Cтраница 1
Основное направление превращения погребенного органического вещества сапропелевого типа состоит в потере кислорода в виде углекислоты и воды. Само собой разумеется, это не единственное направление реакции, а только преобладающее, потому что одновременно может происходить образование метана, сероводорода и аммиака, что не увеличивает, а снижает запасы водорода и с этой точки зрения является процессом, невыгодным в смысле образования углеводородных смесей. Выделение метана в начальных стадиях превращения вещества сапропелевого типа происходит бактериальным путем и не сопровождается образованием гомологов метана. Эти процессы происходят также и в последующие стадии превращения образовавшейся нефти. Биологическое нроисхождедие метана связано, вероятно, с потерей карбоксильной группы и обязано сопряженным окислительно - восстановительным биохимическим процессам, идущим в точном соответствии с законами термодинамики. Экспериментально показано, что меченый углеродный атом, введенный в карбоксильную группу, выделяется в виде углекислоты или метана, и поэтому, очевидно, бактерии не могут создать более сложные гомологи, нежели метан. Процесс декарбоксилирования может протекать и при низких температурах без участия организмов, но при наличии алюмосиликатных катализаторов, что проверено и опытным путем. При этом возникают новые вещества нейтральной природы как содержащие кислород ( кетоны), так и содержащие только метановые, нафтеновые и ароматические углеводороды. Часть воды образуется при этом за счет ангидридизации кислот, а также при дальнейших превращениях нейтральных кислородных соединений. Термокаталитическое превращение кислот может служить, следовательно, источником углеводородных смесей, характерных для цефти. Жировой материал после гибели организмов прежде всего подвергается ферментативному гидролизу с образованием глицерина и жирных кислот, вероятно, также и окси-кислот, если начальные стадии изменения протекали в доступной кислороду водной среде, что более или менее вероятно при медленном накоплении донных осадков. В дальнейшем оксикислоты теряют воду и превращаются в непредельные кислоты, вступающие в разнообразные реакции по двойным связям и декарбоксилирования. Во всяком случае невозможно предполагать, что декар-боксилирование может сразу дать углеводороды, соответствующие цени углеродных атомов исходной жирной кислоты. [1]
Главным источником углеводородов признается погребенное органическое вещество, испытывающее различные последовательные превращения, состоящие в потере гетерогенных атомов. [2]
Если принять первое объяснение, то неизбежен вывод, что все погребенное органическое вещество превращалось в углеводороды, так как в некоторых случаях пространство, первоначально занятое органическими остатками, теперь почти целиком заполнено нефтью. Даже пустоты, образовавшиеся в результате растворения кальцита, кремнезема или растворимых в воде эвапоритов, содержат жидкие углеводороды. Таким образом, первая гипотеза маловероятна по биологическим и геохимическим причинам. [3]
Генезис нефти и газа нужно рассматривать и изучать в связи с коллоидными преобразованиями погребенных органических веществ, сохраняющих мицелярное строение, от торфа до антрацита. Необходимо детально расшифровать в химическом аспекте констатированные в Большом Донбассе и других районах закономерности пространственного размещения месторождений угля, газа и нефти. [4]
Сложные гетероциклические соединения, многообразные формы веществ со смешанными функциями являются первичной формой превращения погребенного органического вещества. Часть смолистых веществ нефти является примером подобного рода соединений. Они, с одной стороны, превращаются в более простые углеводородные, сперва также очень сложные соединения, с другой - переходят в результате диспропорционирования водорода в еще более сложные полициклические соединения, являющиеся, так сказать, отходами нефтеобразовательного процесса. С химической точки зрения одинаково невозможно представить себе ни прямое превращение погребенного органического вещества в углеводороды, ни образование при этом метановых углеводородов. Последние знаменуют собой не начальные, а конечные стадии превращения, предшествующие окончательной гибели нефти и превращению ее в метан и графит. [5]
Если исходить из совершенно неправдоподобного допущения, что углеводороды нефти сразу, непосредственно возникают из погребенного органического вещества, минуя всевозможные промежуточные стадии, превращение нефти ограничивается переходом одних углеводородов в другие. Такое допущение находится в настолько полном противоречии с основными химическими законами, что о нем невозможно говорить даже в предположительной форме. [6]
Таким образом, наличие внутри конкреций жидкой нефти и твердых битумов можно объяснить или непосредственным образованием углеводородов на месте микроорганизмами, жившими за счет погребенного органического вещества, или проникновением нефти в норовое пространство конкреций из окружающих слоев. [7]
Четкая специфика условий преобразования органического вещества в различных сферах миграции углерода определяет и специфику органических форм на разных этапах естественной истории нефти. Изучение различных форм органического вещества в осадочных отложениях показывает, что нефтеобразование допустимо рассматривать только как сугубо селективный процесс, захватывающий очень небольшую, вполне определенную по своей природе часть погребенного органического вещества, в то время как основная масса последнего практически не имеет значения. [8]
Четкая специфика условий преобразования органического вещества в различных сферах миграции углерода определяет и специфику органических форм на разных этапах естественной истории нефти. Изучение различных форм органического вещества в осадочных отложениях показывает, что нефтеобразование допустимо рассматривать только как сугубо селективный процесс, захватывающий очень небольшую, вполне определенную по своей природе часть погребенного органического вещества, в то время как основная масса последнего практически не имеет значения. [9]
Восстановительная среда нефтяных месторождений придает этим превращениям особый характер: в недрах нот кислорода и следовательно нет условий для образования таких простых соединений, которые всегда образуются на поверхности; превращения замирают на стадии углеводородов. Одновременно гетерогенные элементы, ранее входившие в состав органического вещества в виде группы ОН, NHs, СООН и других, переходят в малоактивные формы: азот внедряется в циклическую группировку, кислород и сера приобретают инертный характер мостиковых связей, образуя прочные соединения; переживающие превращения нефти на значительном отрезке ее истории. Поэтому превращения погребенного органического вещества в восстановительной обстановке могут протекать и протекают только в направлении от сложных молекул к более простым. Углеводородный же материал до такой степени переработан, что уже не сохранил унаследованных признаков исходного вещества. Это положение, собственно говоря, не дает возможности проводить какие-либо аналогии и связи в свойствах нефти и различных органических исходных материалов. Поэтому весь вопрос об исходном органическом веществе нефти должен решаться не столько природой этого вещества, сколько его потенциальными запасами и геохимическими условиями его судьбы в осадочных породах. [10]
Что же касается присутствия нефти в изверженных породах, то нефть, газ и вода при высоком давлении составляют один флюид. Нефть и газ могут проникать всюду, куда проникает вода, и достигать по разломам значительных глубин. Известны также случаи возгонки погребенных органических веществ при горячем контакте с изверженными породами. Однако нефтеподобные продукты в данном случае образуют незпачрмель-ные скопления. [11]
Что же касается присутствия нефти в изверженных породах, то нефть, газ и вода при высоком давлении составляют один флюид. Нефть и газ могут проникать всюду, куда проникает вода, п достигать по разломам значительных глубин. Известны также случаи возгонки погребенных органических веществ при горячем контакте с изверженными породами. Однако нефтеподобные продукты в данном случае образуют незначительные скопления. [12]
Исходное вещество нефти осаждается часто вместе с глинистыми частицами, не образуя таких осадков, в которых органическое вещество являлось бы преобладающим, исключение составляют некоторые сланцы. Таким образом, уже с самого начала создается обстановка, благоприятная для каталитических превращений. Однако подобные осадочные образования всегда находятся в условиях, близких к температурам, характерным для земной поверхности. Углеводородное перерождение погребенного органического вещества возможно лишь тогда, когда смесь органического вещества и глинистых веществ попадает, в силу погружения, в области более высоких температур, в так называемую область катагенеза. Из этого следует, что нефть не образуется непрерывно из постоянно накопляющихся органических остатков - необходима смена геологической обстановки. Таким образом, образование углеводородов следует отнести на какие-то другие этапы, вообще говоря, отдаленные от этапов осадконакоп-ления. Далее судьба органических веществ, в частности углеводородов, диктуется уже не химическими факторами. Промышленные нефтяные месторождения концентрируются не в глинах, а в более пористых породах, активность которых в отношении превращения едва ли является высокой. Однако в природе все осадочные породы, в том числе пески и карбонатные породы, часто содержать примесь и глинистых веществ, которые могли играть роль в превращении нефти, попавшей в пористые породы этого типа. Поэтому превращение нефти может протекать и во вторичных коллекторах, если к этому имеются соответствующие условия. В настоящее время все подобные вопросы далеки от разрешения главным образом потому, что нам неизвестны способы миграции нефти и самое явление миграции не очевидно в некоторых случаях. [13]
Газоснабжение предприятий цементной промышленности осуществляется в основном природными и в некоторых случаях попутными газами. Природные и попутные газы относятся к естественным газам. Единого мнения о происхождении естественных газов не существует. Однако большинство исследователей предполагает, что естественные газы образовались из погребенных органических веществ. Природные газы в свободном состоянии находятся в недрах земли на глубине в несколько тысяч метров. Попутные газы выделяются попутно в процессе добычи нефти при снижении ее давления в скважине. Попутные и природные газы, поступающие на заводы, предварительно очищаются от конденсата ( жидкие фракции топлива) и обезвоживаются. [14]
Сложные гетероциклические соединения, многообразные формы веществ со смешанными функциями являются первичной формой превращения погребенного органического вещества. Часть смолистых веществ нефти является примером подобного рода соединений. Они, с одной стороны, превращаются в более простые углеводородные, сперва также очень сложные соединения, с другой - переходят в результате диспропорционирования водорода в еще более сложные полициклические соединения, являющиеся, так сказать, отходами нефтеобразовательного процесса. С химической точки зрения одинаково невозможно представить себе ни прямое превращение погребенного органического вещества в углеводороды, ни образование при этом метановых углеводородов. Последние знаменуют собой не начальные, а конечные стадии превращения, предшествующие окончательной гибели нефти и превращению ее в метан и графит. [15]