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 (vр — продольных, vs — 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.
Все известные залежи нефти и газа связаны с земной корой, с ее осадочным слоем. Причем распространены они не повсеместно, а приурочены к определенным структурам коры. В геологии под структурой понимают обособленные участки коры, отличающиеся определенным сочетанием состава и условий залегания слагающих их пород. Это научное определение структур, а другими словами, это геологические тела, имеющие естественные границы и обладающие специфическими свойствами горных пород, которыми они сложены. К этим свойствам относятся прежде всего вещественный состав пород и особенности залегания их пластов в пространстве. Основные отличительные черты геологических структур кроются в их происхождении и, что самое главное, в различной истории развития. В свою очередь, это определяется разнонаправленными и разноинтенсивными движениями, преобразующими строение земной коры и получившими название тектонических. Поэтому-то основные типы структур удобно выделять по степени их подвижности во времени.
Наиболее подвижные структуры — геосинклинали. Для них характерны интенсивные вертикальные и горизонтальные движения, повышенная сейсмичность и вулканизм. Геосинклиналь — это арена максимального проявления сил внутренней динамики Земли. Согласно классическим представлениям, геосинклиналь в своем развитии проходит две основные стадии: интенсивного прогибания и горообразования. По мере завершения развития геосинклинали на ее месте возникают новые структуры — орогены, или горно-складчатые области, выраженные в рельефе местности горными странами. По сути дела, орогены можно рассматривать как геосинклиналь на заключительной стадии развития. Однако образование гор может происходить и вне геосинклиналей. В последние 20–25 лет ученые обнаружили на дне океанов протяженные срединно-океанические хребты, геологическая природа которых еще неясна.
С течением времени интенсивность внутренних процессов резко понижается, это результат истощения энергии в глубоких недрах Земли. Тектонические движения, столь активные для геосинклиналей и орогенов, слабеют, уменьшается их амплитуда, замедляется скорость роста горных хребтов. Эрозионные процессы, протекающие на поверхности, начинают стачивать горы, все более и более нивелируя рельеф. Разрушение хребтов продолжается до тех пор, пока на месте высокогорных стран не возникнет полого всхолмленная равнина — пенеплен. Такая равнина уже не испытывает в дальнейшем интенсивных тектонических движений, присущих геосинклиналям и орогенам. Прогибание идет медленно с небольшой амплитудой. Данный участок земной коры закончил свое геосинклинальное развитие и перешел в платформу. Таким образом, развитие земной коры на протяжении последних, по крайней мере, 2 млрд лет можно рассматривать как постепенный и последовательный исторический процесс отмирания геосинклинального режима и замены его на платформенный.
В основании каждой платформы лежат магматические и метаморфические породы, сформировавшиеся в геосинклинальный период развития. Они сильно дислоцированы, т. е. смяты в складки, разбиты трещинами. Геосинклинальный комплекс составляет фундамент, или цоколь, платформы. На нем практически горизонтально залегают осадочные породы (пески, глины, известняки, каменная соль и т. д.), накопившиеся на платформенном этапе развития. Они образуют платформенный (осадочный) чехол.
В зависимости от особенностей дальнейшего геологического развития плиты дифференцируются на крупные поднятия (антеклизы) и обширные депрессии (синеклизы).
Теперь, когда мы познакомились со строением земных недр и ее самой верхней оболочки — земной коры, можно перейти к рассмотрению тех условий, которые определяют процесс накопления в коре нефти
