ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РАЗНОСТИ БИТУМОИДОВ СОЛЕЙ ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

  • Т.А. ОДИНЦОВА Горный институт УрО РАН

Аннотация

Битумоиды - один из основных компонентов рассеянного органического веще- ства (РОВ), геохимические характеристики которых позволяют судить как об условиях осадконакопления, так и особенностях постседиментационных преобразований осадоч- ных пород. Для получения геохимической информации о битумоидах солей был изучен керн контрольно-стволовой скважины № 704-1 Половодовского участка (принятой ус- ловно за фоновую), солеразведочных скважин Палашерского (№ 107г-1) и Белопаш- нинского (№№ 2202, 2203, 2205-2207) участков, сопряженных с Уньвинско-Шершнев- ской зоной нефтегазонакопления. Выделение битумоидов из керна проводилось методом холодной экстракции с использованием хлороформа (хлороформенный битумоид ХБА) и спиртобензола 55 ----------------------- Page 56----------------------- (спиртобензольный битумоид СББ). Процедура извлечения битумоидов из солей не унифицирована и на практике используются разные методические подходы, описанные в предыдущих работах [1, 4]. Вещественно-структурный состав битумоидов изучали с использованием ИК-Фурье спектрометра Frontier и газового хроматографа Agilent 6890N MSD 5975. Результаты количественного анализа. Содержание ХБА в керне скважины № 704-1 изменяется от 6,9-36,5 мг/кг в со- лях сильвинитово-карналлитовой зоны (СЗ-КЗ) до 244,5-442,4 мг/кг в подстилающей каменной соли (ПдКС). Содержание СББ в соляной части разреза изменяется в диапа- зоне 6,6-467,1 мг/кг, т.е. вполне сопоставимо с содержанием ХБА, что указывает на присутствие как автохтонной, так и аллохтонной органики [3]. Битуминозность солей Уньвинско-Шершневской зоны нефтегазонакопле- ния значительно выше: содержание ХБА изменяется от 10,5-547,0 мг/кг в солях СЗ-КЗ до 1352,4-2378,0 мг/кг в ПдКС. Максимальная битуминозность в СЗ и КЗ характерна для керна скважины № 107г-1, пробуренной в пределах контура неф- тяного месторождения им. Архангельского, что можно связать с присутствием миграционных компонентов. В меньшей степени это проявляется в разрезе сква- жины № 2202, расположенной в законтурной части Шершневского нефтяного ме- сторождения. В части образцов был проведен количественный анализ битумоидов нерас- творимого остатка (Н.О.) солей. Содержание ХБА в комплексных образцах кер- НО на скважины № 704-1 составляет 17,9-562,9 мг/кг Н.О., в самом керне - 6,9-442,4 мг/кг соли. Несомненно, битуминозность Н.О. солей выше битуминозности самих солей и увеличение содержания Н.О. неизбежно приводит к росту подвижной ор- ганики в породах (рис. 1). 25 1 442 2 174 ы 20 д о р о п 15 г к / г м 10 , А Б Х 5 0 1,8 8,3 9,3 245,0 1,8 13,1 17,0 84,4 н.о., г/кг породы Рис. 1. Содержание ХБА в солях и их нерастворимых остатках 1 - скв. № 704/1, 2 - скв. № 2205, - соль, - Н.О. соли Однако расчеты на породу показали, что массовая доля ХБАН.О. в ХБА со- лей, вскрытых скважиной № 704-1, составляет 29,9-54,8% (среднее значение 39,7%). Можно было бы предположить, что остальные 45,2,6-70,1% ХБА солей ге- нетически связаны с Н.О. и по отношению к хлоридной матрице являются параав- тохтонными. В этом случае ХБАН.О. должен нести признаки остаточного битумои- да, а ХБА соли, включающий параавтохтонную составляющую, признаки миграци- онного характера. Но даже по содержанию УВ это не подтверждается: в ХБАН.О. на долю УВ приходится 29,0-88,4% (среднее 57,2%), в ХБА солей - 7,2-88,6% (сред- нее 29,4%). Приведенные данные свидетельствуют, что битуминозность солей обу- словлена не только присутствием глинистого материала, а всем морским биоцено- 56 ----------------------- Page 57----------------------- зом, хотя вопрос о развитии органической жизни в условиях бассейнов соленакоп- ления является дискуссионным [5]. В керне скважины № 2205 доля ХБА в ХБА Н.О. солей составляет 6,7-67,4% (среднее 35,5%) и связь между содержанием Н.О. и его би- туминозностью не прослеживается (рис. 1). По всей видимости, рост содержания ХБА в солях в данном случае связан с влиянием миграционных компонентов, которые по от- ношению к вмещающим отложениям являются, как минимум, аллохтонными. Результаты качественного анализа. Фоновая скважина № 704-1. По данным ИК-спектрометрии в составе ХБА солей доминируют кислородные соединения: на спектрах наиболее интенсивными -1 -1 являются эфирная (1000-1300 см ) и карбонильная (1700-1750 см ) полосы. По данным хромато-масс-спектрометрии (ХМС) в широком наборе О-содержащих со- единений наиболее представительными являются простые эфиры, спирты и кисло- ты, преимущественно в сложноэфирной форме. Наиболее встречаемыми являются кислоты с числом атомов углерода в цепи С -С , т.