А. И. Галкин
Ухтинский городской клуб «Краевед», г. Ухта Республика Коми

ЧТО ПРЕЖДЕ: НЕФТЬ и ГАЗ или ЛОВУШКА?

К 210-летию со дня рождения Г. В. Абиха

Аннотация. Представления об активном физическом и химическом воздействии газожидкостного флюида на вмещающие его породы и одновременном формировании коллекторов нефтегазовых залежей и структурных форм, с которыми они связаны, складывались постепенно в течение ряда десятилетий, начиная с трудов Г. В. Абиха во второй половине ХIХ в. В конце ХХ столетия были высказаны идеи о генетическом единстве формы и содержания нефтегазовых залежей, и в качестве рабочей гипотезы сформулирован закон формирования месторождений углеводородов.

Ключевые слова. Г. В. Абих, нефть, газ, коллектор, структура, единство формы и содержания залежи, закон формирования месторождений УВ.

 

Полтора столетия тому назад Герман Абих, половину своей жизни посвятивший исследованию Кавказа, наблюдал в обнажениях плиоценовых пород Апшерона весьма любопытную картину. В насыщенном нефтью песке-плывуне сохранились фрагменты плотного песчаника с карбонатным цементом, по которым можно было судить о первоначальном состоянии породы и условиях ее залегания. Абих уверенно заявил, что ранее плотный песчаник был разрушен внедрившейся в него нефтью. И благодаря физическому воздействию (разламыванию пласта) и химическим реакциям (разрушению карбонатного цемента породы растворами и парами соляной и уксусной кислот, сопровождавшими нефть) песчаник превратился в нефтяной плывун [1]. То есть нефть и сопутствующие ей флюиды сами создали себе коллектор! По единичному факту вдумчивый наблюдатель пришел к совершенно точному заключению, а по существу совершил открытие! Это было озарение Гения! Но, как это часто бывает в жизни, никто из его коллег-современников не обратил на это заключение никакого внимания. Тогда же Абих отметил связь источников нефти и серно-соленых вод с антиклинальными складками и грязевыми вулканами. На основании химических анализов он утверждал, что в составе сопочной брекчии, извергаемой грязевыми вулканами, присутствуют компоненты магматических пород – трахитов! То есть, грязевые вулканы – это разновидность огнедышащих! Ученик Германа Абиха и переводчик его трудов на русский язык Фридрих фон Кошкуль сформулировал положение своего Учителя как закон, позволяющий ориентировать поиски новых месторождений нефти на основании перечисленных выше признаков: источники минеральных вод, грязевые вулканы, антиклинальные складки. Таким образом, эти признаки получили статус поисковых критериев[8].

Рис. 1. Обнажение плиоценовых пород на Апшероне. Нефтяной плывун с фрагментами сохранившегося плотного песчаника. Реконструкция по описанию Г. В. Абиха 1863 г.

 

Положение Германа Абиха об активном воздействии нефти на породу в 1963 г. (через сто лет после него!) подтвердила русская исследовательница Людмила Бирина. В шлифах плотных изначально известняков и доломитов она наблюдала трещины, заполненные нефтью, которые квалифицировала как трещины нефтеразрыва! [2].

Но благодаря засилью в советской геологии сторонников биогенной гипотезыпроисхождения углеводородов такие факты и умозаключения обычно игнорировались. Можно сказать, что они чудом проникли в печать во время хрущевской оттепели.

Историю развития представлений о происхождении углеводородов с позиций глубинной гипотезы неоднократно рассматривал Н. А. Кудрявцев (последняя сводка 1973), И. Я. Фурман (1970) и в начале ХХ столетия – И. М. Шахновский (2001) и А. И. Тимурзиев (2012).

