ГА́ЗЫ ПРИРО́ДНЫЕ ГОРЮ́ЧИЕ
-
Рубрика: Геология
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
Книжная версия:
Электронная версия:
ГА́ЗЫ ПРИРО́ДНЫЕ ГОРЮ́ЧИЕ, газовая фаза природных углеводородов, содержащая и неуглеводородные компоненты; разновидность горючего полезного ископаемого. Г. п. г. встречаются в осадочном чехле земной коры в виде свободных скоплений, а также в растворённом (в нефти и пластовых водах), рассеянном (сорбированные породами) и окклюдированном (в газовых гидратах) видах. Углеводороды представлены: метаном, этаном, пропаном, бутанами, реже пентаном и более тяжёлыми (до октана включительно), а также этиленом, пропиленом, бутиленом. Г. п. г. считается сухим, если состоит гл. обр. из метана (>85%), с низким содержанием этана (<10%), при практич. отсутствии пропана и бутана; с содержанием газового конденсата менее 10 см3/м3. Тощим называют пластовый газ метанового состава с низким содержанием этана, пропана и бутана, с содержанием конденсата 10–30 см3/м3. Жирным считается газ с содержанием конденсата 30–90 см3/м3. Неуглеводородные компоненты включают гл. обр. азот, диоксид углерода, оксид углерода, водяные пары; кроме того, некоторые Г. п. г. обогащены соединениями серы, гелием, аргоном; встречаются также водород, пары ртути и летучих жирных кислот. Содержание диоксида углерода меняется от долей процента до 10–15%, иногда более (в Астраханском месторождении СО2 22%). Концентрация азота в Г. п. г. обычно не превышает 10% (часто 2–3%), в газах отд. нефтегазоносных бассейнов и провинций достигает 30–50% (в Волго-Уральской), иногда более; известны месторождения с преим. содержанием азота (Чу-Сарысуйская газоносная область: Амангельдинское месторождение – 80% N2 и 16% СH4; Учаральское – 99% N2). Количество сероводорода обычно не превышает 2–3%; как исключение, известны газовые залежи с содержанием сероводорода 15–20% и более (Астраханское месторождение – 25%). Концентрация гелия в большинстве случаев – сотые и тысячные доли процента, в некоторых месторождениях – до 3–13% (см. Газы природные).
По мнению большинства исследователей, приверженцев органич. (биогенной) теории происхождения нефти и газа, осн. масса Г. п. г. – продукт катагенетич. преобразования рассеянного органического вещества в осадочных горных породах, небольшой круг учёных придерживается неорганич., или абиогенной, гипотезы и образование этих полезных ископаемых считает в осн. результатом синтеза углерода, оксида углерода и водорода в условиях высоких температур и давлений глубинных зон земной коры. Значит. количество метана, диоксида и оксида углерода образуется в приповерхностных условиях (преим. на глубине до 500 м) в результате биохимич. переработки органич. вещества на стадии диагенеза (т. н. микробиальный газ). Добыча биохимич. метана велась в Японии из минерализов. подземных вод плиоценовых и плейстоценовых отложений. Обязательным условием формирования пром. скоплений Г. п. г. является наличие крупных областей длительного погружения земной коры (осадочных бассейнов), в процессе развития которых нефтегазоматеринские породы могли достичь зоны с благоприятными термобарич. условиями для генерации газообразных углеводородов. Количество и состав образующихся углеводородных газов зависят от природы и состава рассеянного органич. вещества, находящегося (как в рассеянной, так и в концентрированной формах) в зоне катагенеза. Гумусовое органич. вещество генерирует в осн. метан и небольшое количество более тяжёлых углеводородов, сапропелевое – осн. массу нефтяных жидких углеводородов, жирные газы и метан. Для выделения углеводородов в количестве, достаточном для образования залежей, осадочная порода, содержащая рассеянное органич. вещество, должна попасть в определённые термобарич. условия. Гумусовое органич. вещество имеет два температурных пика генерации метана: на начальной стадии катагенеза при темп-ре 50–60 °С (протокатагенез) и на завершающей – при темп-ре выше 150–160 °С (поздний мезокатагенез). Сапропелевое органич. вещество главный пик генерации проявляет также в позднем мезокатагенезе (т. н. главная зона газообразования, следующая сразу за главной зоной нефтеобразования). Вначале генерируются жирные газы, затем метан. Образование метана продолжается и при более высоких темп-рах (св. 200 °С) и давлениях на стадии метаморфизма (путём термич. разложения углистого органич. вещества и нефти). Наблюдается вертикальная зональность распределения Г. п. г. во многих нефтегазоносных бассейнах: на глубине 1,2–2 км газовые залежи представлены в осн. сухим газом (почти чистый метан), на глубине 2–5 км залежи б. ч. газонефтяные и нефтегазовые, содержащие преим. жирные газы, ниже 5–6 км снова распространены залежи чистого метана. Как правило, рассеянное в породах органич. вещество имеет смешанный (гумусовый и сапропелевый) состав. Наиболее высокопродуктивные газоматеринские породы (способные генерировать преим. газообразные углеводороды и отдавать их) – глинистые, алеврито-глинистые и глинисто-алевритовые отложения слабовосстановительных и восстановительных фаций, богатые гумусовым и сапропелево-гумусовым органич. веществом.