е. являются продуктами преоб- 2 18 разования липидов морского биоценоза. Обнаружены и длинноцепочечные спирты (С -С , С ), связанные с восками растительного или животного происхождения. 21 23 41 Часть спиртов и кислот имеет ациклическую изопреноидную структуру (фарнезол, дигидрофитол, фарнезановая, фитановая кислоты и т.д.), присущую в основном растительной органике. Имеются и циклические изопреноиды (кислородные про- изводные циклогексенов, бициклогептанов, бициклодеканов и т.д.), но стероиды не обнаружены, хотя фиксируется присутствие холестанов (частота встречаемости 27%). Простые эфиры, оксиэфиры, кетоэфиры преимущественно циклические, со структурой фурана, тетрагидрофурана, пирана и т.д. Они представляют собой про- дукты преобразования углеводного материала, на что указывает и разнообразие производных фураноз и пираноз. Ароматические структуры представлены произ- водными фенола, бензальдегида и бензойной кислоты, которые являются меткой высшей растительности. УВ в битумоидах керна скважины № 704-1 преимущественно алифатиче- ские, их содержание в гексановой фракции ХБА составляет 1,8-85,7%, доля цик- ланов - 0,2-5,1%. Алифатичность - генетический признак сапропелевой органики. Среди алифатики преобладают нормальные (0,8-66,3%) и изопреноидные (0,1- 51,5%) алканы. По совокупности геохимических характеристик (молекулярно-мас- совое распределение, Σн-С≤20/Σн-С≥21, нч/ч) установлено, что около 70% н-алка- нов продуцировано морским планктоном, а остальные - с участием высшей расти- тельности. Поступление континентальной органики в бассейн седиментации отра- жено на периодическом увеличении коэффициента Σизопренанов/Σн-алканов до значений 1,47-2,97 и росте гомологов от С и выше в составе н-алканов. Обста- 25 новка осадконакопления при этом имела преимущественно восстановительный ре- жим - значения коэффициента пристан/фитан (Pr/Ph) меньше единицы. Коэффици- ент термической зрелости Pr+Ph/н-С +н-С достаточно высок (0,16-8,49, среднее 17 18 значение 2,08), что указывает на слабую преобразованность РОВ. Однако, на фоне этой сингенетичной и незрелой органики в солях хаотично встречаются пер- фторалкилдисульфиды, алкилантрацены, флуорантен, пирен, алкилдибензотиофе- ны и т.п., синтез которых реализуется при достаточно жестких термобарических условиях, что позволяет связать их с флюидными потоками из нижележащей части разреза. Скважины №№ 107г-1, 2202, 2203, 2205-2207. ХБА керна этих скважин характе- ризуется высоким углеводородным индексом, особенно в части циклических УВ, доля которых в аналитах достигает 11,0-19,5%. Но преобладающей остается алифатика, на долю которой приходится порядка 80% гексановой фракции ХБА. Н-алканы (3,4- 57 ----------------------- Page 58----------------------- 57,8%) представлены гомологическими сериями от С до С с максимальным содер- 10 44 жанием С -С и С ; в единичных образцах максимум приходится на С -С и С . По 16 18 20 25 29 36 геохимическим коэффициентам (Σн-С≤20/Σн-С≥21, нч/ч) среди н-алканов преобладают короткоцепочечные четные гомологи, основным продуцентом которых являются липи- ды морского генезиса, преобразование которых реализуется в восстановительной об- становке эвапоритовых фаций [2]. Ациклические изопреноидные УВ (3,0-41,11%) представлены насыщен- ными, ненасыщенными, регулярными, нерегулярными структурами i-С , i-С , 11 12 i-С -i-С , i-С , i-С , i-С , i-С . Преобладают Ph и Pr, коэффициент отноше- 15 22 24 25 30 39 ния которых для 79% аналитов имеет значения 0,27-0,99. Доля низших структур (≤i-С ), генерация которых реализуется при достаточно глубоком окислении 16 фитола, мала и лишь в единичных образцах достигает 25-31% от суммы изопре- нанов. Расчеты геохимических коэффициентов нормальных и изопреноидных алка- нов показали, что отношение Σизопренаны/Σн-алканы = 0,09-0,98 (среднее значе- ние 0,50), т.е. органика достаточно зрелая. Вместе с тем, коэффициент термиче- ской зрелости Pr+Ph/н-С +н-С и индексы созревания Pr/н-C , Ph/н-C доста- 17 18 17 18 точно высоки и отвечают низкой степени преобразования РОВ. Для 75% аналитов Pr+Ph/н-С +н-С = 1,15-5,09 (среднее 2,24), Pr/н-C =0,64-2,92 (среднее 1,20), 17 18 17 Ph/н-C 18=1,18-26,73 (среднее 4,88). Значения этих показателей увеличиваются вниз по разрезам скважин, что обусловлено снижением н-алканов и ростом изопренанов в ХБА керна с глубиной (рис. 2, 3). 9 9 9 а а 15,515,5 1 1 2 т т н н е е и и ц ц и и 6 6 6 ф ф ф ф э э о о к к е е и и н н 3 3 3 е е ч ч а а н н з з 0 0 0 203 203212 212218 218220 220228 228239 239245 245266 266270 270273 273 312 318 322 323 328 335 340 357 360 363 глубина, м Рис. 2. Характер изменения геохимических коэффициентов по разрезу 1- скв. № 2202, 2 - скв. №2207, - термический коэффициент Pr+Ph/н-С +н-С , 17 18 индексы созревания: - Ph/н-С , - Pr/н-С , - линия тренда 18 17 60 30 1 2 % , в о ан 40 20 к л а е и н а ж р 20 10 е д о с 0 0 203 212 218 220 228 239 245 266 273 265 275 286 298 300 307 313 343 372 КЗ СЗ ПдКС КЗ СЗ ПдКС Рис. 3. Характер изменения нормальных и изопреноидных алканов по разрезу 1 - скв. № 2202, 2 - сквю № 704/1, - н-алканы, - изопренаны, - линия тренда В ХБА керна фоновой скважины № 704-1 тенденция в части н-алканов об- ратная, даже без учета высоких показателей маркирующей глины (рис. 3). Учиты- 58 ----------------------- Page 59----------------------- вая, что температуры в пределах соленосной части разреза достаточно близкие, выявленные факты можно объяснить только поступлением миграционных компо- нентов из нижележащей части разреза. Причем в их составе присутствуют не толь- ко алифатические УВ, влияние которых на геохимию битумоидов проявилось наи- более ярко. Среди нафтенов идентифицированы адамантаны (метил-, этиладаман- таны; функциональные производные с O, N, S), наиболее разнообразные в ХБА керна скважины № 2202. Среди аренов присутствуют карбо- и гетероциклические структуры (метилфлуорены, метилантрацены, метилбензотиазолы, бензокарбазолы и т.д.) с максимальным содержанием в карналлите пласта Д скважины № 107г-1. Таким образом, на отдельных участках зоны нефтегазонакопления в составе ХБА солей зафиксированы соединения, синтез которых в термобарических усло- виях соляной толщи достаточно проблематичен, что позволяет связать их с раз- грузкой флюидных потоков из нижележащей части разреза, в том числе и нафтид- ного типа. Выводы: - в соответствии с генетической классификацией рассеянного органического ве- щества битумоиды солей Верхнекамского месторождения относятся преимущественно к сапропелевым, сингенетичным вмещающим отложениям; - битумоиды преимущественно автохтонные, продуцированные органическим материалом морских фаций, и в разной мере содержащие аллохтонный континенталь- ный гумус; - геохимические характеристика нормальных и изопреноидных алканов крайне изменчивы, что сложно объяснить первичными факторами - генетическими особенно- стями исходного биогенного ОВ, условиями его фоссилизации и преобразования в гео- молекулярные формы; - одной из наиболее вероятных причин геохимического разнообразия является воздействие на сингенетичную органику соляных пород флюидных потоков из ниже- лежащей части разреза, являвшихся носителями геохимически активных веществ с вы- соким энергетическим потенциалом.

Литература

  1. Бачурин Б.А. Методические особенности изучения органического вещества солей / Б.А. Бачурин, Т.А. Одинцова // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении: науч. чтения памяти П.Н. Чирвинского, посвящ. 200-летию РМО / ПГНИУ [и др.]. - Пермь, 2017. - Вып. 20. - С. 289-296.
  2. Ильинская В.В. Генетическая связь углеводородов органического вещества пород и нефтей. - М.: Недра, 1985. - 160 с.: ил.
  3. Методическое руководство по люминесцентно-битуминологическим и спектральным методам исследования органического вещества пород и нефтей. - М.: Недра, 1979. - 204 с.: ил.
  4. Одинцова Т.А. Особенности органического вещества солей зон нефтегазонакопления / Т.А. Одинцова, Б.А. Бачурин // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении: науч. чтения памяти П.Н. Чирвинского / ПГНИУ [и др.]. - Пермь, 2018. - Вып. 21. - С. 443-450.
  5. Федоров Ю.А. Рассеянное органическое вещество пород древних солеродных бассейнов // Физико-химические закономерности осадконакопления в солеродных бассейнах. - М., 1986. - С. 3-12.
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи