Читайте также:
|
Залежей и месторождений
Многочисленными исследованиями установлено, что месторождения нефти и газа в Западной Сибири, как правило, располагаются в зонах градиентного изменения различных геофизических полей и, в частности, теплового поля Земли (А.Р. Курчиков, Б.П. Ставицкий - 1987). Для объяснения замеченных закономерностей в работе И.И. Нестерова и В.И. Шпильмана (1985) высказано предположение, что области нестационарности современных и прошлых физико-химических полей являются фундаментальными поисковыми признаками зон нефтегазогенерации и скоплений углеводородов. В этой же работе установлена и высокая корреляционная связь плотности запасов газа с областями тектонической напряженности и неотектонической активности в пределах исследованных эталонных участков Западной Сибири.
Природа таких локальных областей тектонической активности и нестационарности физико-химических полей, представляющих один из главных признаков повышенной концентрации скоплений углеводородов, имеет, скорее всего, геосолитонный генезис. Напомним, что неотектонические явления в рамках геосолитонной концепции приобретают особенно важный практический смысл, поскольку с ними связаны современные геосолитонные процессы, способные восстанавливать извлекаемые запасы нефти и газа.
Важнейшая особенность локализованных областей высокой концентрации залежей углеводородов в Западной Сибири - их многопластовая структура запасов, которую многие исследователи связывают с вертикальной миграцией флюидов. По мнению Н.М. Кругликова и В.В. Нелюбина (1992), энергетическим фактором вертикальной миграции является разрядка механических напряжений различных слоев литосферы, вследствие чего возникают импульсные перетоки водоуглеводородных смесей, обладающих аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД). Подчеркивается влияние литологических особенностей отдельных интервалов геологического разреза на разномасштабность вертикальной миграции нефти, сухого газа, газоконденсатных растворов и подземных вод. Например, на севере Западно-Сибирского бассейна залежи верхней части неоком-сеноманского комплекса сосредоточены под региональной турон-палеогеновой покрышкой, а в районе мощной фроловской свиты глинистых отложений (Ханты-Мансийская депрессионная зона), ограничивающей вертикальную миграцию, не найдены залежи в верхнемеловых отложениях. В этой же работе отмечается «столбообразный» характер залежей и гидрогеологических аномалий, свидетельствующий о локальном проявлении миграционных процессов по зонам тектонических нарушений в новейшее время. Большинство здесь отмечаемых закономерностей хорошо вписывается в нашу геосолитонную концепцию. Следует только подправить: сами тектонические нарушения и зоны трещиноватости – это в геосолитонной терминологии субвертикальные каналы геосолитонной дегазации. Практически все приведенные в работе Н.М. Кругликова и В.В. Нелюбина факты в геосолитонной концепции сохраняются, но находят несколько иное объяснение.
По данным В.В. Нелюбина (1989), в разрезе многопластовых месторождений гидрогеологические аномалии образуют ореолы вокруг залежей нефти и газа в виде единого геологического образования, на основании чего сделан вывод о доминирующей вертикальной миграции, формирующей залежи углеводородов (УВ) и сопутствующих флюидов. И это заявление В.В. Нелюбина согласуется с геосолитонной концепцией: доминирующий ход геосолитонных трубок имеет вертикальное направление, и он не только поставляет вещество, но и создает тектонические предпосылки, благоприятные для этого движения, так как сопровождается системой землетрясений, порождающих трещины, создающих локальные благоприятные условия для формирования улучшенных коллекторских свойств, структурных форм и тому подобного.
В работе Э.М. Прасолова и др.(1981) на основании анализов изотопного состава углерода аргументируется, что газовые залежи в сеноманских и неокомских отложениях севера Западной Сибири сформировались, по крайней мере, из двух глубинных источников поступления газа - среднеглубинного (4-5 км) и глубинного (6-9 км). Импульсный геосолитонный режим вполне способен это обеспечить, но предполагает, что глубинные источники находятся гораздо глубже, чем считает Э.М. Прасолов.
За счет глубинных источников происходит полное заполнение газом и в значительной степени газоконденсатом сеноманских газовых и неокомских газоконденсатных залежей на северных месторождениях Западной Сибири (Н.М. Кругликов, В.В. Нелюбин - 1992). Далее в этой работе утверждается, что в процессе вертикальной миграции участвовало гораздо больше насыщенного газоконденсатного раствора, чем его содержится в современных залежах. Возможно, что часть его потеряна при перетоках, часть достигла сеноманских ловушек, а наиболее легкие фракции вышли в атмосферу по сквозным периодически активизирующимся субвертикальным зонам деструкции. Выявление и детальное картирование этих каналов возможной вертикальной миграции глубинных флюидов представляет одну из актуальных задач в Западно-Сибирском нефтегазоносном бассейне. Фактически и здесь работает геосолитонная дегазация Земли. Здесь следует отметить появление очень важного поискового признака, который необходимо использовать при поисках и разведке локальных высокодебитных участков на севере Западной Сибири. Таким поисковым признаком являются повышенные толщины многолетних мерзлых пород, так как в геосолитонной концепции наиболее активно они формируются на очагах «холодной» геосолитонной дегазации в северных районах, что и приводит к формированию многолетних мерзлых пород на локальных участках дегазации.
Об определяющей роли вертикальной миграции углеводородных газов в формировании апт-сеноманских нефтегазоносных комплексов на севере и неокомских комплексах в остальной части Западно-Сибирской плиты ранее высказывались многие геологи. Многие авторы отмечают многоэтапность формирования углеводородов в Западной Сибири. Это хорошо объясняется «газовым дыханием Земли», по определению В.И. Вернадского. Геосолитонная дегазация происходила и происходит практически непрерывно от рождения нашей планеты и по настоящее время. Поэтому многоэтапность формирования залежи - это наиболее естественный режим формирования всех месторождений углеводородов.
2.6. Геосолитонные «катализаторы» генерации углеводородов
Помимо преобладающего в органической теории мнения о термокаталитическом пути нефтеобразования, требующего погружения нефтематеринских пород на значительные глубины (Н.Б. Вассоевич - 1967), (И.И. Нестеров - 1985), (Б. Тиссо, Д. Вельта - 1981), существует и развивается механохимический подход к нефтегазообразованию, объясняющий генезис углеводородов при более низких температурах.
Вспомним, что еще в 1920-х годах известный немецкий геолог С.Н. Бубнов обратил внимание на приуроченность аварийных очагов к активным тектоническим разломам и высказал предположение о механической природе метанообразования в угольных пластах во время землетрясений. Напомним также, что и М.В. Ломоносов предполагал, что образование многих полезных ископаемых происходит при землетрясениях, то есть при механических воздействиях. Следовательно, катастрофические взрывы на шахтах Кузбасса и Донбасса, почти ежегодно уносящие человеческие жизни, возможно, обусловлены выходами геосолитонов, проявляющих себя в форме землетрясений и горных ударов в подземных выработках. При этом импульсный энергомассоперенос несет в себе и горючий газ, и необходимый для его взрыва электрический разряд. Поэтому катастрофические взрывы происходят в любых шахтах, независимо от качества их вентиляции и электропроводки. Горные выработки не должны пересекать геосолитонные трубки, наиболее вероятные пути геосолитонов - это самый надежный выход для предотвращения взрывов на шахтах. Для этого необходима предварительная детальная геофизическая разведка, способная закартировать потенциально аварийные подземные участки с целью их учета при горных работах.
В.В. Видавский и Е.И. Прокопец (1932), экспериментально изучая изменения органического вещества углей в прессах, развивавших давление до 500 МПа, обнаружили обильное газообразование и изменение выхода летучих углеводородов. В 1969 г. Г.П. Гордеев ввел механохимические представления для объяснения генезиса горючих ископаемых.
Действия теплового и механического факторов однонаправленны, и в реальных геологических процессах фактически трудно выделить отдельно термическую и механическую составляющие. Механическая активация приводит к снижению порога значения термокаталитической активации и играет роль механического «катализатора», способного свободно мигрировать в осадочной толще. Подобная миграция механического «катализатора» по субвертикальной зоне деструкции горных пород или по разлому, видимо, обеспечивает формирование многопластового месторождения, нанизывая залежи, подобно шашлыку, на один шампур – единую вертикальную трассу движения геосолитонов.
Дальнейшее развитие модель низкотемпературного механохимического превращения органического вещества осадочных пород нашла в работах: О.В. Селиванова, А.А. Фомина, М.С. Зонн (1992); Т.И. Сороко (1992); А.А. Трофимука, Н.В. Черского, В.П. Царева и др.(1981); Н.В. Черского, Т.Н. Сороко (1988); Н.В. Черского, В.П. Царева, Т.И. Сороко (1985). В своей работе 1992 года Т.И. Сороко для аргументации развиваемого низкотемпературного подхода привлекла результаты многочисленных исследований в области механохимии высокомолекулярных соединений (полимеров) и низкомолекулярных минеральных веществ. Т.И. Сороко считает, что, в отличие от синтетических полимеров, геополимеры тесно связаны с минеральной частью пород, образуя с ней органоминеральные комплексы.
При анализе воздействий сейсмотектонических процессов в активных очагах осадочного комплекса при обосновании механизмов механо-термических деструкций органического вещества необходимо, по мнению Т.И. Сороко (1992), учитывать эту важную особенность геополимеров. В активных зонах деструкции горных пород формируются внутриобъемные напряжения, релаксация которых вызывает упругую и пластическую деформацию зерен минеральных и органических компонент, дилатансионное разуплотнение с образованием локальных дислокаций, внутриобъемных дефектов, свежих поверхностей, обладающих избыточной свободной энергией, разрывами или деформациями химических связей.
Увеличение свободной энергии в органоминеральном комплексе в зонах деструкции за счет механической активации смещает равновесие в сторону образования таких высокотемпературных продуктов, которые образуются в лабораторных экспериментах без механических воздействий только при высоких температурах. Накоплен большой фактический материал, подтверждающий это положение (Н.А. Еременко - 1984); (О.В. Селиванов, А.А. Фомин, М.С. Зонн и др. -1992); (Т.И. Сороко - 1992). Результаты лабораторных экспериментов, воссоздавших объемно-напряженные условия залегания осадочных пород, не вошедших в главную зону нефтеобразования, указывают на способность генерации в активных зонах деструкции нефти нефтематеринского типа. Это очень важный результат, поскольку в геосолитонной концепции, с учетом термодинамики «холодной» дегазации, можно ожидать в периоды активной «холодной» дегазации существенное снижение температур, значительно выходящее за пределы общепринятых в органической теории температурных условий. Таким образом, не только тепловое, но и механическое воздействие, сопровождающее геосолитонный энергомассоперенос, способно генерировать углеводороды и создавать месторождения нефти и газа.
Активность неотектонических процессов осадочного комплекса Западной Сибири установлена давно и описана в десятках публикаций. Сопоставив описанные выше данные между собой, можно заключить, что в активных сейсмотектонических зонах субвертикальной деструкции (каналы геосолитонной дегазации) происходила в прошлом и происходит в настоящее время генерация углеводородов в широком температурном диапазоне, включая и низкие температуры.
С позиций геосолитонной дегазации Земли всю предшествовавшую геологическую историю Западной Сибири, которая определила ее настоящую и будущую нефтегазоносность, схематично, кратко можно представить так:
1) Частичная океанизация континентальной земной коры Западной Сибири в результате активной геосолитонной дегазации произошла в конце палеозоя – начале мезозойского периода, максимальная активность ее была в триасовый период, что в конце концов привело к «провалу» всей территории и образованию на месте суши Западно-Сибирского континента Западно-Сибирского моря. Наибольшее погружение произошло на месте современного Карского моря и полуостровов Гыдан и Тазовский, от которых в южном направлении отошла узкая рифтовая зона Уренгойско-Колтогорского грабенрифта с системой боковых оперений. До настоящего времени эта рифтовая система остается наиболее активной при геосолитонной дегазации Земли в Западной Сибири.
2) Ключевым моментом для понимания механизма образования зон деструкции как следов локализованных сейсмотектонических воздействий может служить процесс разрушения горных пород. Этот процесс проявляется наглядно непосредственно в характере образования трещин в зависимости от времени. Локально-импульсный характер трещинообразования сохраняется как при импульсных, так и при постоянных нагрузках, что многократно было проверено и подтверждено в лабораторных экспериментах (С.Д. Виноградов -1975); (С.Н. Журков, В.С. Куксенко, В.А. Петров и др. -1980). Такой локально-импульсный характер образования трещин возможен лишь в некоторой области нагруженного образца, оказавшейся в особом, предрасположенном к деструкции состоянии. Экспериментально установлено (С.Н. Журков, В.С. Куксенко, Петров В.А. -1980 и др.), что локальная пространственно-временная активность трещинообразования образца горных пород так же резко падает, как и рождается. Однако после стабилизации или прекращения трещинообразования эта особая выделенная зона остается как память о прошлых разрушениях и может впоследствии вновь активизироваться, так как является очагом повышенной концентрации трещин. Нужно заметить, что в названной работе (С.Н. Журков, В.С. Куксенко, В.А. Петров - 1980) описанное явление не нашло объяснения, хотя сказано, что такие локальные вспышки активности разрушения представляют интерес, поскольку они моделируют разрушение некоторой области в «стесненных» условиях, характерных для разрушения в земной коре. Можно допустить геосолитонную природу трещинообразования. Именно геосолитонный механизм наиболее ясно и просто объясняет эту локализованную пространственно-временную активность, связанную с локальным, пространственно-временным, коротким геосолитонным импульсом. Поскольку память о траекториях предыдущих геосолитонов остается в форме предшествующих трещин, то последующие геосолитоны будут двигаться в направлении уже «протоптанной», трещиноватой зоны, таким образом в природе происходит самоорганизация процессов. Именно эти столбообразные субвертикальные зоны деструкции наблюдались нами в течение последних десятков лет при анализе материалов высокоразрешающей объемной сейсморазведки. Именно эти каналы в конце концов и были названы каналами геосолитонной дегазации Земли.
Процессы деструкции горных пород и трещинообразования всегда сопровождаются акустической эмиссией. В лабораторных экспериментах регистрировались параметры возникающих упругих волн при образовании трещин, а также изучалась зависимость параметров акустических волн от размеров трещин (В.С. Куксенко, М.И. Мирошниченко, Н.И. Савельев и др. -1983). Экспериментально обнаружена единая для различных образцов материалов зависимость между длительностью и амплитудой акустических сигналов, с одной стороны, и размерами (длиной) образующихся трещин, с другой. Это приводит к трудно объяснимым выводам о постоянстве скорости трещинообразования в реальной геологической среде для различных типов пород при одинаковом динамическом воздействии или одинаковой статической нагрузке. Экспериментально четко установлен факт, хорошо известный гляциологам, изучающим трещинообразование ледников, что образование трещин почти всегда сопровождается излучением электромагнитного импульса. Специальными модельными экспериментами установлено, что электромагнитный импульс формируется ускоренным движением зарядов, появляющихся на «берегах образовавшегося разрыва сплошности». Зафиксирован определенный тип зависимости интенсивности электромагнитного излучения от времени, который точно так же, как и акустическая эмиссия, имеет локально-импульсный, нестационарный спонтанный характер. Все эти свойства однозначно говорят в пользу геосолитонного механизма образования трещин и электрических импульсов.
