В качестве рабочей гипотезы

НАУКА
Развитие природоподобных технологий сегодня представляет собой магистральный путь получения ценнейших продуктов без существенных материальных и финансовых затрат. Термин «природоподобные технологии» означает не только копирование природных процессов, но и взаимопроникновение био-, нано-, инфо- и когнитивных технологий с частичным слиянием этих областей и появлением интересных результатов на стыке областей.
Развивая любые технологии, необходимо не только оценить их влияние на окружающую среду, но и решить, как правильно встроить их в природу.
Одним из таких процессов является проблема восполнения запасов углеводородов. Проблема конечности запасов углеводородного сырья достаточно хорошо известна современной геологической науке, в связи с чем геологи и экономисты прогнозируют исчерпание ресурсов нефти и газа уже через несколько десятилетий.
Об этом и о многом другом читателям газеты «Каспiй» рассказывает первый вице-президент НАНА академик Ибрагим Гулиев.
Особая точка зрения
- Как скоро могут быть исчерпаны ресурсы нефти и газа?
- С данным прогнозом созвучно широко распространенное мнение (правило Хаберта) о том, что большинство стран уже прошло пик своей добычи углеводородов, а в целом, цивилизация подойдет к этому переломному моменту к середине нынешнего столетия. При этом следует отметить, что большинство видов природных ресурсов относится к исчерпываемым и может быть подразделено на воспроизводимые (не восстанавливаются самостоятельно и не восстановимы искусственно) и не воспроизводимые (относятся главным образом полезные ископаемые).
Процесс формирования горных пород и образования полезных ископаемых идет непрерывно, но скорость этих процессов настолько меньше скорости их извлечения из земных недр, что практически этим процессом можно пренебречь. Однако в отношении проблемы исчерпания ресурсов углеводородного сырья в специфических геологических условиях существует особая точка зрения. Так, в последнее время в научной литературе возобновились дискуссии о возможной восполняемости объемов углеводородов, в частности в процессе разработки месторождений нефти и газа.
- Как к этой дискуссии относятся азербайджанские ученые?
- Нашими учеными такие предположения были сделаны еще в 60-х годах прошлого столетия. Значительно позже такие известные научные издания, как Petroleum Review, «Нефть России», «Нефть и капитал» и другие также начали широко обсуждать эту проблему. В этих работах обосновывалось предположение о том, что на некоторых месторождениях количество выделяющихся естественным путем углеводородов достаточно для организации такой системы их отбора, которая могла бы обеспечить некоторую гарантированную воспроизводимую норму отбора продукции в течение неопределенно долгого времени. Иными словами, есть достаточно оснований в специфических геологических условиях относить углеводородное сырье к числу природных ресурсов - скорость восстановления в природных условиях сравнима со скоростью их добычи.
К настоящему времени накоплен большой фактический материал, свидетельствующий о существовании таких геологических объектов, в которых объемы углеводородов восполняются в обозримое время, т.е. при жизни одного поколения.
На основе классического моделирования
- Как бы вы сформулировали факты, подтверждающие возможность воспроизводства углеводородных ресурсов?
- Периодические извержения грязевых вулканов, выносящие десятки и сотни миллионов куб. м газа на протяжении последних сотен лет, показывают, что за новейший период деятельности грязевых вулканов в атмосферу в процессе извержений было выброшено порядка нескольких десятков триллионов куб. метров газа. Под грязевыми вулканами выявлены протяженные субвертикальные каналы, выполненные разуплотненной массой, и связывающие поверхность с глубинными зонами генерации углеводородов.
Далее - установлены факты длительного функционирования добывающих скважин на месторождениях нефти и газа, предполагаемые ресурсы (запасы) которых подсчитаны давно. К таковым относятся, например, месторождения Балаханы, Сабунчи, Раманы Восточного Азербайджана, ресурсы которых, согласно подсчетам запасов, должны были быть выработанными несколько десятилетий тому назад.
Кроме того, на суше Азербайджана и в Каспийском море обнаружены значительные количества естественных, длительно функционирующих макро- и микровыходов газа, покмарков и грязевых вулканов. Решение проблемы восполнения запасов углеводородного сырья может быть обеспечено и за счет объединения современных достижений в области изучения физики грязевого вулканизма и установления четких корреляционных связей между геофизическими и геохимическими наблюдениями, которые прежде велись раздельно и были недостаточно интегрированы в существующие модели.