Формирование газовых залежей происходит в результате миграции Г. п. г. из материнских толщ в коллекторы нефти и газа, аккумуляции их в ловушках нефти и газа и консервации внутри природных резервуаров, ограниченных флюидоупорами (покрышками). Подавляющее число залежей Г. п. г. связано с осадочными породами. Песчаные коллекторы вмещают св. 76% запасов, карбонатные – св. 23%. Глинистыми покрышками экранируется св. 65% запасов, соленосными – св. 34%. Св. 91% запасов сосредоточено в ловушках структурного типа. Совокупность газовых залежей, контролируемых единой геологич. структурой, образует газовое месторождение.
Св. 90% разведанных запасов Г. п. г. содержатся в чисто газовых или газоконденсатных месторождениях, остальные – в газонефтяных и нефтегазовых. На глубине до 1 км заключено ок. 14% запасов газа, 1–3 км – св. 70%, 3–5 км – ок. 13% и ниже 5 км – св. 1%. Крупнейшие запасы Г. п. г. сосредоточены в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, а также в бассейнах акваторий Северного, Баренцева и Карского морей, Мексиканского и Персидского заливов; а также в бассейнах: Западном Внутреннем, Северного склона Аляски, Западно-Канадском, Бофорта и Свердруп. Мировые разведанные запасы газа составляют св. 150 трлн. м3, осн. запасы сконцентрированы: в России (св. 48 трлн. м3), Иране (23,00), Катаре (11,15), Саудовской Аравии (6,05), Объединённых Арабских Эмиратах (6,01), Алжире (4,52), США (4,47), Венесуэле (4,16), Нигерии (3,51), Ираке (3,11), Туркмении (2,86), Малайзии (2,31), Индонезии (2,05), Узбекистане (1,87), Казахстане (1,84), Нидерландах (1,77), Кувейте (1,49), Китае (1,37), Ливии (1,31), Австралии (1,26), Норвегии (1,25). Всего в мире известно св. 12 тыс. газовых месторождений (в России св. 800), однако ок. половины (45,3%) запасов газа сосредоточено в 23 уникальных (более 1 трлн. м3) газовых и газоконденсатных месторождениях. Крупнейшие в мире – в Катаре (Северное, 10,64 трлн. м3) и России (Уренгойское, 10,2 трлн. м3). Среди уникальных рос. месторождений: Уренгойское, Ямбургское, Бованенковское, Заполярное, Штокмановское, Арктическое, Астраханское, Медвежье, Оренбургское, Харасавейское, Южно-Томбейское. Ок. 300 рос. месторождений разрабатываются. Уникальные зарубежные газовые месторождения (запасы, трлн. м3): в Иране (Южный Парс, 2,8; Пазенан, 1,4; Парс, 1,3), Нидерландах (Гронинген, 2,7), Алжире (Хасси-Рмель, 2,6), США (Панхандл-Хьюготон, 2,04), а также в Туркмении (Даулетабад-Донмезское), Саудовской Аравии (Гавар), Казахстане (Карачаганак), Норвегии (Тролль). Добыча производится в 85 странах и составляет 2174,8 млрд. м3, лидируют Россия (606,8 млрд. м3) и США (552,7).
Г. п. г. – эффективный энергоноситель (теплота сгорания 34,3 МДж/м3 и выше) и ценное химич. сырьё для произ-ва метанола, формальдегида, уксусной кислоты, ацетона и др. органич. соединений. Попутно извлекаемые из Г. п. г. сероводородсодержащие газы используют для получения элементарной серы (см. в ст. Агрономическое сырьё), гелийсодержащие – для получения гелия.