Происхождение нефти

Важнейшее свойство нефти, благодаря которому она обрела мировую славу, — теплотворная способность. Теплота сгорания нефти значительно выше, чем у пороха, нитроглицерина и даже тротила. При полном сгорании 1 кг нефти выделяется около 11 тыс. ккал, при сгорании 1 м³ газа — около 9 тыс., а при сгорании 1 кг каменного угля — 7 тыс. ккал. Чтобы получить одно и то же количество тепловых единиц, требуется по весу: нефти — 1, антрацита — 1,44, торфа — 2,09, сосновых дров — 2,24, соломы — 2,59. В своей книге «Учение о нефти» И. М. Губкин приводил такой пример. Если принять число вагонов, нужных для перевозки нефти, за единицу, то для каменного угля их нужно 1,35, для бурого угля — 3,1, для торфа — 3,2, для дров — 3,4. Все это показывает огромный экономический выигрыш при использовании нефти как источника энергии и при ее транспортировке.

Ведя поиск нефти, часто используют свойство люминесценции, которое обозначает способность нефтей светиться под воздействием ультрафиолетовых лучей. Легкие нефти светятся голубым цветом, тяжелые — бурым и желто-бурым. С помощью этого свойства в горных породах можно отыскать даже «следы» нефти.

Представление о нефти будет неполным, если мы не упомянем ее ближайших «родственников», и прежде всего углеводородные газы. Вообще все газы Земли делятся на углеводородные, углекислые и азотистые. Нас интересует углеводородный газ, который может образовывать самостоятельные скопления в земной коре или же встречаться вместе с нефтью. Углеводородный газ (или просто газ) представляет собой смесь нескольких газов. До 95 % и более этой смеси составляет метан (СН₄), присутствуют этан (С₂Н₆), пропан (С₃Н₈), бутан (C₄H₁₀) и т. д. При повышении давления на глубине все углеводородные газы (кроме метана) переходят в жидкое состояние. Если такую залежь вскрыть скважиной, то на поверхность вырвется газ, на 90 % состоящий из метана. Остальные газы останутся в пласте в виде прозрачной жидкости, состоящей почти целиком из бензина — это так называемый конденсат. Если не принять мер, то конденсат начнет испаряться и выноситься из недр вместе с метаном в виде паров. Между тем конденсат — ценнейшее химическое сырье, требующее особого подхода при разработке его залежей.

В составе углеводородных газов могут быть также углекислота, азот, аргон, криптон, ксенон, гелий, неон, сероводород, аммиак и даже свободный водород. Самая ценная примесь — гелий. Даже 0,1 % его содержания достаточно, чтобы организовать промышленную разработку. А в газах некоторых месторождений содержание гелия достигает 2 % (например, месторождение Панхэндл — Хьюготон, США).

Иногда углеводородный газ включает значительное количество сероводорода (на французском месторождении Лакк — 20 %, на месторождениях Западной Канады — до 30 %). Разработка таких залежей требует особого оборудования, поскольку обычные металлические трубы быстро разрушаются под действием сероводорода. В то же время можно извлечь из газов серу, которая является ценным химическим сырьем.

К свойствам газа относятся плотность, молекулярная масса, вязкость, растворимость, сорбционная способность, упругость паров, критическое давление и температура, теплоемкость, теплотворная способность и диффузия, обратная конденсация и др.

Кроме обычной нефти и газа, известны тяжелые нефти (мальты) с удельным весом 0,97–1; твердые битумы — горный воск (озокерит), горная смола, асфальт.

Итак, мы видим, что нефть и газ — это очень сложные естественные соединения углеводородов. Нефть имеет черный цвет, хотя известны бурые и светлоокрашенные, почти бесцветные нефти, резкий специфический запах, маслянистая на ощупь, плотность ее меньше 1 г/см³ (0,8–0,9). Газ бесцветен и не имеет запаха.

Подземная жизнь нефти

Рис. 2. Внутреннее строение Земли

v — скорость распространения упругих колебаний (v_р — продольных, v_s — поперечных); р — плотность земного вещества (Геофизика океана, 1979)

Какой бы точки зрения мы ни придерживались по вопросу о происхождении нефти, ясно одно — она образуется не на поверхности Земли. Нефть рождается в подземелье, там и проводит свою жизнь до тех пор, пока человек не вскроет ее залежь скважиной и не «вытянет» на дневную поверхность. А что представляют собой эти земные недра? Об этом мы можем судить по данным геофизических и сейсмологических исследований.

Недра нашей планеты имеют сферическое строение и напоминают матрешек, вложенных одна в другую. По особенностям прохождения в недрах упругих колебаний, вызываемых искусственным пли естественным путем, они делятся на три основные оболочки (рис. 2): земную кору (А), мантию (В, С, D', D'') и ядро (Е, F, G).

Слоистое строение земных недр — результат длительного и сложного процесса дифференциации земного вещества, начавшегося 4,5 млрд лет назад и продолжающегося в наши дни.