CC BY
67
УДК 553.982
ХИМИЧЕСКОЙ СОСТАВ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМОЙ НЕФТИ НА ТЕРРИТОРИИ МЕРЗЛОТЫ
Ирина Германовна Ященко
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук, 634021, Россия, г. Томск, пр. Академический, 4, канд. геол.-минерал. наук, зав. лаборатории "Научно-исследовательский информационный центр с музеем нефтей", тел. (3822)49-18-11, e-mail: sric@ipc.tsc.ru
Галина Владимировна Нестерова
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. ак. Коптюга, 3, к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории электромагнитных полей, тел. (383)330-49-53, e-mail: NesterovaGV@ipgg.sbras.ru
Анализ распределения запасов нефтей по территории распространения мерзлоты разного типа показал, что зона прерывистого распространения мерзлоты гораздо богаче нефтяными запасами чем территории островного и сплошного распространения мерзлоты. Проведен сравнительный анализ химических свойств нефтей России в зонах сплошного, прерывистого и островного распространения вечной мерзлоты. Показано, что в криолитозоне прерывистого типа содержание в нефтях серы, парафинов, смол и асфальтенов в среднем меньше, а содержание фракции н.к. 350° С больше по сравнению с их содержанием в криолитозоне островного и сплошного типов.
Ключевые слова: криолитозона, химические свойства нефти, сера, парафины, смолы, асфальтены, база данных.
CHEMICAL COMPOSITION OF DIFFICULT-TO-RECOVER OIL IN THE PERMAFROST
Irina G. Yashchenko
Institute of Petroleum Chemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 634021, Russia, Tomsk, 4, Akademichesky Avenue, Ph.D. in Geology and Mineralogy, Head of the Laboratory, tel. (3822)49-18-11, e-mail: sric@ipc.tsc.ru
Galina V. Nesterova
Trofimuk Institute of petroleum geology and geophysics, Siberian branch of Russian Academy of Science, 630090, Russia, Novosibirsk, 3, Koptyug, Ph.D., senior researcher of Laboratory of electromagnetic fields, tel. (383)330-49-53, email: NesterovaGV@ipgg.sbras.ru
Analysis of the distribution of oil reserves in the territory of the spread of different types of permafrost showed that the zone of discontinuous permafrost spread is much richer than the oil reserves of the island territory and continuous distribution of permafrost. A comparative analysis of the chemical properties of oils Russia in areas of continuous, intermittent and insular permafrost. It is shown that in permafrost intermittent type content in oils sulfur, waxes, resins and asphaltenes less on average.
Key words: permafrost, chemical propertiesoil, sulfur, waxes, resins, asphaltenes, database.
Известно, многолетнемерзлые породы широко распространены на Земле и встречаются почти на всех континентах. Площадь их распространения превышает четвертую часть всей суши земного шара, включая 100 % территории Антарктиды, острова Гренладия, территории Аляски (США), более половины территории Канады и России и часть северных территорий Финляндии, Швеции и Норвегии (рис. 1). В России общая площадь районов распространения вечной мерзлоты равна 10,7 млн. км , что составляет около 63,5 % от всей территории страны.
Рис. 1. Карта распределения вечной мерзлоты [1]
Перспективы развития отечественного топливно-энергетического комплекса тесно связаны с расширением работ на северных (Тимано-Печорский и Западно-Сибирский нефтегазоносные бассейны, шельфы северных морей) и восточных (Восточная Сибирь, Дальний Восток) территориях страны со сложными горно-геологическими условиями в районах распространения вечной мерзлоты. Нефти этих регионов являются трудноизвлекаемыми. В зависимости от степени сомкнутости многолетнемерзлых пород различают области их сплошного, прерывистого и островного распространения. На территории России наибольшую площадь (61,8 % от общей площади распространения вечной мерзлоты) занимает область криолитозоны сплошного типа, границы которой охватывают большую часть арктических островов и тянутся почти непрерывно вдоль всего побережья Ледовитого океана от Карского моря на западе до Чукотского моря на востоке, проникая в глубь континента в Центральной Сибири и в Якутии [2]. Криолитозона
островного типа, занимая 21,2 % от общей площади распространения вечной мерзлоты на территории России, простирается от Кольского полуострова до побережья Японского моря, Сахалина и Камчатки. А наименьшую площадь (17 % от общей площади мерзлоты) имеет область криолитозоны прерывистого типа, расположенная между областями островного и сплошного типов криолитозон.
