Нафта (через тур.(турецький) neft, від перс.(персидський) нефт) — горюча масляниста рідина із специфічним запахом, що поширена в осадовій оболонці Землі, є найважливішою корисною копалиною. Утворюється разом з газоподібними вуглеводнями (див. Гази природні пальні ) зазвичай на глибинах більше 1,2—2 км. Поблизу земної поверхні Н. перетвориться в густу мальту, напівтвердий асфальт і ін.
I. Загальні відомості
Н. складається з різних вуглеводнів (алканов, циклоалканов, аренов — ароматичних вуглеводнів — і їх гібридів) і з'єднань, що містять, окрім вуглецю і водню, гетероатоми — кисень, сірку і азот.
Н. сильно варіює за кольором (від світло-коричневої, майже безбарвної, до темною бурою, майже чорною) і по щільності — від вельми легкою (0,65—0,70 г/см 3 ) до вельми важкою (0,98—1,05 г/см 3 ) . Пласт Н., що знаходиться в покладах на значній глибині, в різній мірі насищена газоподібними вуглеводнями. По хімічному складу Н. також всілякі. Тому говорити про середній склад Н. або «середньою» Н. можна лише умовно ( мал. 1 ). Найменше вагається елементний склад: 82,5—87% З; 11,5—14,5% Н.; 0,05—0,35, рідко до 0,7% Про; 0,001—5,3% S; 0,001—1,8% N. Переважають малосірчисті Н. (менш 0,5% S), але біля 1 / 3 що всією добувається в світі Н. містить понад 1% S.
Світові (без соціалістичних країн) розвідані запаси Н. оцінювалися до початку 1973 в 71,2 млрд. т (дані по запасах Н., публіковані за кордоном, можливо занижені). Запаси Н. у надрах по країнах і регіонах розподіляються украй нерівномірно ( мал. 2 ).
Світовий видобуток Н. подвоюється приблизно кожне десятиліття. У 1938 вона складала близько 280 млн. т, в 1950 близько 550 млн. т, в 1960 понад 1 млрд. т, а в 1970 понад 2 млрд. т. В 1973 світовий видобуток Н. перевищила 2,8 млрд. т. В СРСР в 1940 було здобуто 31,1 млн. т, в 1973 — 429 млн. т. Всього з початку промислового видобутку (з кінця 1850-х рр.) до кінця 1973 в світі витягувало з надр 41 млрд. т, з яких половина доводиться на 1965—73.
Н. займає провідне місце в світовому паливно-енергетичному господарстві. Її доля в загальному вжитку енергоресурсів безперервно зростає: 3% в 1900, 5% перед 1-ою світовою війною 1914—1918, 17,5% напередодні 2-ої світової війни 1939—45, 24% в 1950 і 41,5% в 1972. Н. складає основу паливно-енергетичних балансів всіх економічно розвинених країн. У США на її долю (включаючи газовий конденсат) доводиться 46% загального вжитку енергії (1972), в країнах ЄЕС(Європейське економічне співтовариство) — понад 60% (1972), в Японії — 70% (1972). У СРСР доля Н. у сумарному видобутку палива (у перерахунку на умовне паливо) склала 42,3% в 1972. Випереджаюче зростання вжитку рідкого палива в розвинених капіталістичних країнах (США, країни Західної Європи, Японія, Канада, Австралійський Союз), на долю яких доводиться зверху 4 / 5 вжитки нафтопродуктів в світі (без соціалістичних країн), але близько 10% розвіданих запасів і близько 30% її видобутку, привів до поглиблення географічного розриву між районами видобутку і вжитку Н. ( мал. 3 ).
Швидке зростання видобутку Н. у країнах (особливо на Ближньому і Середньому Сході), що розвиваються, за рахунок яких покриваються зростаючі промислові і військово-стратегічні потреби розвинених капіталістичних країн, надає вирішальну дію на нафтове господарство капіталістичного світу. Див. Нафтові монополії .
II. Походження і умови залягання
В пізнанні генетичної природи Н. і умов її освіти можна виділити декілька періодів. Перший з них (донаучний) тривав до середніх століть. Так, в 1546 Агрікола писав, що Н. і кам'яне вугілля має неорганічне походження; останні утворюються шляхом згущування і твердіння Н.
Другий період — наукових припущень — зв'язується з датою публікації праці М. В. Ломоносова «Про шари земних» (1763), де була висловлена ідея про дистиляційне походження Н. з тієї ж органічної речовини, яка дає початок кам'яному вугіллю.
Третій період в еволюції знань про походження Н. пов'язаний з виникненням і розвитком нафтовій промисловості . В цей період були запропоновані всілякі гіпотези неорганічного (мінерального) і органічного походження Н.
