Вуглеводні ніколи не вичерпаються?

Розповсюджений прогноз про швидке виснаження запасів нафти фахівці сприймають по-різному. Більшість це підтверджує, але є й інші думки.

До XVIII століття існувала безліч курйозних версій походження нафти (з «земного жиру під впливом вод Всесвітнього потопу», з янтарю, із сечі китів і ін.). В 1546 році Георгій Агрікола писав, що нафта має неорганічне походження, а кам’яне вугілля утворюється шляхом її згущення й затвердіння.

Великий хімік Михайло Ломоносов висловив науково обґрунтовану концепцію про походження нафти з рослинних залишків, які попали під вплив обвуглювання й тиску в земних надрах: «Виганяється підземним жаром з кам’яних вугіль, бура й чорна масляна матерія...».  Дмитро  Менделєєв розділяв уявлення про органічне походження нафти (у результаті реакцій, які йдуть на великих глибинах, при високих температурах і тисках, між вуглецевим залізом і водою, яка просочується з поверхні землі). Пізніше дотримувався «неорганічної» версії. Згодом хімік-органік Микола  Зелінський вніс істотний вклад у вирішення проблеми походження нафти. Показав, що деякі з’єднання вуглецю, що входять до складу тварин і рослин, при невисокій температурі й відповідних умовах можуть утворювати продукти, подібні з нафтою за хімічним складом й фізичними властивостями.

У ХХ ст. геолог-нафтовик Іван Губкін зарекомендував себе як прихильник біогенної теорії. Останній узагальнив результати досліджень природи нафти й дійшов висновку: процес її утворення безперервний; найбільш сприятливі для утворення нафти нестійкі в минулому ділянки земної кори на кордонах областей опускання й підняття.

Грубо кажучи, на скільки років вистачить запасів нафти, не знає ніхто. Що цікаво, дотепер ніхто не може точно сказати, яким шляхом утворюється нафта, хоча суперечка про це ведеться ще з XIX століття. Учені залежно від своїх переконань розділилися на два табори.

Зараз у світі серед фахівців переважає біогенна теорія. Вона говорить, що нафта й природний газ утворилися із залишків рослинних і тваринних орга­нізмів у ході багатоступінчастого процесу упродовж мільйонів років. Відповідно до цієї теорії, одним з основоположників якої був Михайло Ломоносов, запаси нафти лімітовані й всі її родовища коли-небудь вичерпаються. Обмежені, зрозуміло, з урахуванням швидкого розвитку людської цивілізації: перший алфавіт і ядерну енергію розділяє не більше чотирьох тисяч років, тоді як для утворення нової нафти з нинішніх органічних залишків будуть потрібні мільйони років. Виходить, нашим недалеким нащадкам уже доведеться обходитися  без нафти і газу.

Прихильники абіогенної теорії дивляться в майбутнє з оптимізмом. Вони думають, що запасів нафти й газу нам вистачить ще на довгі сторіччя. Дмитро Менделєєв, перебуваючи у Баку, один раз довідався від геолога Германа Абіха, що родовища нафти територіально дуже часто наближені до скидів — особливого типу тріщин земної кори. Тоді ж знаменитий хімік упевнився в тому, що вуглеводні (нафта й газ) утворюються з неорганічних з’єднань глибоко під землею. Менделєєв уважав, що під час гірноутворюючих процесів по тріщинах, що розсікають земну кору, поверхнева вода просочується в глиб Землі до металевих мас і вступає в реакцію з карбідами заліза і перетворюється на оксиди металу й вуглеводні. Потім вуглеводні по тріщинах піднімаються у верхні шари земної кори й формують родовища нафти й газу. Відповідно до абіогенної теорії, утворення нової нафти зовсім не доведеться чекати мільйони років, вона є ресурсом, що відновлюється досить швидко. Прихильники абіогенної теорії впевнені, що на великих глибинах на людство чекають відкриття нових грандіозних родовищ, а розвідані на даний момент нафтові запаси цілком можуть виявитися незначними в порівнянні із ще невідомими. Геологи, однак, скоріше є песимістами, ніж оптимістами. Принаймні, приводів довіряти біогенній теорії в них більше. Ще у 1888 році німецькі вчені Гефер і Енглер поставили експерименти, що довели можливість одержання нафти із продуктів тваринного походження. При перегонці риб’ячого жиру при температурі 4000 С⁰ і тиску близько 1 Мпа вони виділили з нього граничні вуглеводні, парафін і мастила. Пізніше, в 1919 році, академік Зелінський з органічного мулу із дна озера Балхаш, переважно рослинного походження, одержав при перегонці метан, CO, водень і сірководень. Потім зі смоли він витяг бензин, гас і важкі масла, дослідним шляхом довівши, що нафта може бути отримана  з органіки рослинного походження.

Прихильникам неорганічного походження нафти довелося скорегувати свої погляди: тепер вони не заперечували походження вуглеводнів з органіки, але вважали, що їх можна одержати й альтернативним, неорганічним способом. Незабаром і в них з’явилися свої докази. Спектроскопічні дослідження показали, що в атмосфері Юпітера й інших планет-гігантів, а також їхніх супутників і в газових оболонках комет присутні найпростіші вуглеводні. Виходить, якщо в природі йдуть процеси синтезу органічних речовин з неорганіки, ніщо не заважає утворенню вуглеводнів з карбідів на Землі. Незабаром були виявлені й інші факти, що не збігалися із класичною біогенною теорією. На ряді нафтових свердловин запаси нафти несподіваним чином відновлювалися.

 Один з перших таких парадоксів був виявлений у родовищі нафти в Терсько-Сунженському районі, неподалік від Грозного (Росія). Перші свердловини тут пробурили ще в 1893 році, у місцях природних нафтовітіків.  В 1895 році одна зі свердловин із глибини 140 м дала грандіозний фонтан нафти. Через 12 днів фонтанування завалилися стінки нафтової комори й потік нафти затопив все довкола. Лише через три роки фонтан вдалося приборкати, потім він висох і від фонтанного способу видобутку нафти перейшли до насосного.

До початку війни 1941-1945 рр. всі свердловини сильно заводнилися, і деякі з них законсервували. Після війни видобуток відновили, і, до на подив, майже всі заводнені свердловини почали давати безводну нафту! Незрозумілим чином свердловини отримали «друге дихання». Через 50 років ситуація повторилася. До початку чеченських воєн свердловини знову були сильно заводнені, істотно знизився видобуток, і під час воєн вони не експлуатувалися. Коли ж видобуток був відновлений, нафта з’явилася знову. Причому перші дрібні свердловини стали через затрубний простір знову просочувати нафту на земну поверхню. Прихильники біогенної теорії були здивовані, тоді як «неорганіки» легко пояснювали цей парадокс тим, що в даному місці нафта має неорганічне походження.

 Щось схоже відбулося й на одному з найбільших у світі Ромашкінському нафтовому родовищі, яке розробляється вже більше 60 років. За оцінками татарських геологів, зі свердловин родовища можна було витягти 710 млн т нафти. Однак на сьогоднішній день тут уже добули майже 3 млрд т нафти! Класичні закони геології нафти й газу не можуть пояснити цей факт. Деякі свердловини начебто пульсували: падіння видобутку раптом змінювалося довгостроковим зростанням об’ємів видобутої нафти. Пульсуючий ритм був відзначений і в багатьох інших свердловинах на території колишнього СРСР.

 Не можна не згадати й про родовище «Білий тигр» на морському шельфі В’єтнаму. Із самого початку нафтовидобутку «чорне золото» витягали винятково з осадових порід, тут же осадовий шар (близько 3 км) пробурили наскрізь, увійшли у фундамент земної кори, і свердловина зафонтанувала. Причому, відповідно до розрахунків геологів, зі свердловини можна було витягти близько 120 млн. тонн, але й після того, як цей обсяг був добутий, нафта продовжувала надходити з надр із гарним напором. Родовище поставило перед геологами нове запитання: чи накопичується нафта тільки в осадових породах, чи вона є й у породах фундаменту? Якщо у фундаменті теж є нафта, то світові запаси нафти й газу можуть виявитися куди більшими, ніж ми припускаємо.

