Химия и физика горючих ископаемых

Видобуток кам'яного вугілля супроводжується  виділенням метану -- горючого вибухового газу, для зниження вмісту якого  в атмосфері гірничих виробок проводиться їхнє провітрювання і дегазація вугільно-породного масиву. Щорічно з вугільних пластів і вміщаючих порід з вентиляцією і дегазацією викидається в атмосферу 3,5 млрд. м³ метану. В основному в шахтних котельнях використовується близько 18 % метану, який відкачується дегазаційними установками, що в три рази нижче, ніж у вуглевидобувних країнах Європи і складає 4-5 % від усього метану, що виділяється при видобутку вугілля.

Сумарні ресурси вуглеводневих  газів по діючим і споруджуваним шахтам Донецького басейну - 495 млрд. м³.

За даними підрахунку, проведеного  ПО "Укрвуглегеологія", загальні геологічні запаси метану, що міститься  у вугільних пластах і прошарах, перевищують 2,5 трлн. м³.

Оцінка ресурсів вуглеводневих  газів (ВВГ), проведена до глибини промислової розробки вугілля (1800 м) у ВГО Мінгео, ВО "Укргеологія", інституті ВНДГРУВугілля показала, що у вугільній речовині робочих, неробочих шарів і прошарків, в основному, у сорбірованій формі міститься 1,2 трлн. м³ ВВГ.

Прогнозні ресурси ВВГ вільних скупчень у вугленосних відкладеннях підраховані в УкрНДІгазі і складають 165 млрд. м³.

Геологічні запаси вуглеводневих  газів вугільних пластів і  піщаників Тягловського родовища Львівсько-Волинського  басейну складають 2,88 млрд. м³. З урахуванням реального коефіцієнта вилучення (0,55) з надр можна добути 1,8 млрд. м³ газу, що еквівалентно 18 млн. т вугілля.

Україна займає площу понад 600 тис. км². На її території виявлено три промислових нафтогазоносних регіони: Східний, Західний і Південний.

Східний регіон чи Дніпровсько-Донецька западина має перспективну площу 111 тис. км². Пошуки нафти і газу тут були початі в 1931 році, а перші родовища зі значними промисловими запасами (Радченковське і Шебелинське) були відкриті в 1950 р. У складі початкових ресурсів регіону 85,7 % газу, 9,5 % нафти і 4,8 % конденсату (див. табл. 1.4). Густина нафти 0,79-0,91 г/см³, конденсатів 0,75-0,79 г/см³. Нафти переважно малопарафінисті (0,6-4,56 %), малосірчисті (0,03-0,25), смолисті. Гази метанові (82-96 %) з потенційним вмістом конденсату від 50 до 1000 г/м³. Розвіданий інтервал нафтогазоносності 400-6300 м.

У Західному регіоні площею понад 50 тис. км² виділяють Карпатську область із приллеглими до неї Прикарпатським і Закарпатським прогинами і Волинсько-Подільська область. Провідне місце займає Прикарпатська область, де розташована основна частина родовищ і є перспективи для пошуку нових. Найбільші глибини, на яких отримана нафта, складають 5700-5800 м. Нафти мають густину 0,81-0,86 г/см³, в основному парафінисті (4,2-12,0 %), високосмолисті (2,6-21,0 %), з невеликою кількістю сірки (0,07-0,29 %). Гази переважно метанові (95-99 %), з потенційним вмістом конденсату до 263 г/м³. У початкових ресурсах 69,1 % газу, 30,4 % нафти і 0,5 % конденсату.

У межах Південного регіону площею 150 тис. км², з яких близько 100 тис. км² належить до акваторії морів, серед початкових ресурсів газ складає 82,6 %, нафта -- 9,1, конденсат -- 8,3 %. Усього тут відкрито 27 родовищ нафти і газу (17 на суші і 10 у море). Густина нафти 0,78-0,92 г/см³, конденсату 0,73-0,80 г/см³. Нафти переважно малопарафінисті, малосірчисті (0,07-0,75 %), світлі фракції складають 55 %. Гази метанові (83-97 %) з потенційним вмістом конденсату від 20 до 780 г/м³. 

Таблиця 1.4. - Розподіл ресурсів вуглеводнів  в Україні на 1.01.1992

 

 

Регіони, вид ресурсів	Газ вільний, млрд. м3/%	Газ попутний, млрд. м3/%	Нафта млн. т/%	Конденсат, млн. т/%
Східний, початкові Східний, поточні Західний, початкові Західний, поточні Південний, початкові Південний, поточні Україна, початкові Україна, поточні	3965/84,3 1719/84,6 781/60,7 437/60,7 2159/80,6 2090/80,6 6896/79,8 4244/79,6	65/1,4 26/1,3 108/8,4 42,9/6,0 39/1,5 39/1,5 212/2,4 108/2,0	445/9,5 182/9,0 391/30,4 236/32,8 243/9,1 240/9,3 1079/12,5 658/12,3	228/4,8 104/5,1 8/0,5 3/0,4 222/8,3 218/8,4 457/5,3 324/6,1

 

 

