Образование материнских пород

Наиболее важным фактором в образовании сырой нефти из органического вещества осадочных пород является высокая температура. Минимальная температура, необходимая для формирования нефти в стандартных условиях осадочного бассейна (см. рис. 11.1), составляет примерно 150°F (65°С). Такая температура достигается при погребении богатых органическим веществом материнских пород. Чем больше глубина, тем выше температура.

На относительно небольших глубинах температура недостаточна для образования нефти. Притом на глубине всего лишь несколько метров органическое вещество попадает под действие бактерий, в результате чего очень быстро образуется биогенный газ (его также называют болотным, или болотистым). По составу биогенный газ — практически чистый метан. Биогенный газ очень редко оказывается в ловушках, обычно он в больших количествах поступает в атмосферу. Тем не менее считается, что Уренгой в Сибири — самое большое в мире месторождение газа — содержит преимущественно биогенный газ. В нем газ находится под слоем вечной мерзлоты, суммарные запасы газа этого месторождения составляют 285 трлн куб. фут. (8 трлн куб. м). Образование биогенного газа снижается с увеличением глубины, так ка при высокой температуре действие бактерий ослабевает.

В обычном осадочном бассейне формирование нефти начинается при температуре 150°F (65°С) и заканчивается пр 300°F (150°С), При более глубоком погружении материнской породы температура поднимается выше 300°F, и из остатков органического вещества начинает образовываться термогенный газ. Термогенный газ способен задерживаться в ловушках и может быть как жирным, так и сухим.

Область земной коры, в которой образуется нефть, называется нефтяным окном. Она находится на глубине 7—18 тыс. фут. (2000—5500 м). Тяжелая, или незрелая, нефть возникает в нефтяном окне при более низких температурах, в то время как легкая, или зрелая, нефть, — при более высоких температурах. Если термогенный газ формируется при более низкий температурах, он получается жирным, и чем выше температура и больше глубина, тем суше газ.

Еще один фактор образования нефти и газа — время. Как биогенный, так и термогенный газ формируются очень быстро, однако для образования нефти требуется больше времени. Так как повышение температуры на 10°C ведет к ускорению всех химических реакций в 2—4 раза, время, в течение которого материнская порода пребывает при каждой температуре, оказывается важным фактором, влияющим на образование нефти. Нефть может сформироваться при более низких температурах, если порода испытывает температурное воздействие в течение длительного времени, а при более высоких температурах достаточно кратковременного воздействия.

При температуре выше 300°F происходит необратимая трансформация сырой нефти в графит (углерод) и природный газ. Этот природный процесс идентичен работе установки для термического крекинга на нефтеперерабатывающем заводе, Такая температура воздействует на осадочные отложения на глубине 18 тыс. фут. (5500 м). Это нижний уровень существования нефти, ниже в коллекторе может быть только природный газ. Для добычи газа бурят глубокие скважины. Наиболее глубокая нефтяная скважина, где стабильно добывается нефть, имеет глубину 17 192 фут. (5240 м) и расположена на месторождении Булла-Море в Каспийском море недалеко от Баку. В нескольких исключительных случаях, когда при бурении глубокой скважины были обнаружены запасы газа, песчаные частицы коллектора были покрыты углеродом, что, несомненно, свидетельствовало о наличии на месторождении нефти, однако она была расположена слишком глубоко и подверглась процессу термического крекинга.

Многие из геосинклиналей оказываются непродуктивными. Это значит, что в них, вероятно, нет богатых органикой пород, которые могли бы стать нефтематеринскими породами. И даже если такие породы есть, они, возможно, залегают вне нефтяного окна. Зрелость породы показывает, в какой степени в данной породе прошло образование нефти или газа. В отличие от незрелой, зрелая материнская порода испытывала на себе влияние высокой температуры длительное время, в результате чего сформировались нефть и газ. Из всей органики, содержащейся в материнских породах, которые расположены на подходящей глубине в осадочных бассейнах, от 30 до 70% затрачивается на образование нефти или газа.