 Чим же викликане «другий дихання» багатьох свердловин, непояснене з погляду класичної геології нафти й газу? «У Терсько-Сунженському родовищі й деяких інших нафта може утворюватися з органічної речовини, але не за мільйони років, як передбачає класична геологія, а за лічені роки, — вважає російський експерт з нафти й газу Віктор Гаврилов. — Процес її утворення можна порівняти зі штучною перегонкою органіки, аналогічною дослідам Гефера й Зелінського, але проведеною самою природою. Така швидкість утворення нафти стала можливою завдяки геологічним особливостям місцевості, де разом із нижньою частиною літосфери частина опадів затягується у верхню мантію Землі. Там в умовах високих температур і тисків відбуваються стрімкі процеси деструкції органіки й синтезу нових вуглецевих молекул».

На Ромашкінському  родовищі, на думку професора Гаврилова, діє інший механізм. Тут у товщі кристалічних порід земної кори, у фундаменті, лежить потужний шар глиноземних гнейсів віком більше 3 млрд. років. У складі цих древніх порід міститься багато (до 15%) графіту, з якого в умовах високих температур у присутності водню й утворяться вуглеводні. По розламах і тріщинах вони піднімаються в пористий осадовий шар кори. Існує ще один механізм швидкого поповнення запасів вуглеводнів, виявлений у Західно-Сибір­ській нафтогазоносній про­вінції, де концентрується половина всіх нафтових запасів Росії. Тут, на думку вченого, у похованій рифтовій долині древнього океану відбувалися й відбуваються процеси утворення метану з неорганіки. Але місцева рифтова долина перекрита опадами, які заважають розсіюванню метану й змушують його концентруватися в породних резервуарах. Цей газ насичував і продовжує насичувати вуглеводнями всю Західно-Сибірську рівнину. Тут же з органічних сполук прискорено утворюється нафта. Виходить вуглеводні тут будуть завжди?

«Якщо вибудувати наш підхід до розробки родовищ на нових принципах, — відповідає професор, — погодити швидкість відбору зі швидкістю надходження вуглеводнів із вогнищ генерації в даних районах, свердловини будуть діяти сотні років».

Але це занадто оптимістичний варіант розвитку подій. Реалії більш жорстокі: щоб запаси встигали поповнюватися, людству доведеться відмовитися від «насильницьких» технологій видобутку. Крім того, буде потрібно вводити спеціальні реабілітаційні періоди, на час відмовляючись від експлуатації родовищ. Чи зможемо ми піти на це в умовах зростаючого населення планети й зростаючих потреб? Навряд чи. Адже, якщо не враховувати атомної енергетики, у нафти поки немає гідної альтернативи.

Припущення, що нафта утворюється мінеральним шляхом, багатьом фахівцям здається сумнівним. А от в абіогенному походженні метану не сумнівається практично ніхто.

Про походження нафти вчені ще сперечаються, а от метан цілком може бути отриманий абіогенним способом. Природне виділення метану встановлене в рифтових долинах Світового океану через так звані «чорні курці» — глибинні гідротермальні джерела, розташовані на серединно-океанічних хребтах у земній корі. Особливість їх полягає в тому, що навколо цих джерел відсутні осадові породи. Виходить,  метан утворюється тут мінеральним шляхом за рахунок гідратації залізо­вміс­них основних порід морськими водами з розчиненим вуглекислим газом. У результаті взаємодії сульфатів заліза з такою водою утвориться метан, оксид заліза й гідросилікат магнію й виділяється енергія. Це й приводить до того, що з океанських глибин викидається темними, гарячими, насиченими мінералами й метаном вода. Здається, начебто якась гігантська тварина вирішила покурити в глибині океану. І масштаб цього явища оцінюється в 10 млн. т метану в рік!

Тим часом, хоча «чорні курці» підтверджують абіогенну теорію для метану, робити подібні висновки відносно нафти зарано. Ніде у рифтових долинах Світового океану не було виявлено нафтових джерел. Та й занадто сумнівно, що «ніжні» вуглеводні сполуки, з яких складається нафта, витримають нагрівання в надрах Землі до температур вище 5000С⁰ без зміни структури.