Основные нерешенные проблемы нефти

А) История развития современных представлений о происхождении нефти и газа сегодня достаточно детально освещена во многих учебниках, книгах и статьях [1-8].

К настоящему времени существуют две основные концепции нефтегазообразования – органическая (биогенная) и неорганическая (абиогенная, минеральная).

Первая подразумевает, что углеводороды образуются из органического вещества отмерших организмов в осадочных породах. В пользу этого свидетельствуют тот факт, что большинство месторождений нефти и газа сосредоточено в осадочных горных породах, то есть в породах, образовавшихся из донных отложений древних водных бассейнов, в которых развивалась жизнь. Химический состав нефти отчасти сходен с составом живого вещества. Основные выводы, вытекающие из органической концепции происхождения, заключаются в том, что поиски углеводородов следует производить в осадочных породах, и запасы нефти быстро закончатся. Но при этом остаётся непонятным, почему за пределами нефтеносных районов осадочные породы, содержащие органическое вещество и подвергавшиеся таким же воздействиям температуры и давления, не породили сколько-нибудь значительных количеств нефти.

В основе второй концепции считается, что углеводороды синтезируются на больших глубинах и в дальнейшем мигрируют в нефтегазовые ловушки. В пользу этого свидетельствует нахождение запасов нефти в отложениях фундамента, а также присутствие следов углеводородов в кристаллических, метаморфических породах, залегающих ниже осадочных пород. Данная концепция не противоречит исследованиям астрофизиков, которые обнаружили в атмосфере Юпитера и его спутников, а также в газовых оболочках комет наличие углеводородных газов. Отметим, что в России, начиная с 2011 года, ежегодно проводятся Кудрявцевские чтения – конференции по глубинному генезису нефти и газа.

Обе концепции существуют в разных модификациях, поддерживаются большим числом сторонников и опираются на большой объем экспериментальных и теоретических исследований.

В последнее время предпринимаются активные попытки объединения этих двух концепций. Например, по мнению Гаврилова В.П. [2], главную роль играют глобальные геодинамические циклы эволюции литосферы, которые создают благоприятные условия для обмена флюидами поверхностных (биогенный синтез) и глубинных (абиогенный синтез) сфер. Акад. Дмитриевский А.Н. предложил концепцию полигенного происхождения [3]. Он отметил, что при любых взглядах на процессы генерации и аккумуляции углеводородов есть общее согласие в одном – залежи нефти, конденсата и битумов вторичны, что проявляется в аномальности флюидов и многих литологических и геохимических особенностей пород по отношению к их окружению и фону. Из этого можно сделать только один вывод – данная аномалия свидетельствует о вторжении углеводородов в ловушку. При этом по мере роста глубин нахождения углеводородов всё с большей отчётливостью обнаруживаются свидетельства их формирования из вторгшихся вторичных углеводородов.

Из последних работ в этом направлении известны труды Баренбаума А.А., который разработал теоретические основы биосферной концепции, основанной на круговороте углерода в биосфере с учётом нефтегазообразования в недрах [9,10]. Согласно его представлениям, углеводороды являются продуктами циркуляции через земную поверхность углерода и воды, участвующих в нескольких циклах круговорота.

Итак, в настоящее время, учитывая противоречивость двух различных взглядов на генезис углеводородов, производятся активные попытки «примирить» эти две концепции.

Б) Многие исследователи отмечают восполнение запасов нефти в истощённых разрабатываемых месторождениях. Об этом свидетельствует превышение накопленной добычи нефти за длительное время разработки над извлекаемыми запасами. Об этом открыто заявил ряд исследователей – Муслимов Р.Х., Трофимов В.А., Корчагин В.И., Гаврилов В.П., Аширов К.Б., Запивалов Н.П., Баренбаум А.А. и др.[10-17].

Известно, что прирост запасов возможен за счёт повышения степени достоверности геологической информации в процессе разбуривания и совершенствования методов ГИС, а также путём повышения коэффициента нефтеизвлечения, зависящего от применяемых технологий, квалификации специалистов, цены на нефть и многих других факторов. Конечно, применение более эффективных схем разработки и внедрение новых технологий приводит к увеличению извлекаемых запасов. Эта тенденция хорошо известна. Но в данном случае речь идёт о таком превышении, которое уже невозможно объяснить ни детализацией геологических запасов, ни увеличением коэффициента извлечения нефти.

Например, для Ромашкинского месторождения характерны очень высокие текущие коэффициенты извлечения нефти и довольно высокая изученность месторождения за 50 лет довольно интенсивной разработки. Тем не менее несколько площадей этого месторождения выработали свои извлекаемые запасы даже при КИН, превышающим коэффициент вытеснения, но успешно продолжают эксплуатироваться.

Представитель американского геологического комитета, доктор Gautier (Готье), в процессе выступления по столетней истории разработки месторождения Мидвей-Сансет при помощи самых разнообразных методов воздействия публично признал существование подпитки месторождений. Наглядно рост извлекаемых и геологических запасов демонстрирует рис. 1.

Рис. 1. Динамика годовой и накопленной добычи, геологических и извлекаемых запасов, количества скважин на месторождении Мидвей-Сансет из выступления D.L Gautier

Акад. АН РТ Муслимов Р.Х. считает, что завершающая стадия разработки месторождений может длиться сотнями лет [13,14]. Барембаум А.А. показал, что для трёх нефтяных месторождений – Ромашкинского, Самотлорского и Туймазинского и газоконденсатного Шебелинского, несмотря на резко различающиеся геологические условия этих месторождений, разные объёмы запасов и технологические схемы эксплуатации, кривые годовой добычи на поздней стадии разработки носят сходный характер. После 30-40 лет эксплуатации месторождений наблюдается стабилизации добычи нефти (газа) на уровне 20% от максимальной добычи [10].

В итоге, целый ряд учёных полагают о существовании подпитки месторождений и, соответственно, существовании каналов для этой подпитки. Предполагается, что нефть поступает из глубин Земли по коровым волноводам или нефтепроводящим каналам.

В) До снижения цен на нефть в мире наблюдался бум по добыче нефти и газа из сланцев. При этом мало кто задумывался, каким же образом углеводороды мигрировали в эти сланцы сверхнизкой проницаемости 10^-2-10^-6 мД? Так, газ, содержащийся в сланцах, практически адсорбирован поверхностью поровых каналов, и добыть его удаётся только при организации сети трещин и создании больших депрессий.

Г) Традиционно под возрастом углеводородов понимается возраст пород-коллекторов, вмещающих эти углеводороды. Однако эксперименты американских и канадских исследователей по использованию радиоуглеродного метода для изотопа С¹⁴ показали, что возраст нефтей из разных скважин месторождений Калифорнийского залива составляет 4-6 тыс. лет [18].

Отметим, что этот возраст нефти бьётся со временем деструкции углеводородов. В противном случае углеводороды из отложений, которым миллионы лет, давно подверглись бы окислению и вертикальной миграции даже через самые качественные покрышки залежей, за исключением, наверное, только соляных. Согласно данным акад. Дмитриевского А.Н. газ сеноманских отложений в Западной Сибири должен исчезнуть через несколько сотен или тысяч лет за счёт вертикальной миграции.

Таким образом, существующая нефтяная наука накопила достаточно много нерешённых проблем, которые не могут быть разрешены в рамках текущего состояния науки. Попытаемся вкратце обрисовать новую научную парадигму, разработанную Левашовым Н.В. [19], которая помимо прочего позволяет создать новую концепцию нефтегазообразования.