Теории происхождения нефти: органическая, неорганическая, космическая

Что такое нефть

Нефть — это полезное ископаемое, которое представляет собой жидкость маслянистой консистенции. Нефть является горючим веществом. Ее цвет может различаться в зависимости от того, в каком районе она находится. Так, цвет нефти бывает черным, коричневым, вишневым, а иногда это вещество является прозрачным.

Нефть имеет специфический запах. Горючее вещество распространено в осадочных породах. Это полезное ископаемое находят на разной глубине — от нескольких метров до 6 км, но максимальное количество залежей нефти располагается на глубине 1-3 км. Нефть образуется в течение длительного времени: существует мнение, что этот процесс занимает от 50 до 350 миллионов лет. Нефть, которая располагается на малых глубинах и естественным образом выходит на поверхность превращается в полутвердый асфальт, битумы и прочие образования.

Этот природный ресурс известен с древних времен. Раскопки свидетельствуют, что около 6000 лет до н.э. нефть применялась для связующего материала при строительстве, а в Древнем Египте ее использовали для бальзамирования умерших.

Битуминозные (нефтяные) пески — горючее полезное ископаемое, один из видов нетрадиционной нефти.

Состав

Состав топлива представлен тремя основными компонентами: углеводородным, асфальтосмолистым и зольным. Каждая группа, в свою очередь, разделяется на дополнительные составные части. Наибольшей токсичностью отличаются ароматические углеводороды. Также присутствуют в составе сера и порфирины (соединения азота). Во время переработки нефти большая часть серы подлежит устранению, поскольку она вызывает коррозию. Таким образом, на выходе получаются разные виды топлива (в зависимости от содержания серы), которые отличаются и по стоимости.

Нефть, которую только что добыли из скважин, считается сырой. Она содержит воду, горные породы, газы, соли. Все указанные примеси осложняют транспортировку и хранение жидкости. Поэтому первым делом она подвергается промышленной обработке. Ценные примеси выделяют и сохраняют для дальнейшего применения, а остальные удаляют.

Присутствие порфиринов

Почти в любой нефти можно найти порфирины. Они встречаются также в асфальтах, которые возникают в результате встречи нефти с кислородом (окисления ее). Встречаются порфирины и в ископаемом угле. Это комплексные полициклические соединения. Они могли образоваться лишь в результате распада хлорофилла и родственных им пигментов. Как известно, хлорофилл — важнейшая составная часть растений, определяющая их космическую роль на Земле.

Именно благодаря хлорофиллу вершится творение органических молекул белков, сшитых тонкими нитями солнечных лучей. Присутствие в нефти порфиринов — почти неопровержимое свидетельство их прямой связи с растениями. В нефти удалось найти не только головки хлорофилловых молекул, но и их зигзагообразные хвосты. Принято сравнивать эти обломки молекул с отпечатками пальцев, которые преступники оставляют на месте преступления.

Да и все вещества, которые могли бы образоваться при распаде хлорофилла, были обнаружены в нефти. Можно сказать, что ученые нашли в нефти не отдельные косточки и обломки костей ископаемого, а его полный, никем не поврежденный скелет. Это, конечно, облегчило их работу и сделало неопровержимым их вывод.

Углеводороды

В нефти удалось обнаружить и углеводороды, возникшие в итоге распада стероидов — органических веществ, характерных для живых и растительных организмов. Представителем их может быть известный многим холестерин. Тот самый холестерин, который совсем недавно многие медики считали прямой причиной инфарктов и других сердечно-сосудистых заболеваний и количество которого в крови старались уменьшить. Некоторые углеводороды переходят в состав нефти без малейших изменений.

Обнаружение в нефти любого углеводорода, являющегося результатом распада природных органических соединений, всегда можно было бы объяснить случайными причинами. Но когда таких обломков сотни и тысячи, когда по существу вся нефть состоит только из них, надо, видимо, считать вопрос о происхождении нефти решенным. Возникнуть в результате взаимодействия морской воды с карбидами металлов столь сложные молекулы не могли ни в коем случае. Но не стоит отказываться от гипотезы Менделеев после того, как однозначно решен вопрос о происхождении земной нефти.

Русский ученый Н. Соколов еще в конце 19 столетия высказал интересную гипотезу о космическом распространении нефти. Наличие соединений углерода с водородом в атмосферах планет, в некоторых метеоритах, в кометных хвостах, просто в межзвездном газе свидетельствует о широком распространении этого вида соединений не только в пространстве нашей солнечной системы, а и еще шире — в нашей Галактике. Почему же не может быть на планетах и спутниках планет солнечной системы встречи воды с карбидами металлов, которая бы завершилась образованием нефти?