Построена цифровая карта криолитозон различного типа и нефтегазоносного районирования территории России (рис. 2). На рис. 2 представлены совмещенные картосхемы нефтегазоносного и геокриологического районирования территории России. Как видно из рис. 2, наиболее перспективные нефтегазоносные бассейны России полностью или частично располагаются в зоне вечной мерзлоты. Заметим, что для удобства проведения сравнительного анализа свойств нефтей на территориях вечной мерзлоты и вне ее на рис. 2 области сплошной и прерывистой мерзлоты объединены в единую прерывисто-сплошную криолитозону. На основе сопоставления картографических схем геокриологического районирования и нефтегазоносности территории определены относительные площади криолитозон разных типов и территории вне вечной мерзлоты (табл. 1). В этой табл. также приведены данные о количестве месторождений в каждой из рассматриваемой областей. Информация о количестве месторождений основана на сведениях из базы данных по химии нефти Института химии нефти СО РАН [3].
Рис. 2. Распространение криолитозоны на нефтеносных территориях
Распределение месторождений углеводородов по территориям России
с разным типом мерзлоты и вне ее
Тип криолитозон Площадь зон, 2 млн. км Количество месторождений (% от общего количества месторождений) Концентрация месторождений на 1 млн. км
Островной 2,27 447 (17,8) 196,9
Прерывисто- сплошной 8,43 501 (20) 59,4
Территория вне зоны вечной мерзлоты 6,15 1560 (62,2) 253,7
Как видно из табл. 1, на территории вне зон многолетней мерзлоты расположено большинство месторождений (62 %) от общего числа месторождений России. Остальные 38 % месторождений размещены в областях с островным либо прерывисто-сплошным типом криолитозоны. Концентрация месторождений, приходящихся на 1 млн. км территории, также наибольшая в зоне вне мерзлоты, далее следует концентрация месторождений в криолитозоне островного типа. А в зоне прерывисто-сплошного типа концентрация месторождений (на 1 млн. км2) оказывается почти в 3 раза меньше, чем в островной криолитозоне и в 5 раз меньше по сравнению с территорией вне многолетней мерзлоты. Однако, если мы рассмотрим распределение месторождений по запасам отдельно в криолитозоне и на территории вне ее, то картина будет иная - доли уникальных и крупных месторождений нефти наиболее высоки в криолитозоне (более 80 % от общего количества нефтяных месторождений). Данные об изменении показателей химического состава российских нефтей территории того или иного типа криолитозоны приведены в табл. 2. Анализ данных табл. 2 показывает, что средние значения показателей химического состава нефтей обнаруживают особенности изменения на террториях с разным типом мерзлоты, а именно, нефти, приуроченные к территории вне мерзлоты, по сравнению с нефтями криолитозоны содержат значительно больше серы, смол, асфальтенов и парафинов и меньше фракции н.к.
350 0С.
Данные табл. 2 позволяют дать усредненную характеристику химического состава нефтей, относящихся к разным типам криолитозоны. Для наглядности результатов исследования химического состава нефтей в зависимости от их размещения на территориях в пределах разных типов криолитозоны или вне ее по данным табл. 2 составлены графики (рис. 3) среднего содержания серы, смол, асфальтенов, парафинов и фракции н.к. 350 0С в зависимости от типа территории. Средние значения указанных показателей состава нефтей на графиках показаны точками, а отрезки прямых обозначают доверительные интервалы, определенные для вероятности 95 % и приведенные в табл. 2. На графиках представлены также линейные тренды изменения показателей состава нефтей.
