|
УДК 552.578.3 : 535.37 |
Определение интенсивности свечения битумоидов в горных породах под люминесцентным микроскопом
В.С. КОВАЛЬЧУК, Г.Я. МОЛОШЕНКО (СО ВНИГРИ)
В последние годы для изучения битуминозности горных пород широко применяется метод люминесцентной микроскопии [1-4]. Существенным недостатком его является глазомерное определение яркости свечения битумоидов.
В Сахалинском отделении ВНИГРИ Г.Я. Молошенко был разработан метод определения интенсивности свечения битумоидов под люминесцентным микроскопом. Замеры проводились на усовершенствованной нами серийной фотоэлектронной установке (флуориметре «Анализ-1»), в которой фотоэлектронный умножитель ФЭУ-15А был заменен на более чувствительный (ФЭУ-35А), вынесенный из регистрирующего блока и размещенный в патроне на сконструированной фотографической приставке люминесцентного микроскопа МЛ-2. Приставка позволяет последовательно изучать и описывать аншлиф (или шлиф) горной породы, замерять интенсивность свечения битумоидов и фотографировать интересующие исследователя объекты на черно-белую или цветную обращаемую пленку.
Для получения стабильных замеров ртутная лампа (ДРШ-250-3) люминесцентного микроскопа через стабилизатор напряжения подключалась к электросети 220 В, микроскоп заземляли.
Принципиальная схема работы этой установки приведена на рис. 1. Свет от ртутной лампы, пройдя через фильтры и диафрагму, поступает на исследуемый образец - аншлиф. Отраженный свет люминесцентного свечения битумоидов через светофильтр ЖС-17 и преломляющие призмы в приставке проектируется либо на окуляр микроскопа, либо на поверхность зеркала. Последняя затемнена и лишь в центре оставлена отражающая поверхность диаметром до 2 мм для ограничения объекта наблюдений. Свет от зеркала направляется на катод фотоэлектронного умножителя, где возникает электрический ток, который усиливается и регистрируется на микроамперметре измерительного пульта флуориметра.
Последовательность работы следующая.
Образец керна раскалывают на две части. Из одной изготовляется петрографический шлиф, а из другой делают аншлиф «сухим» способом, т. е. без применения воды и каких-либо цементирующих веществ. На карборундовом круге вручную на образце выравнивается площадка. Затем на мелком карборундовом диске, установленном на электромоторе, аншлиф полируется. Трудность изготовления аншлифов состоит в том, что некоторые слабосцементированные породы очень плохо поддаются полировке.
Аншлиф описывают, затем замеряют интенсивность свечения битумоидов из различных его участков и фотографируют. Перед замером интенсивности свечения необходимо произвести эталонировку прибора.
В качестве эталона используется специальное урановое стекло, обладающее стабильным свечением (входит в комплект флуориметра). На второй шкале апертурной диафрагмой и ручкой чувствительности стрелка микроамперметра устанавливается на делении 100.
В аншлифе, помещенном на столике люминесцентного микроскопа, при открытой диафрагме выбирается объект (трещина или пора, заполненная УВ). Полевой диафрагмой ограничивается участок, освещаемый ультрафиолетовыми лучами; включают фотоэлектронный умножитель и замеряют интенсивность люминесцентного свечения битумоидов (в условных единицах – люмах (Указанная единица предложена авторами. - Прим. ред.)). Люм равен одной сотой интенсивности свечения уранового стекла.
Перед началом изучения следующего образца необходимо повторить эталонирование прибора. Полученные замеры целесообразно наносить на карты (разрезы), что в дальнейшем позволит их использовать для изучения характера и путей миграции УВ.
Для определения в породе процентного содержания битумоидов была предпринята попытка графически сопоставить данные люминесцентно-битуминологического анализа (по сумме хлороформенного и спиртобензольного экстрактов) с интенсивностью свечения.
Образцы - однородные глинистые породы - раскалывались на две половины. Одна часть изучалась количественным люминесцентно-битуминологическим методом, а на другой определялась интенсивность люминесцентного свечения рассмотренным методом. Результаты проведенных анализов были нанесены на график (рис. 2). Точки оказались расположенными почти на прямой линии, что указывает на зависимость яркости свечения от концентрации битумоидов. При помощи такого графика в последующем можно определять количественное содержание битумоидов по интенсивности свечения.
