Направление миграции определяется перепадом давлений и происходит из области большого давления в область меньшего. Специалисты-гидрогеологи называют эти области соответственно пьезометрическими максимумами (пьезомаксимумы) и пьезометрическими минимумами (пьезоминимумы). Двигаясь по пласту, подземная вода неизбежно попадает в область относительного пьезоминимума, при снижении давления уменьшается и растворяющая способность воды — происходит выделение нефти или газа в свободную фазу, причем, чем больше падает давление, тем больше выделяется их из воды. В свободном состоянии нефть и газ также способны мигрировать, они как бы всплывают в воде вследствие разности плотностей.
Различают боковую (латеральную) и вертикальную миграции. В первом случае флюиды перемещаются в пределах одного пласта, во втором — из одного пласта в другой, обычно снизу вверх.
Благоприятное сочетание рассмотренных и ряда других факторов приводит к формированию залежей нефти и газа. Чаще всего это происходит в бортовых и внутренних зонах крупных депрессий (впадин, прогибов), на склонах сводовых поднятий и в их центральных частях. Как правило, в земной коре не встречается единичных скоплений нефти или газа. Они распространены целыми «семействами», как опята в лесу. Одно такое «семейство», связанное с однотипными ловушками, образует зону нефтегазонакопления. Несколько зон, приуроченных к одному крупному структурному элементу коры, объединяются в нефтегазоносную область, а те — в нефтегазоносную провинцию. Ряд геологов-нефтяников предлагают рассматривать крупные осадочные бассейны земной коры, которые на определенной стадии своего развития становятся нефтегазоносными, как нефтегазоносные бассейны.
Итак, у нефти сложная и длительная подземная жизнь. С момента ее образования до накопления в залежи проходят многие миллионы лет. И еще десятки миллионов лет залежь ждет своего «часа», пока скважина не распечатает непроницаемую покрышку и нефть не начнет служить людям. Воистину, залежь нефти — это клад миллионолетий.
В подземной жизни нефти, скрытой от нас мощным чехлом осадочных пород, много еще неясного, проблематичного. Но проблемой номер один остается вопрос о ее происхождении.
Зарождение дискуссии
Попытки объяснить происхождение нефти предпринимались очень давно. Советский ученый профессор М. К. Калинко, много сделавший для выяснения интересующего нас вопроса, в одной из своих книг приводит высказывания древнегреческого ученого Страбона, жившего 2 тыс. лет назад. Он наблюдал в Албании извержения вулканов и одновременное высачивание нефти на поверхность Земли: «В области аполлонийцев есть место под названием Нимфей, это скала, извергающая огонь, а под ней текут источники теплой воды и асфальта, вероятно, от сгорания асфальтовых глыб под землей» [Страбон, 1964, с. 289]. Аналогичные наблюдения сделал Страбон и в районе Мертвого моря. Эти факты он связывал воедино: извержение вулканов и образование асфальтов, так он называл нефть. Однако теперь мы знаем, что ни в Албании, ни в районе Мертвого моря нет действующих вулканов. То, что наблюдал Страбон, было извержение грязевых вулканов — прорыв подземных вод с нефтью и газом из пластов осадочных пород на дневную поверхность. И в наши дни такое явление распространено на Апшеронском и Таманском полуостровах.
Несмотря на ошибку Страбона, его толкование происхождения нефти имело под собой материалистическую основу. В отличие от мыслителей древности, которые часто высказывали удивительную прозорливость, последующие взгляды на природу образования нефти носили порой курьезный характер и имели религиозные корни. Одна из таких гипотез, сведения о которой дошли до нас, была высказана польским натуралистом каноником К. Клюком, жившим в XVIII в. Он полагал, что нефть образовалась в раю и является остатком той благодатной почвы, на которой произрастали райские кущи. Грехопадение человека послужило причиной того, что бог решил удалить из почвы жирные вещества, дабы уменьшить урожайность земли и тем самым покарать человека. Часть жира испарилась под жаркими лучами солнца, другая же часть опустилась в глубь земных недр под действием собственной тяжести. Погрузившийся жир, смешавшись с разными веществами, и образовал месторождения нефти. Всемирный потоп окончательно размыл остатки благодатной райской почвы, перемешав ее с другими породами и полностью уничтожив. Гипотеза каноника К. Клюка часто упоминается в популярных статьях и книгах о происхождении нефти в качестве курьеза. Однако в то время эти представления считались строго научными и единственно верными.
Одним из первых, кто попытался дать истинно научное объяснение происхождению нефти, был великий русский ученый М. В. Ломоносов. Свои взгляды на природу нефти М. В. Ломоносов основывал на химических опытах, из которых ему было известно, что при перегонке каменного угля от «крутого» огня выходит масло черное и густое, от «легкого» огня — светлое и прозрачное. Великий ученый полагал, что именно каменный уголь является исходным веществом для получения нефти.
Таким образом, более 200 лет назад была высказана мысль об органическом происхождении нефти из каменного угля. Исходное вещество одно — органический материал, преобразованный сначала в уголь, а затем в нефть и газ. Возникла органическая гипотеза.
Рождение нефти из угля надолго вошло в сознание геологов. Эти представления еще более упрочились благодаря практике. Исследуя угольные шахты, геологи обнаруживали порой и многочисленные нефтепроявления в угольных горизонтах. Известны случаи, когда скопления нефти в угольных шахтах достигали значительных размеров. В 1847 г. английский промышленник Дж. Юнг организовал даже добычу нефти на Олфертонской угольной копи в Дербишире. Полученную нефть он перерабатывал на осветительные масла. Когда нефть иссякла, Дж. Юнг пытался наладить переработку угля, но тот не давал таких масел, как нефть. В поисках подходящего исходного материала промышленник наткнулся на битуминозный сланец. При сравнительно невысоких температурах перегонки ему удалось получить из сланца минеральные масла, близкие по своим качествам к нефтяным. Дж. Юнг в 1850 г. запатентовал свое изобретение, а в геологию стали проникать идеи формирования нефти из битуминозных сланцев. В общем-то это была разновидность гипотезы М. В. Ломоносова, менялся лишь исходный материал — сланец на уголь, но суть геологических процессов оставалась прежней.
В середине и особенно в конце XIX в. больших успехов достигла химия. Мимо внимания химиков не прошла и проблема происхождения нефти. Химическими анализами было доказано, что состав вещества, полученного при перегонке углей, отличается от нефти. При перегонке угля образуется вовсе не природная нефть, а смола! Это сильно поколебало идеи, высказанные еще в свое время М. В. Ломоносовым. И химики повели атаку на органическую гипотезу.
Однако первым, кто высказал идею о неорганическом (магматическом) рождении нефти, был немецкий физик и математик А. Гумбольдт. Основываясь на высачивании нефти из магматических пород, которое он наблюдал в Венесуэле, на ощущении Гей-Люссаком запаха смолы при извержении Везувия в 1805 г. и на связи между лавовыми и грязевыми вулканами, А. Гумбольдт в 1805 г. сделал заключение: «…мы не можем сомневаться в том, что нефть представляет продукт перегонки на громадных глубинах и происходит из примитивных горных пород, под которыми покоится энергия всех вулканических явлений». Таким образом, была сформулирована неорганическая гипотеза происхождения нефти.
В 1866 г. французский химик М. Бертло, искусственно получив всю гамму нефтяных углеводородов, высказал мысль о том, что нефть образуется в глубинных зонах земной коры из минеральных веществ. С того момента неорганическая гипотеза происхождения нефти набирает силу, а химики начинают участвовать в разработке этой проблемы не менее активно, чем геологи. В 1877–1878 гг. проводит свои знаменитые опыты французский химик С. Клоэц. Воздействуя соляной или серной кислотой на зеркальный чугун, содержащий 4 % углерода, он получил водород и значительное количество углеводородов с запахом, напоминающим нефть, а удалив из сырой смеси олефины, путем фракционирования выделил углеводороды метанового ряда: С10Н22 и другие до C16H34.