Термодинамічні умовини утворення нафтоподібних систем в надрах Землі за співвідношенням стабільних ізотопів вуглецю в індивідуальних вуглеводнях - Автореферат

Національна Академія Наук України ІНСТИТУТ ГЕОЛОГІЇ І ГЕОХІМІЇ ГОРЮЧИХ КОПАЛИННауковий керівник: доктор технічних наук, професор Стефаник Юрій Васильович, зав. відділу проблем геотехнології горючих копалин Інституту геології і геохімії горючих копалин НАН України Колодій Володимир Васильович провідний науковий співробітник відділу нафтогазової геології, геохімії і охорони гідросфери Інституту геології і геохімії горючих копалин НАН України (м. Захист відбудеться “12 ”червня 2009 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 35.152.01 в Інституті геології і геохімії горючих копалин НАН України за адресою: 79053, м. З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Інституту геології і геохімії горючих копалин НАН України за адресою: 79053, м.Аналізуючи ізотопний склад можливо за допомогою засобів, які надає термодинаміка, з достатньою точністю визначити тиск та температуру, при яких відбувався синтез нафтоподібних систем. До цього часу для доведення або заперечення однієї з вищевказаних гіпотез використовувалось сумарне співвідношення ізотопів вуглецю в нафті, що на нашу думку не зовсім коректно тому, що при різних термодинамічних умовинах проходить перерозподіл ізотопів між індивідуальними вуглеводнями нафти із збереженням їх загального співвідношення. Дисертаційна робота відповідає науковим напрямкам діяльності відділу проблем геотехнології горючих копалин ІГГГК НАН України та тісно повязана з виконанням національної програми “Нафта і газ України” до 2010 р. Основні її розділи виконані в процесі вирішення наукових проблем держбюджетної тематики: 1.5.8.1 (Б-2/02) “Теоретичні передумови пошуків вуглеводнів в Україні” (2002 р.), державний реєстраційний № 0102U007276; “Розробка енергозберігаючих геотехнологій переробки некондиційних вугільних пластів з подальшим отриманням синтетичних вуглеводнів (на прикладі Львівсько-Волинського басейну)”, 2004 р. Мета досліджень - засобами термодинамічних і квантово-механічних методик та математичним моделюванням визначити розподіл стабільних ізотопів вуглецю 12С та 13С в індивідуальних алканах нафти в межах тисків і температур, що відповідають граничним умовинам земної кори та верхньої мантії та, за порівнянням з експериментальними даними, визначити інтервали глибин утворення вуглеводнів нафти. Створити рівняння стану для визначення інтенсивних параметрів індивідуальних алканів в приведених координатах, в широких діапазонах тисків і температур, що відповідають умовинам земної кори та верхньої мантії. нафтоподібний термодинамічний надра алканДискусії з приводу джерел викопних вуглеводнів, термобаричних умовин їх утворення, питання нагромадження і міграції цих вуглеводневих систем тривають і досі. Найбільшу вагу за матеріалами, дослідами і публікаціями мають дві основні гіпотези походження нафти - органічна (біогенна) та неорганічна (абіогенна). Сучасна осадово-міграційна теорія походження нафти постулює наступне: вихідна речовина нафти являє собою фрагменти молекул природних органічних речовин, що входять у склад рослин, тварин та бактерій. Згідно сучасної абіогенної теорії нафта є продуктом прямого синтезу вуглеводнів в умовинах високих температур та надвисоких тисків, тобто на глибинах, що відповідають астеносфері.Існує багато загальновизнаних методів розрахунку термодинамічних функцій індивідуальних речовин при нормальному тиску, в тому числі і їх ізотопних модифікацій. Також виникає необхідність в розробці адитивно-групового методу для визначення ізобарно-ізотермічного потенціалу членів гомологічного ряду алканів. Для розрахунку термодинамічних функцій ізотопних модифікацій вуглеводнів нафти використовувалися методи: безпосереднього підсумовування, Гордона-Барнеса, який використовувався для деяких двоатомних молекул та наближення “гармонічного осцилятора - жорсткого ротатора”. Знаходження рівноважного складу будь-якої багатокомпонентної системи хімічних сполук залежно від температури при стандартному тиску не викликає труднощів при наявності даних для розрахунку термодинамічних функцій компонентів системи. З метою визначення взаємозвязку між обємом V, температурою Т і тиском Р з урахуванням умовин для точки перегину критичної ізотерми для 33 вуглеводнів встановлено, що константа а і критичний обєм Vc мають чітку лінійну залежність від молекулярної маси М і для алканів описуються рівняннями а = 178789?М 2913431 (бар?см6/моль2) та Vc = 4,0733?М 21,761 (см3/моль).Для оцінки впливу термодинамічних умовин на розподіл ізотопів вуглецю були розглянуті системи двох речовин у газовій фазі - СО і СО2 та СН4 і С2Н6, кожна з яких містить ізотопні модифікації вуглецю 12С і 13С. Розрахунок зводиться до визначення мольних часток компонентів системи, яка знаходиться в стані термодинамічної рівноваги, при різних температурах.