О радиогенном происхождении аргона в составе природного и нефтяного газа
Л. М. КУШКО. И.Д. ЗВЕРЕВ
Существует мнение, что редкие газы в недрах земли (кроме гелия) являются газами атмосферного происхождения. Это утверждение относилось в первую очередь к аргону, который преобладает среди редких газов, содержащихся в атмосфере.
Редкие газы химически инертны, поэтому их наличие в литосфере может быть объяснено проникновением из атмосферы или образованием в результате процессов радиоактивного распада элементов. Радиоактивное происхождение ископаемого гелия считается доказанным. Что касается аргона, то хотя стало известно его образование путем радиоактивного распада изотопа калия, все же в геохимическом балансе аргона существенная роль калия не признается [1, 2]. Это мнение основывается на том, что:
1. аргон более прочно, чем гелий, удерживается кристаллической решеткой минералов и очень мало выделяется из пород в поровое пространство [3, 4]. На этом и был основан аргоновый метод определения абсолютного возраста пород [5];
2. радиоактивность калия очень слаба и составляет около 0,001 радиоактивности урана [6].
Дальнейшие исследования [5, 7] показали, что не все минералы прочно удерживают радиогенный аргон. Например, древние микроклин-пертиты теряют в среднем 25% аргона. Не исключена возможность, что имеются минералы, теряющие еще большее количество аргона.
Несмотря на то, что содержание изотопа калия К40 в составе калия весьма незначительно (лишь 0,0119% [8]) и только в 11,2% К40 происходит так называемый калий-захват, приводящий к образованию изотопа аргона Аr40 [9], все-таки значительное распространение калия в литосфере (по расчетам А.Е. Ферсмана содержание калия составляет 0,15% массы Земли) увеличивает значение калия в образовании радиогенного аргона. Например, количество изотопа Аr40 в аргоне, находящемся в калийной руде, в 3 раза превышает его содержание в аргоне атмосферы [10].
В 1959 г. Э.К. Герлинг по нашей просьбе в связи с исследованиями редких газов в институте КуйбышевНИИНП произвел анализы аргона из газа некоторых нефтяных и газовых месторождений Куйбышевской и Оренбургской областей на изотопный состав.
Пробы попутного и природного газа выбирались таким образом, чтобы получить результаты по разрезу многопластового месторождения и одновременно охватить все основные продуктивные горизонты нефти и газа. В таблице даны результаты этих анализов.
Из приведенных данных видно, что в аргоне, содержащемся в природных газах пермской системы, исключая газ Жуковского месторождения, радиогенный аргон не обнаружен.
Наличие радиогенного аргона в газе Жуковского месторождения, по-видимому, можно объяснить происхождением этого газа в более глубоких горизонтах, что согласуется с аномалийной характеристикой пластовых вод Жуковского месторождения в перми, которая напоминает характеристику пластовых вод девона.
В.А. Кротова [11] допускает подъем пластовых вод из глубоко залегающих горизонтов палеозоя по нарушениям Жуковской структуры.
В аргоне попутных газов всех продуктивных горизонтов обнаружен радиогенный аргон. Как видно из таблицы, составленной по абсолютному возрасту пластов [13], содержание радиогенного аргона возрастает в более древних породах.
Приведенные концентрации радиогенного аргона (до 49% по отношению ко всему аргону) опровергают расчеты Н.И. Трещиной [12], показывающие, что количество радиогенного аргона, попадающего в поровое пространство, остается в пределах чувствительности прибора.
Колебания процентного содержания радиогенного аргона на фоне общего роста его количества с глубиной можно объяснить различной газонасыщенностью нефтей.
На основании изложенного можно сделать следующие выводы.
1.Анализом изотопного состава проб аргона выявлено наличие аргона воздушного и радиогенного происхождения:
а) в пробах природного газа весь аргон оказался воздушного происхождения;
б) в пробах попутного газа был обнаружен воздушный и радиогенный аргон.
2.Наблюдается общее закономерное увеличение содержания радиогенного аргона с глубиной (т. е. чем древнее породы, вмещающие нефть, тем больше содержание радиогенного аргона).
3.Значительная величина отношения содержания радиогенного аргона к общему количеству аргона ставит вопрос о введении соответствующих поправок на радиогенный аргон в геохимических формулах, в которых содержание аргона используется в качестве параметра.
ЛИТЕРАТУРА
1. Савченко В.П. К вопросу о геохимии гелия. Сб. Природные газы, № 9, ОНТИ, 1935.
2. Козлов А.А. Проблемы геохимии природных газов. Гостоптехиздат, 1950.
3. Флоренский К.Н. О соотношении инертных газов и азота в природных газах. Геохимия, № 3, 1956.
4. Савченко В.П. Аргон и гелий как индикаторы условий происхождения нефти и газа и формирования их залежей. Газовая промышленность, № 5, 1958.
5. Герлинг Э.К. Аргонный метод определения возраста и его применение для расчленения докембрийских образований Балтийского и Украинского щитов. Геохимия, № 5, 1956.
6. Роджерс Д.Ш. Гелионосные природные газы. ОНТИ, 1935.
7. Вассербург Г. Определение возраста по отношению Аr40/К40. Сб. Ядерная геология. ИЛ, 1956.
8. Niеr А.О. A redetermination of the relative abundances of the isotopes of carbon, nitrogen, oxygen, argon and potasium. Phys. Rev. 77, 1950.
9. Аренс Льис X. Распространение калия. Сб. Ядерная геология. ИЛ, 1956.
10. Намиас М. Ядерная энергия. ИЛ, 1955.
11. Кротова В.А. Роль гидрогеологических факторов в образовании, сохранении и разрушении нефтяных залежей. Гостоптехиздат, 1957.
12. Трещина Н.И. Исследование нефтяных газов некоторых районов Волго- Уральской нефтеносной области. Геохимический сборник, № 5, Гостоптехиздат, 1958.
13. Вассоевич Н.Б. Абсолютная геохронология. Спутник полевого геолога-нефтяника, т. II. Гостоптехиздат, 1954.
КуйбышевНИИ НП
|
Месторождение |
Пласт |
№ скв. |
Тип газа |
Содержание радиогенного аргона, % к общему аргону |
Примечания |
|
Кирюшкинское |
КС |
11 |
природный |
0 |
Погрешность определения радиогенного аргона составляет ±1,5% |
|
Жуковское |
КС |
22 |
14,1 |
||
|
Ашировское |
ТС |
42 |
0 |
||
|
Садкинское |
К-1 |
22 |
0 |
||
|
Покровское |
а4 |
347 |
попутный |
1,0 |
Трапный газ |
|
То же |
О2 |
85 |
7,0 |
То же |
|
|
» |
Б0 |
77 |
12,0 |
» |
|
|
» |
Б2 |
608 |
7,2 |
» |
|
|
Дерюжевское |
В-1 |
110 |
6,2 |
» |
|
|
Покровское |
ДЛ-1 |
35 |
15,3 |
» |
|
|
Мухановское |
Д-II |
428 |
11,4 |
» |
|
|
Михайловское |
Д-II |
29 |
48,8 |
» |