Добываемый природный газ стал важнейшим сырьем не только для энергетики нашей цивилизации, но и для химической промышленности (синтез полимеров и удобрений). Запасы природного газа огромны. В 90-е сообщали, что разведанных месторождений на тот момент хватит на 100 лет. А с тех пор были открыты новые. Правда, и потребление газа в мире выросло.
Но в этой статье не будем касаться экономики. Поговорим о теориях происхождения этого природного топлива.
Природный газа – это от 70% до 98% метан (СН4). Но в составе могут быть и более тяжелые углеводороды: этан, пропан, бутан. А так же примеси в виде водорода, сероводорода, углекислого газа и азота с гелием.
Природный газ добывают на газовых или нефтегазовых месторождениях с глубины от 1000 до 6000 м (на суше). Существуют и шельфовые месторождения. В недрах газ содержится в виде скоплений в породе (газовые месторождения) или в виде газовой шапки над нефтяной линзой нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или в пластах воды. Так же есть так называемый сланцевый газ, который растворен в слоях различных пород и который извлекают с помощью технологии наклонного бурения и гидроразрыва пластов.
В геологии главенствует органическая теория происхождения углеводородов. По этой теории биогенного происхождения, нефть и газ формировались в результате разложения остатков живых организмов. Считается, что это в основном остатки морских обитателей, включая одноклеточных. Эти слои были накрыты осадочными породами и опустились на глубину. Природный газ образуется в этих осадочных слоях при более высоких температурах и давлениях, чем при образовании нефти. Это объясняет, почему газовые месторождения зачастую находятся на большей глубине, чем нефтяные.
Вопросов к этой теории много. Один из главных – как биологические остатки организмов смогли уцелеть, не разложиться при накоплении и что за процессы их опустили на глубину в несколько километров. Другой отдельный вопрос – что за процессы привели к выделению метана из этих слоев органики. Хотя, ученые в своих ответах запихали в эту модель все возможные физические и химические процессы:
Огромные месторождения газа подразумевают еще более значительное накопление органики в прошлом. И в газовых месторождениях должны быть углефицированные биологические остатки. Не может же вся биологическая масса превратиться в метан. И получается, что в воде морей и океанов просто цвела жизнь. Но даже в современных теплых водах тропического мелководья такого накопления на дне не наблюдается.
Вопросов добавляют газогидраты. Это соединения метана с водой с образованием кристаллов. Их запасы даже трудно оценить. Газогидраты находят на небольшой глубине на дне океанов и в вечной мерзлоте.
Один объём воды при переходе её в гидратное состояние связывает до 220 объёмов природного газа.
Еще метан выделяется в угольных шахтах. Этот процесс связывают с выделением газа из пластов угля. Но при этом не учитывают абиогенную модель происхождения природного газа и самих угольных месторождений.
По теории образования нефти и газа написано столько работ, что ученые не любят обсуждать неорганическую модель образования углеводородов. Существует теория водородной дегазации Земли, предсказанная Владимира Ларина и потом доказанная опытными полевыми исследованиями.
В наше время в Австралии водород добывают промышленным способом. А если из недр выделяется столько водорода, то глубоко в недрах он может при большом давлении и температуре образовывать различные соединения, включая метан и более сложные углеводороды и парафины с образованием нефти.
Газ по разломам и трещинам поднимается к поверхности, растворяется в воде водоносных пластов или образует газоконденсатные месторождения с линзами. Тот кислород в породах, который реагирует с водородом, образует воду, в нем растворяется уже образованный метан. Как правило, выход газа из аварийных скважин и происходит в виде газоводяного фонтана. Примеры аварийных газовых скважин:
Подробный отчет о том, как происходит выброс газоводяной смеси на аварийной газовой скважины и как происходит устранение этой аварии – в данном отчете:
Биогенное происхождение газа не отвечает, как природный газ оказался растворенным в воде после реакций в органике и почему он оказался под таким огромным давлением. А уменьшение плотности гидридов металлов (по теории В.Ларина) с выделением водорода с последующим синтезом углеводородов и воды вполне объясняют наличие такого огромного давления в недрах.
Обратите внимание, в месторождениях нефти и газа везде присутствует вода.
Выходящий из недр метан может приводить к образованию пиролитического графита в угольных месторождениях. Там идут процессы образования антрацита – угля с большим содержанием углерода.
Водород может реагировать при определенных условиях не только с углеродосодержащими веществами, но и с одним из самых распространенных веществ в земной коре – с кремнием. Образуются другие газы, который называются силаны (кремневодороды), которые горят с образованием воды и диоксида кремния (кварца). Может быть, дегазация этими кремневодородами и образовало пески многих пустынь? Такие залежи песка (натуральные пустыни) встречаются даже в Якутии.
В общем, ученым следовало бы более тщательно изучить неорганическую теорию образования природного газа при дегазации водорода. Т.к. получается, что этот источник углеводородов восполняется и его хватит надолго. Но про скорость процесса синтеза природного газа мы пока ничего не знаем. Особенно важен недорогой газ в холодных регионах. А в теплых странах пусть внедряют зеленую энергетику.
Аналогичные мысли были высказаны и к модели образования нефти:
