождения в районе Баку, ученый заявил о недопустимости использования нефти только как топлива. «Топить можно и ассигнациями», – писал он в одной из своих экономических статей. Тщательно исследовав состав и свойства нефти, Менделеев разработал новые способы переработки ее, сконструировал специальные аппараты для непрерывной перегонки нефти. Он же высказал мысль о целесообразности постройки нефтепроводов, специальных нефтеналивных судов и цистерн, а также идею об организации нефтеперерабатывающих заводов в верхнем и среднем течении Волги, на одном из которых, под Ярославлем, он сам работал в 1881 г.

Можно констатировать, что в 1881–1883 гг. Менделеев занимался главным образом вопросами переработки и использования нефти.

Исключительно большое значение Менделеев придавал всем видам топлива: углю, нефти, природным и промышленным газам. Он писал: «Топливо и особенно каменный уголь в наше время составляют первейшее – после людей – условие всего промышленного развития всякой страны и всякой ее части». Впервые в мировой науке и технике он указал на исключительное значение нефти как важнейшего химического сырья. Ученый тщательно исследовал состав и свойства нефти и получаемых в те годы нефтепродуктов. Работая на заводах в Баку и под Ярославлем, он предложил новые способы переработки нефти и наиболее рациональный метод применения получаемых продуктов, причем не только настаивал на непрерывной перегонке нефти, но и предложил для этой цели аппаратуру и технологию.

В июле 1881 г., намечая свои дальнейшие исследования по нефти, Менделеев в своей записной книжке написал: «Провести через раскаленные трубы 300–400 градусов», т.е. он пришел к выводу о возможности термической переработки нефти, что затем было осуществлено отечественными инженерами и учеными в виде термического крекинга. Еще до этого, в 1877 г., он считал необходимым «…разработать сведения о действии жара на тяжелые масла нефти. Тогда они претерпевают изменения, и между продуктами, конечно, найдутся важные и полезные. Все эти дела потребуют хорошей научной разработки, особенно у нас, где нефть дает много тяжелых масел».

Менделеев выдвинул гипотезу о происхождении нефти. Сопоставив среднюю плотность Земли с плотностью поверхностных горных пород, он пришел к выводу, что в глубинах Земли имеются огромные залежи железоникелевых сплавов, которые при высоких температурах образуют карбиды металлов. Эти раскаленные карбиды взаимодействуют с водой, проникшей к ним по трещинам, образуя углеводороды, составляющие нефть.

Менделеев резко возражал Л.Нобелю, который настаивал на нефтяном отоплении. Считая, что это совершенно непозволительная трата природных богатств, он писал: «Под паровиками надо сжигать каменный уголь, а не сбиваться в сторону нефти. Есть, однако, негодные отбросы и низкие сорта нефти, дающие очень мало керосина и масел, – их довольно для топки на заводах и под паровиками пароходов и локомотивов». Каждая тонна нефти дает столько же химического сырья, сколько можно получить из 15 т бурого угля. Следует также учесть, что 70% используемой в мире энергии в наши дни получают с помощью нефти и природного газа.

Несколько выступлений в 1882 г. Менделеев посвятил вопросу о применении в осветительных лампах вместо керосина более тяжелых нефтяных масел (солярового масла). Еще ранее он настоятельно указывал на необходимость полного использования всех продуктов, получаемых при дробной разгонке сырой нефти.

В некоторых статьях он привел примеры бессмысленного уничтожения нефтепромышленниками отдельных, не находящих сбыта погонов нефти, в частности огромных количеств бензина. Ученый полагал, что отечественная нефтяная промышленность может успешно конкурировать с американскими поставщиками керосина в Россию при условии удешевления добычи и переработки нефти с полным использованием всех полученных нефтепродуктов.

Одним из предложений Менделеева, основанным на экономических соображениях, было предложение о постройке большого нефтепровода Баку–Батуми. Цель предложения состояла не только в удешевлении транспортирования нефти к Черному морю, но прежде всего в стимулировании расширения добычи нефти на Апшеронском полуострове. «С нефтепроводом спрос сырой нефти возрастает, и цены на нее урегулируются, потому что явятся новые места сбыта, а потому явятся и новые буровые в самом Баку и других местах Кавказа, чего и должно желать», – писал Менделеев.

Проекту постройки нефтепровода и керосинопровода Менделеев посвятил несколько статей. Кроме того, он выступил со статьями по вопросам, связанным с развитием нефтепромышленности, в частности по вопросу о налоге на нефть, а также по таким вопросам, как безопасность керосина в пожарном отношении, экспорт русской нефти за границу и др.

Такова в кратких чертах деятельность Менделеева, связанная с нефтью и нефтяной промышленностью. Следует особо подчеркнуть, что, заботясь о развитии нефтяной промышленности в России, разъясняя выгоды технического улучшения добычи и переработки нефти, он отнюдь не служил капиталу, а наоборот, выступал против монополистов нефтяной промышленности по ряду принципиальных вопросов технического и экономического характера. Ученый рассматривал нефтяную проблему в целом, прежде всего с точки зрения национальных интересов России, боролся за реформы, которые могли бы повысить и национальный доход России, и благосостояние народа. В своих исследованиях, статьях и книгах, посвященных нефти и нефтяной промышленности, Менделеев стоял на передовых позициях ученого-патриота, полного забот о благе России, об улучшении жизни народа.

studfiles.net

Российские ученые предложили уникальные методы добычи нефти — Российская газета

Является углеводородное богатство России ее ресурсным проклятьем? Можно ли оживить заброшенные скважины? Насколько болезненно ударят санкции по уровню добычи сырья в России? Об этом корреспондент "РГ" беседует с директором Института проблем нефти и газа РАН, академиком Анатолием Дмитриевским.

Вы ратуете за увеличение добычи нефти. Что же, опять пресловутая сырьевая игла? По мнению многих экономистов, именно она не позволяет стране перейти к экономике высоких технологий. На этом рынке доля России менее одного процента.

Анатолий Дмитриевский: Когда слышу разговоры про "ужасы" сырьевой экономики, предлагаю обратить взор на США. Страна около семи лет назад села на сырьевую, в частности сланцевую, иглу. И сейчас они на первом месте в мире по добыче нефти и газа. Во многом по этой причине США решили многие свои проблемы. Рост экономики - 4,5 процента в год, самая низкая безработица за последние годы, самый дешевый за последние 40-50 лет бензин и т.д. Поэтому нужно говорить не о том, на что они сели, а о том, как разумно и правильно использовать свое богатство.

Существует 12 сценариев развития экономики России, в частности нынешний экспортно-сырьевой, а также ресурсно-инновационный. Оценки показывают, что при первом варианте мы сможем удвоить ВВП за 100 лет. Но, как известно, президент Владимир Путин поставил задачу сделать это за 10 лет. Так вот решить ее может только ресурсно-инновационная стратегия.

Но мы за 20 лет добыли и продали сырья на триллионы долларов, а где инновации? Где наукоемкие технологии?

Анатолий Дмитриевский: Повторяю, добытым богатством надо правильно распорядиться. В чем суть ресурсно-инновационного сценария? Продавая сырье, развивая нефтегазохимию и технологии высоких переделов, мы получаем необходимые средства, чтобы поднимать смежные и не сырьевые отрасли. То есть нефть станет локомотивом для инноваций.

Но "легкая" нефть заканчивается, придется идти за "трудной". Еще недавно нефтяники и газовики заявляли, что у них нет проблем с новыми технологиями, все необходимое купят, создадут с иностранцами, которые владеют передовыми технологиями, совместные предприятия. Санкции эту возможность отрубили. Получается, спасибо Обаме?

Анатолий Дмитриевский: В определенной мере вы правы. Нам понадобится новая техника, новые технологии добычи и переработки, и создавать все это придется самим. Уверен, что нашим ученым и предприятиям это вполне по силам. У нас есть принципиально новые разработки, которые позволят возродить старые месторождения и даже заброшенные скважины, а также технологии, чтобы взять "трудную" нефть. Например, в Оренбургской области отрыто гигантское месторождение необычной, так называемой матричной нефти. При ее переработке, в частности, можно получить редкоземельные металлы, стоимость которых на мировом рынке в десятки, а то сотни раз выше, чем сырой нефти.

Давайте сначала о "легкой" нефти. Известно, что из многих месторождений сегодня добывается 95-98 процентов воды и всего 2-5 процентов нефти. Неужели и такие вы намерены возрождать?

Анатолий Дмитриевский: Конечно. Откуда там столько воды? Мы в советское время применяли самую распространенную технологию добычи: закачивали в пласты воду, которая вытесняла нефть. Итоги были фантастические. Страна резко вышла на первые позиции в мире. Но сегодня из скважин пошла вода, а ведь в этих месторождениях остается более 50 и даже 70 процентов нефти. По оценкам, это около 3,9 миллиардов тонн. С помощью новых технологий мы готовы продлить жизнь таким месторождениям и к 2021 году добыть дополнительно 120 миллионов тонн нефти.

О каких конкретно технологиях идет речь?

Анатолий Дмитриевский: Прежде всего о методе "Темпоскрин-люкс". Суть в следующем. Сегодня при закачке в скважину вода находит самые простые пути, обтекая те самые 50-70 процентов, которые остались в пласте. А мы заставляем воду взяться за добычу этой нефти. Для чего вводим в скважину специальный реагент, который постепенно застывает и перекрывает воде все старые пути движения, заставляя перетекать к нефтяным линзам, пропласткам, малопроницаемым породам. Ей не остается ничего другого, как добывать оставшуюся в пласте нефть.