В 1866 французький хімік М. Бертло висловив припущення, що Н. утворюється в надрах Землі при дії вуглекислоти на лужні метали. У 1871 франц.(французький) хімік Г. Біассон виступив з ідеєю про походження Н. шляхом взаємодії води, Co 2 H 2 S з розжареним залізом. У 1877 Д. І. Менделєєв запропонував мінеральну (карбідну) гіпотезу, згідно якої виникнення Н. пов'язано з проникненням води в глиб Землі по розломах, де під впливом її на «вуглецеві метали» — карбіди — утворюються вуглеводні і окисел заліза. У 1889 В. Д. Соколов виклав гіпотезу космічного походження Н. По цій гіпотезі вихідним матеріалом для виникнення Н. служили вуглеводні, що містилися в газовій оболонці Землі ще в час її зоряного стану. У міру охолодження Землі вуглеводні поглинулися розплавленою магмою. Потім, з формуванням земної кори, вуглеводні проникли в осадові породи в газоподібному стані, конденсувалися і утворили Н.
В 50—60-і рр. 20 ст в СРСР (Н. А. Кудрявцев, Ст Би. Порфірьев, Г. Н. Доленко і ін.) і за кордоном (англійський учений Ф. Хойл і ін.) відроджуються різні гіпотези неорганічного (космічного, вулканічного, магматогенного) походження Н. Однако на 6-м-коді (1963), 7-м-код (1967) і 8-м-код (1971) Міжнародних нафтових конгресах неорганічні гіпотези не отримала підтримка.
Важливим для пізнання генезису Н. було встановлення в кінці 19 — початку 20 вв.(століття) оптичній активності Н., а також тісному зв'язку Н. з сапропелевою органічною речовиною в осадових породах. Сапропелеву гіпотезу, висловлену вперше німецьким ботаніком Г. Потонье в 1904—05, надалі розвивали російські і радянські учені — Н. І. Андрусов, Ст І. Вернадський, І. М. Губкин, Н. Д. Зелінський і ін. Сапропелева гіпотеза асимілює сучасною теорією осадово-міграційного походження Н. Развітію уявлень про природу Н. і умовах формування її покладів сприяли також праці німецького ученого До. Енглера, американських геологів Дж. Ньюберрі, Е. Ортона, Д. Уайта, російських і радянських учених — Р. П. Михайлівського, Д. Ст Голубятникова, М. Ст Абрамовича, К. І. Богдановіча і ін.
Четвертий період характеризується організацією широких геолого-геохімічніх досліджень, направлених на вирішення проблеми нефтеобразованія і органічно пов'язаної з нею проблеми нефтематерінських відкладень. У СРСР такі роботи здійснені А. Д. Архангельським в 1925—26. У США аналогічні дослідження початі в 1926 П. Траськом. У 1932 була опублікована класична робота І. М. Губкина «Вчення про нафту», що зіграла величезну роль в розвитку уявлень про генезис Н. і формуванні її покладів. У 1934 в Н., асфальтах і викопному вугіллі були знайдені порфіріни, що входять в молекулу хлорофілу і ін. природних пігментів .
Початок п'ятого періоду пов'язаний з відкриттям в 50-і рр. 20 ст (у СРСР — А. І. Гористою, в США — Ф. Смітом) нафтових вуглеводнів в осіданнях водоймищ різного типа (у озерах, затоках, морях, океанах). Подальшому прогресу в цій області сприяли роботи багатьох учених і колективів дослідників в різних країнах: у СРСР (А. Д. Архангельський, Ст І. Вернадський, А. П. Винограду, І. М. Губкин, Н. М. Страхів, А. А. Трофімук, А. М. Акрамходжаєв, І. О. Брід, Н. Би. Вассоєвіч, Ст Ст Вебер, А. Ф. Добрянський, Н. А. Еременко, А. Е. Конторовіч, М. Ф. Мірчинк, С. Н. Неручев, До. Ф. Родіонова, Ст А. Соколів, Ст А. Успенський і ін.), у США (Ф. М. Ван-Тайл, До. Зобелл, В. Майншайн, А. Льоворсен, Дж. Сміт, Ф. Сміт, Дж. Хантів, Х. Хедберг, Е. Еванс, П. Ейбелсон, Дж. Ердман і ін.), у Франції (Б. Тіссоїдр.), в ГДР(Німецька Демократична Республіка) (Р. Майнхольд, П. Мюллерідр.), у ФРН(Федеральна Республіка Німеччини) (М. Тайхмюллер, Д. Вельте і ін.), а також в Японії, Великобританії і ін. Переконливі докази біогенної природи нафто-материнської речовини були отримані в результаті детального вивчення еволюції молекулярного складу вуглеводнів і їх біохімічних попередників (прогеніторов) у вихідних організмах, в органічній речовині опадів і порід і в різних Н. з покладів. Важливим з'явилося виявлення у складі Н. хемофоссилій — вельми своєрідних, часто складно побудованих молекулярних структур явно біогенної природи, тобто успадкованих (цілком або у вигляді фрагментів) від органічної речовини. Вивчення розподілу стабільних ізотопів вуглецю (C 12 , C 13 ) в Н., органічній речовині порід і в організмах (А. П. Винограду, Е. М. Галімов) також підтвердило неправомочність неорганічних гіпотез. Було встановлено, що Н. — результат літогенезу . Вона є рідкою (у своїй основі) гідрофобною фазою продуктів фоссилізациі (поховання) органічної речовини (керогену) у водно-осадових відкладеннях. Нефтеобразованіє — стадійний, вельми тривалий (звичайні багато млн. років) процес, що починається ще в живій речовині . Виділяється ряд стадій: підготовча, під час якої під впливом біохімічних і біокаталітичних чинників утворюється дифузно розсіяна в материнській породі Н. (мікронафта); головна, коли в результаті бітумінізації генерується основна маса мікронафти, відбувається її «дозрівання» зближення по складу з власне Н. і міграція в колектори, а по ним в пастки; розумна для поста, коли посилюється накопичення низькомолекулярних вуглеводнів, що обумовлює освіту звичайно легкою газорозчиненою Н. — газоконденсату; поступово гази стають усе більш «сухими» (тобто багатими Ch 4 ). І. М. Губкин виділяв також стадію руйнування нафтових родовищ.
Вважається, що основною вихідною речовиною Н. зазвичай є планктон, що забезпечує найбільшу біопродукцію у водоймищах і накопичення в осіданнях органічної речовини сапропелевого типа, що характеризується високим вмістом водню (завдяки наявності в керогені аліфатичних і аліциклічних молекулярних структур). Породи, що утворилися з опадів, що містять такого типа органічна речовина, потенційно нефтематерінськие. Найчастіше це глини, рідше — карбонатні і піщано-алевритові породи, які в процесі занурення досягають верхньої половини зони мезокатагенеза (див. Катагенез ) , де набирає чинності головний чинник нефтеобразованія — тривале прогрівання органічної речовини при температурі від 50 °С і вище. Верхній кордон цієї головної зони нефтеобразованія розташовується на глибині від 1,3—1,7 км. (при середньому геотермічному градієнті 4 °С/100 м-код ) до 2,7—3 км. (при градієнті 2 °С/100 м-код ) і фіксується зміною буровугільної міри вуглефікації органічної речовини каменноугольной. Головна фаза нефтеобразованія приурочена до зони, де вуглефікація органічної речовини досягає міри, що відповідає вугіллю марки Г (див. Кам'яне вугілля ) . Ця фаза характеризується значним посиленням термічного і (або) термокаталітічеського розпаду полімерліпоїдних і ін. компонентів керогену. Утворюються у великій кількості нафтові вуглеводні, у тому числі нізкомолекулярньге (C 5 —C 15 ), майже відсутні на раніших етапах перетворення органічної речовини. Ці вуглеводні, що дають почало бензиновій і гасовій фракціям Н., значно збільшують рухливість мікронафти. Одночасно, унаслідок зниження сорбційної ємкості материнських порід збільшення внутрішнього тиску в них і виділення води в результаті дегідратації глин, посилюється переміщення мікронафти в найближчі колектори. При міграції по колекторах в пастки Н. завжди піднімається, тому її максимальні запаси розташовуються на декілька менших глибинах, чим зона прояву головної фази нефтеобразованія ( мал. 4 ), нижній кордон якої зазвичай відповідає зоні, де органічна речовина порід досягає міри вуглефікації властивою коксовому вугіллю (К). Залежно від інтенсивності і тривалості прогрівання цей кордон проходіт на глибинах (маються на увазі максимальної глибини занурення за всю геологічну історію даної серії осадових відкладень) від 3—3,5 до 5—6 км.
Н. знаходиться в надрах у вигляді скупчень різного об'єму від декількох мм 3 до декількох десятків млрд. м 3 . Практичний інтерес мають поклади Н., скупчення, що представляють її, з масою від декількох тис. т і більше, що знаходяться в пористих і проникних породах-колекторах. Розрізняють 3 основних типа колекторів: міжгранулярні (головним чином піщані і алевритові породи), кавернозні (наприклад, карстово-кавернозні, ріфогенниє і ін. вапняки) і тріщини (карбонатні, крем'янисті і ін. тріщинуваті породи). Поклад зазвичай розташовується під слабопроніцаємимі породами, що складають покришку.