- На чем может быть сосредоточено изучение данной научной проблемы?
- На мониторинге выделения объемов естественных выходов углеводородных флюидов и вариаций геофизических и геохимических полей, экспериментальном исследовании механизмов активизации процессов выделения углеводородных флюидов и разработке физико-химических моделей. Надо полагать, инструментальная разработка идеи восполняемых источников углеводородов также даст существенную возможность для более глубокого изучения вертикальных коровых потоков.
Очевидно, что реализация идеи предусматривает охват широкого диапазона исследований, сосредоточенных на классическом моделировании вулканической деятельности, на взаимодействии между механическими и флюидо-динамическими эффектами, а также понимании связи между грязевыми вулканами и скоплениями углеводородов. Данный подход позволит сделать серьезный шаг в направлении понимания условий формирования и развития восполняемых источников углеводородов в осадочных отложениях и установить механизм процесса восполнения. Надо полагать, что выдвигаемая идея может быть реализована на основе проведения комплексного мониторинга активности грязевых вулканов в реальном масштабе времени с привлечением современного цифрового оборудования. Экстремальные проявления грязевого вулканизма на поверхности суши и дна моря делают их доступными для изучения полевыми и инструментальными методами.
Исследования показывают, что циклы повторяемости извержений и проявлений грязевого вулканизма, задокументированные полевыми наблюдениями, геоморфологическими исслдованиями и отраженные в сейсмических записях, могут достигать десятков и более раз.
Драгметаллы из брекчии
Если наши предположения верны, то потенциальные ресурсы углеводородов, например, на месторождении Шахдениз и других структурах Южного Каспия, могут оказаться в несколько раз больше.
Другим направлением развития природоподобных технологий является разработка и создание продукции нанобиотехнологий и элементов, лежащих в основе микроэлектроники. Уникальную возможность получения таких ценнейших продуктов представляют естественные процессы нефтегазообразования и грязевулканической деятельности.
- Кто из известных ученых первым спрогнозировал, что в перспективе нефть будет не только топливом?
- Великий русский химик Дмитрий Иванович Менделеев первым предсказал, что в будущем нефть не останется лишь топливом и сырьем для освещения, а превратится в основу всей химической промышленности. Широко известен его афоризм: «Сжигать нефть - все равно что топить печку ассигнациями».
Еще в 60-х годах прошлого столетия азербайджанскими химиками в нефтях были идентифицированы алмазоподобные структуры - адомантаны и его производные. Применение современных аналитических методов подтвердило наличие алмазоподобных молекулярных структур - адамантоидов. А возможность разработки синтеза наноалмазов и других наноуглеродов из нефти и ее тяжелых фракций в условиях относительно низких температур и давлений была показана еще 15 лет тому назад учеными Института физики НАНА.
Кроме того, в начале 2000 годов группа ученых из исследовательского подразделения компании ChevronTexaco обнаружила в нефтяных отложениях, поднятых со дна Мексиканского залива, алмазоиды, состоящие из нескольких (до 11) молекул адамантана. Прежде в лабораторных условиях не удавалось объединить воедино более четырех таких молекул. Судя по всему, эти алмазы образовывались не в условиях действия высоких температур и давления, как обычные алмазы. Проведенные исследования также позволили выявить в составе грязевулканической брекчии грязевых вулканов Азербайджана самородное золото, платину, серебро.
- Каким образом алмазоподобные наноразмерные структуры и благородные металлы могут образовываться из нефти и в жерлах грязевых вулканов?
- Пока это не вполне ясно. В качестве рабочей гипотезы нами предложена модель образования этих структур в результате грязевулканической деятельности при реакциях в потоке метана, катализатором в которых выступают природные минералы. При подобных процессах в результате интенсивного потока метана возникают отрицательные давления и кавитационные эффекты, при которых происходит локальное повышение температуры и давления, достаточное для образования алмазоподобных и наноразмерных углеродных структур. Если этот механизм реален, то исследования указывают на принципиальную возможность получения ценных продуктов в условиях естественных геологических процессов.
В настоящее время в Национальной академии наук Азербайджана при финансовой поддержке программ Президиума НАНА и грантов Фонда развития науки и Государственной нефтяной компании эти исследования продолжаются в академических институтах - геологии и геофизики, нефти и газа, физики, катализа и неорганической химии.
Галия АЛИЕВА