Хочу подчеркнуть, что она самая дешевая в мире, стоит всего 1,2 доллара за баррель. А добыча нефти в арктических условиях России, о чем сейчас немало говорят, обойдется в 70-80, а то и 100 долларов за баррель. Очевидно выгодней по "дешевке" возрождать старые скважины, продлевая их жизнь на 20-40 лет, чем идти на огромные затраты с далеко не очевидным результатом.

Но речь не только о возрождении старых скважин. Мы уже умеем в старых, казалось бы, уже вдоль и поперек изученных районах открывать новые месторождения с помощью нового метода геологической разведки - сейсмотомографии. Говоря образно, эта техника "слушает" сигналы из недр. Компьютерная программа их расшифровывает и может дать наводку: вот здесь с большой вероятностью есть нефтяные пласты. Таким способом мы изучаем пространство между уже известными месторождениями, а также между пробуренными скважинами, которые сегодня простаивают. Оцениваем, какие в первую очередь надо расконсервировать.

Важно, что вся эта работа ведется в уже освоенных районах, где есть инфраструктура и кадры. Не надо вкладывать огромные деньги, чтобы все начинать с самого начала. Эти технологии входят в разработанную нашим институтом программу "Возрождение старых нефтегазодобывающих регионов России". Она утверждена ОАО "Росгеология".

Она касается "легкой" нефти. Но ее, по прогнозам, хватит ненадолго, и все равно придется идти за "трудной"? У нас есть для этого свои технологии?

Анатолий Дмитриевский: Речь прежде всего о тяжелой, вязкой нефти, запасы которой огромны. У нее есть особенности, на которых можно играть. В ряде месторождений в вязкой нефти имеются неоднородности, которые содержат частички железа. А это уже шанс уменьшить вязкость, воздействуя на пласт переменным магнитным полем. Говоря образно, нефть разболтать. И тогда ее намного проще поднять на поверхность. Но даже если в вязком пласте нет частичек железа, мы можем туда их заслать. А дальше по уже известной схеме разбалтывать нефть переменным магнитным полем. Конечно, для такой технологии требуются очень сильные магниты. Мы уже проводили эксперименты и получили хорошие результаты.

Другая технология добычи вязкой нефти основана на применении плазмы. Метод разработан российскими учеными Я. Зельдовичем, В. Глухих и профессорами А. Молчановым и В. Николаевским. Суть в том, что энергия плазмы преобразуется в мощную ударную волну, которая разрывает пласт и образует трещины длиной до 1,5 километров. По этим каналам нефть движется к скважине. Важно, что, получив такой "удар", пласт резонирует, что многократно усиливает эффект воздействия. А значит, и добычу.

Таким методом можно добывать любую нефть - и "легкую", и "трудную". Патент на эту технологию у нашей компании-разработчика приобрел Роман Абрамович и применяет ее в США для добычи на старых брошенных месторождениях. И если, к примеру, в течение восьми лет одна из скважин вообще простаивала, то сейчас выдает в сутки 44 барреля. Другая давала 5 баррелей, сейчас 55.

А может такая технология применяться для добычи сланцевой нефти и газа?

Анатолий Дмитриевский: Конечно, причем более эффективно, и экологически намного чище, чем это делают американцы. Они применяют многостадийный гидроразрыв, причем используют до 60-80 разных химических компонентов. Они по вертикальным трещинам попадают в грунтовые воды, загрязняя среду. Именно поэтому, кстати, в Европе такой способ добычи сегодня неприемлем. А наша плазменно-импульсная технология сухая, без применения воды. И в грунтовые воды попадать просто нечему.

Хочу подчеркнуть, что санкции, разные запреты, которые якобы не позволят России разрабатывать новые перспективные месторождения, а также брать нефть из старых, нам не страшны. В портфеле отечественной науки есть эффективные технологии и разведки, и добычи. Какие-то не уступают западным, а какие-то их превосходят.

Визитная карточка

Анатолий Николаевич Дмитриевский - один из признанных в мире специалистов в области геологии, разведки и добычи углеводородов, в значительной мере определяет стратегию развития нефтяной и газовой промышленности России. Им открыто 11 новых нефтяных и газовых месторождений; под его руководством созданы технологии освоения ресурсов в сложных горно-геологических условиях. Ученый опубликовал более 700 научных работ. Он лауреат двух Государственных премий, награжден орденами Дружбы народов, Почета, "За заслуги перед Отечеством IV степени".

Инфографика РГ/Леонид Кулешов/Юрий Медведев

rg.ru

Происхождение нефти. Новые теории и старые споры

Происхождение нефти, газа и угля теоретически обоснованы давно и стали научной классикой. Сейчас, начитавшись учебников,  мало кто сомневается — это органические останки древних растений и животных, преобразовавшиеся под воздействием давления недр и при недостатке кислорода. Поэтому уголь, нефть и газ относят к невозобновляемым ресурсам. Ввиду чего пресса нас регулярно пугает весьма коротким промежутком времени, оставшемся до их полного исчерпания.

В угле этому находят неоспоримые подтверждения — следы древних животных организмов и растений. Но с нефтью, оказывается, все далеко не так однозначно. Существует еще, как минимум, две теории происхождения нефти, имеющие под собой достаточно серьезную научную основу.

Происхождение нефти. Основания классической теории

Подтверждением классической теории образования нефти служит опыт немецких ученых Г.Гефера и К.Энглера поставленный ими в 1888 году. Они осуществили перегонку рыбьего жира при температуре 400 С и давлении около 1 МПа. При этом им удалось получить предельные углеводороды, парафин, смазочные масла, с высоким содержанием алкенов, нафтенов и аренов.

Позже академик Н.Д. Зелинский проводил похожий опыт, но исходным материалом был выбран органический ил образованный из водорослей. Ему удалось получить бензин, керосин, тяжелые масла, а также метан…

Казалось бы, все с этим процессом встало на свои места. Миллионы лет назад отложившиеся останки попавшие на большие глубины (как?) под действием давления и температур преобразовались в нефть-газ-уголь. Это и есть органическая теория происхождения нефти.

Но скоро (через 50 лет) мы их все извлечем, и придется подождать еще несколько миллионов лет до возобновления запасов.

Не тут-то было

Факты свидетельствуют о том, что процессы образования нефти и газа продолжаются и гораздо более высокими темпами, чем это возможно по классической теории.

Об фактах продолжающегося образования нефти и газа свидетельствуют длительные сроки эксплуатации месторождений, достигающие ста и более лет, и суммарные объемы накопленной добычи, многократно превышающие первоначально планируемые. Уровень добычи на месторождениях на поздних ее этапах сначала снижается до 10-20% от максимального уровня добычи, а затем стабилизируется.

Например, Шебелинское месторождение эксплуатируется уже более 50 лет, при этом его ресурсы не иссякают. Начальные запасы газа месторождения неоднократно уточнялись в сторону увеличения. В настоящее время они в 2 раза выше чем первоначально утвержденные.

В Татарстане также установлено явное несоответствие нефтяных ресурсов и объемов добычи нефти. Сейчас уже извлечено более 3 млрд. т. нефти, в то время как оценка их нефтематеринского материала для всей осадочной толщи составляет всего 709 млн. т. И это не единичные случаи.

Теория первая. Карбидная или биогенная

В 1866 году французский химик М.Бертло предположил, что происхождение нефти связано с минеральными веществами. В подтверждение своей теории он провел несколько экспериментов, и ему удалось искусственно синтезировать углеводороды из неорганических веществ.

Десять лет спустя, 15 октября 1876 года, на заседании Русского химического общества некто Д.И.Менделеев изложил свою гипотезу образования нефти. Великий химик считал, что во время процессов горообразования по трещинам-разломам, рассекающим земную кору, вглубь поступает вода. Просачиваясь в недра, она в конце концов встречается с карбидами железа и под воздействием высоких температур и давления вступает в химическую реакцию.

В результате этой реакции образуются оксиды железа и углеводороды. Образующиеся вещества по разломам коры поднимаются в верхние ее слои и насыщают пористые породы. В результате образуются газовые и нефтяные месторождения.

Менделеев ссылается при этом на опыты по получению водорода и ненасыщенных углеводородов путем воздействия серной кислоты на чугун, содержащий достаточное количество углерода.

В то время идеи «чистого химика» Менделеева не имели успеха у геологов, которые сочли опыты, проведенные в лаборатории отличными от процессов, происходящих в природе.

Однако карбидная или, как ее еще называют, а биогенная теория о происхождении нефти получила доказательства из неожиданного источника – от астрофизиков. Изучение спектров небесных тел показало, что в атмосфере Юпитера и некоторых других планет, как и в газовых оболочках комет присутствуют углеводороды. Ну, а раз соединения углерода с водородом распространены в космосе, значит процессы синтеза органических веществ из неорганики в природе имеют место быть!

Теория вторая. Круговорот углерода в природе

Группой ученых из Института проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН) под руководством доктора геолого-минералогических наук Азария Баренбаума была разработана еще одна теория происхождения нефти и газа.

Согласно их концепции, залежи углеводородов могут возникать не за миллионы лет, а за десятилетия. При этом одновременно подвергается сомнению теория парникового эффекта, поскольку основным тезисом утверждается, что уровень двуокиси углерода в атмосфере может саморегулироваться, а значит неуправляемого накопления углекислоты в атмосфере не происходит.

Теория российских ученых предполагает, что нефтегазообразование – это процесс не столько геологический, сколько климатический. Он связан с круговоротом воды и углерода на Земле. Поступающий с дождевыми водами углерод, захваченный из атмосферы в форме гидрокарбоната в условиях земной коры восстанавливается до углеводородов, из которых уже в геологических структурах-ловушках формируются нефтегазовые скопления.  Т.е. данная теория также предполагает неорганическое происхождение нефти.