Первые соображения о поступлении углеводородов в осадочный чехол из глубинных недр (идея о вулканическом происхождении нефти) были высказаны в России Г. Д. Романовским при обследовании им месторождений нефти и асфальта в Самарской губернии [17]. Д. И. Менделеев в 1877 г. опубликовал глубоко разработанную как с химической, так и с геологической стороны гипотезу образования нефти, которую обычно именуют карбидной или минеральной[13]. Крупные российские химики – Н. Д. Зелинский, С. С. Намёткин, Г. Л. Стадников признавали, что с химической стороны гипотеза Дмитрия Менделеева вполне обоснована [12]. Несмотря на отрицательное отношение геологов к гипотезе Менделеева, а по существу – невнимание к ней (так как автор её – не геолог), накопление данных о нефтегазопроявлениях и залежах нефти в магматических и метаморфических породах, действующих грязевых и магматических вулканах, о приуроченности нефтяных месторождений к глубинным разломам земной коры, постоянно подкрепляло эту гипотезу. Конечно, весьма существенно, что химическая составляющая гипотезы Дмитрия Менделеева получила практически полное признание. Но гораздо важнее отметить то, что эта гипотеза по существу глубинная. И какие бы в разное время не находили неточности в ее частностях, она отражает существо проблемы: образование УВ происходит не в осадочном чехле, а в глубоких недрах. А формирование их залежей аналогично формированию рудных тел. Н. А. Кудрявцев обосновал связь зон нефтегазонакопления с глубинными разломами и сформулировал эмпирический закон: для поисков залежей УВ перспективны все возможные коллекторы в осадочном чехле и кристаллическом или метаморфическом фундаменте, залегающие ниже горизонта с установленными нефтегазопроявлениями (1957-1973). Его собственные труды и всей плеяды его сторонников, его школы (З.Л. Маймин, К. А. Аникиев, Н. С. Бескровный и другие), школы украинских геологов (В.Б. Порфирьев, И.В. Гринберг, Э. Б. Чекалюк, Г. Н. Доленко, В. Ф. Линецкий, В. А. Краюшкин, В. И. Созанский), выдающихся тектонистов (П. Н. Кропоткин, А. В. Пейве) внесли огромный вклад в развитие глубинной гипотезы. А научный подвиг Н.А. Кудрявцева, жертвовавшего своей карьерой, житейским благополучием, а, может быть, и жизнью во времена мракобесия и засилья в геологии нефти и газа последователей мнимого учения Губкина, служит незабываемым примером для мирового научного сообщества. Н. П. Херасков выделяет три типа связи эндогенных месторождений полезных ископаемых с тектоническими структурами: с разломами, с антиклиналями и реже – с синклиналями и крыльями складчатых структур. Он пишет: «При третьем типе связи эндогенных месторождений с антиклиналями последние являются «ловушками» для рудоносных растворов, аналогичными хорошо известным нефтяным ловушкам». Правда, он полагает, что «для этого типа связи существенно, что тектоническая форма древнее эндогенных образований» [23, с.32]. И противопоставляет «трем разнообразным типам связи тектонических форм и эндогенных образований… другие типы, возникающие тогда, когда образование тектонической формы происходит одновременно с проникновением магмы или рудоносных растворов и, судя по всему, содействует или даже вызывает это проникновение» [там же, с. 33, выделено мною – А. Г.]. Соображения о том, что антиклиналь может служить ловушкой, как для жидких, так и для твердых полезных ископаемых (ранее, в момент своего внедрения в виде рудоносных растворов в осадочную толщу, они также были жидкими) представляются весьма перспективными. Но приведенное выше высказывание Н. П. Хераскова – «тектоническая форма древнее эндогенных образований» – вызывает возражения. Как и мысль о том, что образование тектонической формы вызывает проникновение рудоносных растворов. Скорее наоборот.

Рис. 2. Трещины нефтеразрыва в изначально плотном микрозернистом известняке, по Л. М. Бириной, 1963.

На Всесоюзном совещании по генезису нефти и газа в 1967 г. в ряде докладов были представлены соображения о формировании структур в осадочном чехле за счет внедрения в него газожидкостного флюида, созвучные представлениям Н. П. Хераскова. Так, И. М. Сухов считал, что «…нефть и газы при благоприятных условиях сами создают себе структуры и находятся в них в сложной системе разломов, сбросов, трещин, полостей и каверн» [20, с. 353, выделено мною – А. Г.].

Вероятно, современники не обратили на работы Н. П. Хераскова, Л. М. Бириной, И. М. Сухова должного внимания, так как ссылки на них в трудах сторонников глубинной гипотезы не встречаются.

По отношению к залежам нефти представления, развивающие и углубляющие соображения Н. П. Хераскова, высказал Р. М. Новосилецкий: «Образование структур-ловушек и формирование залежей нефти и газа в Предкарпатье представляет собой единое целое…» [14, с. 608, выделено мною – А. Г.]

В 60-80 г.г. глубоко разрабатывались представления о дегазации мантии Земли, по существу развивающие взгляды Д. И. Менделеева (его глубинную гипотезу) и В. И. Вернадского (дыхание Земли). В разработку этого направления большой вклад внесли работы П. Н. Кропоткина, К. А. Аникиева и других упомянутых выше исследователей. В последнее время проблеме дегазации мантии Земли посвящены публикации А. Н. Дмитриевского и Б. М. Валяева, М. Н Смирнова, В. А. Краюшкина (2002) и И. А. Резанова (2003,2004).

Последователи Н. А. Кудрявцева в России (крупнейшие тектонисты, школа ВНИГРИ) и на Украине (школа В. Б. Порфирьева) постоянно подкрепляли и подкрепляют глубинную гипотезу новыми фактами и представлениями. Знаменательно, что некоторые сторонники биогенной гипотезы стали обосновывать свои взгляды положениями Кудрявцева и даже пытались зарегистрировать в качестве научного открытия описание природного явления, заключающегося в наличии геофизических, геохимических, гидрогеологических аномалий на поверхности над залежами нефти (А. А. Трофимук с соавторами, 80-е г.г.). Другие защитники биогенной гипотезы, обвинявшие Н. А. Кудрявцева в 1951 г. в лженаучности его теории, метафизичности и идеализме отказались от представлений о происхождении углеводородов из живого вещества (Б. Ф. Дьяков, 1988). Можно сказать, что глубинная гипотеза ныне уже овладела умами научного сообщества и является руководящей основой при геологоразведочных работах на залежи углеводородов.

Огромный вклад в развитие представлений о глубинном происхождении углеводородов вносят исследования последних лет, результаты которых регулярно заслушиваются на Кудрявцевских Чтениях, проводящихся ежегодно, начиная с 2012 г. по инициативе А. И. Тимурзиева.

Блестящий исследователь К. П. Калицкий справедливо отрицал возможность первичной миграции нефти (из «материнской» породы в пласт-коллектор) в природных условиях, отрицал (вопреки очевидному!) связь залежей нефти с антиклиналями, хотя на практике закладывал поисковые скважины именно на сводах поднятий. И до конца дней мучился вопросом: «Почему нефть придерживается антиклиналей?» [7].

В карбонатных толщах палеозоя (Тимано-Печорской провинции, например) активное воздействие газожидкостного флюида на вмещающие породы проявляется в растворении кальцита и замещении его доломитом, нередко гипсом и ангидритом и расширении ранее существовавших пор, трещин, каверн, вплоть до формирования огромных полостей – пещер. Они фиксируются провалами бурового инструмента при бурении и катастрофическими поглощениями промывочной жидкости. А дебиты нефти и газа на порядки превышают расчетные, полученные на основании емкостных параметров, определенных по керну. Весьма знаменательно также, что коллекторские свойства продуктивного пласта или массива в самой залежи всегда выше, чем за ее пределами.

Ярко проявляется воздействие газожидкостного флюида на формирование пологих поднятий в терригенных толщах мезозоя и кайнозоя Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, где углы падения пород на крыльях локальных поднятий редко превышают 1-2°, а обычно составляют всего 20-30?. И при этом продуктивные поднятия обычно нарушены сбросами. Объяснить формирование таких структур воздействием на осадочный чехол блоков фундамента весьма проблематично.

По биогенной гипотезе углеводороды, образовавшиеся в нефтематеринских породах в условиях глубокого погружения во впадинах, мигрируют вверх по восстанию пластов к смежным со впадинами сводам и заполняют заранее подготовленные природой ловушки в локальных поднятиях. Каким образом молекулы тяжелых углеводородов преодолевают силы капиллярного сцепления с частичками глинистых материнских пород, с зернами песчаников и алевролитов, биогенная гипотеза не объясняет. Еще в конце XIX- начале XX века как американским (Е. Кост), так и российским геологам (Казимир Калицкий) было ясно, что латеральная миграция углеводородов из мифических нефтематеринских свит в пласты-коллекторы невозможна. Тем более нереален такой механизм формирования залежей углеводородов в условиях практически горизонтального залегания пород.

В шестидесятые годы ХХ века, в некоторых статьях, материалах совещаний и конференций, в учебных пособиях появились соображения об одновременном формировании положительной структурной формы (непременно нарушенной сбросами!) и залежей, как рудных полезных ископаемых, так и углеводородов. А в конце ХХ века Василий Созанский [19] и Аркадий Галкин[3-5] определенно высказались в пользу генетической связи формы и содержания залежей углеводородов.

В 2005 г. автор настоящей статьи, связав в единое целое положения предшественников, в качестве рабочей гипотезы сформулировал закон формирования месторождений углеводородов: «При внедрении в осадочный чехол под давлением, превышающим геостатическое, газожидкостный флюид в зависимости от своего объёма заполняет все встречающиеся на его пути естественные ловушки, а при их отсутствии создаёт новые (как коллекторы, так и структурные формы). При этом над залежами углеводородов на дневной поверхности образуются геофизические, гидрогеологические, геохимические аномалии, источники минеральных вод, нефти и газа, а при благоприятных геологических условиях и грязевые вулканы» [5].

То есть, связь формы нефтяной залежи и ее содержания генетическая. Залежь нефти формируется одновременно с ловушкой – как с самой структурой, так и коллектором.

Литература

1. Абих Г. В. О появившемся на Каспийском море острове и материалы к познанию грязевых вулканов Каспийской области (1863) // Тр. Геол. ин-та Аз. фил. АН СССР. Баку, 1939. Т. XII/ 63. С. 21-129.
2. Бирина Л. М. О трещинных и пористых коллекторах нефти и газа в карбонатных толщах Урало-Поволжья. Бугульма, 1963. С. 39-57. (Тр. Совещания Межобластного координационного Совета).
3. Галкин А. И. О генетическом единстве формы и содержания залежей углеводородов / Газо-геохимические методы поисков полезных ископаемых в Южно-Каспийской впадине и обрамляющих горных системах (тезисы докладов семинара-совещания в г. Баку 15-17 ноября 1989 г). Баку: ИГАНА, 1989. С. 63-64.
4. Галкин А. И.Развитие представлений о генетическом единстве формы и содержания залежей УВ // Актуальные проблемы геологии нефти и газа (Материалы 2-ой региональной научно-практической конференции 21-23 апреля 1999 г., Ухта). Ухта: УИИ, 1999. С. 432-437.
5. Галкин А. И.Основные гипотезы, теории и законы в геологии нефти и газа: страницы истории // Институт истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова. Годичная научная конференция. /Отв. ред. В.В.Глушков. М.: Диполь-Т, 2005. С. 409-411.
6. Дъяков Б. Ф. Микронефть еще не нефть // Геология нефти и газа, 1988. № 1. С. 33-39.
7. Калицкий К. П. Почему нефть придерживается антиклиналей? // ДАН СССР, 1941. Т. XXXII. № 6. С. 410-412.
8. Кошкуль Ф. Месторождения нефти Закубанского края и Таманского полуострова // Горн. журн., 1865. № 7. С. 73-95; № 8. С. 195-210.
9. Кропоткин П. Н., Валяев Б. М. О природе аномально высоких пластовых давлений в нефтяных и газовых месторождениях // Изв. АН СССР (сер. геол.), 1965. № 11. С. 29-46.
10. Кропоткин П. Н. Дегазация Земли и происхождение углеводородов // Бюлл. МОИП. Отд. геол., 1985. Т. 60. Вып. 6. С. 3-18.
11. Кудрявцев Н. А., 1951. Против органической гипотезы происхождения нефти // Нефтяное хозяйство, 1951. № 9. С. 17- 24.
12. Кудрявцев Н. А. Генезис нефти и газа. Л.: Недра, 1973. 216 с. (Тр. ВНИГРИ. Вып. 319).
13. Менделеев Д. И. Нефтяная промышленность в Северо-Американском штате Пенсильвания и на Кавказе // Соч. Л.-М.: Изд-во АН СССР, 1949. Т. X. С. 17-244.
14. Новосилецкий Р.М. Условия формирования нефтяных и газовых залежей Предкарпатья / Генезис нефти и газа. М.: Недра, 1967. С.602-610.
15. Порфирьев В. Б. Современное состояние проблемы нефтеобразования / Генезис нефти и газа. М.: Недра, 1967. С. 292-314.
16. Резанов И. А.Углеводороды на материках и океанах //Вестник Российской академии наук, 2003. Т. 73. № 5. С. 1-5.
17.Романовский Г. Д. Нефть, асфальт и горючие сланцы волжских берегов // Горн. журн., 1864. Ч. 1У. С. 421-424.
18. Романовский Г. Д. О геологических условиях месторождений нефти вообще // Зап. ИМО,1877. № 2. С. 420-421.
19. Созанский В. И. Глубинное неорганическое происхождение нефти: Теория и практика. Киев,1989. 28с. (Препринт / АН УССР. Ин-т геол. наук; № 89).
20. Сухов И. М. К вопросу о поисках и разведке нефти и газа в Бесарабии / Генезис нефти и газа. М.: Недра, 1967. С. 350-356.
21. Тимурзиев А. И. Современное состояние теории происхождения и практики поисков нефти: к созданию научной теории прогнозирования и поисков глубинной нефти // 1-е Кудрявцевские чтения (Всероссийская конференция по глубинному генезису нефти), 22-25 октября 2012 г., ЦГЭ, Москва.
22. Фурман И. Я. К теории происхождения флюидальных углеводородов – истоки учения, современное состояние и перспективы развития // Вопросы геологии и полезные ископаемые Воронежской антеклизы. Воронеж, 1970. С. 26-40 (Труды Воронежского гос. ун-та. Т. 70).
23. Херасков Н. П. Роль тектоники в изучении закономерностей размещения полезных ископаемых в земной коре / Закономерности размещения полезных ископаемых. М.: Изд-во АН СССР, 1958. Т. I. С. 14-91.
24. Шахновский И. М. Происхождение нефтяных углеводородов. М.: ГЕОС, 2001. 72 с.