зачем нефть в земле
Последствия выкачивания нефти из недр Земли
К 1954 г. было доказано, что наиболее эффективным средством борьбы с проседанием является закачка в пласт воды (фрекинг). Это сулило также увеличение коэффициента нефтеотдачи. Первый этап работы по заводнению был начат в 1958 г., когда на южном крыле структуры стали закачивать в продуктивный пласт без малого 60 тыс. м3 воды в сутки. Через десять лет интенсивность закачки уже возросла до 122 тыс. м/сут. Проседание практически прекратилось. В настоящее время в центре чаши оно не превышает 5 см/год, а по некоторым районам зафиксирован даже подъем поверхности на 15 см. Месторождение вновь вступило в эксплуатацию, при этом на каждую тонну отобранной нефти нагнетают около 1600 л воды. Поддержание пластового давления дает в настоящее время на старых участках Уилмингтона до 70 % суточной добычи нефти. Всего на месторождении добывают 13 700 т/сут нефти.
После многочисленных протестов фрекинг был запрещен в Германии, Франции, Болгарии, отдельных штатах США.
В России сланцевая нефть пока добывается в минимальных объемах, но западные корпорации с огромным интересом смотрят на богатые запасы этого сырья в нашей стране. Британская BP недавно подписала соглашение с «Роснефтью» о совместной разведке сланцевой нефти в центральной России. Британско-голландская Shell не раз говорила о намерении добывать сланцевую нефть в Западной Сибири, договор был успешно подписан и внедрение идёт полным ходом.
Но чем же опасен фрекинг? Вот лишь некоторые последствия его применения для здоровья людей и окружающей среды.
Загрязнение воды: Добыча сланцевых углеводородов методом гидравлического разрыва пласта приводит к загрязнению грунтовых вод, в том числе источников питьевой воды, токсичными химическими веществами, обладающими хронической и острой водной токсичностью, а также общей токсичностью.
При добыче газа в недра закачиваются миллионы тонн специального химического раствора, который разрушает пласты горючего сланца и высвобождает большое количество метана. Основная проблема в том, что сланцевый газ вместе с закачанными химикатами, который не удается выкачать, начинает выходить на поверхность из недр, просачиваясь через почву, загрязняя грунтовые воды и плодородный слой.
В гидроразрывных жидкостях содержится множество опасных веществ. Cписок химических добавок включает до 700 наименований: это летучие органические соединения (толуол, кумол и др.), канцерогены (бензол, окись этилена, формальдегид и т.д.), мутагены (акриламид, сополимер этиленгликоля с окисью этилена, растворитель нафта и пр.), вещества, разрушающие эндокринную систему, стойкие и биологически накапливающиеся загрязнители. В ходе добычи вода загрязняется метаном и радиоактивными веществами, которые вымываются из вмешающих пород.
Многие жители в районах бурения теряют здоровье из-за постоянного загрязнения питьевой воды метаном.
Загрязнение воздуха: в результате добычи сланцевого газа воздух загрязняется метаном и другими газами. Загрязнение может быть настолько сильным, что местные жители вынуждены носить респираторы, чтобы не потерять сознание.
Загрязнение почвы: Всегда есть риск утечки токсичных жидкостей из прудов-отстойников, а также неконтролируемых фонтанных выбросов.
Землепользование: Добыча сланцевого газа приводит к разрушению ландшафта.
Сейсмическая активность: Загрязненные сточные воды утилизируют путем закачки под землю. Есть данные, что это может повысить риск землетрясений. Подобные случаи были зарегистрированы в штатах Арканзас, Оклахома и Огайо в США. В Арканзасе, который сам по себе отличается повышенной сейсмичностью, после начала освоения сланцев число подземных толчков увеличилось в несколько раз. Землетрясения, в свою очередь, повышают вероятность утечек из газовых скважин.
Изменение климата: Выбросы парниковых газов при добыче и использовании сланцевого газа и нефти значительно выше, чем при добыче обычных газа и нефти. По данным ряда исследований, вред сланцевого сырья для климата сравним с вредом от использования угля. По данным правительства США, утечка метана при добыче сланцевого газа как минимум на треть выше, чем при добыче природного газа.
Энергетика: Огромные средства, которые компании вкладывают в разработку месторождений сланцевого газа, могли бы быть направлены на развитие возобновляемых источников энергии и энергосберегающих технологий.
Последствия фрекинга для здоровья людей и окружающей среды малоизучены.
Информация о точном составе используемых при фрекинге химических веществ закрыта.
Как устроен рынок нефти
Как ее добывают и зачем ей торгуют
«Мы заплатим, только заберите у нас нефть».
Такой фразой можно охарактеризовать то, что творилось на бирже 20 апреля 2020 года, когда цена майских фьючерсов на нефть марки WTI опустилась ниже нуля.
Поэтому я решил разобраться и ответить на главные вопросы о нефти:
Что такое нефть
Нефть — природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом. Состоит она в основном из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых других химических соединений. Проще говоря, пахнет, горит и течет.
Нефть появилась в результате распада растений и живых организмов, обитавших на морском дне. Бытует легенда, что к появлению нефти приложили усилия динозавры, но это не так. Главные герои здесь — планктон и водоросли, которые прожили увлекательную жизнь на дне океанов, а потом превратились в вещество под названием кероген. А вот уже сам кероген под влиянием высокой температуры и миллионов лет в земле выделил известную нам черную маслянистую нефть.
Инвестиции — это не сложно
Что можно получить из барреля нефти и что это вообще за баррель
Для нас баррель — это очередная западная нелогичная мера измерения объема, которая равна 119,2 л. Но и эти цифры не связаны с нефтью: мера нефтяного барреля — 158,988 л. Баррель — это, проще говоря, бочка. Даже пиво может похвастаться своим личным баррелем объемом 117,3 л.
Но вернемся к нефти, поскольку из одного барреля в ходе перегонки, обработки и прочих воздействий можно получить 102 л бензина, 30 л дизеля, 25 л авиатоплива, 11 л нефтезаводского газа, 6,8 л мазута, 5,4 л сжиженного газа, 1 л моторного масла, 1,5 кг угля и 120 восковых свечек на торт. Это не бьется с 158,9 л нефти, но дело не в том, что нефть подчиняется своим математическим законам: в ходе перегонки сырой нефти туда добавляют около 9 л реагентов.
бензина получится из барреля нефти
Еще нефть входит в состав самых разнообразных вещей, которые нас окружают — от полиэтиленовых пакетов для овощей в супермаркетах до парфюмерии. Нефть входит даже в состав некоторых продуктов питания: самая обычная жвачка своей мягкостью и «жевательностью» обязана именно нефтяным полимерам.
Сейчас, когда есть современные танкеры и нефтепроводы, бочки для хранения и транспортировки нефти не используют, но мера измерения осталась.
В России в качестве измерения используют тонны, но и с этим есть трудности: у разных сортов нефти разная плотность — это прямо влияет на ее массу при одинаковых объемах. В итоге приходится переводить нефтяные баррели в тонны, учитывая плотность каждого отдельного сорта нефти.
Где ищут нефть
В земле нет бассейна, озера или любого другого объемного пространства, где может булькать нефть. Она находится в жидком состоянии, но только более плотная, чем может показаться на первый взгляд. Нефть впитана в породы земли, как в губку: в пески, песчаники, конгломераты, доломиты и известняки. И после выкачки нефти из конкретного участка земли почва не провалится, так что сдвигов плит, землетрясений и апокалипсиса точно не случится.
В течение миллионов лет нефть двигалась внутри земли — это происходило до тех пор, пока на пути не попадался тупик в виде твердых пластов глины. Эту область между пластами, где застряла нефть, геофизики назвали ловушкой. Эти ловушки — это и есть те самые сундуки с сокровищами, за которыми охотятся нефтяники. Для определения месторождений нефти геофизики создают вибрацию на конкретном участке земли — это вызывает колебания в горных породах, что, по сути, похоже на процедуру УЗИ у доктора.
Качалка — популярный вид насоса, но не единственный: ту же работу можно выполнять без наземных агрегатов, например с помощью электроцентробежного насоса погружного типа.
На сколько нам хватит нефти
В докладе ОПЕК 2019 года говорится, что человечество может рассчитывать на 1,5 трлн баррелей мировых запасов нефти. Более профильно это звучит как «доказанные резервы нефти» и подразумевает, что эти запасы при нынешних технологиях можно добыть с вероятностью 90%. Для сравнения: за последние 70 лет человечество потратило 1,4 трлн баррелей нефти.
Годовой отчет ОПЕК за 2019 годPDF, 5,58 МБ
Но не стоит думать, что эти 1,5 трлн — это некий потолок. Это лишь разведанные запасы нефти, а поиски новых месторождений прекращать никто не будет.
Вот как, по данным от ОПЕК, расположились страны-лидеры по доказанным резервам нефти:
Территориально большинство мировых запасов находится на Ближнем Востоке — 53%. Этому способствовали сдвиги тектонических плит, в ходе которых нефть буквально выдавило из древнего океана Тетис — образовался очень богатый на запасы нефтегазовый бассейн в Персидском заливе.
Нефть в этом бассейне находится на относительно небольшой глубине — это влияет на сокращение расходов по ее добыче. Это как раз одна из причин, почему Саудовская Аравия во время пандемии COVID-19 готова была продавать свою нефть с большим дисконтом: себестоимость нефти изначально ниже, чем у той же российской нефти.
Что такое сланцевая нефть
Тему сланцевой нефти рассмотрим отдельно. Многие слышали про нее, но не каждый ответит, в чем ее отличие от традиционной нефти. Все дело в способе добычи. Сланцевая нефть находится в порах сланцевых пластов с низкой проницаемостью — она не может свободно перемещаться внутри горных пород. Такая нефть не сможет оказаться в ловушке, как было с традиционной нефтью, фактически она уже в ней находится, но только в более труднодоступной.
Добыча такой нефти долгое время была нерентабельной, потому что классическим бурением нельзя достать необходимые баррели нефти из сланцев — сложность добычи делала ее неконкурентоспособной на сырьевом рынке. В итоге все были в курсе, что в сланцах немалое количество нетронутой нефти, но это не вызывало у нефтяников какой-либо мотивации ее качать. Но все изменилось в начале 2000-х : современные технологии позволили применить наклонное бурение скважин и использовать гидроразрыв пласта.
Через трещины начинает выходить нефть вперемешку с газом и водой. На этом этапе нефть еще не собираются выкачивать на поверхность: область в скважине, где был совершен гидроразрыв, закупоривают пробкой, чтобы сделать еще несколько дополнительных гидроразрывов по соседству. И когда все пласты в скважине готовы отдать нефть, пробки убирают с каждого отдела — нефть стремится на поверхность. Далее нефть очищают от ненужных примесей, а саму воду повторно используют для следующего гидроразрыва уже в новой скважине.
Итак, добыча нефти из сланцев сейчас наконец может быть рентабельной. И это хорошо для нефтяников: запасы сланцевой нефти в мире, по самым скромным подсчетам, находятся на отметке 400 млрд баррелей, где только на США приходится аж 58 млрд баррелей. Если в 2007 году в США добывали чуть больше 2 млн баррелей сланцевой нефти в сутки, то сейчас — 10 млн баррелей в сутки. Такой резкий рост добычи сланцевой нефти указывает на то, что США хочет выбить и себе место среди главных мировых поставщиков нефти. Этот период сланцевого бума в современной истории известен как «сланцевая революция».
Плюс сланцевой нефти в том, что это альтернативные месторождения. Одной только сланцевой нефти хватит человечеству на 50 лет.
Из минусов: себестоимость — методы сложнее, а еще спустя год объем добычи на одной скважине падает вплоть до 80%. По этой причине от одной вертикальной скважины разветвляют до 30 горизонтальных скважин. Еще один минус — огромный вред почве из-за разрыва пластов. Химические реагенты, использующиеся для гидроразрыва, могут просочиться в подземные воды — это негативно скажется на плодородии почвы.
Кто и что влияет на цену нефти
Сейчас за ценой на нефть стоит биржа с качелями спроса и предложения, но если взглянуть в недалекое прошлое, то до 1986 года контроль над ценообразованием нефти принадлежал всего двум картелям.
«Международный нефтяной картель», известный как «Семь сестер», имел влияние с 40-х по 70-е и был образован крупнейшими на тот период нефтекомпаниями: British Petroleum, Exxon, Gulf Oil, Mobil, Royal Dutch Shell, Chevron и Texaco. Под их контролем было более 80% мировых запасов нефти, поэтому вопрос о том, кто регулирует цены на нефть, тут не стоял.
Само ценообразование следовало простой логике и основывалось на двух вариантах: транспортировка нефти из Мексиканского залива и транспортировка из Персидского залива. При таком раскладе покупателю все равно, где физически происходила добыча нефти, ведь отправка шла с одного из двух заливов. У этой стратегии был важный нюанс: чем меньше расстояние от места добычи нефти до порта отправки, тем меньше расходов у продавца на транспортировку. А так как цена на нефть была фиксированная и не зависела от места добычи, каждый сэкономленный доллар с транспортировки переходил уже в прибыль продавца.
ОПЕК. С 70-х ситуация начала меняться в сторону господствования ОПЕК — организации из 13 стран-нефтедобытчиков: Алжира, Анголы, Венесуэлы, Габона, Ирана, Ирака, Конго, Кувейта, Ливии, ОАЭ, Нигерии, Саудовской Аравии и Экваториальной Гвинеи.
Образование ОПЕК вызвано тем, что развивающиеся страны, ВВП которых напрямую зависел от экспорта нефти, сами хотели распоряжаться своими территориальными запасами через национальные нефтедобывающие компании. ОПЕК контролировала около 50% мировых запасов нефти — меньше, чем в лучшие времена у «Сестер». Организация устанавливала квоты по добыче нефти среди участниц, контролировала приток добытой нефти на рынки во избежание резкого повышения или падения цен в период волатильности. Два раза в год ОПЕК проводит конференции, где анализирует рынок нефти и предпринимает соответствующие меры для поддержания баланса цен.
С 1986 года добавился еще один регулятор цены на нефть в виде рынка «бумажной нефти», где происходит торговля фьючерсами — ценными бумагами, по которым покупатель и продавец договариваются о сделке в определенном будущем.
Фундаментом ценообразования остается физическая нефть, но это не мешает торговать «бумажной нефтью» на объемы, в два раза превышающие оборот реальной нефти. Нефть превратилась в актив, с которого люди хотят получать прибыль: 95% операций с нефтью на бирже приходятся на расчетные фьючерсы — в них физически не предусмотрена поставка нефти покупателю, все расчеты только на бумаге. Расчетные фьючерсы на волатильную нефть стали отличным инструментом для спекулянтов, которые готовы скакать по краткосрочным трендам, выжидая момент для закрытия позиции.
Фьючерсы на нефть можно приобрести на более чем 80 биржах, но основная доля сделок приходится на три крупные: Нью-Йоркскую товарную биржу, Лондонскую межконтинентальную биржу, Сингапурскую товарную биржу. Биржи находятся в разных часовых поясах, поэтому нефтью торгуют 24 часа в сутки.
А для покупки реальной нефти заинтересованный покупатель не идет на биржу: нужен прямой контакт с нефтедобытчиком или нефтетрейдером. Биржа в этом случае выступает в качестве индикатора для определения нынешней цены нефти.
Какие сорта нефти популярны
В целом нефть представляют как черную маслянистую субстанцию, но на самом деле ее внешний вид может кардинально меняться: она может быть зеленой, желтой и даже прозрачной. То же и про запах: от легкого до невыносимо тяжелого.
Для производства качественного бензина, дизеля и керосина нефтеперерабатывающие заводы используют легкую и сладкую нефть с низкой плотностью и минимальной сернистостью. Сейчас качественное топливо можно получить и из тяжелой нефти, но расходы на производство будут выше. Выделяют три эталонных бренда, пригодных для производства качественного топлива:
WTI — West Texas Intermediate — добывается в США, в штате Техас. Плотность 40° API и сернистость от 0,4 до 0,5%. Особенность WTI в том, что по нефтепроводам она поступает в американский город Кушинг — основной нефтехаб. И вот 20 апреля 2020 года на фоне распространения COVID-19 и резко упавшего мирового спроса на нефть нефтехранилища в Кушинге начали заполняться под завязку — это привело к тому, что сами продавцы готовы были доплачивать покупателям, лишь бы те забрали у них нефть и избавили от сумасшедших расходов на хранение.
Суммарный объем добычи Brent Blend и WTI равняется лишь 1% от мировой добычи, но именно этот 1% и регулирует мировую цену для остальных 99% нефти.
Третий эталон — Dubai Crude. Дубайская нефть начала свой торговый путь с начала 1980-х годов как единственный сорт нефти, поставляемый в область Персидского залива и Азиатского региона.
Из-за сокращения добычи нефти в Дубае в эталонную корзину добавили еще несколько сортов нефти: Upper Zakkum и Oman. А с начала 2016 года корзина пополнилась еще двумя сортами: Al Shaheen и Murban. В итоге это позволило увеличить ежедневную добычу пяти сортов нефти до 3,6 млн баррелей, что в 4 раза больше добычи марки Brent.
Так как корзина эталонной нефти состоит уже не из одной, а из пяти сортов нефти, то появился термин Platts Dubai, означающий, что при покупке нефти сорта Dubai Crude в качестве альтернативы покупателю могут поставить 4 других сорта.
Российская нефть Urals — «Юралс» — смесь из высокосернистой нефти c Урала и низкосернистой нефти Siberian Light. По ценам торгуется с дисконтом по отношению к марке Brent из-за большего количества серы и тяжелых фракций — при переработке из нее получается меньше бензина, дизеля и керосина, чем из более сладких сортов.
Нефть Urals поставляется в Европу и Азию и конкурирует с нефтью из Саудовской Аравии — это особенно заметно весной 2020 года на фоне пандемии COVID-19 и мирового сокращения нефти. Были случаи, когда цена на Urals была выше марки Brent, — это крайне невыгодная ситуация для НПЗ, где из более дорогой нефти получают меньшее количество полезных продуктов.
Как менялись добыча и спрос на нефть и чего ожидать в будущем
Запрет на поставку нефти негативно отразился на стоимости топлива, промышленности и фондовом рынке, но, что более важно, это дало толчок к пониманию, что зависимость от нефти слишком высока и миру нужны альтернативные виды энергии.
Сейчас углеводородное сырье — нефть, уголь и газ — составляет 80% мировых энергоресурсов, и его добыча остается более выгодной в сравнении с альтернативными видами энергии, например с ветряными турбинами.
Автомобили с двигателем внутреннего сгорания занимают лидирующие позиции по мировому потреблению нефти в размере 45% — и останутся на лидирующих позициях в ближайшие годы, несмотря на развитие электромобилей.
Страны-лидеры по потреблению нефти на данный момент — США, Китай и Индия. И если США со временем будут искать способы уменьшить потребление нефти, то развивающиеся страны будут только наращивать свой нефтяной голод в связи с промышленным бумом последних лет.
Как образовалась нефть? И при чем тут динозавры?
В данном посте я познакомлю вас с мат.частью и расскажу о своем мнении по данному вопросу, которое я успел сформировать за 4 года работы в нефтянке.
Вообще вопрос образования нефти является любимой темой «научных» работ первокурсников нефтегазовых университетов, так как эта тема основана исключительно на предположениях. И не существует какого-либо правила или закона, есть только теории которые описывают возможные процессы формирования залежей нефти и газа в земной коре. Так вот. Почему же не существует какого либо правила или закона формирования залежей нефти? Главная причина в том, что нефть и газ это флюиды (жидкости и газы), и им свойственно мигрировать в земной коре по естественным пустотам (поры, каверны, трещины и разломы). Поэтому, когда вы слышите о «месторождении» нефти, вы должны понимать, что имеется ввиду «местоскопление», а образовалась нефть за много километров от «местоскопления». И вот тут возникают главные споры у геологов. Где и как образовалась нефть? Существует две основные теории происхождения. Органическая и неорганическая. И ещё с десяток Рен-твшных теорий. Мы поговорим об основных.
Неорганическая теория. Существует множество доказанных в лабораторных условиях возможностей формирования нефти и газа из неорганических соединений. Это может быть реакция щелочных металлов с углекислотой и водой, реакция воды и карбида железа, реакция оксида и диоксида и диоксида углерода и водорода и т.д. и по мнению учёных поддерживающих данную теорию, эти процессы происходят глубоко в недрах земли, и далее нефть мигрирует по разломам и другим пустотам в «местоскопления». Существует большое количество фактов доказывающих возможность такого механизма формирования нефти и газа. Это и наличие метана(газа) на других планетах солнечной системы, наличие залежей метана на дне озер образовавшихся в результате формирования в земной коре серии глубинных разломов, наличие метана и других газов в составе вещества извергаемого современными вулканами и т.д. Но в то же время эта теория не является рабочей. 100% нефтегазовых компаний России, при поиске «местоскоплений» нефти и газа используют органическую теорию.
Органическая теория. Смысл теории заключается в следующеющем. Исходным материалом для формирования нефти и газа является рассеянное органическое вещество смешанного растительного и животного происхождения, захороненные в отложениях на морском дне. Тоесть зоопланктон и фитопланктон умирал, и «тушки» каждого организма аккумулировались на морском дне. В дальнейшем, при погребении осадков совместно с органическим веществом этих «тушек» под толщей вышележащих отложений, температура и давление повышались, что приводило к формированию нефти и газа, которые в дальнейшем мигрировали в свои «местоскопления». И на полном серьезе, многие учёные прошлого считали, что и мертвые динозавры преобразовались в органическое вещество, из которого в дальнейшем образовалась нефть. Но к сожалению, объем «тушек» динозавров и их захоронения на суше, а не на морском дне, это мнение опровергают. Поэтому геологи и просят прикрывать лицо, когда говорите о том, что нефть произошла из динозавров:) Стоит отметить, что газ формировался и в пластах углей (все вы слышали о том как шахтеры гибнут в шахтах от взрыва метана). В доказательства этой теории приводят реально существующие «глинистые сланцы», тоесть погребенные отложения морского дна с высоким содержанием органического вещества, и именно в районах распространения таких отложений сосредоточена основная масса месторождений нефти и газа. Как пример, Западно-Сибирская нефтегазоносная провинция и нефтематеринские глинистые отложения баженовской свиты.
Так вот любые поиски месторождений нефти и газа в России начинаются с поиска нефтематеринские пород.
И по личному мнению автора, это большая глупость. Так как в нашей стране существует множество месторождений приуроченных к зонам глубинных разломов, при полном отсутствии нефтематеринских отложений. Но мои коллеги-геологи упорно рисуют схемы миграции нефти, через абсолютно непроницаемые породы, и при нарушении простейших законов физики. Думаю, что нужно признать возможность формирования залежей нефти и газа, как органического так и неорганического происхождения. И это может позволить нам и дальше радовать деток наших олигархов, открытием новых месторождений в районах, о которых ранее никто и не думал при поисках нефти и газа. Ну вот собственно и все.
З.Ы. Наверное получилось очень занудно.
З.Ы.Ы. Если хотите узнать как найти нефть у себя на даче, или что-либо другое о геологии нефти и газа, то прошу отписаться в коментах.
З.Ы.Ы. О йелоустоне я ничего не знаю:) потому не смотря на кучу заявок, сказать о нем ничего не могу, кроме того что можно узнать по BBC:)
Происхождение углеводородов и нефтеобразование
На Земле существуют огромные запасы нефти происхождение которой учеными уже доказано. Существует более чем 40 000 нефтяных и газовых месторождений мира всех размеров.
Из этих месторождений 94 процента сосредоточены менее чем в 1500 гигантских и крупных природных скоплениях происхождение которых практически одинаково.
Медленное образование исходного вещества
Когда живой организм умирает, он обычно перерабатывается одним из двух способов:
Крошечная часть органического вещества — около 0,1% не распадается. 
Транспортируемое водой вещество опускается на дно моря или крупных континентальных озер. Остаток частично сохраняется в этих плохо насыщенных кислородом средах, вдали от приливных течений. Эта часть смешивается с неорганическими веществами, такими как частицы глины и очень мелкий песок, и с мертвым морским планктоном (микроскопическими организмами). Эта смесь преобразовывается в темную, протухшую грязь анаэробными бактериями.
Со временем эта грязь накапливается и затвердевает. Грязь которая содержит хотя бы от 1 до 2% органического содержания дает предпосылки для образования нефти и газа. Этот процент может показаться низким, но это связано с тем, что для выполнения процесса необходимо выполнить одно или несколько конкретных требований:
Масса накапливающихся отложений очень медленно толкает этот состав дальше под земную кору, от нескольких метров — до сотен метров каждые миллион лет или около того. Это постепенное погружение называется просадкой и приводит к образованию осадочных бассейнов.
Шестьдесят миллионов лет: средняя продолжительность образования нефти и газа.
По мере погружения под землю исходная порода подвергается все более высоким температурам. Органическое вещество, из которого состоит порода, измельчается под весом накапливающихся отложений, а давление увеличивается в среднем на 25 бар каждые 100 метров. На километре под землей температура составляет 50°C, а давление — 250 бар.
В этих физических условиях атомы азота, серы и фосфора постепенно превращаются в кероген, промежуточный материал, состоящий из воды, углекислого газа, углерода и водорода, из которого затем происходит нефть или газ как ископаемое топливо.
Нефтеобразование
Пропорция жидкостей и газа произведенного таким образом топлива зависит от типа источника. Если органический мусор состоит в основном из животного происхождения, он будет производить больше нефти, чем газа. Если он составлен главным образом из твердых частиц, то будет образован газ.
При среднем осадконакоплении в 50 метров каждые миллион лет мертвым животным требуется 60 миллионов лет, чтобы превратиться в жидкие углеводороды. Поэтому неудивительно, что нефть классифицируется как невозобновляемый источник энергии.
Одновременно с процессом образования в органическом веществе происходило его физическое изменение. Под давлением верхних слоев на протяжении миллионов лет вещество уплотнялось, образуя песчаники.
Их зерна соединялись клеевыми субстанциями, поставляемыми органической массой. По мере уменьшения пористости породы, битуминозные вещества выталкивались в свободное пространство между зернами. В таких местах, окруженных со всех сторон непроницаемыми слоями породы (ловушках), скапливались газ, нефть и вода.
Согласно законам физики месторождения располагались в следующем порядке: сверху накапливался газ, ниже — нефть, а на дне — вода, как наиболее тяжелый ингредиент.
Первоначально, нефтеносные слои были плоскими и горизонтальными, однако, под влиянием сдвигов земной коры, в них образовывались трещины, седла (антиклинали) и другие неровности. В результате, началась миграция всех трех компонентов породы и их аккумуляция. Так образовались месторождения нефти и газа, имеющие промышленное значение.
Следовательно, в нефтегазонакоплении большую роль играют глубинные процессы. Хотя, с ними, вряд ли, связано первичное образование нефтяного вещества, однако под их действием происходит миграция углеводородов, образование коллекторов и, наконец, попадание нефти в ловушки.
Согласно современным представлениям, образование неровностей (прогибов) земной коры обусловлено глубинными процессами верхней мантии Земли. За счет неоднородности состава и разности температур в верхних и нижних частях мантии, развиваются конвекционные перемещения вещества (потоки). При этом более легкие расплавленные продукты поднимаются вверх, образуя вздутия, приподнимающие земную кору. Последняя раскалывается и раздвигается в виде отдельных блоков. Так формируются глубокие впадины — рифты и геосинклинальные прогибы.
Впадины отражаются в рельефе долинами рек или отдельными участками дна морей, в которых накапливаются огромные массы осадочных пород толщиной 5-10 км. Эти отложения интенсивно прогреваются за счет воздействия глубинного тепла Земли. В таких условиях происхождение нефти происходит в залежах.
Геологические требования
Происхождение нефти зависит от обильного количества органического вещества.
Лучшим источником пород, обогащенных органическим веществом, глинистыми сланцами, известняками и песчаниками является величина от 0,5% до 5 % органического вещества.
Залежи нефти, как правило, образуются в относительно более молодых породах, особенно тех, которые не подверглись метаморфическим процессам.
Пористость исходной породы влияет на качество образовавшихся углеводородов. Это единственный наиболее критический фактор для определения качества нефтяного пласта, поскольку он устанавливает максимальный объем, доступный для накопления нефти. Слоистое строение земли с высокой пористостью имеет много открытых пространств. Примерами хороших исходных пород с высокой пористостью являются крупнозернистые песчаники или известняки. Если пространства хорошо соединены, то смолоподобный продукт может мигрировать. Способность пород передавать жидкость, или линейный расход, называется «проницаемостью». Качественные пластовые породы обладают как хорошей пористостью, так и хорошей проницаемостью.
Географическое распределение и качество углеводородов
В зависимости от возможных методов добычи месторождения природного газа и сырой нефти классифицируются как традиционные или нетрадиционные. В то время как добыча сырой нефти и природного газа из традиционных месторождений с проницаемыми слоями горных пород относительно проста, на нетрадиционных месторождениях применяется гидроразрыв пласта.
В случае нетрадиционных месторождений сырая нефть или природный газ должны быть смыты из горных пород с помощью гидроразрыва пласта. Так добывают сланцевый газ.
Нефтедобывающие регионы различаются по нескольким фундаментальным признакам.
Сырая нефть часто определяется географическим положением, в котором она добывается (например, West Texas Intermediate, Brent или Oman), ее плотность зависит от многих факторов и от содержания серы. Легкая или тяжелая, зависит от плотности; может называться сладкой, если мало серы или кислой при значительном количестве серы или других примесей. «Sweet» (сладкая) или «sour» (кислая), «light» (легкая) или «heavy» (тяжелая).
Географическое положение и происхождение нефти важно, поскольку оно влияет на транспортные расходы. Легкая сырая нефть более желательна, чем тяжелая, так как она производит более высокий выход топлива бензина, в то время как сладкая нефть имеет более высокую цену, чем кислая, потому что она имеет меньше экологических проблем и требует меньше переработки, чтобы соответствовать стандартам серы, введенным на топливо в странах-потребителях.
Ирак исторически был одним из ведущих производителей сладкой сырой нефти.
Венесуэла и Канада являются ведущими производителями кислой сырой нефти.
Российская имеет высокую плотность и большое содержание серы.
Каждая сырая нефть имеет уникальные молекулярные характеристики, которые понимаются с помощью анализа проб в нефтяных лабораториях.
Молекулярные характеристики связанные с происхождением нефти классифицируются и используются в качестве ценовых различий при нефтедобыче в мире.
Некоторые из самых общих:
Выводы по происхождению нефти
Нефть возникла из органического вещества.
Таким образом, происхождение нефти обязано доисторическим живым существам.
Сегодня мы бурим через слои ила, песчаников и скальных пород, чтобы добраться до резервуаров, содержащих нефть и газ. Нефть или сырая нефть состоит почти полностью из жидких углеводородов, а также некоторых твердых углеводородов и небольших количеств газов, азота и соединений серы.