У нафтогазоносних регіонах України  було зосереджено 8,6 млрд. т початкових ресурсів вуглеводнів, з яких 79,8 % складав  вільний газ, 12,5 % - нафта, 5,3 % - конденсат  і 2,4 % - побіжний газ. З цих ресурсів на суші знаходилося 72,5 %, а інше в море. До початку 1992 року з надр України добуто 22,2 % і розвідано 16,1 % початкових ресурсів. Таким чином, ступінь реалізації ресурсів України складає 38,3 %. Залишкові ресурси складають 5,3 млрд. т у.п., з яких 43,6 % припадає на морські акваторії. За розмірами початкових ресурсів, видобутку і темпах реалізації головним в Україні є Східний регіон, у якому добуто і розвідано 56,8 % ресурсів. У самому старому Західному регіоні реалізація ресурсів складає 44,2 %, а в Південному -- тільки 2,8 %. Причина цього -- дуже складні умови геологорозвідки і видобутку в Західному регіоні і зосередження основних ресурсів у Південному регіоні на акваторіях морів.

Усього в Україні розвідано 289 родовищ, з яких 26 великих, 32 середніх і 231 дрібних. Основна їхня кількість (178 родовищ) розташовано в Східному регіоні. У Західному і Південному регіонах розвідано відповідно 84 і 27 родовищ.

Таким чином, а Україні розвідано  близько 1,4 млрд. т у.п. вуглеводнів, з яких 1,1 млрд. т у.п. складає природний газ і близько 300 млн. т нафта і конденсат.

У країнах СНД вугілля добуваються  в наступних основних районах  і родовищах:

у Європейській частині Росії -- у  Підмосковному і Печо0рському  басейнах, у східній частині Донбасу;

на Уралі -- у Кізеловському, Челябінському, Південно-Уральському басейнах і Вовчанському, Богословському і Буланашському родовищах;

у Східній частині Росії -- Кузнецькому, Кансько-Ачинському, Іркутськом, Мінусинському  басейнах і Забайкальському родовищах;

на Далекому Сході -- на Буреїнському, Ківда-Райчихінському, Угловському, Сучанському родовищах і на о. Сахалін;

у Закавказзі -- на родовищах Грузії (Ткібульське, Ткварчельське й Ахалцихське);

у Казахстані -- у Карагандинському басейні, на Екибастузському та ін. родовищах;

у Середній Азії -- на родовищах Узбекистану, Киргизії і Таджикистану.

Підмосковний буровугільний басейн розташований у центральному промисловому районі Європейської частини Росії, з чим пов'язаний інтенсивний видобуток вугілля в ньому, незважаючи на низьку якість, несприятливі гірничо-геологічні умови і високу собівартість. Вугілля відноситься до категорії Б2, вміст золи в середньому 32,2 %, сірки до 4,2 %. Основними споживачами вугілля є місцеві електростанції, цементні і цегельні заводи та котельні установки. Вугілля залягає лінзами, потужність яких досягає декількох метрів.

Печорський басейн, основні родовища якого знаходяться за Полярним колом, розташований на значній відстані від районів споживання. Вугілля представлене марками від Д до К, причому останні (Ж і К) характеризуються малим вмістом сірки (0,5-1,8 %) і фосфору (0,004-0,02 %). Основні споживачі вугілля -- промислові підприємства північних і північно-західних областей, а також коксохімічна промисловість. У 80-і роки коксівне вугілля басейну поставлялися і на коксохімзаводи України.

Кізеловський басейн розташований у Пермській області Росії. Вугілля марок Г и Ж, вміст золи 18-43 %, вміст сірки до 6,8 %. Використовуються в основному для енергетичних цілей, застосування в коксохімії стримується високим вмістом сірки, високою зольністю і поганою збагачуваністю.

Кузнецький басейн є одним з найбільших у Росії і має великі запаси вугілля від бурого до антрацитів, які характеризуються високою якістю і низькою собівартістю видобутку. Видобуток здійснюється підземним і відкритим способами, вміст сірки 0,3-0,65%, золи -- 4-16 %, вологи -- 4,7-21 %. Близько 30 % кузнецького вугілля йде на коксування, у тому числі і на коксохімзаводи України.

Карагандинський басейн. Містить вугілля марок К, КЖ і ОС, яке використовується для енергетики, коксування і комунально-побутових потреб.

Родовища горючих сланців поширені на всій території країн СНД. Усього відомо близько 50 родовищ, до найбільш великих з них відносяться  Прибалтійське, Волзьке, Оленекське (Арктика), Кендирликське в Казахстані. Прибалтійське родовище сланцю-кукерситу належить до найбільш древніх геологічних утворень (ордовик -- нижній силур) і розробляється на території Естонії та Ленінградської області Росії. У Волзькому сланцевому районі розробляється Кашпирське родовище, яке належить до верхньоюрської геологічної системи. Родовища горючих сланців розвідані в Узбекистані, на Кавказі, у республіці Комі, на Уралі, у Білорусії й в Україні (Болтишське родовище).

За оцінкою фахівців, початкові  світові потенційні геологічні ресурси нафти (з газовим конденсатом) на суші і шельфі складають близько 1,1 трлн. т, а їхня технічно доступна в сучасних умовах розробки частина -- 330 млрд. т.