По оценкам российских ученых до 90% нефтегазовых скоплений на глубинам от 1 до 10 километров появляются благодаря описанной им теории, и только 10% запасов формируются из органических остатков, как это предполагалось классической теорией.

И еще один важный вывод российских ученых-геологов заключается в том, что благодаря активному участию в образовании нефти и газа климатического круговорота, пополнение залежей ископаемых углеводородов происходит не за многие сотни тысяч и миллионы лет, а всего лишь за несколько десятилетий.

А второй вывод заключается в том, что умеренное извлечение нефти и газа из залежей не должно сильно влиять на потенциальную нефтегазоносность региона. Но это верно при условии, что углеводороды будут потребляться в пределах того же региона, что и их добыча. То есть тепловые электростанции, работающие на углеводородах, компенсируют добычу нефти и газа ее образованием.

источник

Похожее

xn--e1adcaacuhnujm.xn--p1ai

Теории происхождения нефти // Родкин М. В.

Примечательно, что, несмотря на большое экономическое значение и огромный объём тщательно проведённых исследований, в вопросе происхождения нефти остаётся больше неясностей, чем для любого другого широко распространённого природного вещества.

Г. Д. Гедберг, президент американского геологического общества

Спор о биогенном (органическом) или абиогенном происхождении нефти особенно интересен для российского читателя. Во-первых, углеводородное сырьё — один из основных источников дохода в бюджете страны, а во-вторых, российские учёные — признанные лидеры многих направлений в этом старом, но всё ещё не закрытом научном споре.

Непримиримые кланы

Суть самой распространённой органической модели образования нефти сформулировал ещё М.В. Ломоносов, писавший в 1763 году о «рождении оной бурой материи… из остатков растений под действием тепла Земли». Вторая половина XIX века прошла в основном под знаком абиогенной модели Д.И. Менделеева. Изучив нефть Апшерона, учёный выдвинул гипотезу о том, что она образуется при химических процессах, протекающих в разогретых недрах Кавказского хребта. Он даже предположил, что вдоль склонов Большого Кавказа должны быть нефтяные месторождения. Правда, именно там, где указывал Д.И. Менделеев, месторождений не оказалось — их нашли в осадочных бассейнах, в том числе совершенно не связанных с горными хребтами.

В XX веке явно доминировала органическая модель. Российские геологи-нефтяники(Н.Б. Вассоевич, И.М. Губкин, А.П. Архангельский и многие другие) доказали, что существует тесная связь между углеводородными месторождениями и осадочными породами, и это открытие стало частью общей концепции В.И. Вернадского о роли жизни в формировании геохимических циклов. Теория В.И. Вернадского о роли биосферы в эволюции Земли признана практически всеми, и, как оказалось, продукты биосферы проникают в недра Земли гораздо глубже, чем предполагал сам автор гипотезы. Дело в том, что сейчас учёные широко обсуждают модель глубинного перемещения первичного осадочного вещества (вместе с преобразованными биологическими остатками) через мантию Земли. Океанические плиты, в том числе и осадочные породы с остатками органики, затягиваются в мантию Земли там, где одна плита «подлезает» под другую (так называемые зоны субдукции на активных окраинах континентов). На поверхности такие зоны проявляются в виде цепи вулканов — например, Камчатка и Курильские острова, огненный пояс вокруг Тихого океана. Именно с таким глубинным рециклингом некогда органического вещества связывают образование части алмазов. Значительно глубже, по современным представлениям, пролегает и граница существования жизни. Теперь учёные знают, что бактериальная жизнь бурлит на таких глубинах, на которых раньше считалась невозможной.

Месторождения нефти и зоны субдукции в районе Индонезии:1 — современные вулканы,2 — месторождения,3 — ось глубоководного желоба — начало зоны субдукции.

Казалось бы, в XX веке учёные получили бесспорные аргументы в пользу органической теории происхождения нефти. Из неё выделили многочисленные биомаркёры — остатки молекул органического вещества. Кроме того, выяснилось, что у нефтей есть оптическая активность, которую раньше считали свойством исключительно органических веществ. Спор, однако, не прекратился.

Некоторые группы учёных (П.Н. Кропоткин, Э.Б. Чекалюк, Р Робинсон, Т. Голд и др.) продолжали настаивать на абиогенной модели. У них были свои аргументы. Один из самых важных — исследователи продемонстрировали, что из углекислого газа и воды при температуре и давлениях, соответствующих верхней мантии Земли (100 кми более), могут образовываться основные компоненты нефти. Кроме хорошо известного факта вулканической дегазации (выбросы глубинных газов вулканами), появилась теория холодной углеводородной дегазации Земли: П.Н. Кропоткин обнаружил признаки глубинных разгрузок из мантии не только горячих газов, но и более холодных углеводородов. Свидетельством холодной дегазации было то, что из осадочных пород в некоторых районах грязевого вулканизма выносится существенно больше природного газа, чем можно было предположить.