Всем известен сероватый камень — карбид кальция. Его часто используют для освещения с помощью карбидных ламп и для газовой сварки. В карбидных лампах на кусок карбида кальция капает вода, и в результате идущей реакции выделяется ацетилен. Ацетилен — один из углеводородов. Он, конечно, может входить в состав нефти, но не типичен для нее. Углеводы нефти имеют, как правило, более длинные и более запутанные, ветвистые цепи молекул.
Русский ученый Н. Соколов выдвигал гипотезу о космическом распространении нефти. И пусть нефть, которую получил Менделеев, очень не похожа на природную. Все равно вряд ли откажутся от нее космонавты, наткнувшись на ее месторождение, например, на одном из спутников Юпитера! Последние опыты проведенные учеными подтвердили органическое происхождение земной нефти. Вместе с тем они не опровергли другие гипотезы происхождения нефти, например возможность неорганического пути образования нефти, на котором настаивал Менделеев. Природа отвечает только на те вопросы, которые ей задают.

Основные теории происхождения нефти

Первую скважину пробурили 1846 году на территории Баку. В тот период о нефти знали очень мало, но уже тогда ученые стали делать предположения о том, как она могла появиться. Если внимательно изучить все известные версии, то станет ясно, что каждая из них содержит толику правды.

Биогенная, или органическая

В связи с тем, что нефть — органическое вещество, первая теория классическая. Научные деятели уверены, что этот продукт образовался в результате накопления остатков растений и животных на дне водоемов с пресной или морской водой. Процесс образования проходит в несколько этапов:

1. Смешиваясь, субстанция постепенно уплотняется.
2. Начинаются биохимические процессы.
3. Затем часть субстанции разлагается, а другая начинает выделять сероводород, диоксид углерода и другие соединения.
4. Осадок проникает в землю.
5. Происходит отделение углеводородов от органической массы.
6. Осадок движется в земельных породах.
7. Пласт подвергается воздействию высоких температур.
8. Когда показатель уже превышает 200 градусов, прекращается выделение углеводородов, но начинается активное выделение газа.

Таким образом, происходит формирование месторождения полезного ископаемого. Впервые эту версию озвучил Михаил Ломоносов. Биогенная, или органическая, версия звучит правдоподобно, но тогда не совсем ясно, почему на одной территории земного шара месторождений много, а на других нет.

Абиогенная, или неорганическая

По этой теории, образование жидких углеводородов связано с геологическими процессами. Когда тяжелые соединения синтезируются из неорганических веществ, и месторождения не могут обновляться. После того как скважина пробурена, а нефть выкачана, про это место можно забыть. Сторонники абиогенной версии говорят, что если бурить в том же месте еще глубже, то легко найти дополнительные запасы этого вещества.

Впервые об этом заговорил французский химик Бертло в 19 веке. Он заявил, что синтез углеводорода из неорганических веществ реален. Позже Менделеев развил эту мысль и назвал свою теорию «карбидной». Он утверждал, что ресурс образуется на больших глубинах при условиях высокой температуры, вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов.

Космического происхождения

Космос всегда имел большое влияние на Землю. Многие считают, что именно галактика подарила людям нефть. Это вещество сформировалось из рассеянных неорганических элементов, которые есть в космическом пространстве. Эти соединения попали на планету несколько миллионов лет назад и проникли глубоко в почву. После того, как магма расплавила эти неорганические элементы, углеводороды проникли в осадочные породы, и началось самообразование. Эта версия была выдвинута в конце 19 века В. Соколовым.

Альтернативные версии

Альтернатива присутствует везде, теоретические споры об образовании нефтяного ресурса не исключение. Основные версии:

1. Животная гипотеза говорит о том, что нефть появилась из жира морских обитателей.
2. Смешанная версия подразумевает воздействие тектоники плит земли. Происходит втягивание органического вещества в глубокие неорганические зоны.
3. Некоторые уверены, что магма образует этот природный ресурс, а потом продвигает его по разломам и трещинам.
4. Другие ученые считают, что причиной стало изменение климата. Речь идет о круговороте углеводорода и воды. В этом случае на образование продукта уходит всего несколько десятилетий.
5. В теории Томаса Голда говориться о метане. Он уверял, что этот метан может частично перерабатываться при участии микроорганизмов.

Последнее заявление звучит правдоподобно, потому что эта версия объясняет, почему в нефтяном ресурсе присутствуют биомаркеры.

Как образуется природный газ?

Давайте для сравнения рассмотрим  происхождение и этого ценного природного энергоносителя. Согласно сложившемуся сейчас мнению,  опустившиеся на морское дно умершие живые организмы, попали в такую среду,  где нет кислорода и микроорганизмов, в результате чего их распада не происходило (из-за отсутствия окислительных процессов и воздействия микробов).  Как итог — накапливались илистые осадки. В процессе движений геологических пластов земной коры, эти осадки  опускались на все большую и большую глубину,  проникая при этом в недра Земли.

В течение многих миллионов лет этот ил находился под  воздействием высоких температурных значений  и высокого давления, вызывавшее в этих осадках определенные химические и физические процессы. Содержавшийся в этих отложениях углерод начинал образовывать соединения с водородом (углеводороды). Высокомолекулярные  углеводороды  это жидкие вещества, которые входят в состав нефти. А низкомолекулярные углеводороды — это как раз газообразные химические соединения, из которых и образуется  всем известный природный газ.

Именно поэтому в местах нефтедобычи всегда есть и углеводородные газы, называемые попутными, хотя на нашей планете есть и залежи чистого природного газа, без наличия в них жидкого нефтяного сырья. Эта теория как раз подтверждает биогенную гипотезу М.В. Ломоносова, поэтому однозначного ответа на вопрос о происхождении нефти до сих пор нет.

Точно сказать, как образуются углеводородные полезные ископаемые, ученые в настоящее время дать не могут. Обе существующие в современном научном мире гипотезы находят свое подтверждение, и окончательно опровергнуть одну из них пока не удается.

Если верна теория Ломоносова, то человеческой цивилизации необходимо срочно искать альтернативные источники энергии, поскольку если запасы природных углеводородов будут исчерпаны, мировую экономику ждет очень глубокий кризис. Исходя из худшего, мировая наука активно работает в этом направлении. Уже сейчас научились делать топливо из растений, использовать энергию ветра и приливных волн для выработки электрической энергии, далеко продвинулись разработки в области электрического автомобилестроения, и работы в этой сферы постоянно продолжаются.

Однако пока равнозначной замены нефти ученые предложить не могут, и «черное золото» остается важнейшим природным энергоносителем для всей человеческой цивилизации.

Мало кто сомневается, что человеческий ум, запустивший ракету в космос и опустившийся на дно мирового океана, найдет выход из этой ситуации, какая бы теория происхождения нефти и природного газа не оказалась истинной. К примеру, водорода, из которого можно делать топливо, в водах мирового океана предостаточно.

Тут вопрос в другом — когда научно-технический прогресс сделает альтернативные источники энергии такими же дешевыми и доступными, как углеводороды. И если это произойдет позже, чем закончатся запасы привычных энергоресурсов, то переход мировой экономики на новые источники энергии может оказаться весьма болезненным.

Что делают из нефти?

Нефть в сыром виде почти нигде не используется. Она становится ценным ископаемым уже после первичной обработки, которая позволяет получить различные нефтепродукты. Наибольший интерес нефть представляет в виде разных видов топлива. Жидкость проходит несколько стадий очистки, разделения на фракции, в результате чего удается получить бензин, керосин, дизель и мазут. Полученные вещества отличаются недостаточно высоким качеством.

Для их применения требуется дополнительная очистка, а также вторичная переработка. Вторичные процессы переработки нефти могут быть разными. Все зависит от того, какой продукт необходимо получить на выходе. Жидкость подвергается химическим процессам с целью получения высококачественных видов топлива, масел, битумов и т.п.

Области применения

• основной продукт переработки — различные виды топлива;
• пластмассовые изделия;
• искусственные ткани (синтетика);
• синтетические каучуки для изготовления шин;
• трубопроводы, линии электропередач (используется сырая нефть);
• солнечные батареи;
• пищевые продукты (белок синтетического происхождения, жевательная резинка и др.);
• косметика;
• медицина.

Интересный факт: до того, как человечество начало активно использовать продукты нефтепереработки, большим спросом пользовался китовый жир из-за его уникальных свойств. Это привело вплоть до массового истребления китов в 19 веке. Таким образом, благодаря прогрессу в области переработки нефти этим животным удалось избежать вымирания.

Способы получения

Процесс добычи нефти начинается с разведки месторождений этого полезного ископаемого. Они определяются геологами вначале по внешним признакам — наличию следов нефти в грунтовых водах, выходам нефтяных пятен на поверхность. Но, даже если все признаки присутствия нефти есть, при детальной разведке не обязательно обнаруживают бассейн с большими запасами.

Существуют такие основные способы разработки нефтяных месторождений:

• механический или насосный;
• сланцевый (который считается более опасным из-за применения химических реагентов и дорогим);
• фонтанный.

Механический способ — это бурение скважины при помощи труб до глубины залегания пласта. После этого устанавливают насосное оборудование и откачивают нефть с помощью компрессора.

Фонтанный способ добычи нефти является наиболее экономичным. Он основывается на том, что нефтяной пласт находится под влиянием давления пород, в результате чего жидкость самостоятельно поднимается на поверхность. В данном случае устанавливают оборудование, которое состоит из труб, установленных в скважине, и арматуры на поверхности, контролирующей силу фонтана.

Сланцевый метод добычи черного золота является наиболее дорогостоящим. Есть два основных способа добычи сланцевой нефти: получение сланцевой нефти на поверхности (нефтеносная порода подается наверх, где проходит обработку в специальных установках, в которых происходит ее разделение на нефтяные фракции) и добыча сланцевой нефти на глубине с применением гидроударов и гидроразрывов пласта. Этот способ применяется при залегании нефтеносной породы на больших глубинах. Для этого используется технология бурения горизонтальных скважин, в которые под давлением подается вода. Под влиянием гидроудара происходит гидроразрыв пластов. Из полученных в нефтеносной породе множества трещин начинает выделяться содержащаяся в ней нефть, которая подается на поверхность. Этот способ добычи нефти применение гидроразрыва пластов несет в себе существенную опасность. Следствием этой технологии является проседание грунта, сейсмические толчки, попадание в подземные грунтовые воды нефти и метана.

В России, как и в арабских странах, нефть добывают механическим и фонтанным способами. Впервые бурение скважины для получения нефти было произведено в 1846 году. Это происходило в поселке рядом с Баку, который в то время входил в состав Российской Империи.

Определение цены на нефть

Рассмотрим и эту терминологию. Ценою на нефть является наличие денежного эквивалента соотношения предложения и спроса. Здесь имеется определенная взаимосвязь. То есть если падает предложение, то до выравнивания со спросом стоимость растет.

Цена на нефть также зависит от котировки фьючерсов или контрактов на данный продукт того или другого сорта. Это является существенным фактором. Благодаря оперативной котировке нефти иногда выгодно торговать фьючерсами на фондовых индексах. Стоимость данного продукта обозначается в международном формате. А именно в американских долларах за баррель. Так, стоимость в 45.50 на UKOIL означает, что 1 баррель указанного продукта марки Brent стоит 45.50 $.

Цена на нефть — это очень важный показатель для фондового рынка России. Его значение имеет большое влияние на развитие страны. В основном динамика данного показателя определяется из того, какая экономическая ситуация в Соединенных Штатах. Это немаловажно знать в решении вопроса о том, как образуется цена на нефть. Для эффективного прогнозирования динамики фондовой биржи необходим обзор стоимости данного полезного ископаемого за определенное время (за неделю), а не только то, какая цена сегодня.

Необъяснимые события

Существует ряд месторождений, самим фактом своего существования опровергающие основные положения абиогенной теории происхождения нефти в природе. К ним относятся:

• Терско-Сунженское;
• Ромашкинское;
• Западно-Сибирская нефтегазоносная провинция.

В разное время на этих участках наблюдались необъяснимые «восполнения» нефти. Сущность удивительных событий состояла в том, что доступные методы анализа пластов констатировали их исчерпанность, скважины демонстрировали практически полную остановку нефтедобычи, однако, спустя несколько лет каждое снова показало наличие доступной к добыче нефти.

Геологи прогнозировали добычи в Ромашкинском месторождении чуть больше 700 млн. т. Чёрного золота, но за один только советский период нефтедобычи было простым способом извлечено не менее 3 млрд т.

Терско-Сунженское месторождение было исчерпано ещё к началу Второй мировой войны, когда на нём вот уже более 10 лет не осуществлялась нефтедобыча «фонтанным». Однако, уже по окончанию войны, изведанные скважины получили будто бы новые запасы: добыча не только возобновилась, но стала на порядки превышать довоенные объёмы.

Сходная ситуация наблюдалась на многих месторождениях СССР. Сторонники неорганического образования нефти в природе легко объяснили эти случаи, указав на то, что на этих участках углеводороды имеют неорганическое происхождение. Причём образование их существенно катализировано наличием в земных глубинах тяжёлых графитов и затеканий осадочных вод, что под воздействием колоссального давления порождает ускоренное формирование нефти.

По утверждению учёных, значительная часть территории Западно-Сибирской равнины была покрыта водами древнего моря. Природное происхождение нефти на этом участке подвергается критике и обструкции, но минеральное образование метана, не вызванное процессами гниения органики, находит массу сторонников. С помощью процесса, носящего название гидратации, соли железа взаимодействовали с морской водой, порождая выделение метана. Он скапливался в природных резервуарах, оставаясь там даже после осушения моря и дойдя до наших дней в первозданном виде, естественно образовываясь в природе.