Кожен поклад Н. знаходиться в пастці, що затримала мігруючі Н. і газ і що зберігала їх протягом довгого часу. Можна виділити 3 основних типа пасток: замкнуті, напівзамкнені і незамкнуті. Перші 2 типи пов'язано з первинним виклинюванням (стратиграфічна незгода, тектонічне екранування) колекторів ( мал. 5 ) і тому іменуються пастками виклинювання. Незамкнуті пастки є гідравлічними — в них газ і Н. стримуються в склепінній частині антиклінального перегину шарів (вельми поширений тип покладів Н.) або виступу підземного рельєфу (наприклад, похованого рифа). Найбільш підведену частину пастки інколи займає газ («газова шапка»); в цьому випадку поклад називається газонафтовим; під Н. розташовується вода. Н. залягає на різних глибинах, аж до 6—7 км., проте на глибині 4,5—5 км. нафтові поклади все частіше змінялися газовими і газоконденсатними. Максимальне число покладів Н. розташовується в інтервалі 0,5—3 км., а найбільші запаси зосереджені в межах 0,8—2,4 км.
III. Нафтогазоносні басейни, області, райони, родовища
Обов'язковою умовою нефтеобразованія є існування крупних осадових басейнів, в процесі розвитку яких осідання (породи), що містять вуглецева органічна речовина, могли при опусканні досягти зони, де здійснюється головна фаза нефтеобразованія. Виділення осадових басейнів, що є батьківщиною Н., має велике значення при нефтегазогеологичеськом районуванні територій і акваторій. Такі басейни сильно варіюють по розмірах — від декількох тис. до декількох млн. км 2 , проте близько 80% їх мають площу від 10 тис. до 500 тис. км 2 . Всього в сучасному структурному плані Землі налічується (якщо виключити невеликі, переважно міжгірські) близько 350 таких басейнів. Промислова нафтогазоносна встановлена в 140 басейнах; останні є перспективними. По тектонічній будові серед осадових басейнів розрізняють внутрішньоплатформені (близько 30%), внутрішньоскладчасті (близько 35%), платформені для складки, або краєвих прогинів (близько 15%), періокеанічеськие платформені (близько 15%) і ін. До кайнозойських відкладенням приурочено близько 25% всіх відомих запасів Н., до мезозойських — 55%, до палеозойських — 20%. В межах нафтогазоносних басейнів виділяють нафтогазоносні області, райони і (або) зони, будови, що характеризуються спільністю, і автономією.
Родовища Н. є основною нижчою одиницею районування. Це ділянки земної кори площею в десятки — сотні, рідко тисячі км 2 , що мають одну або декілька покладів Н. у пастках ( мал. 6 ). Переважно це ділянки, де Н. збирається шляхом бічної або рідше вертикальної міграції із зон нефтеобразованія.
В світі відомий (1973) близько 28 тис. родовищ Н.; з них 15—20% газонафтових. Розподіл родовищ по запасах підпорядкований закону, близькому до логнормального. На долю родовищ із загальними геологічними запасами кожного понад 3 млн. т (витягувані запаси Н. зазвичай складають біля 1 / 4 — 1 / 2 геологічних) доводиться лише 1 / 6 всіх родовищ; з них більше 400 знаходиться в прибережних зонах морить. Близько 85% світового видобутку Н. дають 5% родовищ, що розробляються; серед них в 1972 налічувалося 27 гігантів з початковими витягуваними запасами кожного, що перевищують 0,5 млрд. т. Більш всього такі родовища на Близькому Сході. Лише у двох з них — Гавар (Саудівська Аравія) і Бурган (Кувейт) — зосереджено більше 20% всіх розвіданих запасів Н. світу (без соціалістичних країн).
Родовища Н. виявлені на всіх континентах (окрім Антарктиди) і на значній площі прилеглих акваторій (див. карту ).
На території СРСР родовища Н. були відкриті в 19 ст на Апшеронському півострові (див. Бакинський нафтогазоносний район ), в районі Грізного, Краснодарському краю, на півострові Челекен, в області Тімано-печорськой і на острові Сахалін. Напередодні і після Великої Вітчизняної війни 1941—45 відкриті і введені в розробку родовища в Волго-уральської нафтогазоносної області, пізніше виявлені родовища в Західній Туркменії, в Казахстані (див. Мангишлакський нафтогазоносний район ), в Ставропольському краю, на Україні і в Білорусії. У 50—60-х рр. 20 ст був відкритий один з найбільших в світі Західно-сибірський нафтогазоносний басейн, в межах якого виявлені значні родовища Н. ( таблиця. 1 ).
Таблиця. 1.— Важнейшие нафтові родовища низки соціалістичних країн (1973)