Вихревой характер всех видов геофизических полей в геосолитонном механизме является одной из главных причин локализации всех физико-химических преобразований и воздействий на горные породы. При этом угловая скорость геосолитонных вихрей, являясь максимальной в осевой части субвертикальной «трубки», зависит еще и от энергии геосолитона. Все эти свойства геосолитонных вихрей способствуют концентрации электронных потоков, гидратированных электронов, зон максимальной трещиноватости, очагов максимальных механических, тепловых, электромагнитных, дилатансионных и многих других физико-химических воздействий именно в осевых зонах геосолитонных трубок.
Таким образом, можно считать экспериментально доказанным, что локализованные в пространстве и во времени процессы трещинообразования и деструкции горных пород всегда сопровождаются акустической и электромагнитной эмиссией. Последняя заслуживает специального рассмотрения, так как сопровождается явлением эмиссии электронов высоких уровней энергии, что было тоже экспериментально обнаружено в процессе тонкого диспергирования углей в вакууме и описано в работе Э. Харта и М. Анбара «Гидратированный электрон» (1973). Максимальная эмиссия электронов наблюдалась при этом на средних стадиях катагенеза ОВ углей, соответствующих максимуму генерации жидких и газообразных компонентов. В присутствии воды высокоэнергетические эмиссированные электроны образуют так называемые гидратированные электроны (Э. Харт, М. Анбар «Гидратированный электрон» -1973). Значение открытия гидратированных электронов для физической химии и для геологических процессов, включая процессы нефтегазообразования, видимо, трудно переоценить. Впервые гидратированный электрон наблюдался У. Вэйлом в 1864 г., но только в последние десятилетия ХХ века это открытие стало привлекать повышенное внимание специалистов различных областей наук. В атомно-водородной энергетике хорошо изучены реакции, протекающие с образованием атомарного водорода из воды с участием гидратированных электронов (В.П. Бочин, В.А. Легасов - 1973). Можно ожидать, что в активных зонах деструкции осадочных пород, насыщенных водой, при трещинообразовании и электронной эмиссии протекают те же физико-химические процессы с образованием гидратированных электронов, являющихся, по мнению Э. Харта, весьма мощными восстановителями, осуществляющими синтез некоторых органических радикалов. О возможности участия гидратированных электронов в превращении органического вещества в углеводороды при сейсмотектонических воздействиях уже говорилось ранее в работе Т.И. Сороко (1992). Следует отметить очень важное обстоятельство: новейшие наблюдения, описанные здесь, фактически являются подтверждением гениальной догадки М.В. Ломоносова, который считал, что при землетрясениях и происходит образование месторождений полезных ископаемых. Действительно, что такое землетрясение? Прежде всего – мощный акустический и электрический импульс. Естественно, в геосолитонно-водородной дегазации Земли он всегда сопровождается формированием огромного числа химически активных гидратированных электронов, резко активизирующих все физико-химические процессы. Вот почему при землетрясениях в его окрестностях происходят очень интенсивные процессы формирования месторождений в результате восстановительных процессов. Одним из наиболее ярких примеров восстановительных физико-химических процессов является формирование углеводородов.
Все изученные реакции гидратированного электрона с органическими соединениями экзотермичны, поэтому на локальных участках интенсивного трещинообразования пород с повышенным содержанием органики всегда происходит повышенное выделение тепла, что только ускоряет процесс генерации углеводородов. Поскольку гидратированный электрон имеет очень малое время жизни и быстро реагирует с веществом горных пород, то тепловыделение и химические превращения происходят почти одновременно с эмиссией электронов при трещинообразовании. Совместное действие механизмов дилатансионного разуплотнения, теплового расширения и химического образования газообразных флюидов при сейсмотектоническом ударном воздействии приводит к увеличению объема пород и проявлению диапирового механизма, формирующего при многократных повторениях локальные положительные структуры в осадочном комплексе.
Локальное сейсмотектоническое воздействие, имеющее геосолитонную природу, таким образом, играет роль электронно-механического «катализатора» и может распространяться по вертикали вдоль зон деструкции со скоростью ударной волны, вызывая в каждом геологическом интервале, содержащем обогащенные ОВ нефтематеринские породы, интенсивное нефтегазообразование. В отличие от химического катализатора, требующего для вертикальной миграции проницаемых каналов, электронно-механический геосолитонный «катализатор» может проходить и через непроницаемые для флюидов покрышки. Эта особенность геосолитонного «катализатора» позволяет понять не только механизм формирования многопластовых залежей, но и часто встречающуюся на практике изолированность гидродинамических и химических свойств отдельных залежей на некоторых многопластовых месторождениях. Ф.Г. Гурари, ознакомившись с описанной процедурой геосолитонного «катализатора», дал высокую оценку возможностей использования именно такого объяснения многочисленных фактов существования целых гирлянд месторождений углеводородов, расположенных на одной вертикали и соединяющихся единой геосолитонной трубкой, но при этом обладающих принципиально разным физико-химическим составом и даже разным характером углеводородов.
Акустический и электромагнитный импульсы, образующиеся вместе с трещиной при землетрясениях, распространяются в геологической среде и взаимодействуют с ней. Импульсы несут определенную энергию и способны создавать дополнительное воздействие, прибавка которого к общему геостатическому напряжению и геосолитонным энергиям усиливает образование новой трещины и ее интенсивный спонтанный рост, что вызывает генерацию следующих акустических и электромагнитных импульсов и т.д. Таким образом, как считает В.В. Кузнецов (1992), в акустически активной среде, которая может образовываться в литосфере под действием внешних напряжений, могут формироваться ударные волны (солитоны). Впервые в работе В.В. Кузнецова прозвучало определение того, что в литосфере импульсные нелинейные процессы, формирующие неоднородности, носят характер солитонного воздействия.
Субвертикальное направление зон деструкции не только в осадочном комплексе, но и практически в любом геологическом разрезе, как следов воздействия подобных ударных волн (солитонов, по мнению В.В. Кузнецова), находит свое объяснение в теории распространения ударных волн в неоднородных средах с неравномерным распределением плотности. В работе Я.Б. Зельдович, Ю.П. Райзер (1966) на основе теоретических и экспериментальных исследований показано, что при движении ударной волны ее интенсивность изменяется существенно неодинаково в разных направлениях. Быстрее всего ударная волна ослабляется и затухает в сторону увеличения плотности, а в сторону резкого уменьшения плотности, напротив, ускоряется и усиливается. Ускорение ударной волны пропорционально корню квадратному из отношения плотностей среды в том месте, где она образуется, к плотности среды в том месте, где она выходит на свободную поверхность (Я.Б.Зельдович, Ю.П. Райзер, 1966). Это свойство ударных волн (солитонов) приводит к преобладающему субвертикальному направлению зон деструкции горных пород внутри обычно субгоризонтальных осадочных толщ, которое соответствует направлению градиента плотности в осадочных субгоризонтальных отложениях. Благодаря этому же свойству однажды образовавшиеся в далеком геологическом прошлом субвертикальные зоны деструкции (СЗД), представляющие локализованные трубчатые разуплотненные образования, будут «притягивать» к себе ударные волны, возникающие в некоторой окрестности уже сформировавшейся СЗД. Ярко выраженный во времени и в пространстве этот механизм локальной самоорганизующейся системы взаимосвязанных сейсмотектонических, акустических, электромагнитных, физико-химических, гравитационных и, видимо, еще пока не изученных каких-то иных процессов формирует в конечном итоге такие геологические объекты, как СЗД и месторождения полезных ископаемых, контролируемых этими СЗД.
Геосолитонная природа механизма формирования СЗД и залежей углеводородов представляется достаточно оправданной и обоснованной, так как комплексный высокоэнергетический импульс обладает при этом целым рядом свойств известного в нелинейной физике явления, названного солитоном.
Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 78 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |