А. А. Трофимук и др. [1984] выделяют пять основных стадий осадконакопления (седиментагенеза) и преобразования органики в нефть.
Первая стадия: в осадок, образующийся в морском или озерном бассейне, вносятся биогенные органические вещества с содержанием небольшого количества углеводородов нефтяного ряда, синтезированных живыми организмами, а также липоидные и другие вещества.
Вторая стадия: накопленный на морском дне осадок преобразуется, уплотняется, частично обезвоживается. Происходит так называемый диагенез осадка, вместе с которым теряется и часть органического вещества вследствие бактериального разложения. Это сопровождается выделением углекислоты, сероводорода, аммиака и метана. Одновременно осадок пополняется углеводородами нефтяного ряда за счет биосинтеза их в телах бактерий и образования из липидных компонентов. На этой стадии, как следует из сказанного, очень важную роль играют бактерии, и прежде всего анаэробные, т. е. живущие в среде, обедненной кислородом. На это указывали академики И. М. Губкин и А. Д. Архангельский, но неоспоримые доказательства этому были получены сравнительно недавно, о чем будет сказано ниже.
Третья стадия (протокатагенез): биохимические процессы затухают, сравнительно небольшая температура недр (порядка 50 °C) определяет низкую скорость реакции термокатализа органического вещества. Концентрация битумов и нефтяных углеводородов возрастает слабо, в составе газовых компонентов преобладает углекислота. Конец стадии протокатагенеза является переломным моментом: усиливается образование метана, его гомологов, начинается генерация низкокипящих нефтяных углеводородов.
Кривые, составленные по различным нефтегазоносным районам мира, показывают, что, начиная с 2–2,5 км, резко увеличивается содержание углеводородов в породе
Четвертая стадия (мезокатагенез): осадок погружается на глубину 3–4 км, возрастают температуры до 150 °C. Органическое вещество испытывает активную термокаталитическую деструкцию, в результате в его составе уменьшается количество нефтяных углеводородов и гомологов метана, а содержание этих компонентов в осадках резко возрастает. Происходит своеобразная отгонка нефтяных углеводородов из рассеянного органического вещества в пласт горной породы — явление, хорошо изученное по различным нефтяным регионам мира, иллюстрацией чему служит рис. 8. Этот важнейший этап в преобразовании органического вещества в нефть Н. Б. Вассоевич в 1967 г. предложил рассматривать как главную фазу нефтеобразования, а интервал глубин, где она протекает, как главную зону нефтеобразования, или, как говорят геологи-нефтяники, «нефтяное окно».
Во время главной фазы нефтеобразования образуется и эмигрирует из материнских пород основная часть углеводородов. Количественная сторона этого процесса зависит от генетического типа органического вещества. В гумусовом (растительном) органическом веществе генерация битумоида (включая нефтяные углеводороды) не превышает 2–3 %, а в сапропелевом (животном) достигает 25–28 %.
В главной зоне нефтеобразования происходит также перемещение нефти в более пористые и рыхлые породы под действием возрастающего горного (геостатического) давления: поры в породе уменьшаются и могут вовсе исчезнуть, а нефть или газ, содержащиеся в них, выдавливаются. Если учесть еще, что горные породы гидрофильны, т. е. смачиваются водой, а не нефтью, то к горному давлению еще следует прибавить и капиллярные силы, которые усиливают отжатие нефти.
Данные изменения пористости горных пород с глубиной получены на примере уже уплотненных (литофицированных) пород континентов. В морских же условиях, где формируется осадочная порода, уплотнение ее протекает значительно медленнее. Высокая пористость (до 50–60 %) сохраняется в них до глубин 1,5 км, а на глубинах 5 км, по материалам морского бурения Апшеронского шельфа, пористость составляет 10–20 % [Калинко, 1977]. Значит, в морях и океанах процесс отжатия нефти из нефтематеринских пород сильно облегчен. Он получил название первичной миграции, или эмиграции. Долгое время вероятность этого процесса ряд ученых, сторонников неорганического синтеза нефти, ставили под сомнение (своеобразная ахиллесова пята органических гипотез). Однако в последние годы геологи ИГиРГИ, ВНИГНИ и ВНИГРИ доказали возможность эмиграции нефти в виде растворов в сжатых газах и воде. Причем процесс эмиграции также имеет определенную стадийность. Вначале эмигрируют преимущественно ароматические углеводороды, о чем свидетельствует идентичность их содержания в органическом веществе пород и генерированных ими нефтях. На этой стадии содержание парафино-нафтеновых углеводородов в органическом веществе пород сравнительно низкое — 20–30 %, намного ниже, чем в нефтях (60–80 %). По мере погружения осадков и возрастания температуры и давления количество парафино-нафтеновых углеводородов в органическом веществе увеличивается до 40 % и происходит их эмиграция в значительных масштабах. Как считают ученые, стадийность генерации и эмиграции углеводородов является одним из важнейших свойств нефтегазообразования.
Попав в проницаемые породы-коллекторы, нефть начинает новую жизнь. Путешествие по коллекторам продолжается до тех пор, пока нефть не попадет в ловушку — пласт, который способен удержать нефть в виде залежи. Наиболее благоприятным для образования углеводородов и накопления их в залежи является элизионный гидрогеологический режим (от греч. «элизио» — отжимаю), который как раз и характеризуется отжатием из глинистых нефтегазоматеринских пород флюидов нефти и газа. При этом пластовые воды с растворенными в них углеводородными компонентами двигаются из наиболее прогнутых областей осадочных бассейнов к их краевым частям, где и создаются условия для концентрации в залежи. А если это так, то пластовые воды должны бы содержать в себе растворенные битумоиды.
Рис. 8. «Созревание» микронефти по мере погружения материнских пород различного возраста
Кривые, составленные по различным нефтегазоносным районам мира, показывают, что, начиная с 2–2,5 км, резко увеличивается содержание углеводородов в породе
«Погоню» за ними предприняли геологи-нефтяники Сибирского отделения АН СССР. Ими было установлено широкое развитие в подземных водах битуминозных компонентов (аквабитумов), содержание которых возрастает в главной зоне нефтеобразования до 350 мг/л, где оно пропорционально битуминозно осадочных пород. Интересно, что в составе аквабитумов присутствует вся гамма высокомолекулярных углеводородов, свойственных нефтям: нормальные и изоалканы, цикланы, арены. Обнаружены также смолы и асфальты. Это доказывает, что в пластовых водах осадочных бассейнов содержится целый комплекс углеводородных и гетероциклических соединений, характерных для нефтей, причем в довольно значительных количествах.
Главная фаза нефтеобразования завершается по мере расходования той части органического вещества, которая способна генерировать углеводороды и другие составные части нефти. Нефтематеринские породы, прошедшие главную фазу нефтеобразования, могут погружаться и на большую глубину, но основная масса образовавшейся нефти будет концентрироваться на определенном гипсометрическом уровне.
Пятая стадия: конец мезокатагенеза и апокатагенеза (глубина более 4,5 км, температура более 180 °C). Органическое вещество исчерпало свой нефтегенерирующий потенциал, продолжает реализоваться метаногенерирующий потенциал.
Однако не все геологи-нефтяники, сторонники органического происхождения нефти, разделяют идею о существовании главной фазы нефтеобразования. Так, А. А. Бакиров критикует это положение, указывая, что разные авторы по-разному определяют интервалы глубин, в чем он видит субъективный