Химический состав нефтей по территориям России с разным типом мерзлоты и вне ее
Показатель Статистические характеристики Территория вне вечной мерзлоты Тип криолитозоны
островной прерывисто-сплошной
Содержание серы Объем выборки 3165 1145 493
Среднее значение, мас. % 1,40 0,73 0,26
Доверительный интервал 0,04 0,03 0,04
Содержание парафинов Объем выборки 3039 1074 467
Среднее значение, мас. % 4,92 3,56 3,22
Доверительный интервал 0,16 0,21 0,37
Содержание смол Объем выборки 2609 1077 463
Среднее значение, мас. % 10,36 6,72 4,73
Доверительный интервал 0,29 0,28 0,49
Содержание асфальтенов Объем выборки 2697 1046 444
Среднее значение, мас. % 2,48 1,38 0,60
Доверительный интервал 0,11 0,09 0,11
Содержание фракции н.к. 350 0С Объем выборки 627 132 38
Среднее значение, мас. % 49,41 53,07 55,66
Доверительный интервал 1,11 2,29 5,04
Как видно из рис. 3, среднее содержание серы, парафинов, смол и асфальтенов в нефтях при переходе от территории вне мерзлоты к территориям островного и прерывисто-сплошного распространения многолетнемерзлых грунтов статистически значимо уменьшается. Это уменьшение характеризуется следующими данными: для серы примерно в 5 раз, для парафинов - примерно на 30 %, для смол - в 2 раза и для асфальтенов - практически в 3 раза (рис. 3). Содержание фракции н.к. 350 0С в нефтях криолитозоны прерывисто-сплошного типа почти на 13 % больше по сравнению с нефтями на
территории вне мерзлоты.
Таким образом показано, что по объемам запасов нефти и газа криолитозона России гораздо богаче нефтегазоносных территорий вне зоны мерзлоты. Сравнительный анализ химического состава нефтей на нефтеносных территориях в пределах криолитозоны и вне ее показал, что на территориях в пределах криолитозоны содержание в нефтях серы, парафинов, смол и асфальтенов в среднем меньше, а содержание фракции н.к. 350 0С больше по сравнению с их содержанием на территориях вне криолитозоны. Следовательно, на территориях России, занятых вечной мерзлотой, нефти по химическому составу оказываются значительно более качественными, хотя относятся к трудноизвлекаемым.
I 10
Q
5*
с ea 8
s 2 в
3 ■§• ЗГ a. 6
«5 4/ В
В
I 4
4/
о
ь.
\
( I
< < Xi ■
территория вне островной тип мерзлоты криолитозоны
порывисто-сплошной тип крюлитоюны
60 58 56 54 52 50 48 46 44
о
в4
у
О
О н,
■2
в
^
я ■©<
4/
В
я
Ё. U
+ 42 40
• - содержание серы. °о
А - содержание асфальтенов. °о
♦ - содержание парафинов. ° о
- содержание смол, »о
• - содержание фракции н.к. 350®С, °о
Рис. 3. Изменение содержания серы, смол, асфальтенов, парафинов и фракции н.к. 350 0С в нефтях в зависимости от характера территории
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Permafrost: Distribution, Composition and Impacts on Infrastructure and Ecosystems, editor Oleg S. Pokrovsky. - Published by Nova Science Publishers, Inc., New York, 2014. - 307 p.
2. Атлас СССР / Отв. техн. редактор Т.П. Сидоренкова. - М.: Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР, 1984. - 260 с.
3. Полищук Ю.М., Ященко И.Г. Физико-химические свойства нефтей: статистический анализ пространственных и временных изменений. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2004. - 109 с.
© И. Г. Ященко, Г. В. Нестерова, 2014
