В. П. Гаврилов
ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕФТИ
Ответственный редактор
член-корреспондент АН СССР
К. Р. ЧЕПИКОВ
Рецензент
доктор геолого-минералогических наук,
профессор Б. А. СОКОЛОВ
© Издательство «Наука», 1986 г.
Верная разгадка происхождения нефти в природе имеет для нас не только научно-теоретический интерес, но и первостепенное практическое значение.
От автора
Вторая половина XX в. знаменуется массированным наступлением на нефтяные недра нашей планеты. О нефти пишут в газетах и популярных журналах, издают фундаментальные монографии и научно-популярные книги. В специальном библиографическом указателе 1966 г., в рубрике «Происхождение нефти» перечисляется около 12 тыс. печатных научных трудов. За последние 20 лет информация по этому вопросу как минимум удвоилась. Однако до сих пор проблема эффективного поиска нефти, эксплуатации ее месторождений остается актуальной, решением ее занимаются ученые многих научно-исследовательских институтов. Создаются сложнейшие механизмы и электронно-вычислительные приборы, предназначенные для поисков нефти. С этой же целью человек начал осваивать дно морей и океанов — своего рода гидрокосмос. И несмотря на успешное решение многих инженерных задач, недра Земли таят в себе еще много загадочного. И одна из загадок природы — происхождение нефти. Со времен М. В. Ломоносова ученые всего мира пытаются решить эту проблему, но до сих пор нет окончательного ответа, который бы удовлетворил всех нефтяников. Существует множество гипотез, объясняющих рождение нефти, но ни одна из них не является общепринятой. Дискуссия ведется вокруг главного вопроса: нефть — органическая, т. е. производная от животных и растений, или же нефть — неорганическая, образовавшаяся в земных глубинах и по трещинам поднявшаяся вверх и напитавшая пористые пласты?
Мы не ставим себе задачу осветить в предлагаемой книге все существующие гипотезы происхождения нефти. Да это было бы и просто невозможно. Одних только неорганических гипотез выдвинуто около 50. Тем не менее необходимо на современном уровне наших знаний дать объективный ответ на вопрос: как произошла нефть? Этого требует дальнейшее развитие нефтегазовой науки и прежде всего практики.
При этом наше внимание будет сконцентрировано главным образом на последних научных достижениях сторонников как органического, так и неорганического образования нефти. Особый акцент делается на новых взглядах в этой области, которые только начинают развиваться, но за которыми, как нам представляется, будущее.
Звездный час «черного золота»
Нефть часто называют «черным золотом», подчеркивая тем самым ее большую ценность в жизни человека. Невозможно установить точную дату открытия нефти. Однако известно, что уже в Древнем Египте она добавлялась в бальзамирующие составы, асфальт — вязкое смолистое вещество, остающееся при выветривании нефти, использовался при строительстве Вавилонской башни и висячих садов Семирамиды, при возведении дамб на реке Евфрат и бассейнов древнеиндийского города Мохенджо-Даро 5 тыс. лет назад.
В 220 г. до н. э. китайский император династии Цинь повелел бурить землю в провинции Сычуань в поисках соли. Когда полые бамбуковые трубы проникли в недра на несколько десятков метров, по ним вдруг ударил первый нефтяной фонтан. Эта нефть пошла на освещение жилищ.
В древности нефть применялась и в военных целях. Летописи рассказывают, что древние греки привязывали сосуд с таинственной смесью к метательному копью, запускавшемуся гигантской пращой. Когда снаряд достигал цели, происходил взрыв и поднималось облако дыма. Пламя сразу же распространялось во всех направлениях. Вода не могла погасить огонь. Состав «греческого огня» хранился в строгой тайне, и лишь арабским алхимикам XII в. удалось его разгадать. Основу рецепта составляла нефть с добавлением серы и селитры.
В XVII–XVIII вв. нефть использовалась и как лечебное средство. В середине XVII в. французский миссионер патер Жозеф де ла Рош д’Альён обнаружил в дебрях Западной Пенсильвании таинственные «черные воды». Индейцы добавляли их в качестве связующего вещества в краски для раскрашивания своих лиц. Из этих вод, бывших не чем иным, как нефтяными озерами, патер и создал свой чудодейственный бальзам. Во многих странах Европы его применяли как лекарство.
Однако не везде нефть получила должную оценку. В 1840 г. русский губернатор Баку направил пробы бакинской нефти в Петербургскую академию наук с целью определения ее пригодности для промышленных нужд. Он получил весьма «поучительный» ответ: «Это вонючее вещество пригодно только для смазки колес у телег».
Лишь во второй половине прошлого века человек открыл удивительные возможности «черного золота». Развитие промышленности потребовало огромного количества смазочных средств, нового, более дешевого и более эффективного, чем уголь, топлива, принципиально новых источников света. Все это могла дать только нефть. Молох индустрии все больше и настойчивей требовал для своего роста нефти и нефтепродуктов. Началась повсеместная ее добыча. Занималась заря новой, нефтяной эры. Первым вестником ее явились нефтяные вышки полковника Дрейка. В североамериканском городке Тайтесвилле штата Пенсильвания его скважина дала нефть. Это случилось 27 августа 1859 г. С этой даты ведет отсчет современная нефтяная промышленность мира.
Началась погоня за нефтью. Во всех концах света, в обжитых и неисследованных районах, на суше и на дне океана искали эту черную и бурую маслянистую на ощупь и с характерным острым запахом «земную кровь». Нефтяную лихорадку подхлестнуло изобретение в январе 1861 г. крекинга — современного метода переработки нефти. Вещество, на которое тысячелетиями мало кто обращал внимание, стало широко использоваться в промышленности и в военных целях, превратилось в объект торговли и спекуляции, стало своеобразным яблоком раздора для различных государств мира.
Тем не менее, несмотря на активные поиски, в конце прошлого века добывалось в год всего около 5 млн т нефти, по нынешним масштабам капля в море. Добыча велась примитивным способом. На Апшероне, где хозяйничал предприимчивый шведский делец Э. Нобель, нефть доставали бурдюками из простых колодцев. В конце 80-х годов прошлого века на его «нефтяную империю» работало более 25 тыс. рабочих. Естественно, что такими средствами трудно было увеличивать нефтедобычу.
По мере развития науки и техники совершенствовался процесс бурения нефтяных скважин и их эксплуатация. В результате уже в 1900 г. во всем мире было произведено 20 млн т «черного золота».
Рис. 1. Динамика добычи нефти и газа в мире
Настоящий взрыв нефтедобычи приходится на послевоенные годы: в 1945 г. в мире добыто 350 млн т нефти, в 1960 г, — свыше 1 млрд т, а в 1970 г. — около 2 млрд т. Максимум добычи падает на 1979 г. (3,2 млрд т), а потом темпы ее снизились. Сейчас из земных недр ежегодно выкачивается около 3 млрд, т «черного золота» (2,8 млрд т в 1984 г.) (рис. 1).
Такими же темпами развивалась и добыча постоянного спутника нефти — горючего газа. Его использование начинается лишь в первой половине XX в. В 1920 г. годовая добыча газа составила всего 35 млрд м3, а в 1950 г. увеличилась до 192 млрд м3. С 1960 г. производство газа резко пошло вверх, достигнув максимума в 1984 г. (1560 млрд м3).
Развитие современной промышленности немыслимо без углеводородов. Это прежде всего самый выгодный и эффективный вид топлива. Нефть и горючий газ обеспечивают энергетические потребности в мире на 65 % и на 100 % топливо для транспорта. На получение энергии идет 90–95 % добываемых углеводородов. Однако еще Д. И. Менделеев говорил, что сжигать нефть и газ в топках все равно, что растапливать печь ассигнациями. И это не преувеличение. Нефть и газ — источники многих жизненно важных продуктов. Это синтетический каучук и пластмасса, строительные материалы и искусственные ткани, красители и моющие средства, инсектициды и гербициды, взрывчатые вещества и медицинские препараты, душистые соединения для парфюмерии и удобрения, стимуляторы роста и искусственный пищевой белок, различные масла, бензин, керосин, мазут, без которых невозможна эксплуатация машин, автомобилей, самолетов, ракет.