Михаил Калинко - Тайны образования нефти и горючих газов

Тайны образования нефти и горючих газов

Автор, известный ученый, знакомит с различными представлениями о происхождении нефти и углеводородных газов, причем особое внимание уделяется современной органической теории, ее аргументации и проверке практикой.

Калинко Михаил Кузьмич

Москва: Недра, 1981 - с.192, ил

Введение

Ни один из авторов детективного жанра никогда не сравнится с природой в умении создавать и хранить тайны. В любой снежинке, любой клетке организма заключено больше тайн, чем во всей детективной литературе мира, и раскрытие их требует гораздо больше сообразительности, настойчивости, изобретательности, чем раскрытие преступлений в "Восточном экспрессе" или выяснение роли "собаки Баскервилей". Между тайнами природы и загадками детективных историй существует принципиальная разница: после каждой раскрытой тайны в природе возникают по меньшей мере две, а то и больше тайн, в детективных же историях после открытия тайн неясностей не остается. Наконец, если детективная история в конечном итоге оказывается гораздо более простой, чем это кажется вначале, то любое явление природы в действительности значительно сложнее, чем представляется в начале его исследования.

И все же благодаря научно-технической революции раскрывается одна тайна природы за другой: мы уже представляем, что такое лунный грунт, о котором было столько споров, чем отличаются лунные "моря" от "континентов", насколько жарко и "тяжело" на поверхности Венеры, знаем и об отсутствии на Марсе наших "родственников", которым было посвящено столько чудесных романов. Наши герои-космонавты буквально обживают ближний космос, совершая менее чем за час кругосветное путешествие.

С большой неохотой расстается со своими тайнами наша голубая планета. Космонавты довольно детально изучили ее "анфас", рассматривая каждую складочку и не уставая удивляться красоте Земли в течение многих и долгих месяцев полетов. Гидрографы и альпинисты хорошо изучили Землю и в "профиль", спуская телекамеры в глубочайшие впадины на дне океанов или поднимаясь на высочайшие вершины. И все же наша "старушка" Земля хранит еще много, много тайн, открывая их лишь самым смелым, самым настойчивым, самым одержимым и, конечно же, самым "вооруженным", идущим в наступление с электронными микроскопами, мощными спектрометрами, лазерными и ядерными "пушками".

Одной из тайн нашей планеты являлась нефть, называемая многими писателями "кровью Земли". Нефть - это сгусток энергии; с помощью всего лишь 1 см3 нефти можно нагреть на 1 °С целое ведро воды, а для того чтобы вскипятить "ведерный" самовар, нужно менее половины стакана (100 г) нефти. По концентрации энергии в единице объема нефть занимает первое место среди природных веществ. Даже радиоактивные руды не могут конкурировать с нефтью в этом отношении, так как содержащиеся в них радиоактивные вещества настолько рассеяны, что для извлечения 1 мг этих веществ нужно добыть тонны горных пород.

Но нефть это не только сгусток энергии, это - целый "универмаг" различных химических соединений. В одной капле нефти содержится более 900 различных и весьма сложных химических соединений, более половины химических элементов таблицы Менделеева! Это действительно чудо природы. Не менее важным ее свойством является способность концентрироваться в огромных количествах в пределах ограниченных площадей. Так, например, в нефтяном месторождении Гхавар (Саудовская Аравия) содержится более 30 млрд.т нефти. Для того чтобы реально представить этот объем, достаточно сказать, что железнодорожный эшелон, заполненный нефтью этого месторождения, имел бы в длину 8,7 млн. км или мог бы 217 раз опоясать Землю по экватору или 10 раз до Луны и обратно.

Вязкие тяжелые нефти или битумы образуют еще более крупные месторождения. По оценкам специалистов, в нефтяных месторождениях, расположенных в долине реки Ориноко и называемых нефтяным поясом Ориноко, содержится 470 млрд. т тяжелой нефти. Почти такой же нефтяной пояс площадью 150 000 км2 протягивается на 1000 км в меридиональном направлении из Западной Канады на территорию США; в месторождениях этого пояса содержится 183 млрд. т битумов и 62 млрд. т тяжелых нефтей. Только в одном месторождении Атабаска (Западная Канада) заключено не менее 143 млрд. т битумов, часть которых можно извлечь (и уже начали извлекать) с помощью специальной технологии.

Нефть большинства месторождений обладает еще одним прекрасным свойством - способностью поступать на поверхность без затраты внешней энергии; для ее добычи человеку нет необходимости находиться под землей, как, например, при добыче ископаемых углей, горючих сланцев и радиоактивных руд. Количество нефти, поступающей на поверхность из одной скважины, может достигать 10-20 тыс. т в сутки. Так, в 1977 году в Саудовской Аравии было добыто 458 млн. т нефти с помощью всего лишь 782 скважин, т.е. каждая скважина в течение года дала в среднем 586 тыс. т нефти, или 1604 т в сутки. Многие скважины в странах Ближнего и Среднего Востока и Юго-Восточной Азии за свою "жизнь" дали миллионы, а иногда и десятки миллионов тонн нефти.

Нефть нередко называют "черным золотом". Но такое сравнение снижает ее истинную ценность. В самом деле: без золота можно прожить, в промышленности и приборостроении его можно заменить многими другими металлами, а без нефти в настоящее время не обходится ни одна страна. Ведь без нефти не может двигаться ни одна автомашина, не может работать ни один двигатель, будь то паровой или атомный (ведь нужна смазка!), не будет многих лекарств, изоляционных и пластических материалов, удобрений, стимуляторов роста.

Понадобилось несколько тысяч лет, чтобы человечество научилось относительно рационально использовать нефть, и можно не сомневатся, что по мере развития химии и других наук эффективность ее использования будет повышаться. В перспективе нефть будет представлять собой не только источник энергии и углеводородного сырья, но и сырье для добычи серы и различных редких элементов.

Еще одним полезным для человека свойством нефти является ее "компанейский" характер. Нефть никогда или почти никогда не встречается в недрах без углеводородных горючих газов. Правда, горючие газы довольно часто и в значительном количестве могут встречаться без нефти.

Природные углеводородные горючие газы, любовно названные "голубым чудом недр", действительно, являются чудом природы. Они исключительно широко распространены в недрах на глубинах от нескольких сантиметров до 8 км. Помимо нефтяных скважин они встречаются в угольных и соляных шахтах, в рудниках, где добывают железо, медь, различные цветные металлы, золото, алмазы и другие полезные ископаемые, на болотах и в подпочвенных питьевых водах, в газах и фумаролах вулканов и во многих других местах. С горючими углеводородными газами связано возникновение грязевых вулканов, при извержении которых мощные струи выделяющегося газа нередко загораются, образуя столб пламени высотой до нескольких километров. В "океанах" подземных вод, заключенных в горных породах как под континентами, так и под дном морей и океанов, содержится огромное количество горючих углеводородных газов: нередко в 1 м3 воды содержится до 30 м3 метана.

Но наряду со столь широким распространением углеводородные горючие газы, так же как и нефть, довольно часто концентрируются в пределах локальных участков, образуя месторождения, открытие которых требует больших затрат труда и умения.

Количество газа в месторождениях нередко может достигать 1-2 трлн. м3, а в уникальных случаях 8 трлн. м3 и даже больше. Газовые месторождения распространены очень широко: они встречаются и в пустынях Африки и Азии, и подо дном морей и океанов, например подо дном Персидского и Мексиканского заливов, и в толщах мерзлоты на севере Сибири, и на далеких островах Канадского Арктического архипелага и во многих других местах.

В составе природных горючих газов помимо обычно преобладающего метана всегда имеются и другие весьма полезные соединения и элементы: более тяжелые углеводороды (этан, пропан, бутан и другие), гелий, азот, сероводород, нередко даже углекислый газ. Кроме того, газ выносит на поверхность и другие углеводороды, которые на поверхности конденсируются в жидкость; иногда это почти готовый бензин и им можно заправлять автомашины. В таком конденсате установлено более 150 индивидуальных углеводородных соединений.

Человечество стало достаточно полно использовать природный газ только за последние несколько десятков лет. Это, возможно, связано с тем, что транспортировка газа и его использование в промышленности и быту требуют достаточно высокого технического уровня: необходимы высококачественные стальные трубы, компрессоры и различные сложные устройства. В течение почти целого столетия газ, добываемый вместе с нефтью, был лишней обузой: его приходилось сжигать в факелах, он причинял много хлопот при открытом фонтанировании нефти, вызывая пожары, которые продолжались иногда в течение нескольких лет.