До числа головних нафтових родовищ  у країнах СНД належать: Бакинський район, Грозненський район, Кубано-Чорноморський район, Ухто-Печорський, район Татарії і Башкирії, Ембенський район, Мангишлакська область, Туркменський район, Ферганський район, Сахалінський район, Сибірський район, Грузія і Білорусія.

У 1960 році зі свердловини на березі тайгової ріки Конди біля селища Шаім заюшила передвіщена і давно розшукувана перша промислова західносибірська нафта. Були розвідані найбільш великі родовища Самотлор, Усть-Баликське, Магіонське, Сургутське, Мамонтовське, Федоровське, Хомеогорське. У 1980 р. видобуток нафти в Західному Сибіру перевищив 312 млн. т (включаючи газовий конденсат).

Нафтові і газові родовища є не тільки на заході Сибіру, але й в  інших регіонах. На північ від Іркутська  між Леною і Єнісеєм у древніх  сілурийських породах є величезні  запаси нафти і газу, розвідка яких тільки починається. Великі поклади нафти передбачаються на Мангишлаку, у Каракумах і Прикаспійській низовині. У європейській частині перспективні у відношенні нових родовищ Білорусія, Оренбурзька і Пермська області Росії, Башкирія, Республіка Комі.

Деякі райони СНД багаті нафтою одночасно  мають і природний газ, однак, є значні запаси ГГ і не пов'язані  безпосередньо з нафтовими родовищами.

Першими великими і перспективними родовищами природного газу в післявоєнні  роки стали родовища Ставропольського краю, Саратовської і Волгоградської областей, Дашавське і Шебелинське в Україні. Згодом запаси ГГ були відкриті також в Узбекистані, Туркменії, Північному Заураллі, Усть-Вилюйську в Сибіру, у Куйбишевській, Астраханській і Оренбурзькій областях. На сьгодні у Західному Сибіру розрізняють дві великі області ГГ: Східну і Північну. На півночі Ямальського півострова є Новопортовське, Ведмеже, Заполярне та Уренгойське родовища.

 

ЧАСТИНА II. ТВЕРДІ горючі копалини

 

 

6. Походження твердих  горючих копалин

Вугільні пласти, вугілля взагалі, утворилося зі скупчень рослинного матеріалу, який зберігся завдяки поєднанню  необхідних первинних умов і змін в процесі біохімічних і хімічних перетворень до стану органічної породи (власне вугілля).

У геологічній історії землі утворення вугільних пластів пов'язане з виникненням і розвитком світу рослин. Найдревніші з твердих горючих копалин -- сапропелітове вугілля і горючі сланці, утворилися зі скупчень ще примітивних підводних рослин (водорості) і планктону на дні водойм. Родовища такого вугілля відомі з початку палеозою, тобто, вони утворилися близько 500 млн. років тому.

Серед більш пізніх родовищ сапропелітового  вугілля відомі перехідні відміни, які містять матеріал вищих наземних рослин.

Дрібні родовища гумусового вугілля, утвореного з матеріалу вищих наземних рослин, відомі у відкладах девону. Серед рослин цього періоду описані порівняно високоорганізовані види вищих рослин, розквіт яких відбувся у наступні кам'яновугільний і пермський періоди. До відкладів кам'яновугільного і пермського періодів відносять багато великих родовищ найбільш цінного кам'яного вугілля.

Нагромадження сапропелітів починається  з кембрійського періоду, який є  першим, найбільш раннім періодом, з  якого можна простежити поступову  еволюцію фауни і флори. В ордовику утворилися Прибалтійські сланці, силурійське гумусове зольне вугілля відоме в декількох районах країн СНД і далекому зарубіжжі. У середині девонського періоду виникли перші небагаточисленні поклади гумусового вугілля промислового значення (барзасити).

Загальновизнано, що вугільні пласти утворюються з торфу. При утворенні  торф'яних боліт істотну роль відіграють наступні основні фактори:

а) еволюція розвитку флори;

б) клімат;

в) палеогеологічні і тектонічні умови.

У ранньому девоні у затоплених водою мілководних лагунах виростали рослини псилофіти, з яких утворилися малопотужні вугільні пласти у вигляді тонких прошарків вітриніту. При подальшому розвитку земних рослин у середньому і пізньому девоні, коли рослинність дуже швидко поширилася по всіх континентах, почали формуватися власне вугільні пласти. Піздньодевонське вугілля утворилося з рослин, подібних до тих, з яких виникло вугілля в карбоні, однак воно ще не має промислового значення. Тільки в ранньому карбоні сформувалися найважливіші родовища вугілля (Карагандинський, Підмосковний басейни, Західний Донбас). Найважливіші пермські вугільні басейни в СНД (Кузбас і Тунгуський басейн) виникли головним чином за рахунок голонасінних, які відігравали істотну роль у торфоутворенні й у верхніх частинах пізнього карбону. У мезозої, особливо в юрський і ранній крейдовий періоди, голонасінні є основною вуглеутворюючою рослинністю.