Over de mogelijkheid van snelle moderne opwekking van olie en gas

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

In 1993 bewezen Russische wetenschappers dat olie en gas hernieuwbare bronnen zijn. En u hoeft er niet meer uit te halen dan door natuurlijke processen wordt gegenereerd. Alleen dan kan de prooi als niet-barbaars worden beschouwd.

In sommige vergelijkingen is het algemeen aanvaard om de afbeelding van twee zijden van dezelfde medaille te gebruiken. De vergelijking is figuurlijk, maar niet helemaal correct, aangezien de medaille ook een ribbe heeft die de dikte bepaalt. Wetenschappelijke concepten, als we ze vergelijken met een medaille, hebben, naast hun eigen wetenschappelijke en toegepaste aspecten, nog een - psychologische, die verband houden met het overwinnen van de traagheid van het denken en het herzien van de mening die zich tegen die tijd over dit fenomeen had ontwikkeld.

Het psychologische obstakel kan het syndroom van wetenschappelijk dogmatisme of het zogenaamde "gezond verstand" worden genoemd. Het overwinnen van dit syndroom, dat een merkbare rem is op de wetenschappelijke vooruitgang, bestaat uit het kennen van de oorsprong van zijn uiterlijk.

De ideeën over de langzame vorming en accumulatie van olie en gas en, als gevolg daarvan, over de uitputting en onvervangbaarheid van koolwaterstof (HC) reserves in het binnenste van de aarde verschenen in het midden van de vorige eeuw samen met de beginselen van de olie- en gasgeologie. Ze waren gebaseerd op het speculatieve concept van olieproductie als een proces dat verband houdt met het uitpersen van water en koolwaterstoffen tijdens onderdompeling en de toenemende verdichting van sedimentair gesteente met diepte.

Langzame bodemdaling en geleidelijke opwarming, die gedurende vele miljoenen jaren plaatsvond, gaven aanleiding tot de illusie van zeer langzame olie- en gasvorming. Het is een axioma geworden dat de extreem lage vormingssnelheid van koolwaterstofafzettingen onvergelijkbaar is met de snelheid van olie- en gaswinning tijdens veldoperaties. Hier was er een substitutie van ideeën over de snelheden van chemische reacties tijdens de vernietiging van organisch materiaal (OM) en de transformatie ervan in mobiele gas-vloeibare koolwaterstoffen, de snelheden van verzakking van sedimentaire lagen en hun katagenetische transformatie als gevolg van langzame, voornamelijk geleidende, verwarming. De enorme snelheden van chemische reacties zijn vervangen door de relatief lage evolutiesnelheden van sedimentaire bekkens. Het is deze omstandigheid die ten grondslag ligt aan het concept van de duur van olie- en gasvorming, en bijgevolg de uitputting, onvervangbaarheid van olie- en gasreserves in de nabije toekomst.

De opvattingen over langzame olievorming kregen universele erkenning en werden gebruikt als basis voor zowel economische concepten als theorieën over olie- en gasvorming. Veel onderzoekers introduceren bij het beoordelen van de schaal van koolwaterstofproductie het concept van "geologische tijd" in de berekeningsformules als een factor. Blijkbaar moeten deze opvattingen echter op basis van nieuwe gegevens worden besproken en herzien [4, 9-11].

Een zekere afwijking van de traditie is al te zien in de theorie van de enscenering van olievorming en het idee van de hoofdfase van olievorming (GEF), voorgesteld in 1967 door NB Vassoevich [2]. Hier wordt voor het eerst aangetoond dat de generatiepiek op een relatief smalle diepte valt en daarom een tijdsinterval dat wordt bepaald door de tijd dat de ouderlaag zich in de temperatuurzone van 60-150 ° C bevindt.

Nader onderzoek naar de manifestatie van staging toonde aan dat de belangrijkste golven van olie- en gasvorming uiteenvallen in smallere pieken. Dus, S. G. Neruchev et al. Bepaalde verschillende maxima voor zowel de GFN-zone als de GZG. De bijbehorende generatiepieken komen qua vermogen overeen met intervallen van slechts enkele honderden meters. En dit duidt op een significante vermindering van de duur van het genereren van schokgolven en tegelijkertijd op een significante toename van de snelheid ervan [6].

