CC BY
71
УДК 622.276.64
к вопросу о миграционных битумоидах
в породах семилукского горизонта первомайского месторождения нефти
С.Б. Остроухое1, И.Н. Плотникова1, Ф.Ф. Носова2, Н.В. Пронин2, И.Г. Газизов3, Т.П. Ахманова4
'Академия наук Республики Татарстан, Казань, Россия 2Казанский федеральный университет, Казань, Россия 3Нефтегазодобывающее управление «Прикамнефть» ПАО Татнефть, Елабуга, Россия Министерство экологии и природных ресурсов Республики Татарстан, Казань, Россия
На основе изучения молекулярно-массового распределения н-алканов битумоидов семилукского горизонта было выявлено присутствие в них миграционных углеводородов, имеющих иной источник генерации. Результаты, полученные на основании молекулярно-массового распределения, хорошо согласуются с групповым составом битумоидов, а также с результатами газожидкостной хроматографии (битумоиды и нефти) и пиролитических исследований. Высокая сходимость результатов, полученных различными методами, подтверждает целесообразность использования методики молекулярно-массового распределения для оценки миграционной составляющей в породах различных продуктивных горизонтов и в сланцевых толщах.
Доминирующим процессом в формировании исходного органического вещества семилукского горизонта была активная бактериальное обстановка среды, обусловленная аноксидными условиями с сероводородным заражением бассейна осадконакопления. Возникновение аноксидных обстановок с сероводородным заражением, скорее всего, было обусловлено периодической активизацией вулканической деятельности и иными эндогенными процессами, имеющими региональный характер и проходившими на значительной территории континентального склона древней платформы. Существование аноксидных обстановок в различных участках бассейна осадконакопления различалось по интенсивности, продолжительности и периодичности возникновения. Площадь их распространения в саргаевско-мендымское время имела более региональный характер. Затем, вследствие изменения интенсивности эндогенных процессов она сузилась. Продолжающееся периодическое возникновение аноксидных событий вдоль глубинных разломов обусловило формирование внутриформационных прогибов Камско-Кинельской системы.
Ключевые слова: углеводороды, битумоиды, доманикиты, миграция, миграционные битумоиды, молеку-лярно-массовое распределение, ароматические каротиноиды, аноксидные условия осадкообразования, сланцы БОГ http://doi.Org/10.18599/grs.19.1.9
для цитирования: Остроухов С.Б., Плотникова И.Н., Носова Ф.Ф., Пронин Н.В., Газизов И.Г., Ахманова Т.П. К вопросу о миграционных битумоидах в породах семилукского горизонта Первомайского месторождения нефти. Георесурсы. 2017. Т. 19. № 1. С. 52-58. DOI: http://doi.Org/10.18599/grs.19.1.9
Высокоуглеродистые карбонатно-кремнистые породы саргаевского, семилукского и речицкого горизонтов франского яруса верхнего девона являются объектом пристального внимания специалистов в связи с оценкой их перспективности на наличие продуктивных залежей, именуемых «сланцевой» нефтью. В комплексе поисковых работ большое место уделяется геохимическим исследованиям, позволяющим определить особенности органического вещества (ОВ), установить историю формирования нефтяных скоплений в породах-доманикитах, а также параметры необходимые для определения их ресурсов и тп.
Целью данной работы явилось изучение геохимических особенностей состава нефтей терригенного девона и битумоидов рассеянного ОВ пород семилукского горизонта, связанных с миграционными процессами их формирования. В качестве объектов исследований использовались представительные образцы битумоидов из интервала 1662,0-1685,0 м (Табл. 1) пород семилукского горизонта Первомайского месторождения.
На основании исследований, включающих изучение индивидуального и группового состава нефтей и битумоидов на молекулярном уровне, пиролитические исследования пород, а также изучение характера распределения состава
ОВ в разрезе семилук-ского горизонта был установлен ряд принципиальных условий их формирования. К ним в первую очередь необходимо отнести существование анок-сидной обстановки в процессе осадконако-пления в семилукское время. Исследования также позволили установить присутствие в породах семилукского горизонта двух типов битумоидов - син-генетичных, генетически связанных с рассеянным органическим веществом пород, и миграционных, генетически с ним не связанных.
№ обр. Месторождение Скв. Глубина, м
548 Первомайское 467д 1662,2
549 Первомайское 467д 1663,4
550 Первомайское 467д 1664,7
551 Первомайское 467д 1665,8
552 Первомайское 467д 1666,5
553 Первомайское 467д 1667,5
554 Первомайское 467д 1668,3
555 Первомайское 467д 1669,5
556 Первомайское 467д 1670,4
557 Первомайское 467д 1671,6
558 Первомайское 467д 1672,5
559 Первомайское 467д 1673,3
560 Первомайское 467д 1673,4
561 Первомайское 467д 1674,4
562 Первомайское 467д 1675,5
563 Первомайское 467д 1676,6
564 Первомайское 467д 1677,2
565 Первомайское 467д 1677,8
566 Первомайское 467д 1678,7
567 Первомайское 467д 1679,4
568 Первомайское 467д 1680,5
569 Первомайское 467д 1681,6
570 Первомайское 467д 1682,4
571 Первомайское 467д 1683,9
572 Первомайское 467д 1684,4
Табл. 1. Образцы для геохимических исследований
методика исследований
Выполненные аналитические работы включали определение группового состава хлороформенного битумо-ида А и нефтей на основании общепринятых методик. Хроматографические исследования органических образцов проводились на приборе «Кристалл 2000М» методом капиллярной ГХ в режиме программирования температуры от 100оС до 300оС. Пиролитические исследования были проведены на приборе «HAWK».
результаты исследований
Значения Сорг. доманикитов варьируют в очень широком интервале от 1,3 до 26,85 % (среднее - 9,35 %). При этом ряд образцов имеет высокие значения не только по отношению данной группы образцов, но и по данному месторождению.
оценка хлороформенного битумоида. Содержание хлороформенного битумоида (ХБА) в составе доманикитов в исследуемом интервале варьирует от 0,24 до 5,5 % (среднее - 2,61 %). По своему элементному составу они практически однотипны с содержанием углерода от 70,9 % и до 83,72 % (среднее - 80,98 %), водорода - от 8,02 до 10,9 % (среднее - 9,38 %), азота - от 0,94 до 2,26 % (среднее - 1,62 %). Значения отношения Н/С ат. большинства образцов располагаются в узком диапазоне - от 1,5 до 1,68 (среднее - 1,62), за исключением одного образца с отношением 1,82.
В составе битумоидов преобладают смолисто-асфаль-теновые компоненты с содержанием от 69,01 до 87,2 % (средне - 80,36 %). Практически все битумоиды являются смолистыми, за исключением четырех образцов в которых содержание асфальтенов незначительно их превышает. В составе смол превалируют компоненты спирто-бензоль-ной фракции. Битумоидный коэффициент (БК) практически во всех образцах превышает 20, изменяется от 16,21 до 73,71, а его среднее значение по результатам исследования 25-ти образцов составило 31,75.
В групповом составе нефтей преобладают масла - от 58,18 до 67,54 % (средние значения - 61,28 % и 61,7 %, соответственно в нефтях Первомайского и Бондюжского месторождений), а в асфальто-смолистых компонентах - смолы, от 20,51 до 31,47 % (средние величины - 26,87 и 29,39 %, соответственно для нефтей Первомайского и Бондюжского месторождений).
Сопоставление значений ХБА, БК и С позволило выя-
орг.
вить высокую степень корреляционной зависимости между ХБА и Сорг. (коэффициент корреляции 0,76), что, по сути, вполне закономерно - объем хлороформенного битумоида определяется количеством ОВ в породе. Однако между С орг. и битумоидным коэффициентом корреляционная связь обратная и слабая (коэффициент корреляции - минус 0,38). Это может быть объяснено тем, что распределение в разрезе подвижных битумоидов зависит не только от количества ОВ в породе, но и отряда других факторов: фильтраци-онно-емкостные свойства (ФЕС) пород, а также наличие миграционных УВ в данных отложениях.
обсуждение результатов
Оценка миграционного процесса, формирующего нефтяные и газовые залежи в недрах, представляет собой сложную задачу. На практике для её решения используется ряд методик, основанных как на вещественном составе
битумоидов, так и на особенностях их углеводородного состава. Но ни одна из них не приводит к полной оценке данного процесса. Сложность заключается в наличии одинакового набора углеводородов, как мигрирующих из других источников генерации, так и образующихся на месте, что усложняет установление их принадлежности к тому или иному процессу и источнику.
В данной работе используется один из методов, позволяющий получить наиболее полную оценку миграционного процесса. В его основе лежит процесс формирования и переформирования продуктивных отложений при участии газовой среды. На всём пути её движения в недрах из зоны генерации к дневной поверхности происходит массообменный процесс между ею и жидкими средами (ОВ) вмещающих породах. При этом наблюдается внедрение в состав сингенетичного вещества соединений, привнесённых газовой средой.
Для характеристики данного процесса был использован методический подход, основанный на оценке характера молекулярно массового распределения (ММР) соединений, имеющих гомологические ряды широкого состава к которым могут быть отнесены н-парафины, н-циклогексаны, н-алкилбензолы и т.п. Каждый из них имеет свой специфический характер, отражающий как генетические особенности рассеянного органического вещества и стадии его преобразования, так и миграцион-но-аккумуляционные условия формирования их в недрах.
В основу данного метода (С.Б. Остроухов) положена оценка характера ММР членов ряда с точки зрения возможности описания его с помощью математического уравнения. При этом рассматривается возможность описания характера распределения членов как всего гомологического ряда, так и отдельных его участков.
В процессе исследований ММР членов гомологического ряда углеводородов нефтяного ряда широкого состава была установлена их общая закономерность, описываемая следующим экспоненциальным уравнением:
№АеБС, (1)
где А и В - коэффициенты; С - число атомов углерода в молекуле; N - содержание гомологов в ряду (Остроухов, 2006; 2013).
При этом необходимо отметить, что данное распределение соединений возможно только при определённых условиях. Как показывают лабораторные исследования, термокаталитическое воздействие на ОВ пород и нефть в недрах не приводят к экспоненциальному характеру ММР углеводородов. Единственной причиной, приводящей к такому виду распределения соединений в ряду, является массообменный процесс между газовой и жидкой средами. При этом в недрах он реализуются при достаточном объеме газовой среды. В этих условиях соединения из жидкой фазы, находящиеся в ней, как правило, в неравновесном состоянии, переходят в газовую в упорядоченном виде, выраженном в экспоненциальном убывании всех последующих членов ряда. Данное распределение характерно для углеводородов газоконденсата, у которого ММР н-парафинов совпадает с кривой (эталонной), описываемой уравнением 1. Следовательно, частичное или полное совпадение кривой ММР соединений с эталонными значениями, указывает на присутствие в составе флюида углеводородов конденсатной природы. При этом полное
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
ГЕОРЕСУРСЫ
совпадение значений флюида и эталонных указывает на конденсатный его характер, а частичное - на содержание в нём доли конденсатной (миграционной) составляющей.
Всё это было положено в основу программы SynOil, нацеленной на установление характера однородности исследуемого объекта. С её помощью возможно идентифицировать в составе нефти или битумоидов ОВ наличие легких миграционных УВ и оценивать их на количественном уровне. На практике это позволяет дифференцировать нефти и ОВ пород по количеству содержащихся в них миграционных УВ (конденсатной составляющей), что открывает широкие возможности по решению конкретных практических задач, как на стадии геологоразведочных работ, так и в процессе контроля выработки запасов нефти. Дифференциация нефтей по количеству в их составе миграционных УВ позволит также устанавливать этапность формирования залежи, определять блоковое строение залежей, оценивать проводящую способность различных участков разломов и зон трещиноватости, их активность (или пассивность) и наличие современной миграции УВ, поступающих в разрабатываемую залежь. Мониторинг характера ММР в нефтях позволит оценивать эффективность МУН и ГРП - определять вовлечение в разработку ранее не задействованных участков пласта.
Анализ нефтей в пределах поисково-разведочной площади или месторождения может быть использован для определения близости конкретной скважины к разлому, для оценки доли латеральной или вертикальной миграции нефти, а также для идентификации процесса восполнения залежей и локализации участков наиболее активного проявления этих процессов. Благодаря данному методу в углеводородной смеси могут быть выделены и разграничены углеводороды разной генетической природы, конкретизированы условия генерации или этапности формирования нефтяных месторождений (Остроухов и др., 2006; 2013).
Таким образом, используемый методический подход при рассмотрении данного месторождения позволил значительно расширить представление о нём. В частности, дифференциация битумоидов ОВ сланцевых толщ позволяет выделить плотные, практически непроницаемые прослои пород (в них доля миграционных УВ будет отсутствовать, либо будет минимальной), а также участки разреза с повышенной микротрещиноватостью (максимум миграционных УВ).
оценка миграционной составляющей. Для выявления миграционных УВ в составе битумоидов ОВ сланцев была использована методика ММР н-парафинов, доминирующих в их составах над остальными соединениями нефтяного ряда. Как показали исследования, их ММР по всем исследованным образцам битумоидов имеет ряд определённых закономерностей, связанных с условиями их образования. Характерным для них является начало гомологических рядов н-парафинов с состава С14. Начина с него и до С16 в ряду наблюдается интенсивное увеличение содержания последующего члена ряда над предыдущим. Данный факт обычно связан с потерей части образца в низкомолекулярной области при подготовке образца и не является информативным.
Другая общая закономерность в ММР связана с равномерно убывающим характером н-парафинов в интервале С18-С36 с увеличением их молекулярного веса.
Всё это хорошо отражено на рисунке 1, где приведено распределение н-парафинов по 9-ти наиболее представительным образцам битумоидов. Кроме этого, в каждом гомологическом ряду присутствуют свои специфические особенности, что позволило сгруппировать образцы по следующим признакам:
- характер ММР, описываемый экспоненциальным уравнением;
- наличие в ряду концентрационного максимума, приходящегося на соединения состава С16 и С18;
- доминирование соединения состава С26 над сопредельными;
- отсутствие каких-либо закономерностей в распределении на фоне равномерного убывания членов ряда.
Все эти особенности, как уже указывалось выше, связаны как с составом исходного органического вещества, так и с условиями его преобразования. В первую очередь необходимо отметить высокое содержание н-парафинов состава С16 и С18, что, несомненно, указывает на наличие в исходном биоорганическом веществе жирных кислот аналогичного состава. При этом условия их преобразования способствовали наряду с образованию соединений другого состава сохранить и исходный С16 и С18.
В молекулярно-массовом распределении гомологического ряда н-парафинов состава С14-Сз6 наблюдаются две зоны разной генетической природы. Первую зону представляют соединения состава С14-С18. Вторая зона является наиболее представительной по составу от С18 до С30 и выше. Наиболее подробно они были исследованы на примере 9-ти образцов.
Максимальное содержание н-парафинов состава С16 и С выявлено в образцах .№№ 549, 564, 567, где соединения С16 доминируют над соединениями С18. Далее в образцах 565 и 566 содержание С16 и С18 уменьшается, но превышение С16 над С18 сохраняется. В образце 550 содержание С16 и С18 примерно равно, превышения С16 нет, а в образцах 554 и 568 в интервале С14-С20 бимодальное распределение уже отсутствует вследствие низкого содержания С16 и С18.
Таким образом, по наличию концентрационного максимума в ряду, приходящегося на соединения состава С16 и С18, исследованные образцы расположились в следующем порядке: 549 - 564 - 567 - 565 - 566 - 550 - 572 - 554 -568 (ряд 1).
Я 8-
0 -
1
№ образца
—•— 550 554 564
щ £-гС< <у\ —566 —567
\
\ 11 IV —•— 572
ч
1
1 > 1
У
Т 1 Т 1
12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 число атомов углерода
Рис. 1. ММР н-парафинов в составе экстрактов пород
16
14
12
10
6
4
2
34
36
В данном ряду наиболее резко отличаются друг от друга его крайние члены - образцы №№ 549 и 568. Различие в ММР н-парафинов указывает на наличие миграционного процесса, на привнос в породы семилукского горизонта УВ, которые генетически не связаны с сингенетичным ОВ данных пород, а также на наличие смешения миграционных и сингенетичных УВ в различных участках разреза изучаемых отложений. Для подтверждения данного предположения были использованы результаты определения группового состава битумоидов и данные газожидкостной хроматографии (ГЖХ) битумоидов и нефтей, а также пиро-литические исследования пород семилукского горизонта.
Во-первых, предположение наличия миграционных УВ явилось основанием для сравнения битумоидов пород и нефтей Первомайского месторождения, которое было проведено с использованием звездных диаграмм по наиболее информативным коэффициентам: П/Ф (1), П/С17 (2), Ф/С18 (3), С27/С17 (4), Е(С27-С31)/Е(С15-С19) (5), 2нС29/С28+С30 (6), СР1 (7), НЧ/Ч (8), (П+Ф)/(С17+С18) (9).
На рисунке 2а приведены звездные диаграммы двух нефтей Первомайского месторождения. На рисунке 2б приведено сравнение средних значений нефтей и битумо-идов, которое в целом отражает различие в распределении средних значений коэффициентов для нефтей и битумоидов. Однако, если сравнивать каждый образец или группу образцов в отдельности, то картина выглядит иначе. На рисунке 2в показано, что битумоид образца 549 практически идентичен нефтям. А битумоид образца 568 (Рис. 2г) резко отличается от него. Остальные образцы занимают промежуточное положение, и в ряду 1 наблюдается постепенное расхождение в диаграммах битумоидов и нефтей.
Таким образом, по данным ГЖХ в высокоуглеродистых породах семилукского горизонта присутствует, как минимум, два типа УВ - сингенетичное ОВ и миграционные битумоиды (легкая нефть?), которые весьма близки нефтям тиманского горизонта.
Разделение битумоидов по методике ММР и данным ГЖХ хорошо согласуется с результатами определения их
1,2000 9
3
2а
. Скв. 276 | Скв. 60
1
2 1,5000 9
1,0000
2в
| нефть | Битумоид 549
2 1,7000 9
1,2000
2г
нефть | Битумоид 568
группового состава. Если по всем 25-ти исследованным образцам среднее значение содержания масляной фракции составляет 19,6 %, то для образцов, содержащих миграционные УВ, оно равно 22,16 %, а в образцах, где миграционная составляющая почти отсутствует - 12,73 %. В образце 549 доля масляной фракции достигла 31,13 %, а в образце 568 - в два раза меньше, всего лишь 15,2 %.
Различие битумоидов по наличию в них миграционной составляющей подтверждается также данными пиролити-ческих исследований. Сравнение образцов по наличию в них миграционных углеводородов может быть осуществлено через коэффициент т, суть которого заключается в приведении объема легких миграционных УВ (удаленных при экстракции) к начальному значению ТОС образца:
m=((S0*+S1*) - (S0**+S1**))/TOC, (2)
где S0* и S0** - значение S0, соответственно, до и после экстракции, S1* и S1** - значение S1, соответственно, до и после экстракции.
Этот коэффициент позволяет оценить количество в образце легких УВ (которые легко удаляются при экстракции образца) независимо от содержания в породе общего органического углерода (поскольку с ростом ТОС значение S1 будет закономерно увеличиваться). Это подтверждается зависимостью ТОС-т, приведенной на рисунке 3. Наибольшие значения коэффициента т не соответствуют образцам с высоким содержанием органического вещества, поскольку отражают миграционный характер легких УВ. Максимальные значения т отмечены в битумоидах образцов №№ 564 и 567, где по данным ММР присутствуют миграционные УВ. Минимальное значение коэффициента т отмечено для образца 568, где миграционных УВ согласно ММР практически нет.
Таким образом, дифференциация образцов по наличию миграционной составляющей в битумоидах, выявленная по данным ММР, подтверждается результатами ГЖХ и пиролиза. Это доказывает возможность использования методики анализа ММР гомологических рядов для выделения генетических групп УВ как в битумоидах, так и в нефтях для изучения особенностей формирования залежей нефти. Необходимо отметить, что установленный факт наличия миграционных УВ в породах семилукского горизонта подтверждает ранее высказанные предположения о масштабах миграции УВ в пределах Первомайского месторождения (Емельянов и др., 2014; Остроухов и др., 2014).
Также в составе битумоидов ОВ семилукского горизонта выделяется группа образцов, имеющих повышенное содержание соединений состава С26. По аналогии с
♦ ♦
Рис. 2. Звездные диаграммы коэффициентов битумоидов и нефтей (пояснения - в тексте)
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00 3,25 3,50 3,75 4,00
Рис. 3. Зависимость коэффициента m от TOC (ось Х - коэффициент m, ось Y - значения ТОС)
2
8
4
7
14
3
8
3
8
6
4
7
4
7
4
2
0
НМЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
ГЕОРЕСУРСЫ
Георесурсы. 2017. Т. 19. № 1. С. 52-5:
grT
Georesursy = Georesources. 2017. V. 19. No. 1. Pp. 52-5
соединениями С16 и С18 можно предположить наличие высокого содержания в составе исходного РОВ жирной кислоты аналогичного состава.
Кроме н-парафинов гомологическими рядами в неф-тях ОВ пород обладают и циклические соединения до состава С30 и более с алкильными цепями регулярного строения. В отличие от н-парафинов они имеют иной процесс образования, поскольку наличие насыщенного или ароматического кольца в их составе возможно только при реализации серий стадийных процессов в недрах. При этом предполагается наличие как для н-парафинов, так и алкилмоноциклических соединений единого не-фтематеринского вещества, способного дать в процессе своего преобразования широкий гомологический набор углеводородов. Сравнительный анализ ММР данных соединений между собой позволяет охарактеризовать все процессы в недрах, связанные с их образованием.
На рисунке 4 в качестве примера представлены ММР моноциклогексанов (ЦГ) и моноалкилбензолов (АБ) с алкильной цепью регулярного строения. Оно имеет также равномерно убывающий характер с увеличением молекулярного веса. Но, в отличие от н-парафинов, ММР имеет более сглаженный характер. Особенностью данных распределений является высокое содержание в ряду членов состава С21 и С23. Отсутствие данных закономерностей в составе н-парафинов является подтверждением их реликтового характера. Так предшественником АБ состава С21 является природный кортизалин (Остроухов и др., 2009), присутствующий в составе водорослей. Данных ароматические соединения используются для корреляции между ОВ-ОВ и ОВ-нефть. В данном случае они хорошо представлены в образцах 548, 549, 550, 554. В остальных образцах они не просматриваются или находятся в виде следов.
Наибольший интерес из ароматической группы соединений представляют гомологический ряд АБ состава С10-С40 с тетразамещённым бензольным кольцом, из которых три заместителя являются метилами, а один - алкильной цепью изопреноидного строения. Данные соединения хорошо идентифицируются в составе образца при масс-фрагментированию по m/z 134 иону (Рис. 5) (Остроухов и др., 1982). Эти соединения имеют реликтовый характер, связанные с природными биологическими веществами (изоэри-ентенами) состава С40, содержащиеся в фотосинтетических зелёных сернистых бактериях (Chlorobiaceae), обитающие в жёсткой анаэробной среде. Эти соединения в отложениях Татарстана впервые были описаны в работах (Остроухов и др., 2015).
Соотношение суммы низкомолекулярных соединений к исходному С40 позволяет оценить миграционный характер данных соединений. В исходном ОВ содержание С40 всегда выше низкомолекулярных продуктов, что указывает на его сингенетичный характер. В процессе миграции низкомолекулярные соединения наиболее подвижные, что сказывается на значительном увеличении их в составе нефти или ОВ пород. В образцах с высоким содержанием миграционных УВ молекулярное соединение С40 не отмечается, или его содержание находится на фоновом уровне.
моноалкилбензолы моноалкициклогексаны
100 ^ 95 | 90 J 85 I
80 J
75 I 70 I 65 I 60 | 55 i 50 I 45 I 40 J 35 I 30 | 25 | 20 1 15 i
10 I
5 I
0
(Г
0
12
14
16
18
28
30
32
20 22 24 26 число атомов углерода
Рис. 4. ММР циклогексанов и алкилбензолов в составе образцов.
В данной работе для районирования исследуемых образцов применены новые критерии с использованием треугольной диаграммы (Рис. 6) в координатах парафин (С18) - фитан (С18) - каротиноид (С18). Данный набор критериев вызван особенностью исследуемых образцов, связанной с условиями образования исходного биологического вещества. При этом хроматографические пики, их характеризующие, выходят при анализе в близком температурном интервале, не затронутого при
С18 I С19
1Л
Рис. 5. Масс-фрагментограмма по иону m/z 134 I-isorenieratane, II-renieratane, III-renierapurpurane, С16 - число атомов углерода
% \
0.4 0.6
н-парафин
Рис. 6. Распределение образцов на треугольной диаграмме в координатах «н-парафин-фитан-каротиноид» соединений состава С
18
16
14
12
5 10
8
6
4
1 с
п $
SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL
GEORESURSY
пробоподготовке образа. Это даёт основание получить достоверную информацию. Парафин С18 характеризует содержание н-парафинов в составе образца, фитан - долю изопреноидных насыщенных соединений, связанных с синезелёными водорослями, каротиноид С18 характеризует долю ароматических каротиноидов, образованных в процессе бактериальной активности в водной толще. Положение образца на данной диаграмме характеризует влияние того или иного процесса на состав исходного органического вещества и несёт генетическую характеристику условий формирования доманикитов.
Как следует из данной диаграммы (Рис .6), доминированием в образовании сингенетичного ОВ была бактериальная активность. При данных условиях в водной среде образовывались в основном соединения с изопре-ноидной цепью как линейного строения, так и в составе моноароматических соединений. Количественное содержание н-парафинов в составе экстрактов пород позволило отнести их к типу А2 по классификации Ал.А. Петрова.
Один из битумоидов (образец № 548) особо выделяется из общей массы за счёт высокой термодинамической преобразованности соединений, указывающей на их миграционный характер и иной источник их образования. В других образцах наличие миграционных соединений, не связанных генетически с семилукским горизонтом, также наблюдается, но в меньших количествах. В образцах №№ 554 и 568 следы миграции практически отсутствуют.
Выводы
1. Данная работа показала высокую эффективность использования закономерностей ММР углеводородов широкого состава в комплексе геохимических исследований сложных природных объектов.
2. Использование методики молекулярно-массового распределения н-алканов позволило дифференцировать битумоиды ОВ семилукского горизонта по наличию в них миграционной составляющей (УВ, генетически не связанные с ОВ семилукского горизонта). В породах семилукского горизонта было установлено в составе сингенетичных битумоидов присутствие миграционных соединений, имеющих иной источник генерации.
3. Результаты, полученные на основании ММР, хорошо согласуются с групповым составом битумоидов, с результатами ГЖХ (битумоиды и нефти) и пиролитических исследований. Высокая сходимость результатов, полученных различными методами, подтверждает целесообразность использования методики молекулярно-массового распределения для оценки миграционной составляющей в породах различных продуктивных горизонтов и в сланцевых толщах.
4. В битумоидах семилукского горизонта Первомайского месторождения идентифицированы соединения ароматической группы состава С10-С40 с тетразамещённым бензольным кольцом, из которых три заместителя являются метилами, а один - алкильной цепью изопреноидного строения. Эти соединения имеют реликтовый характер и связаны с природными биологическими веществами (изоэриентенами) состава С40, связанных с фотосинтетическими зелёными серными бактериями (Ch1oгobiaceae), обитающими в жёсткой анаэробной среде палеобассейна.
5. Доминирующим процессом в формировании состава ОВ семилукского горизонта была бактериальная
активность, обусловленная особенностью геологической обстановки - присутствием в палеобассейне осадкона-копления значительных по площади и времени наличия безкислородных зон с сероводородным заражением. При данных условиях в водной среде образовывались в основном соединения с изопреноидной цепью как линейного строения, так и в составе ароматических углеводородов.
6. В придонной зоне палеобассейна семилукского времени широко были развиты безкислородные зоны (анок-сидные обстановки), в которых наблюдался активный рост бактериальной биологической массы с последующим формированием участков разреза, наиболее обогащенных органическим веществом.
7. Возникновение аноксидных обстановок с сероводородным заражением, скорее всего, было обусловлено периодической активизацией вулканической деятельности или иными эндогенными процессами, способствовало обогащению им придонной зоны, имело региональный характер и происходило на значительной территории континентального склона.
8. Существование аноксидных обстановок в различных участках бассейна осадконакопления различалось по интенсивности, продолжительности и периодичности возникновения. Площадь их распространения в саргаевско-мендымское время имела более региональный характер. Затем, вследствие изменения интенсивности эндогенных процессов она сузилась. Продолжающееся периодическое возникновение аноксидных событий вдоль глубинных разломов обусловило формирование внутриформационных прогибов Камско-Кинельской системы.
Литература
Остроухов С.Б. Алкилтолуолы состава С12-С30 в комплексе геохимических исследований флюидов Северного Каспия. Вопросы геологии и обустройства месторождений нефти и газа: Сборник статей Филиала ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ВолгоградНИПИморнефть». Волгоград. 2013. Вып. 72. С. 131-142.
Остроухов С.Б., Крыжановский Д.И., Остроухова А.С. Програмный комплекс по оценке фазово-генетической характеристики пластового флюида. ВестникВолгГАСУ: Техн.науки. 2006. № 6(20). С. 198-203.
Остроухов С.Б. К вопросу происхождения н-алкилбензола состава С21 в нефтях. Химия нефти и газа: Мат. 7-й Межд. конф. Томск. 2009. С. 189-190.
Остроухов С.Б., Арефьев О.А., Макушина В.М., Забродина М.Н., Петров Ал.А. Моноциклические ароматические углеводороды с изопре-ноидной цепью. Нефтехимия. 1982. Т. 22. № 6. С. 723-728.
Остроухов С.Б., Плотникова И.Н., Носова Ф.Ф., Пронин Н.В. К вопросу о геохимических критериях изучения фациальных условий формирования сланцевых отложений. Георесурсы. 2015. № 3(62). Т. 1. С. 42-47.
Остроухов С.Б., Плотникова И.Н., Пронин Н.В., Носова Ф.Ф., Салахидинова Г.Т. Геохимические критерии определения палеофаци-альных обстановок формирования доманикитов. Особенности разведки и разработки месторождений нетрадиционных углеводородов: Мат. Межд. научно-практ. конф. Казань: Ихлас. 2015. С. 242-245.
Емельянов В.В., Газизов И.Г., Салихов А.Д., Плотникова И.Н., Носова Ф.Ф., Пронин Н.Е. Перспективы прироста запасов нефти на месторождениях НГДУ «Прикамнефть» за счет возвратных горизонтов в косьвинско-радаевских отложениях. Нефтяное хозяйство. 2014. № 10. С. 64-68.
Остроухов С.Б., Плотникова И.Н., Носова Ф.Ф., Салахидинова Г.Т. Пронин Н.В. Особенности состава и строения нефтей Первомайского и Ромашкинского месторождения нефти. Химия и технология топлив и масел. 2014. № 6. С. 70-75.
Сведения об авторах
Сергей Борисович Остроухов - канд. хим. наук, научный сотрудник, Академия наук Республики Татарстан
Россия, 420111, Казань, ул. Баумана, 20
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ ННН
йШШ'Шщу!
Ирина Николаевна Плотникова - доктор геол.-мин. наук, ведущий научный сотрудник, Академия наук Республики Татарстан Россия, 420111, Казань, ул. Баумана, 20 e-mail: [email protected]
Фидания Фоатовна Носова - заведующий лабораторией, кафедра геологии нефти и газа имени акад. А.А.Трофимука, Казанский федеральный университет
Россия, 420008, Казань, ул. Кремлевская, 4/5
Никита Владимирович Пронин - старший преподаватель, кафедра геологии нефти и газа имени акад. А.А.Трофимука, Казанский федеральный университет
Россия, 420008, Казань, ул. Кремлевская, 4/5
Илгам Гарифзянович Газизов - канд. тех. наук, главный геолог, Нефтегазодобывающее управление «Прикамнефть» ПАО Татнефть
Россия, 423603, Елабуга, Нефтяников пр., 32
Татьяна Петровна Ахманова - начальник отдела геологии углеводородного сырья, Министерство экологии и природных ресурсов Республики Татарстан
Россия, 420055, Казань, ул. Павлюхина, 75
Статья поступила в редакцию 11.10.2016;
Принята к публикации 09.02.2017;
Опубликована 30.03.2017
Migrational Bitumen in the Rocks of Semilukskian Horizon of the Pervomaisky Oil Field
S.B. Ostroukhov1, I.N. Plotnikova1, F.F. Nosova2, N.V. Pronin2, I.G. Gazizov3, T.P. Ahmanova4
'Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Kazan, Russia 2Kazan Federal University, Kazan, Russia
3Oil and Gas Production Department «Prikamneft» PJSC Tatneft, Kazan, Russia 4Ministry of Ecology and Natural Resources of the Republic of Tatarstan, Kazan, Russia
Abstract. Based on the study of the molecular mass distribution in n-alkanes of bitumen of the Semilukskian horizon, the presence of migrational hydrocarbons was revealed in them with a different generation source. The results obtained on the basis of the molecular mass distribution are in good agreement with the group composition of bitumen, as well as with the results of gass liquid chromatography (bitumen and oil) and pyrolytic studies. The high convergence of the results obtained by different methods confirms the expediency of using the molecular mass distribution method for estimating the migration component in rocks of different productive horizons and in shale strata. The dominant process in the formation of initial organic matter of the Semilukskian horizon was the active bacterial environment, caused by anoxid conditions with hydrogen sulfide contamination of the sedimentation basin. The occurrence of anoxic environments with hydrogen sulphide contamination was most likely due to the periodic activation of volcanic activity and other endogenous processes that were regional in nature and took place on a significant area of the continental slope of the ancient platform. The existence of anoxidic environments in different parts of the sedimentation basin varied in intensity, duration, and periodicity of occurrence. The area of their distribution in the Sargaevskian-Mendymskian time was more regional in nature. Then, due to changes in the intensity of endogenous processes, it narrowed. The continued periodic occurrence of anoxidic events along deep faults led to the formation of intra-formation deflections of the Kama-Kinel system.
Keywords: hydrocarbons, bitumoids, domanicites, migration, migratory bitumoids, molecular mass distribution, aromatic carotenoids, anoxic conditions of sedimentation, shale rocks
References
Emel'yanov V.V., Gazizov I.G., Salikhov A.D., Plotnikova I.N., Nosova F.F., Pronin N.E. The prospects for increasing of oil reserves in territory of the Prikamneft due to the discovery of new deposits in Kosvinsko-Radaevskih strata. Neftyanoe khozyaistvo = Oil industry. 2014. No. 10. Pp. 64-68. (In Russ.)
Ostroukhov S.B. Alkyltoluoly of composition C12-C30 in the complex of geochemical studies of fluids of the Northern Caspian. Voprosy geologii i obustroistva mestorozhdenii nefti i gaza: Sbornik statei Filiala OOO «LUKOIL-Inzhiniring» «VolgogradNIPImorneft'». Volgograd. 2013. V. 72. Pp. 131-142. (In Russ.)
Ostroukhov S.B., Kryzhanovskii D.I., Ostroukhova A.S. The program complex for evaluation of the phase-genetic characteristics of reservoir fluid. Vestnik VolgGASU: Tekhn.nauki. No. 6(20). 2006. Pp. 198-203. (In Russ.)
Ostroukhov S.B. On the origin of n-alkylbenzene of the composition of C in oils. Khimiya nefti i gaza: Mat. 7-i Mezhd. konf. [Chemistry of oil and gas: Proc. 7th Int. Conf. ]. Tomsk. 2009. Pp. 189-190. (In Russ.)
Ostroukhov S.B., Aref'ev O.A., Makushina V.M., Zabrodina M.N.,
Petrov Al.A. Monocyclic aromatic hydrocarbons with an isoprenoid chain. Neftekhimiya = Petrochemistry. 1982. V. 22. No. 6. Pp. 723-728. (In Russ.)
Ostroukhov S.B., Plotnikova I.N., Nosova F.F., Pronin N.V. Geochemical Criteria for Facies Conditions in the Formation of Shale Deposits. Georesursy = Georesources. 2015. No. 3(62). Vol. 1. Pp. 42-47. (In Russ.)
Ostroukhov S.B., Plotnikova I.N., Pronin N.V., Nosova F.F., Salakhidinova G.T. Geochemical criteria for the determination of paleofacial environments of domanic formation. Osobennosti razvedki i razrabotki mestorozhdenii netraditsionnykh uglevodorodov: Mat. Mezhd. nauchno-prakt. konf. Kazan: Ikhlas Publ. 2015. Pp. 242-245. (In Russ.)
Ostroukhov S.B., Plotnikova I.N., Nosova F.F., Salakhidinova G.T. Pronin N.V. Peculiarities ofthe composition and structure ofthe oils of Pervomaisky and Romashkinskoye oil fields. Khimiya i tekhnologiya topliv i masel = Chemistry and technology of fuels and oils. 2014. No. 6. Pp. 70-75. (In Russ.)
For citation: Ostroukhov S.B., Plotnikova I.N., Nosova F.F., Pronin N.V., Gazizov I.G., Ahmanova T.P. Migrational Bitumen in the Rocks of Semilukskian Horizon of the Pervomaisky Oil Field. Georesursy = Georesources. 2017. V. 19. No. 1. Pp. 52-58. DOI: http://doi.org/10.18599/grs.19.L9
About the Authors
Sergey B. Ostroukhov - PhD in Chemistry, Researcher, Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan Russia, 420111, Kazan, Baumana St., 20 Irina N. Plotnikova - DSc in Geology and Mineralogy, Leading Researcher, Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan Russia, 420111, Kazan, Baumana St., 20 e-mail: [email protected]
Fidaniya F. Nosova - Head of Laboratory, Department of Oil and Gas Geology, Kazan Federal University
Russia, 420008, Kazan, Kremlevskaya St., 4/5 Nikita V. Pronin - Senior lecturer, Department of Oil and Gas Geology, Kazan Federal University
Russia, 420008, Kazan, Kremlevskaya St., 4/5 Ilgam G. Gazizov - PhD in Engineering Science, Chief Geologist, Oil and Gas Production Department «Prikamneft» PJSC Tatneft Russia, 423603, Yelabuga, Neftyanikov Ave, 32 Tatiana P. Ahmanova - Head of the Department of Geology of Hydrocarbons, Ministry of Ecology and Natural Resources of the Republic of Tatarstan
Russia, 420055, Kazan, Pavlyukhin St., 75
Manuscript received 11 October 2016; Accepted 9 February 2017;
Published 30March 2017
SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL
GEDRESURSY