Кроме того, биогенная модель не объясняла многие важные факты нефтяной геологии, полученные эмпирическим путём: например, почему месторождения часто приурочены к зонам глубинных разломов, почему основные промышленные объёмы нефти и газа сконцентрированы в немногочисленных гигантских месторождениях, а также почему отсутствует чёткая связь между запасами и составом органического вещества в осадочных породах и составом и объёмами содержащихся в них нефтей. Чтобы объяснить образование месторождения в рамках биологической концепции, довольно часто приходится предполагать, что углеводороды перетекли в горизонтальном направлении иногда на сотни километров (ближе просто нету потенциальных источников нефти). Конечно, такие направленные «перетоки» не очень правдоподобны, да и следов перемещения найти не удаётся. Но самое главное, осталось непонятным, как из малоэнергоёмких органических остатков образуются высокоэнергоёмкие молекулы нефти. Сторонники биогенной модели утверждают, что такое превращение могло произойти за геологическое время под влиянием тепловой и механической энергии недр Земли. Но весь цикл такого превращения смоделировать по сей день никто не сумел — ни теоретически, ни экспериментально.

Сложилась патовая ситуация. После двух с половиной веков активного изучения проблемы, накопления огромного объёма фактической информации — ни одна из «партий» не только не смогла переубедить своих оппонентов (это ещё можно было бы объяснить упрямством и несовершенством человеческой природы), но и не смогла ответить на некоторые важные вопросы. А ведь эти вопросы — ключевые для разработки и поиска месторождений нефти и газа. В результате поисковики сегодня опираются больше на опыт, местную специфику и интуицию, чем на научную теорию.

Факты с двойным дном

В XXI веке источник и процесс образования нефти вызывают ещё более живой интерес, поскольку нефть (по крайней мере, в рамках классической биогенной модели), неумолимо заканчивается. Эту проблему активно обсуждают на специальных конференциях. Одни из последних прошли в Москве, в мае 2002-го и апреле 2003 года, а ближайшая состоится в Калгари (Канада) в июне 2005 года. Однако насколько ещё далеки противники друг от друга, понятно из названий статей в научных журналах. Так, в 2001 году группа известных российских учёных опубликовала статью «Торжество органической (осадочно-миграционной) теории нефтеобразования к концу XX века», и в том же году в авторитетном англоязычном издании вышла статья «Забудем о биогенном происхождении нефти». Между этими крайними точками зрения существует множество промежуточных. Вот природа задала загадку!

Естественно, коль скоро проводятся конференции и публикуются статьи, значит, у противников появляются новые аргументы. Прежде всего надо сказать, что некоторые факты, раньше считавшиеся доказательствами биогенной концепции, получили в последние годы также и другое объяснение. Например, учёные выяснили, что оптическая активность встречается и в небиологической материи: её обнаружили в веществе некоторых метеоритов и теоретически показали, что она может встречаться у углеводородов, полученных абиогенным синтезом при высоких температурах и давлениях.

Один из самых неоспоримых аргументов — биомаркёры в нефти, которые приписывали остаткам биологического вещества. Этот факт и раньше объясняли по-иному — маркёры могли быть занесены из осадочных пород, содержащих органику. Но это традиционное возражение, а есть и новые. Так, учёные обнаружили, что в глубоких горизонтах земной коры углеводороды перерабатываются бактериями и именно поэтому в них находят биомаркёры. Кроме того, есть работы, в которых описан абиогенный синтез ряда соединений, ранее относимых к биомаркёрам.

В последнее время появилось также другое объяснение относительных концентраций изотопного состава углеводородов. И прежде говорили, что возможен элементарный изотопный обмен углеводородов с вмещающими породами. А теперь есть новые данные, которые логично вписались в теорию глубинного рециклинга вещества земной коры. Действительно, вещество совершившее путешествие из земной коры в мантию и обратно, по своему изотопному составу близко к приповерхностному, но по источнику поступления уже сугубо мантийное. К примеру, в областях современной тектонической активности наблюдается соответствие изотопных характеристик метана и гелия. Как принято считать, изотопный состав гелия изменяется из-за того, что он обогащается глубинным мантийным гелием, поэтому логично предположить, что существуют также и глубинные источники метана. Следовательно, вполне возможно, что вклад глубинных соединений в формирование месторождений углеводородов гораздо больше, чем считалось.

Получается, что для большинства эмпирических положений нефтяной геологии сегодня существует двойной набор интерпретаций: хочешь — объясняй факты с точки зрения биогенной модели, хочешь — отдай предпочтение абиогенной.

«Тезис-антитезис-синтез»

Не будем претендовать на разрешение проблемы, просто попытаемся немного разобраться в основных аргументах сторонников столь разных научных позиций. Может быть, именно «со стороны» дискутировать на эту тему легче — учёный из смежной области не столь вовлечён в сложившуюся систему профессиональных мнений и отношений и не так поглощён деталями. Автор — именно такой сторонний человек, которому посчастливилось быть в числе организаторов и активных участников вышеупомянутых конференций и в неформальной обстановке обсуждать проблему с представителями различных направлений.

Начну с крайней позиции сторонника неорганической модели американца Дж. Кении, который считает, что органическая модель вообще не имеет права на существование. При этом чисто по-человечески подкупает его горячая защита приоритета российско-украинской школы абиогенного синтеза нефти и саркастические выпады против ретроградов американской школы нефтяников, которых он в неформальной обстановке обычно называет «биочукчами». Его аргументы, если вкратце, таковы:

  • единственное термодинамически устойчивое в земной коре углеводородное соединение — метан;
  • термодинамические потенциалы компонентов нефти существенно выше как потенциала метана, так и потенциалов компонентов рассеянного органического вещества (предполагаемого сырья для образования углеводородов);
  • соответственно, спонтанное преобразование рассеянного органического вещества в какие-либо углеводородные соединения невозможно (за исключением метана, для которого такой процесс из термодинамических соображений вполне естествен).

Дж.Кении отмечает также, что соотношение n-алканов и их изомеров в нефтях не соответствует соотношению их термодинамических потенциалов при температурах и давлениях земной коры (то есть тому слою, где, по мнению сторонников биогенной модели, образуется нефть). Но при этом наблюдаемое в природных нефтях соотношение получится, если пересчитать потенциалы для давления и температуры верхней мантии Земли. Логичный вывод: n-алканы и их изомеры сформировались не в земной коре, а гораздо глубже — в верхней мантии. Напомним, что и теоретически, и экспериментально уже доказано: при «глубоких» давлениях и температурах спонтанное образование компонентов нефти возможно (Е.В. Чекалюк, В.Г. Кучеров, сам Дж. Кенни и др.).

Эти замечания встречают, однако, серьёзные возражения. Начнём с положения о глубинном происхождении нефти, поскольку возражения по этому пункту менее принципиальны. Предположим (это довольно правдоподобно), что условия, необходимые для образования больших объёмов нефти, то есть давление, температура, нужные концентрации исходных веществ и катализаторов, действительно имеют место на глубине более 100 км в мантии Земли. Но как попадает то, что образовалось там, в приповерхностные горизонты земной коры?

При низких температурах, соответствующих кровле земной коры, нефть может долго сохраняться как метастабильная фаза, но при более высоких температурах в верхней части мантии она будет достаточно быстро распадаться. Возникает вопрос: могут ли сохраниться большие объёмы протонефти при её перемещении к земной поверхности? Или на поверхность поступят только продукты распада — СО2, Н2О, СН4, а в породах останутся« углистые включения и плёнки? Во многом похожий процесс происходит при выносе из мантии термодинамически неравновесных алмазов. Но, как известно, весьма мало мантийных алмазов »выживает« после подъёма, откуда же в таком случае взялись промышленные объёмы нефти?

Есть ещё более серьезное возражение. Доказательства Дж. Кенни и других учёных, что нефть не может образоваться в земной коре из органических остатков, не вполне убедительны. Они были бы правильными в рамках равновесной термодинамики. Часть этих аргументов приводили химики XIX века, чем подкрепляли неорганическую модель нефтегенеза Д.И. Менделеева. Но развитие во второй половине XX века физики и химии неравновесных процессов поколебали веру в универсальность равновесной термодинамики. Если исходить только из равновесной термодинамики, то тогда было бы невозможно зарождение жизни, не могла бы протекать реакция Белоусова-Жаботинского и многие другие хорошо известные неравновесные процессы.

На вопросы, неразрешимые с точки зрения равновесной термодинамики, очень трудно найти ответ (например, у современной науки по-прежнему нет общепринятой модели возникновения жизни). При этом, как правило, неравновесные процессы могут реализоваться в строго определённых специальных условиях. Остается непонятным, в какой мере условия в осадочных толщах Земли соответствовали тем, которые были необходимы для массового образования нефти. Тем не менее принципиальная возможность такого «попадания» существует, и она достойна тщательного изучения. Попробуем сделать хотя бы первые шаги.

Основные особенности интересующего нас неравновесного процесса можно рассмотреть с самых общих позиций, и даже такой предварительный анализ уже приводит к важным и нетривиальным выводам. По аналогии с другими процессами, запрещёнными равновесной термодинамикой, естественно предположить, что образование нефти из рассеянного органического вещества может идти по схеме проточного неравновесного реактора. В реакционный объём поступают вещество и энергия, а из него удаляются продукты реакции. При таком подходе многое видится совсем по-другому. Например, ясно, что простое существование пород, богатых рассеянным органическим веществом, долго находившимся при повышенных температурах, — условие необходимое, но недостаточное, поскольку в этом случае из углеводородов образуется только метан. Чтобы пошёл нужный нам процесс, в нефтематеринские толщи должны поступать потоки вещества и энергии, а из них должны быстро выноситься и где-то при более низких термодинамических параметрах накапливаться продукты — компоненты нефти. В земной коре интенсивный перенос вещества и энергии возможен только с помощью магмы или газожидкостных потоков вещества (флюидов). Магма не подходит — у неё очень высокая температура, при которой нефть тут же разложится. Остаются только потоки глубинного флюида, которые несут не только энергию, но и разнообразные глубинные компоненты, в частности углеводороды мантийного происхождения. Чем не проточный реактор?

Основные зоны образования нефти и газа и палеозоны субдукции:1 — предполагаемое положение зон субдукции 100 млн. лет назад,2 — основные регионы газонефтеобразования,3 — отдельные высокопродуктивные и тектонически активные бассейны.

Такая модель хорошо согласуется с хорошо известными эмпирическими фактами: давно установлена связь между местами образования и накопления нефти и местами перемещения флюидов в земной коре. (Сходные выводы следуют из флюидодинамической модели нефтегенеза Б.А. Соколова. Правда, там они — не плод теоретических соображений, а результат обобщения эмпирических данных по бассейнам активного образования и накопления нефти.)

С позиций неравновесного проточного реактора можно легко объяснить пробелы биологической модели образования нефти:

  • разобщённость в пространстве зон образований и скоплений нефти;
  • стадийность формирования нефти и расположение очагов образования и залежей у зон разломов;
  • связь месторождений с эпохами и районами активизации глубинного флюидного режима;
  • относительно слабая зависимость между составом и объёмами нефтей в месторождениях и характеристиками вмещающих осадочных пород;
  • существование каналов подпитки залежей нефти и присутствие примесей мантийного вещества там, где идёт интенсивное нефтеобразование.

 

Какие же из геотектонических структур больше всего похожи на проточный неравновесный реактор? Глубокие осадочные бассейны, там, где есть вертикальные потоки отжимаемых из осадков флюидов. Другой вариант — зоны, где одни блоки земной коры глубоко надвигаются на соседние, оставляя под собой огромные массы осадочных пород. Самые крупные зоны таких сдвигов — зоны субдукции, в которых океанические плиты вместе с осадками оказываются затянутыми в мантию. Потоки флюидов несут энергию и разнообразные глубинные компоненты — проточный реактор обеспечен бесперебойной работой. Если бы этих потоков не было, то образующиеся неравновесные углеводороды там же и распадались бы с образованием метана, углекислого газа и графита. Надо сказать, в последние годы геолого-геофизические исследования подтвердили, что зоны интенсивного образования нефти и газа совпадают с зонами глубинных надвигов и субдукции (современнойили древней). Такое соответствие найдено в районах добычи на Южном Каспии, Северном Сахалине, Западной Камчатке. Интересно было бы расширить этот список и проверить, хорошо ли соблюдается данная закономерность в других районах.

Получается очень интересная вещь. Образование нефти исходно рассматривается как биогенный процесс в проточном неравновесном реакторе, но характерными чертами такого процесса становятся особенности, трактуемые обычно в рамках абиогенной модели нефтегенеза. Например, скопления нефти у зон разломов, наличие путей подпитки нефти, связь месторождений с зонами активизации глубинного (в частности, мантийного) флюидного режима — всё это необходимые условия эффективного преобразования рассеянного органического вещества в нефтяные углеводороды. В рамках такой схемы большая часть строго биогенных или абиогенных объяснений теряют свою категоричность. Намечается сближение двух концепций, возможность их одновременной или взаимодополняющей разработки. Естественно предположить, что происходит (в разных условиях и в разных масштабах) и биогенное, и абиогенное нефтеобразование. Работает общий принцип: в природе реализуется всё, что не запрещено основными физическими законами. При этом почти трёхсотлетняя дискуссия по проблеме оказывается почти иллюстрацией классической гегелевской триады: «тезис — антитезис — синтез».

Литература

    1. Дегазация Земли, геодинамика, геофлюиды, нефть и газ. М.: ГЕОС, 2002.2. Генезис нефти и газа (А.Н. Дмитриевский, А.Э. Конторович, отв.ред.). М.: ГЕОС, 2003.3. Карцев А.А., Лопатин Н.В., Соколов Б.А. и др. «Геология нефти и газа», № 3, 2001.4. Родкин М.В. В кн.: Дегазация Земли и генезис углеводородных флюидов и месторождений. М.: ГЕОС, 2002.5. Соколов Б.А. Новые идеи в геологии нефти и газа. Изд-во МГУ, 2001.

М.В. Родкин, доктор физико-математических наук.

«Химия и жизнь — XXI век»

scisne.net


Смотрите также