Химия и химические технологии/2. Теоретическая химия

Т.П.Сериков*, А.М.Сарсенов**, А.Т.Сагинаев*, Н.К.Надиров*

*Атырауский институт нефти и газа, Республика Казахстан

**Актюбинский университет им. С.Баишева, Республика Казахстан

О причинах изменения плотности нефти в

зависимости от глубины залегания и

географических координат месторождения

Специалистами, работающих в области нефтегазового дела отмечается, что в географически близких друг к другу регионах нефтегазодобычи, плотность нефти обычно увеличивается на месторождениях, расположенных южнее [1]. Месторождения более “легких” нефтей и газа обычно расположены к северу и северо-западу от месторождений более “тяжелых” нефтей. Кроме того, отмечается, что плотность нефти увеличивается на относительно неглубоких месторождениях, по сравнению с месторождениями, расположенными глубже (т.е. дальше от земной поверхности) [2]. В частности, исследователь Карцев нашел, что по результатам изучения 300 образцов нефтей разных месторождений плотность нефти в 70% случаях повышается с уменьшением глубины залегания. Карцев отмечает, что удовлетворительного объяснения этому нет. Аналогичная зависимость плотности нефтей от глубины была установлена Дж. Мак-Нэба, П.Смита и Р.Бетта для нефтей США [2].

В работах [1, 3] показано, что в соответствии с развитием теории неорганического происхождения нефти Д.И.Менделеева, в южной мантии Земли, наиболее вероятно, на глубине около 3000 км идут глубинные химические реакции с образованием воды, природного газа и нефти. Далее нефть, газ и вода просачиваются ближе к поверхности Земли, образуя месторождения.

При рассмотрении данной теории, становятся ясными закономерности преимущественного повышения плотности нефтей с уменьшением глубины их залегания и увеличение плотности нефтей в южном и юго-восточном направлении для генетически родственных (т.е. связанных по происхождению) достаточно близко расположенных друг к другу месторождений нефти, к примеру, в Урало-Каспийском регионе [4].

Самопроизвольное увеличение плотности нефтей связано с тем, что сравнительно большие по плотности массы нефти при совместном действии ряда причин (постоянного суточного вращения Земли, шарообразности формы Земли и приливных сил Луны), концентрируются ближе к экватору в южном и юго-восточном направлении. Суточное вращение ориентирует тяжелые фракции нефти на восток, а две оставшиеся причины действуют на нее в южном направлении. Естественно, меньшие по плотности массы газов и более легкие нефти остаются в более северных и северо-западных регионах.

Сравнение плотностей Казахстанских нефтей в зависимости от расположения их месторождений приведено в таблице.

Таблица – Плотность Казахстанских нефтей и расположение их

месторождений

Характеристика нефти	Месторождение нефти
	Мангышлак	Сазанкурак	Мартыши	Кумколь	Кенкияк
Плотность при 20^оС, кг/м^3	853,8	858,6	831,3	829,1	808,9
Место расположения (обл.)	Мангистау-ская	Атырау-ская	Атырау-ская	Кзыл-Ординская	Актюб-инская

Необходимо отметить, что Атырауская область расположена южнее Актюбинской области, Мангистауская – юго-восточнее Атырауской области, Кзыл-Ординская – юго-восточнее Актюбинской области. Средняя плотность нефти Атырауской области (Сазанкурак, Мартыши) равна 844,9 кг/м³. Из таблицы видно, что по мере возрастания плотности нефти перечисленных регионов, их можно расположить в ряд: Актюбинская < Кзыл-Ординская < Атырауская < Мангистауская.

Таким образом, в географическом отношении плотность нефтей имеет тенденцию возрастания к югу и юго-востоку. Если эта закономерность проявляется отчетливо, то это говорит в пользу генетической связи месторождений нефти, а если закономерность отсутствует, то месторождения формировались самостоятельно, без связи друг с другом.

Центробежная сила (F) у вращающихся тел равна:

,

где m – масса, w – угловая скорость, R – радиус от точки на поверхности вращающегося шара до оси вращения. w – величина постоянная.

В нашем случае центробежная сила (F) прямо пропорционально зависит от массы (m) нефти и радиуса вращения (R). Радиус вращения (R) возрастает при движении от оси Земли к ее поверхности и при движении по оси вращения Земли от полюса к экватору по земной поверхности. У полюса R = 0, а у экватора он максимален и равен 6370 км.

При движении нефти от нижней мантии (2900 км) к поверхности Земли (6370 км) радиус в направлении движения увеличивается по длине более, чем в два раза, а при движении по земной оси от полюса к экватору радиус возрастает от нуля до 6370 км. Во сколько раз увеличился радиус, во столько раз увеличивается и центробежная сила, т.е. эта сила как бы «выталкивает» нефть в направлении к поверхности Земли, к югу и юго-западу.

(гравитация)

F₂ = m×w×R (из глубины к поверхности Земли и ее вращения)

F₃ = f(v) (из-за шарообразности Земли и ее вращения)

где, w – угловая скорость; v – линейная скорость

Следует отметить, что эти силы действуют одновременно и фактически в одну сторону, взаимно усиливая друг друга, согласно правилу сложения векторных величин.

При постоянном действии центробежных сил в течение миллионов, даже миллиардов лет, воздействие этих сил имеет определяющее влияние на свойства жидкой фазы нефти, поступающей из глубины Земли. Линейная скорость движения любой точки Земли у экватора составляет весьма значительную величину около 2000 км/час, в средних широтах около 1000 км/час и у полюса равна нулю. Это служит причиной «отбрасывания» нефти в южном и юго-восточном направлении к экватору, в северном полушарии Земли.

Вышесказанные теоретические рассуждения и анализ результатов экспериментального определения плотности нефтей, объединяют те факты, что наиболее крупные, мирового значения, месторождения нефти формируются в преимущественно южных и (или) юго-восточных частях континентов северной полушарии: Азия – Иран, Ирак, Кувейт; Африка – Нигерия; Америка – Техас, Мексика, Венесуэла.

Для южного полушария Земли рассматриваемые силы действуют, соответственно в северном и северо-западном направлениях.

Рассматриваемые явления самопроизвольного увеличения плотности нефти в указанном направлении сохраняется и для неказахстанских месторождений. Например (кг/м³): Иран – 871; Ирак – 960; Техас – 815; Мексика – 850-920; Алжир – 805; Нигерия – 830.

Вышеописанные положения объясняют также присутствие нефти в вулканических, магматических и метаморфических породах, что на первый взгляд кажется аномалией, а в свете обобщений, является результатом глубинного неорганического происхождения углеводородов и ее движения к поверхности Земли. С участием указанных центробежных и приливных сил в различные геологические эпохи эволюции Земли. В частности, объясняется факт присутствия нефти в пустотах застывшей базальтовой лавы, описанный в работе [5].

Литература:

1. Сарсенов А.М. и др. Закономерности и кажущиеся аномалии нефтегазопроявлений в свете теории происхождения ископаемых углеводородов. // Материалы Международной конференции «Нефтепереработка и нефтехимия – 2006». Уфа, 2006, с. 18-21.

2. Карцев А.А. Основы геохимии нефти и газа. М.: «Недра», 1978, с.106-107.

3. Кесарев В.В. Эволюция вещества Вселенной. М.: «Атомиздат», 1976, 184 с.

4. Буканова А.С. Автореф. канд. диссер. Атырау, 2006, .25 с.

5. Надиров Н.К. Нефть в вулканических, магматических и метаморфических породах // Нефть и газ, 2006, № 1, с. 129-130.