Тайны образования нефти и горючих газов - Михаил Калинко

Некоторые американские исследователи, в частности В. К. Иллинг, стали считать образование нефтепродуцирующих толщ в морских бассейнах скорее нормальным, чем экстраординарным процессом. Почти в каждом нефтегазоносном регионе были выявлены толщи темных, преимущественно глинистых пород, содержащих повышенное количество органического вещества, которые стали считать нефтепроизводящими. Так, в частности, в Прикарпатье к таким толщам начали относить менелитовые сланцы, в Калифорнии - сланцы Монтерей. Сведения о возможных нефтепроизводящих толщах стали даже включать в справочники, примером чего является изданный в 1938 году "Справочник по типичным американским нефтяным месторождениям".

Академик В. И. Вернадский, изучая геохимические процессы, протекающие в земной коре, все больше убеждался в огромном влиянии биосферы на состав горных пород и в 1934 году в своих "Очерках геохимии" писал "Путем геологических процессов вещество биосферы из нее уходит и проникает в более глубокие оболочки земной коры. Оно несет в них углистые остатки живого вещества; этим объясняется нахождение везде биогенного углерода: нет земной материи, его не заключающей".

Однако при всей определенности решения проблемы происхождения нефти в общем все же оставался ряд крупных невыясненных вопросов: во-первых, каким был механизм преобразования органического вещества в нефть, во-вторых, какие факторы вызывали развитие этих процессов и, в-третьих, почему при изучении современных ископаемых осадков не удается обнаружить начало образования углеводородов. Ввиду неразрешенности этих вопросов нельзя было установить диагностические признаки толщ, которые генерировали нефть и, следовательно, нельзя было использовать указанные Теоретические разработки для прогнозирования перспектив нефтегазоносности регионов.

Правда, в процессе исследований современных осадков удалось ответить на один из перечисленных вопросов. Так, в частности, советские химики под руководством Т. Л. Гинзбург-Карагичевой в 1934 году обнаружили углеводороды в современных илах Черного моря. К сожалению, это открытие не привлекло внимание исследователей, вследствие чего в вопросах и об источниках углеводородов, и о механизме их образования не было полного единодушия.

Большая группа американских ученых, под руководством Ж. М. Небеля проводившая исследования по специальной программе Нефтяного института США, пришла к выводу, что исходные углеводороды нефти синтезируются при процессах метаболизма, протекающих в растительных организмах (как морских, так и наземных), а концентрация и отбор этих углеводородов происходят в осадках по мере их погружения.

Были предприняты попытки возродить представления об образовании нефти из растительных организмов. В 1932 году американский химик К. Хэкфорд, проведя серию экспериментов, пришел к выводу о том, что нефть образуется из морских водорослей в результате кислотного гидролиза при низкой температуре, а в 1933 году немецкий исследователь Э. Берль также на основании опытов пришел к выводу, что нефть образуется из целлюлозы.

Советский геолог В. Б. Порфирьев в работах, опубликованных в начале сороковых годов, считал исходным веществом для образования нефти углеводы растительных остатков. Однако в конце этого же десятилетия он утверждал, что исходным материалом для образования нефти могут быть любые органические вещества как растительного, так и животного происхождения при обязательных условиях: накоплении этих веществ в гомогенной форме (подобно торфу) и прогреве до температуры порядка 300-500 °С. В результате образуется промежуточная гомогенная асфальтоподобная масса. В пятидесятые годы В. Б. Порфирьев от этих представлений отказался.

Американский исследователь У. А. Селвиг в 1950 году обратил внимание на то, что смолистые компоненты в нефтях формируются за счет лигнита в результате микробиальных процессов и бомбардировки альфа-частицами. Другой американский ученый К. С. Корбетт в 1955 году подсчитал, что ежегодно в мире реки вносят в океаны и моря около 137 млн. т органических веществ, которые могут служить источником для образования нефти.

В 1947 году американский микробиолог К. Е. Цо-Белл писал, что микробиальные процессы способствуют преобразованию органического вещества в нефть, так как в результате их жизнедеятельности образуется свободный водород.

В целом же в рассматриваемый этап господствовали представления об органическом происхождении нефти, и лишь отдельные авторы пытались отстаивать предположения о неорганическом ее происхождении. В США в 1940 году Е. Мак-Дермот опубликовал статью об образований залежей нефти из углеводородных газов, поднимающихся с больших глубин. Эта статья вызвала целую дискуссию в Американской ассоциации нефтяных геологов, причем точка зрения Е. Мак-Дермота не получила поддержки. В 1948 году американский геолог К. Ван-Остранд пытался возродить предположение В. Д. Соколова, но также не был поддержан ни одним из геологов-нефтяников.

Несмотря на единомыслие, установившееся в отношении источников образования нефти к концу рассматриваемого периода, к 1951 году в теории нефтегазовой геологии назрел своеобразный кризис, обусловленный двумя главными причинами. Во-первых, критерии, которые были установлены для нефтепроизводящих толщ в традиционно нефтеносных регионах (в СССР - на Кавказе, в США - в Пенсильвании), оказались непригодными для новых регионов (в СССР - для Волго-Уральской области, в США - для новых областей), во-вторых, не удавалось обнаружить углеводороды ни в современных, ни в более древних осадках, в связи с чем не было однозначных критериев нефтегазопроизводящих пород.

Указанный кризис в нефтегазовой геологии напоминал кризис в физике в начале XX века, когда у физиков "исчезла" материя, и В. И. Ленин в своей гениальной работе "Материализм и эмпириокритицизм" писал: ""Материя исчезает" - это значит, исчезает тот предел, до которого мы знали материю до сих пор, наше знание идет глубже..."[12].

Кризис в теории нефетегазовой геологии в определенной степени отражался и на практике проведения нефтепоисковых работ. Так, в частности, первые отрицательные результаты поисков нефти в Западной Сибири, Прибалтике и Белоруссии вызвали сомнения у многих геологов в целесообразности продолжения в этих регионах поисковых работ. Последствия этого кризиса особенно ощущались в течение следующего этапа, характеризовавшегося, с одной стороны, существенным расширением базы для гипотезы органического происхождения нефти и, с другой стороны, возрождениями представлений об ее неорганическом происхождении и проведением частых и широких дискуссий по данной проблеме.

VI этап (1951 год - настоящее время). Этот этап с полным правом можно назвать этапом становления теории органического происхождения нефти, или, как ее более правильно назвал Н. Б. Вассоевич, теории осадочно-миграционного происхождения нефти и углеводородных газов. Началом данного этапа следует считать 1950 год потому, что именно в этот год почти одновременно советскими и американскими учеными были обнаружены углеводороды в современных осадках.

В Советском Союзе в результате трехлетних исследований группой ученых под руководством В. В. Вебера были обнаружены углеводороды в современных осадках озер, лиманов и лагун, распространенных на Таманском полуострове. В. В. Вебер правильно оценил роль этих углеводородов, отметив, что "в данной ранней стадии превращения органического материала образование углеводородов проявляется еще в очень слабой степени, но тенденция к их образованию несомненна". Доказательством такой тенденции, по мнению В. В. Вебера, является увеличение абсолютного и относительного (в составе органического вещества) содержания углеводородов вниз по разрезу.

Американские исследователи под руководством П. В. Смита открыли углеводороды в современных осадках Мексиканского залива, прикалифорнийской части Тихого океана, дельты реки Ориноко, а также некоторых пресноводных бассейнов. После этих открытий углеводороды стали обнаруживать в осадках всех водных бассейнов. По подсчету П. В. Смита, количество углеводородов в современных осадках достигает 150 тыс. т в 1 км3, т. е. величины, почти равной их содержанию в осадочных породах богатых нефтеносных районов США, таких как Калифорния (180 тыс. т/км3). И хотя дальнейшие исследования показали, что углеводороды, содержащиеся в современных осадках, существенно отличаются от нефти, значение указанных открытий трудно переоценить. Они показали, во-первых, что углеводороды образуются в осадках из рассеянного органического вещества, состоящего из остатков растительных и животных организмов. Тем самым был положен конец продолжавшейся в течение более двух столетий дискуссии о том, какое органическое вещество может быть исходным для образования нефти. Во-вторых, оказалось, что процессы нефтегазообразования могут развиваться почти в любых субаквальных осадках и что для этого не требуется каких-то особых экстраординарных условий.