Hoge snelheden van HC-generatie volgen ook uit het moderne model van dit proces. De vorming van olie en gas in het sedimentaire bekken wordt beschouwd als een zichzelf ontwikkelend meertraps chemisch proces, uitgedrukt door de afwisseling van ontbindings- (vernietigings-) en synthesereacties en voortgaand onder de werking van zowel de "biologische" (zonne-)energie opgeslagen door organische verbindingen en de energie van de lichaamswarmte van de aarde, en, zoals blijkt uit de resultaten van superdiep boren, komt de meeste warmte de basis van de lithosfeer binnen en beweegt zich in de lithosfeer door convectie. Het aandeel warmte dat samenhangt met radioactief verval is goed voor minder dan een derde van de totale hoeveelheid [8]. Er wordt aangenomen dat in zones met tektonische compressie de warmtestroom ongeveer 40 mW / m. is², en in spanningszones bereiken de waarden 60−80 mW / m²… De maximale waarden worden vastgesteld in de mid-oceanische kloven - 400-800 mW / m²… De lage waarden die worden waargenomen in jonge depressies zoals de Zuid-Kaspische Zee en de Zwarte Zee zijn vertekend door ultrahoge sedimentatiesnelheden (0,1 cm / jaar). Sterker nog, ze zijn ook vrij hoog (80-120 mW/m²) [8].

Ontleding van OM en synthese van koolwaterstoffen als chemische reacties verlopen extreem snel. De reacties van vernietiging en synthese moeten worden beschouwd als revolutionaire keerpunten die leiden tot het verschijnen van olie en gas, met hun daaropvolgende concentratie in het reservoir tegen de algemene achtergrond van langzame evolutionaire verzakking en verwarming van de sedimentaire lagen. Dit feit werd overtuigend bevestigd door laboratoriumonderzoeken naar kerogeenpyrolyse.

Om de snel optredende verschijnselen van de transformatie van een stof van de ene toestand naar de andere te beschrijven, is onlangs de term "anastrofie", voorgesteld door de Zweedse chemicus H. Balchevsky, begonnen te worden gebruikt. De vorming van koolwaterstofverbindingen uit ontbindend organisch materiaal, dat plaatsvindt in een sprong met een enorme snelheid, moet als anastrofisch worden geclassificeerd.

Het moderne scenario van olie- en gasvorming wordt als volgt getekend. De organische stof van de sedimentaire lagen van het dalende bekken ondergaat een reeks transformaties. In het stadium van sedimentogenese en diagenese ontleden de belangrijkste groepen biopolymeren (vetten, eiwitten, koolhydraten, lignine) en verschillende soorten geopolymeren hopen zich op in het sediment en vormen kerogeen in sedimentair gesteente. Tegelijkertijd is er een snelle synthese (geoanastrofie) van koolwaterstofgassen, die zich kunnen ophopen onder de eerste afdichtingen, gashydraatlagen kunnen creëren in de onderste laag of permafrostgebieden, en aardgasuitlaten kunnen vormen op het oppervlak of op de bodem van reservoirs (Fig. 1).

Rijst. 1. Schema van gashydraatvorming in het Paramushir-deel van de Zee van Okhotsk (volgens [5]): 1 - sedimentaire laag; 2 - geconsolideerde lagen; 3 - vorming van een gashydraatlaag; 4 - gasconcentratiezone; 5 - richting van gasmigratie; 6 - gasuitlaten aan de onderkant. Verticale schaal in seconden

In het stadium van katagenetische transformatie van sedimentair gesteente vindt thermodestructie van geopolymeren en thermokatalytische anastrofie van petroleumkoolwaterstoffen uit zuurstofbevattende fragmenten van lipide en isoprenoïde verbindingen die vrijkomen uit kerogeenvormen van gedispergeerd organisch materiaal plaats [31]. Als gevolg hiervan worden vloeibare en gasvormige koolwaterstoffen gecreëerd, die migrerende koolwaterstofoplossingen vormen, die vanuit de moederstrata overgaan in reservoirhorizonten en vloeistofgeleidende fouten.

HC-oplossingen die natuurlijke reservoirs verzadigen, concentreren zich ofwel in hun verhoogde delen in de vorm van individuele ophopingen van olie en gas, of wanneer ze omhoog bewegen langs tektonische breuken, vallen ze in zones met lagere temperaturen en drukken en daar vormen ze afzettingen van verschillende soorten, of, met een hoge intensiteit van het proces, komen ze naar buiten op het dagoppervlak in de vorm van natuurlijke olie- en gasmanifestaties.

Een analyse van de locatie van olie- en gasvelden in de CIS-bassins (Fig. 2) en de wereld geeft ondubbelzinnig aan dat er een mondiaal niveau van 1-3 km concentratie van olie- en gasaccumulaties en ongeveer 90% van alle koolwaterstofreserves is zijn ermee geassocieerd.

Rijst. 2. Diepteverdeling van olie- en gasreserves in de GOS-bekkens (volgens A. G. Gabrielyants, 1991)

terwijl de bronnen van opwekking zich op een diepte van 2 tot 10 km bevinden (Fig. 3).

Rijst. 3. Typering van bekkens volgens de verhouding van de belangrijkste zone van olievorming en het belangrijkste interval van concentratie van olie- en gasafzettingen (volgens A. A. Fayzulaev, 1992, met wijzigingen en toevoegingen)

Soorten zwembaden: I- verdeeld; II - dichtbij; III - Verenigde. Naam zwembad: 1 - Zuid-Kaspische Zee; 2 - Wenen; 3 - de golf van Mexico; 4 - Pannonische; 5 - West-Siberisch; 6 - permanent, 7 - Wolga-Oeralski. Verticale zonering: 1 - bovenste transitzone: 2 - de oogzone van olieophoping: 3 - lagere transitzone; 4 - GFN (olieproductiecentra); 5 - GFG (gasopwekkingscentra); 6 - richting van migratie van koolwaterstoffen; 7 - het gebied dat de geologische reserves van koolwaterstoffen of het aantal afzettingen weerspiegelt,%

De positie van de opwekkingscentra wordt bepaald door het temperatuurregime van het bekken, en de positie van olie- en gasafzettingen wordt voornamelijk bepaald door de thermobarische omstandigheden van condensatie van koolwaterstofoplossingen en het energieverlies van migratiebewegingen. De eerste voorwaarde is individueel voor individuele zwembaden, de tweede is over het algemeen universeel voor alle zwembaden. Zo worden in elk bekken, van onder naar boven, verschillende genetische zones van HC-gedrag onderscheiden: de onderste of hoofdzone van HC-generatie en vorming van HC-oplossingen, de onderste transitzone van HC-oplossingen, de belangrijkste HC-oplossingsaccumulatiezone in het reservoir en de bovenste doorvoerzone van de HC-oplossing, en hun uitgang naar het dagoppervlak. Bovendien verschijnt in diepwater sedimentaire bekkens en bassins in de subpolaire gebieden een zone van gashydraten aan de bovenkant van het bassin.

Het doordachte scenario van olie- en gasvorming maakt het mogelijk om de snelheid van HC-vorming te kwantificeren in olie- en gasbekkens die intense bodemdaling ondergaan en dus onder omstandigheden van intensieve moderne HC-vorming. De meest opvallende indicator van de intensiteit van olie- en gasvorming zijn natuurlijke olie- en gasshows in moderne sedimentatiebekkens. In veel delen van de wereld is natuurlijke olielekkage ontstaan: voor de kust van Australië, Alaska, Venezuela, Canada, Mexico, de VS, in de Perzische Golf, de Kaspische Zee, buiten het eiland. Trinidad. De totale volumes van de olie- en gasproductie zijn aanzienlijk. Dus in het zeebekken van Santa Barbara voor de kust van Californië komt tot 11 duizend l / s olie uit slechts één deel van de bodem (tot 4 miljoen ton / jaar). Deze bron, die al meer dan 10 duizend jaar actief is, werd in 1793 ontdekt door D. Vancouver [15]. Berekeningen uitgevoerd door FG Dadashev en anderen toonden aan dat in het gebied van het Absheron-schiereiland miljarden kubieke meters gas en enkele miljoenen tonnen olie per jaar naar het oppervlak van de dag komen. Dit zijn producten van moderne olie- en gasvorming, niet gevangen door vallen en doorlatende, met water gevulde formaties. Bijgevolg moet de verwachte schaal van HC-opwekking vele malen worden vergroot.

De enorme snelheden van gasvorming worden ondubbelzinnig bewezen door de dikke lagen gashydraten in de moderne sedimenten van de Wereldoceaan. Er zijn al meer dan 40 regio's voor de distributie van gashydratatie vastgesteld, die vele biljoenen kubieke meters gas bevatten. In de Zee van Okhotsk observeerden A. M. Nadezhny en V. I. Bondarenko de vorming van een gashydraatlaag met een oppervlakte van 5000 m²met een inhoud van 2 biljoen m³ koolwaterstofgas [5]. Als de ouderdom van de afzettingen wordt beschouwd als 1 miljoen jaar, dan is het gasdebiet groter dan 2 miljoen m³/ jaar [5]. In de Beringzee treedt sterke kwel op [14].

Waarnemingen op de velden van West-Siberië (Verkhnekolikeganskoye, Severo-Gubkinskoye, enz.) toonden een verandering in de samenstelling van oliën van put tot put, verklaard door HC-instroom langs verborgen scheuren en breuken (Fig. 4) vanuit een diepere bron van HC generatie, die ondubbelzinnig de aanwezigheid aangeeft van in de zones van koolwaterstofdoorvoer, fouten en scheuren van verborgen aard (spookstoringen), die echter vrij goed worden getraceerd op tijdseismische lijnen.

Rijst. 4. Model van de vorming van een oliereservoir in de BP-formatie₁₀, Severo-Gubkinskoye veld (West-Siberië)

I - profielsectie; II - gegeneraliseerde chromatogrammen van oliemonsters. Olieafzettingen: 1 - "primair"; 2 - "secundaire" composities; 3 - bewegingsrichting van koolwaterstoffen uit de opwekkingsbron; 4 - aantal putten; 5 - scheur; 6 - chromatogrammen (een - n-alkanen, B - isoprenoïde alkanen). MET - de hoeveelheid koolstof in het molecuul

Oliemonsters van putten in de zone van verstoringen hebben een lagere dichtheid, een hogere opbrengst aan benzinefracties en hogere waarden van de pristaan-fytaan-isoprenanen-verhouding dan monsters uit het centrale deel van het reservoir, dat zich in de zone van minder invloed van de opstijgende vloeistofstroom en reflecterende oliën van eerdere instroom. De studie van moderne vormen van hydrothermale en koolwaterstofkwel op de zeebodem stelde V. Ya. Trotsyuk in staat om ze te onderscheiden in een speciale groep van natuurlijke fenomenen, die hij "structuren van vloeistofdoorbraak" [13] noemde.

De hoge snelheid van koolwaterstofvorming wordt ondubbelzinnig bewezen door het bestaan van gigantische afzettingen van gas en olie, vooral als ze beperkt zijn tot vallen die in het Kwartair zijn gevormd.

Dit blijkt ook uit de gigantische hoeveelheden zware oliën in de Boven-Krijtlagen van het Athabasca-veld in Canada of in de Oligoceense rotsen van het Orinoco-bekken van Venezuela. Elementaire berekeningen tonen aan dat 500 miljard ton zware olie uit Venezuela 1,5 biljoen ton vloeibare koolwaterstoffen nodig had voor hun vorming, en toen het Oligoceen minder dan 30 miljoen jaar duurde, zou de instroomsnelheid van koolwaterstoffen de 50.000 ton per jaar moeten overschrijden. Het is al lang bekend dat de olieproductie na een paar jaar werd hersteld uit verlaten bronnen in oude velden in de regio's Bakoe en Grozny. Bovendien zijn er actieve putten in de uitgeputte afzettingen van de Grozny-velden van Starogroznenskoye, Oktyabrskoye, Malgobek, waarvan de totale olieproductie de aanvankelijk winbare reserves lang heeft overschreden.

De ontdekking van de zogenaamde hydrothermische oliën kan dienen als bewijs voor een hoge olievorming [7]. In een aantal moderne spleetdepressies van de Wereldoceaan (de Golf van Californië, enz.) in Kwartaire sedimenten onder invloed van vloeistoffen op hoge temperatuur, zijn manifestaties van vloeibare olie vastgesteld, waarvan de leeftijd kan worden geschat van enkele jaren tot 4000 -5000 jaar [7]. Maar als hydrothermische olie wordt beschouwd als een analoog van een pyrolyseproces in een laboratorium, moet de snelheid worden geschat als het eerste cijfer.

Vergelijking met andere natuurlijke vloeistofsystemen die verticale beweging ervaren, kan dienen als indirect bewijs van hoge bewegingssnelheden van koolwaterstofoplossingen. De enorme snelheden van de uitstorting van magmatische en vulkanische smelten zijn vrij duidelijk. Zo vindt de moderne uitbarsting van de Etna plaats met een lavasnelheid van 100 m/u. Het is interessant dat tijdens rustige perioden tot 25 miljoen ton koolstofdioxide in de atmosfeer sijpelt vanaf het oppervlak van de vulkaan door verborgen verstoringen gedurende een jaar. De uitstroomsnelheid van hydrothermische vloeistoffen op hoge temperatuur van de mid-oceanische ruggen, die minstens 20-30 duizend jaar optreedt, is 1-5 m³/Met. De vorming van sulfideafzettingen in de vorm van zogenaamde "zwarte rokers" wordt geassocieerd met deze systemen. Ertslichamen worden gevormd met een snelheid van 25 miljoen ton / jaar, en de duur van het proces zelf wordt geschat op 1-100 jaar [1]. Van belang zijn de constructies van OG Sorokhtin, die gelooft dat kimberlietsmelten langs lithosferische scheuren bewegen met een snelheid van 30-50 m / s [11]. Hierdoor kan de smelt de rotsen van de continentale korst overwinnen en in slechts 1,5-2 uur tot 250 km dik mantelen [12].

De bovenstaande voorbeelden geven in de eerste plaats significante snelheden aan van niet alleen de productie van koolwaterstoffen, maar ook de beweging van hun oplossingen door de transitzones in de aardkorst langs de systemen van verborgen scheuren en verstoringen daarin. Ten tweede, de noodzaak om onderscheid te maken tussen zeer langzame verzakkingssnelheden van sedimentaire lagen (m / mln jaar), langzame verwarmingssnelheden (van 1 ° С / jaar tot 1 ° С / mln jaar) en, omgekeerd, zeer snelle snelheden van de koolwaterstof generatieproces zelf en verplaatsen ze van de bron van generatie naar vallen in natuurlijke reservoirs of naar het dagoppervlak van het bassin. Ten derde ontwikkelt het proces van transformatie van OM in HC, dat een pulserend karakter heeft, zich ook vrij lang over miljoenen jaren.

Al het bovenstaande vereist, als het waar blijkt te zijn, een radicale herziening van de ontwikkelingsprincipes van olie- en gasvelden in moderne, intensief genererende koolwaterstofbekkens. Op basis van de opwekkingssnelheden en het aantal velden, moet de ontwikkeling van deze laatste zodanig worden gepland dat het onttrekkingspercentage in een bepaalde verhouding staat tot het percentage HC-input van de opwekkingsbronnen. Onder deze voorwaarde zullen sommige afzettingen het productieniveau bepalen, terwijl andere op natuurlijke aanvulling van hun reserves zullen zijn. Veel olieproducerende regio's zullen dus honderden jaren in bedrijf zijn en zorgen voor een stabiele en evenwichtige productie van koolwaterstoffen. Dit principe, vergelijkbaar met het principe van bosexploitatie, zou de komende jaren het belangrijkste moeten worden in de ontwikkeling van de olie- en gasgeologie

Olie en gas zijn hernieuwbare natuurlijke hulpbronnen en hun ontwikkeling moet gebaseerd zijn op een wetenschappelijk onderbouwde balans van koolwaterstofproductievolumes en de mogelijkheid van onttrekking tijdens veldoperaties

Zie ook: Stille sensatie: olie wordt zelf gesynthetiseerd in gebruikte velden

Boris Aleksandrovitsj Sokolov (1930-2004) - Corresponderend lid van de Russische Academie van Wetenschappen, doctor in de geologische en mineralogische wetenschappen, professor, hoofd van de afdeling geologie en geochemie van fossiele brandstoffen, decaan van de faculteit geologie (1992-2002) van de Moskouse Staatsuniversiteit. MV Lomonosov, laureaat van de IM Gubkin-prijs (2004) voor een reeks werken "Creatie van een evolutionair-geodynamisch concept van een vloeistofdynamisch model van olievorming en classificatie van olie- en gasbassins op geodynamische basis."

Guseva Antonina Nikolajevna (1918-2014) - kandidaat voor chemische wetenschappen, aardolie-geochemicus, medewerker van de afdeling Geologie en Geochemie van fossiele brandstoffen van de Geologische Faculteit van de Staatsuniversiteit van Moskou. MV Lomonosov.

Bibliografie

1. Butuzova G. Yu Over de relatie van hydrothermale ertsvorming met tektoniek, magmatisme en de geschiedenis van de ontwikkeling van de spleetzone van de Rode Zee // Litol. en nuttig. fossiel. 1991. nr. 4.

2. Vassoevich N. B, Theorie van sedimentaire migratie-oorsprong van olie (historisch overzicht en huidige staat) // Izv. Academie van Wetenschappen van de USSR. ser. geol. 1967. nr. 11.

3. Guseva AN, Leifman IE, Sokolov BA Geochemische aspecten van de totstandkoming van een algemene theorie van olie- en gasvorming // Tez. verslag doen van II All-Union. Raad voor koolstofgeochemie. M., 1986.

4. Guseva A. N Sokolov B. A. Olie en aardgas - snel en constant gevormde mineralen // Tez. verslag doen van III All-Union. ontmoeting. over koolstofgeochemie. M., 1991. Deel 1.

5. Nadezhny AM, Bondarenko VI Gashydraten in het Kamchatka-Pryparamushir-deel van de Zee van Okhotsk // Dokl. Academie van Wetenschappen van de USSR. 1989. T. 306, nr. 5.

6. Neruchev S. G., Ragozina E. A., Parparova G. M. et al. Olie- en gasvorming in sedimenten van het Domanik-type. L., 1986.

7. Symoneit, BRT, Rijping van organische stof en olievorming: hydrothermisch aspect, Geokhimiya, nee. 1986. D * 2.

8. Smirnov Ya. B., Kononov VI Geothermisch onderzoek en superdiep boren // Sov. geol. 1991. nr. 8.

9. Sokolov BA Zelfoscillerend model van olie- en gasvorming Vestn. Wasmachines, niet-dat. ser. 4, Geologie. 1990. nr. 5.

10. Sokolov BA Over enkele nieuwe ontwikkelingsrichtingen van de olie- en gasgeologie // Mineraal. onderzoek Rusland. 1992. nr. 3.

11. Sokolov BA, Khann VE Theorie en praktijk van olie- en gasprospectie in Rusland: resultaten en taken // Izv. Academie van Wetenschappen van de USSR. ser. geol. 1992. nr. 8.

12. Sorokhtin OG Vorming van diamanthoudende kimberlieten en verwante gesteenten vanuit het standpunt van platentektoniek // Geodynam. analyse en patronen van vorming en plaatsing van minerale afzettingen. L., 1987. S. 92-107.

13. Trotsyuk V. Ya Oliebronrotsen van sedimentaire bekkens van watergebieden. M., 1992.

14. Abrams M. A. Geofysisch en geochemisch bewijs voor ondergrond voor koolwaterstoflekkage in de Beringzee, Alaska // Marine and Petroleum Geologv 1992. Vol. 9, nr. 2.