Как се образуват нефт, газ и въглища; Жан-Марк Янчовичи

NB: Графиките са почти всички взети от статията „От кероген до нефт и въглища: начините и механизмите на трансформация на утаената органична материя по време на погребението“, Bernard Durand, Mem. Soc. Геол. France, N.S., 1987, стр. 77-95, за което горещо благодаря.

"Нормален" петрол или, в жаргон за петролни танкери, "конвенционален" се отнася до течност, съставена предимно от молекули въглеводороди (съставени само от въглерод и водород). Това "нормално" масло съдържа също в доста променливи пропорции (средно 15%) по-сложни тежки молекули (включително кислород, азот и сяра), наречени смоли или асфалтени.

Това масло се е образувало от живи организми (водорасли, планктон, понякога континентални растения и др.), Които са живели много отдавна. Всеки петролен резервоар по света осигурява петрол със свои собствени характеристики: тъй като няма двама души, които да си приличат, няма две нефтени находища, които да осигуряват абсолютно една и съща течност.

Образуването на масло е резултат от дълъг процес на утаяване, който изисква последователност от много специфични фази:

Обща маса на кероген в планетарен мащаб

Въпреки че обикновено се съдържа само в малки пропорции в седиментите, керогенът представлява в планетен мащаб обща маса от 10 000 000 трилиона тона. Само 0,1% от този кероген (т.е. една хилядна от всички утаени органични вещества) образува въглища (но това все още е 10 000 милиарда тона!), А газът и нефтът представляват 0,003% общ кероген в порядъка на големината (но това все още е няколкостотин милиарда тона).

Поради тектониката на плочите, т.е. много бавни конвекционни движения под земната кора, утайките бавно потъват в земята. Тогава температурата на околната среда се повишава, като отоплението осигурява геотермална енергия (между другото, геотермалната енергия е резултат от естествената радиоактивност на земните скали). Скоростта на погребението е променлива, а температурата на утайката се увеличава с 0,5 до 20 ° C на милион години.

От 50 до 120 ° C околна температура (минималното ниво зависи от възрастта на основата, сложно е!), Kerogen се подлага на разлагане от термичен произход, пиролиза (при условие, че не влиза в контакт със свободен кислород, в противен случай ще се окисли ). Първо, това разлагане изхвърля водата и CO2 от керогена (в по-голямо или по-малко количество в зависимост от първоначалния дял на кислорода). След това, тъй като температурите се повишават с течение на времето, керогенът изхвърля течни въглеводороди (това е известният нефт, който все още се нарича „нефт“) и „природен“ газ (имайте предвид, че петролът и въглищата са всичко). в природата!).
Колкото по-дълбоко седиментът отиваше, толкова по-голяма беше газовата фракция, тъй като тя е по-гореща и пиролизата продължи по-дълго, разграждайки по-силно керогена, както и самите течни въглеводороди. Като се има предвид скоростта на "гмуркане", са необходими няколко милиона години, докато керогенът частично се трансформира под въздействието на топлината в нефт, газ, CO2 и вода.

Следователно всяка малка струйка кероген в основната скала ще се превърне в смес от вода + течни въглеводороди + газ + силно въглероден твърд остатък (тъй като по-голямата част от водорода е отишла в течни въглеводороди и газ). Само относително непроницаеми изворни скали (следователно финозърнести) могат да задържат керогена достатъчно дълго, за да има време да се трансформира значително, но тази непропускливост води до това, че резултатът от пиролиза първоначално се задържа. Затворник в скалата по много разпръснат начин.

Етап 1 от еволюцията на керогена, в началото на пиролизата.

Всеки малък поток от кероген произвежда вода, която понякога се изхвърля под въздействието на натиска на слоевете над утайката.

Етап 2 от еволюцията на кероген, по време на пиролиза.

Всяка малка струйка кероген започва да произвежда въглеводороди

Следователно образуването на въглеводороди е нормална дългосрочна последица от утаяването, стига да има органична фракция в изходния материал, но без процес, позволяващ "концентриране" на маслата и газовете, образувани в много дифузен от това разлагане би съществувало находище на нефт или газ.

Това е появата на газ, тъй като керогенът се довежда до повишаваща се температура (в резултат на погребението), което в крайна сметка прекратява процеса на пиролиза. Налягането на газа в малките джобове, съдържащи първоначалния кероген, наистина се увеличава с дълбочината (тъй като е все по-горещо) и когато това налягане стане достатъчно, за да се преодолее „непропускливостта“ на скалната основа (съпротивленията, свързани с капилярността, са много силни за малки пори), течната фракция и газовата фракция постепенно се изхвърлят от основата.
Това експулсиране се нарича „първична миграция“ в петролен жаргон. Възрастта на основата варира от 1 милион години до 1 милиард години по време на миграцията, като най-често срещаната възраст е около 100 милиона години: следователно петролът е възобновяема енергия .... Ако можем да изчакаме няколко десетки милиона години преди да го изгорим !

Етап 3 от еволюцията на керогена.

Всяка малка струйка кероген произвежда почти всички въглеводороди, които би могла да произведе (почти не е останал водород в утайката). Под натиска на газа започва „първична миграция“.