Применение предлагаемого метода для решения вопросов миграции и аккумуляции УВ показывается нами на примере Монгинского газонефтяного месторождения. По данным сейсмических работ и поисково-разведочного бурения отложения нутовской (N2nt) и окобыкайской (N1ok) свит со стратиграфическим (возможно, угловым) несогласием залегают на породах дагинской (N1dg) свиты (рис. 3), дислоцированных в относительно крупную (15х3 км) антиклинальную складку, ориентированную в меридиональном направлении. Структура пересечена серией конседиментационных разрывов, формировавшихся при осадконакоплении дагинской и окобыкайской свит. Амплитуды разрывов возрастают от нескольких десятков метров в отложениях нутовской свиты до 600 м в породах дагинской свиты на глубине 2500-2700 м.
Нефтегазоносность связывают с образованиями последней (см. рис. 3). Приток нефти дебитом 230 м3/сут через 9-мм штуцер был получен при опробовании пласта XX, залегающего в низах свиты.
Основные скопления нефти и газа выявлены поисково-разведочным бурением в верхней части этой же свиты. В своде структуры (скв. 7) установлена продуктивность следующих пластов: II, III, IV, IVa, V, VI, VII-VIII, IX. Этаж нефтегазоносности достигает 430 м. Благодаря высоким фильтрационным свойствам песчаников дебит нефти составил 200 т/сут, газа 250 тыс. м3/сут.
Для нахождения следов миграции УВ были использованы данные люминесцентно-микроскопического изучения битумоидов на образцах керна из скв. 1,3,4,6, пробуренных по продольному профилю. Отложения даехуриинской (N1dh) свиты, вскрытые скв. 1 в интервале 3045-3165 м, представлены монотонной толщей кремнистых аргиллитов с маломощными прослоями алевролитов. Первые в основной массе содержат законсервированные кремнеземом легкие битумоиды, люминесцирующие светлыми зеленовато-желтыми цветами свечения с интенсивностью до 38 люм. В линзах и прослоях с алевритовым материалом наблюдался постепенный переход к голубовато-зеленым тонам. В мелких трещинах, пересекающих кремнистые аргиллиты, отмечены эпибитумоиды с желтоватыми и оранжевыми цветами свечения с интенсивностью до 45 люм. При компонентном анализе битумоидов из аргиллита (3049-3054 м) установили следующий их состав, %: масел 41,1, смол 32,64, асфальтенов 25,26.
Отложения уйнинской (N1un) свиты, вскрытые скв. 1 в интервале глубин 2220-3045 м, характеризуются флишоидным переслаиванием уплотненных глин и алевролитов в низах разреза и песчаников в его верхах. В уплотненных глинах наблюдаются равномерно рассеянные битумоиды, люминесцирующие зеленовато-желтым свечением с интенсивностью до 30 люм. Мелкие трещины, секущие глины, заполнены эпибитумоидом с оранжевым цветом люминесценции. Линзы и прослои, состоящие из алевролитов и песчаников, насыщены легкими миграционными битумоидами, люминесцирующими зеленовато-желтым и голубовато-зеленым цветом с интенсивностью свечения до 50 люм.
Битумоид, извлеченный из глины с глубины 2547-2555 м, состоит из масел (36,44%), смол (44,86) и асфальтенов (18,7).
Дагинская свита (мощностью до 1500 м) сложена преимущественно хорошо проницаемыми пластами песчаников (10-100 м), реже алевролитов с прослоями глин (5-30 м). В средней части ее отмечены пропластки угля.
Насыщенность песчаных пород битумоидами по разрезу неравномерная. В песчаниках, залегающих в нижней части разреза, они люминесцируют ярким желтоватым, желтовато-зеленым цветом (20-35 люм). Продуктивный песчаный пласт XX содержит нефть, люминесцирующую желто-голубым цветом (75 люм). Плотность ее 0,8426 г/см3, количество акцизных смол 2,40, а парафинов 5,24%. Компонентный анализ битумоида, извлеченного из песчаника из интервала 1962-1970 м, показал следующий его состав (%): масел 44,7, смол 40,9, асфальтенов 14,4. В глинах отмечены небольшие трещины, заполненные оранжевым битумоидом.
В угленосных отложениях (средняя часть свиты) преобладают битумоиды, люминесцирующие буроватожелтым цветом (до 15 люм).
Для продуктивных песчаников пластов II, III, IV, IVa характерна наибольшая интенсивность свечения - до 80 люм. УВ люминесцируют желтовато-голубым и голубовато-желтыми цветом. Состав битумоидов (%): масел 73,3, смол 24,0, асфальтенов 2,7.
Глины окобыкайской свиты под люминесцентным микроскопом тускло светятся буроватым светом (15-20 люм). Небольшие трещины, секущие глины, заполнены оранжевым, оранжевато-желтым битумоидом.
Первичные ореолы рассеивания УВ над газонефтяными залежами были прослежены при изучении 100-метрового интервала керна из скв. 4. Следы вертикальной миграции УВ зафиксированы в глинах окобыкайской свиты на расстоянии 30 м выше залежи газа пласта II-III. Битумоиды люминесцируют желтовато-бурым цветом (до 30 люм). Еще выше по разрезу интенсивность свечения уменьшается до 20 люм. Преобладают битумоиды с темно-бурым цветом люминесценции. По трещинам в глинах УВ установлены выше по разрезу на отрезке до 100 м.
Таким образом, наибольшая интенсивность свечения в однотипных по составу породах отмечается для кремнистых аргиллитов и уплотненных глин даехуриинской и уйнинской свит и уменьшается вверх по разрезу в глинах окобыкайской свиты.
Учитывая наличие многочисленных следов миграции эпибитумоидов особенно по трещинам, отложения первых двух свит следует расценивать как нефтегазопроизводящие (нефтематеринские). Путями для вертикальной миграции битумоидов в них, видимо, являлись как мелкие трещины, так и зоны крупных кон- седиментационных разрывов. Аккумуляция УВ происходила только в тех алеврито-песчаных коллекторах, которые были изолированы покрышками глин мощностью свыше 30 м. По песчаным пластам могла осуществляться и горизонтальная миграция УВ.
Верхние песчаные пласты дагинской свиты, перекрытые мощной толщей глин окобыкайской свиты, содержат залежи нефти и газа, разделенные небольшими (до 5-10 м) прослоями глин. Насыщение песчано-алевритовых пород УВ до промышленных кондиций контролируется тектоническим фактором. В своде структуры конседиментационной и современной (район скв. 7) наблюдается наибольший этаж (430 м) нефтегазоносности. В тектонических блоках на южной периклинали в скв. 1, 3 и 4 и на северной в скв. 8 высота его уменьшается до 50- 200 м.
Существенное значение для размещения газонефтяных залежей имели конседиментационные разрывы, несомненно служившие путями миграции УВ вследствие проявления многочисленных подвижек в окобыкайское и дагинское время. Некоторые из этих разрывов и сейчас являются проводниками термальных вод (район Горячие Ключи).
Таким образом, разработанный и описанный выше метод определения количественного содержания битумоидов по яркости люминесцентного свечения под микроскопом имеет научное и практическое значение для решения ряда проблемных вопросов в нефтяной геологии - миграции и аккумуляции УВ, разработки поисковых критериев.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Колпенский Г.П. Метод люминесцентной микроскопии при изучении битуминозности горных пород.- Геология нефти и газа, 1958, № 6, с. 39-46.
2. Олли И.А. Органическое вещество и битуминозность осадочных отложений Сибири. Новосибирск, Наука, 1975.
3. Саркисян И.С. Исследование рассеянных битумов с помощью ультрафиолетовой микроскопии. М., Наука, 1970.
4. Флоровская В.Н., Овчинникова Л.Н. Люминесцентная микроскопия битуминозных веществ. М., изд. МГУ, 1970.
Поступила 30/Х 1978 г.
Рис. 1. Принципиальная схема работы установки
Рис. 2. График зависимости интенсивности свечения битумоидов от их количественного содержания
Рис. 3. Продольный геологический разрез Монгинского газонефтяного месторождения с результатами люминесцентно-микроскопических исследований (составил Ю.Ф. Федоровский, 1977 г.).
1 - газ; 2 - нефть; 3 - разрывы; 4 - песчаники; кривые: 5 - цветовой характеристики, 6 - интенсивности свечения, в люмах; 7 - сейсмические площадки; 8 - количественные значение интенсивности свечения, в люмах