Просхождение нефти

Нефть дает тепло и свет –  
Ей замены просто нет.  
Делают из нефти много:  
И асфальтные дороги,  
И костюмы, и рубашки,  
Удивительные чашки!  
Вспомните, как тепловоз  
Вас когда-то к морю вез 
В его топках нефть горела,  
А без нефти что за дело?  
И не даром в нашем крае,  
Всяк нефтяник это знает,  
С нетерпением ее ждут, 
Черным золотом зовут.

(Неизвестный  автор)

Введение.

Сегодня нефть играет огромную роль в экономике  мира и нашей страны. Так же, нефть, а точнее, её продукты - это то, что мы ежедневно используем и от чего уже наверняка не сможем отказаться. Это тепло в доме, электричество, бензин, пластмасса, различные смазочные материалы, моющие вещества и многое другое. Но есть у неё один недостаток – запасы нефти не бесконечны,  и нам, человечеству, стоит об этом задуматься! Все это направляет наш взгляд на более активное её изучение, в том числе и на изучение её происхождения.  Глубокие познания в данной области могут позволить находить, добывать и использовать нефть более рационально и в больших масштабах.

Данную тему для курсовой работы я выбрал из-за её интересности, а также, основываясь на важности самостоятельного изучения происхождения нефти, необходимого для понимания дальнейших дисциплин на кафедре месторождений нефти и газа.

Цели, которых  я достиг при написании курсовой работы:

1. Углубился в познания происхождения нефти.
2. Освоил навыки реферирования научной литературы.
3. Научился связывать и анализировать информацию из разных научных источников.

Исторический  очерк.

До сих  пор вопрос о происхождении нефти остается открытым. Существуют сторонники двух позиций. Одна из них биогенная (органическая), а вторая абиогенная (неорганическая). Чтобы разобраться в них необходимо изучить историю происхождения нефти от ранних гипотез вплоть до наших дней.

Итак, первая значительная ступень в развитии изучения происхождения нефти это гипотеза,  высказанная М. Бертело в 1866г. Его предположение было такого, что нефть образовалась из минеральных веществ в глубинах земной коры. Далее, в течение нескольких лет, проводились некоторые исследования, целью которых было создание экспериментальной базы под гипотезу Бертело. Вот некоторые из них:

1. Воздействие серной или соляной кислоты на зеркальный чугун, имеющий в своем составе 4% углерода, в результате чего получались водород и большое количество насыщенных и ненасыщенных углеводородов с запахом, напоминающим нефть.
2. Воздействие горячей воды на железомарганец, богатый углеродом, в результате этого опыта продуктом является нефтеподобная смесь углеводородов.
3. Опыт Сабатье. Смесь непредельного углеводорода, с водородом подвергается нагреванию в присутствии катализатора( никеля) до температуры не превышающей 180 градусов. В результате чего получается светло-желтая жидкость из предельных углеводородов, напоминающая пенсильванскую нефть.

Опираясь  на свои и некоторые из этих опытов  в 1877г. наш великий ученый, Д.И. Менделеев, создал карбидную гипотезу. Дмитрий Иванович считал, что внутренняя часть земли состоит из расплавов металлов, в основном железа, содержащих углерод (карбиды). К ним через образовавшиеся трещины поступала вода и вступала с ними в реакцию: . Получившиеся углеводороды, находящиеся в газовом состоянии, начинали подниматься в верхние, холодные слои земли, где конденсировались в пористых осадочных породах и различных пустотах, образуя залежи нефти.

 В  дальнейшем эта гипотезу признали несостоятельной по химическим и геологическим несоответствиям. К одному из химических несоответствий можно привести то, что полученная неорганическим синтезом нефть не является оптически активной, тогда как все природные нефти активны. С геологической же точки зрения, проникновение вод к ядру (имеющего в покрывающей его корке карбиды, по мнению Д.И. Менделеева) является невозможным из-за пластичности промежуточных слоев.

   Следующим вклад в развитие генезиса нефти внес И.М. Губкин, написав книгу «Учение о нефти» в 1932 г. В этой книге он подробно разобрал большинство гипотез, что положило конец основным колебаниям между разными группами представлений образования нефти. И на протяжении нескольких лет господствовала гипотеза образования нефти из рассеянного органического вещества, накапливавшегося в значительных количествах в осадках морских бассейнов.

  В 1950 году практически одновременно советскими и американскими учеными были найдены углеводороды в современных осадках Мексиканского залива, прикалифорнийской части Тихого океана, а также некоторых пресноводных бассейнов. Это способствовало образованию уже ТЕОРИИ, а не гипотезы как ранее, осадочно-миграционного происхождения нефти и углеводородных газов. По полученной информации стало известно, что углеводороды образуются из растительных и животных остатков, а также, что процесс нефтеобразования может без труда протекать в любых субаквальных условиях.  
 
 
 
 
 
 

  Объект  изучения.

  Химический  состав: 

    Нефть – это сложное, природное,  маслянистое, горючее вещество, состоящее из углерода, водорода, серы, кислорода и азота. Около 90% приходиться на углерод (80%) и водород(10%), которые образуют основной компонент нефти и газа – углеводороды. Все углеводороды можно разделить на циклические и открытые. Также их разделяют и по ненасыщенности углеродных связей – парафины(C_nH_{2n + 2)} и циклопарафины, олефины(C_nH_2n), ацетилены(C_nH_{2n – 2}) и ароматические углеводороды. Олефины с ацетиленами проявляют высокую химическую активность, благодаря чему их нет в природной нефти. Парафины и циклопарафины обладают меньшей реакционной способностью, но являются важной частью состава. Так, к примеру, циклопарафины (нефтены) представляют собой главную составную часть низкокипящих дистиллятов, таких, как бензин, керосин, полученных из сырой нефти.

Прочие  свойства: 

• Молекулярная масса – 220-300 г/моль.
• Плотность: легкая от 0,65 до 0,83 г/, средняя от 0,831 до 0,86 г/, тяжелая от 0,86 г/.
• Вязкость – свойство, проявляющееся при сопротивлении, которое нефть оказывает при перемещении одной ее части относительно другой под влиянием действия внешней силы. Имеет значение при расчете нефтепроводов. Меняется в пределах (от 1,98 до 265,90 мм²/с). Определяется фракционным составом нефти и её температурой (чем она выше и больше количество лёгких фракций, тем ниже вязкость), а также содержанием смолисто-асфальтеновых веществ (чем их больше, тем вязкость выше).           
• Температура вспышки – от -31 до +121 . Значение температуры при которой нагреваемая нефть выделяет определенное количество паров, которые при смешивании с воздухом загораются при поднесении огня.

  Цели  и задачи исследования.

В современном  мире, нефть - это наше все! Помимо топлива  и получения энергии из неё делают пластмассу, искусственные ткани, красители, моющие вещества, каучук, различные масла, ароматные соединения в парфюмерии, медицинские препараты, искусственные пищевой белок и многое другое!

 Исходя  из этого, человечество имеет большую зависимость от нефти и для её добывания, хранения, транспортировки, различных синтезов, связанных с ней, необходимо иметь точные знания о процессе её происхождения и всех её свойств.

Как сказал И.М.Губкин: "Зная, как и где происходит образование нефти и газа, как происходит их миграция, можно более уверенно решать вопросы поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений, оценки их запасов и перспектив нефтегазоносности изучаемых территорий"– это и есть цель.

Для того чтобы решить вопрос о происхождении  нефти необходимо разрешить споры  ученых о типе происхождения нефти (биогенный или абиогенный). Искать новые месторождения и изучать  их, а новые полученные знания совмещать  с уже имеющимися .                         

       Современные знания.

В наше время, так же как и ранее, спор между органическим и неорганическим образованием  нефти не угас. Логично, что в голову приходит мысль о  том что возможно правы все! И  в некоторых случаях нефть  может образовываться в результате органических преобразований, а в  некоторых – неорганических или  же, и то и другое вместе. Попробую перечислить современные знания, доводы и возражения по этим двум областям.

          Теория осадочно-миграционного  происхождения нефти.

Образование этой теории произошло благодаря  большим открытиям в геологии и геохимии нефти. Несмотря на оставшиеся многочисленные вопросы, можно было считать что проблема образования нефти решена. А именно то что, основной источник нефти это -  углеродистое биоорганическое вещество, захороненное в осадочных горных породах.

     Данная  теория имеет основание на многочисленных фактах. В этой работе я перечислю пять основных и главных категорий.

1. Присутствие в нефтях биомаркеров (компонентов и химических структур определенно биологического происхождения, сохранившихся в малоизмененном виде).

Подавляющая масса современных и ископаемых осадков содержит углеродное биоорганическое  вещество, содержание которого на континентальном  секторе составляет 15 кг на 1. Это вещество близко по составу к углям и керогену горючих сланцев. В субаквальных породах преобладают сапропеловые или гамусово-сапропеловые углеродистые биоорганические вещества.

2. Сопоставление состава нефтей определенных залежей с составом органических компонентов конкретных осадочных толщ, которые по своему геологическому положению могли быть нефтепроизводящими. Данное сопоставление показывает сходство, или в противном случае может быть объяснено.
3. Геологические закономерности, заключающиеся в первую очередь в совмещении процессов эмиграции вод и нефтеобразующих углеводородов из уплотняющихся и преобразующихся осадочных толщ в определенном интервале глубин и температур, который получил название главной зоны нефтеобразования.

     Новообразование на этапах раннего катагенеза происходит путем слабого термолиза. Этот процесс развивается сначала слабо, но уже в начале средней стадии катагенеза, на этапе карбонизации углей, быстро усиливается. В результате термокатализа и мягкого термолиза рождается много углеводородов, которые входят в состав бензина и керосина. Эти этапы катагенеза, происходящие на глубине 2-4 км при температуре 80-С, связана главная фаза нефтеобразования.

    Эта фаза примечательна тем, что наряду с усиленным новообразованием углеводородов, большим увеличением содержания в породах микронефти, а так же её созреванием происходят процессы дисорбции микронефти, её отрыва от материнской органики и от минеральных компонентов породы и интенсивной начальной миграции путем усиленного растворения в воде или в сжатых газах. При этом микронефть местами выделяется в отдельную фазу (становиться нефтью).

     Во время главной фазы потенциально-нефтематеринские  породы реализуют свои возможности  и из можно смело называть  нефтепроизводящими.

4. Изотопный состав газов (в первую очередь гелия) в нефтяных и газовых залежах, характерный для осадочной оболочки.
5. Геодинамические закономерности развития осадочных бассейнов, становящихся нефтегазоносными на определенных этапах этого развития, соответственно совпадающих с главными фазами нефте- и газообразования.

ОСАДОЧНО-НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ  МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Согласно  представлениям Э.Б. Чекалюка , "поскольку  нефть является компонентом вещества Земли, теория ее генезиса может быть только частным случаем общей  теории формирования вещественного  состава нашей планеты в целом. В основу общей теории происхождения  нефти следует положить те же исходные принципы, которые лежат в основе формирования вещественного состава  Земли: механического равновесия индивидуальных компонентов вещества в гравитационном поле Земли; локального теплового равновесия; локального геохимического равновесия компонентного состава Земли. Конечный компонентный состав углеводородной системы  зависит от элементарного состава  исходной среды, в которой эта  система образовалась, и от термодинамических  условий синтеза и не зависит  от происхождения исходных реагентов".

Согласно  представлениям Э.Б. Чекалюка , "поскольку  нефть является компонентом вещества Земли, теория ее генезиса может быть только частным случаем общей  теории формирования вещественного  состава нашей планеты в целом. В основу общей теории происхождения  нефти следует положить те же исходные принципы, которые лежат в основе формирования вещественного состава  Земли: механического равновесия индивидуальных компонентов вещества в гравитационном поле Земли; локального теплового равновесия; локального геохимического равновесия компонентного состава Земли. Конечный компонентный состав углеводородной системы зависит от элементарного состава исходной среды, в которой эта система образовалась, и от термодинамических условий синтеза и не зависит от происхождения исходных реагентов".