В порядке обсуждения.

В строении месторождений сероводородсодержащих газов и самородной серы много общего. Их продуктивность связана с сульфатно-карбонатными толщами, для них характерен один и тот же комплекс вторичных минералов, залежи газа и самородной серы контролируются одним типом структур - локальными поднятиями и т. д.

В размещении же скоплений сероводородсодержащих газов и самородной серы отмечается некоторая пространственная разобщенность. Так, когда продуктивность связана с одним сульфатно-карбонатным комплексом, залежи самородной серы обрамляют скопления сероводородсодержащих газов, занимая более высокое гипсометрическое положение. При наличии в разрезе нескольких разновозрастных сульфатно-карбонатных толщ серные залежи обычно локализуются в верхней толще, а газовые - в нижних.

Однако генетическая сущность наблюдаемых взаимоотношений сероводородсодержащих газов и самородной серы до сих пор неясна, хотя решение этого вопроса имеет не только теоретическое, но и практическое значение, так как оно позволит выполнять прогноз сероводородоносности и сероносности тех или иных территорий, используя генетический принцип.

С этой целью нами рассмотрены особенности размещения месторождений самородной серы и зон серной минерализации в пределах провинций и областей сероводородсодержащих газов на территории СССР.

Анализ материалов показывает, что серопроявления того или иного масштаба установлены практически во всех провинциях и областях сероводородоносных газов СССР. В качестве примера следует остановиться на характеристике некоторых из них.

В пределах Волго-Уральской провинции серопроявления и промышленные залежи самородной серы известны в Средневолжской области (см. рисунок ). Здесь сероносными являются сульфатно-карбонатные отложения казанского яруса верхней перми, представленные известняками, доломитизированными известняками и гипсами. Месторождения серы и зоны серной минерализации сосредоточены в западной части региона, а на востоке отложения этого комплекса становятся газоносными. Содержание сероводорода в газах невысокое, обычно около 1-1,5 %. На некоторых месторождениях (Аманакское) в газоносных коллекторах были установлены выделения кристаллов самородной серы [4].

Наличие серы отмечается и в карбонатных коллекторах нефтяных месторождений, попутные газы которых содержат сероводород. Так, кристаллы самородной серы были установлены в известняках кизеловского горизонта турнейского яруса на Султангуловском, Стрельненском и Зольненском месторождениях [10]. М.И. Фадеев считает, что образование рассеянной серы в известняках кизеловского горизонта связано со вторичными преобразованиями сульфатоносных пород турнейского яруса в предвизейское время или чуть позднее, но произошло оно до формирования нефтяных скоплений. Это подтверждается присутствием растворенной серы в нефтях нижнего и среднего карбона ряда месторождений Среднего Поволжья (Зольненское, Покровское, Радаевское и др.). По данным работы [8], содержание элементной серы в нефтях колеблется в пределах 0,16- 0,76%. Концентрации сероводорода в попутных газах нефтей названных месторождений изменяются от 0,6 до 1,5 %.

В Средней Азии промышленные залежи серы и многочисленные серопроявления связаны с сульфатно-карбонатной толщей верхней юры и сосредоточены в пределах мегантиклинали юго-западных отрогов Гиссарского хребта. Сероносными являются известняки, в меньшей степени гипсоангидриты, которые на северном погружении мегантиклинали (месторождения Адамташ, Гумбулак, Кызылбайрак) и в пределах Амударьинской впадины (Уртабулак, Денгизкуль-Хаузак, Самантепе и др.) становятся газоносными. В составе газов присутствует сероводород (4-6 %). Глубина залегания сероносных пластов изменяется от первых десятков метров до 500-600 м, а газоносных горизонтов - от 1600 от 3000 м. В зоне газонакопления (Амударьинская впадина) серопроявления пока не встречены.

Однако в составе конденсатов ряда месторождений сероводородсодержащих газов установлено присутствие растворенной серы (см. таблицу ). Содержание сероводорода в газах достигает 1,8-2,2%.

О более ранней минерализации серы относительно формирования нефтегазовых месторождений в Амударьинской провинции свидетельствует также специфичный состав нефтей, обнаруженных на Гаурдакском серном месторождении в известняках верхней юры, правда, в небольших количествах [9]. Согласно данным П.И. Калугина, нефть характеризуется повышенным содержанием серы (3,5 %) при отсутствии асфальтенов и малом количестве силикагелевых смол (1,4 %). Выход фракции до 300 °С составляет 57 %. В светлых погонах нефти отмечается повышенное содержание ароматических УВ (29%). По мнению И.С. Старобинца [9] специфика состава нефтей обусловлена воздействием элементной серы.

В Ангаро-Ленской области серопроявления широко развиты в осинском горизонте усольской свиты (основной сероводородоносный горизонт), а также в вышележащих сульфатно-карбонатных образованиях бельской, ангарской и литвинцевской свит нижнего и среднего кембрия. В осинском горизонте сероносными являются известняки и доломиты, в которых сера находится в виде кристаллов и примазок по стенкам пустот и каверн, реже по трещинам в ассоциации с гипсом [11]. По отношению к сероводородсодержащим залежам нефти и газа ареал распространения сохранившихся серопроявлений смещен к югу и западу. О былом развитии минерализации серы в карбонатных отложениях осинского горизонта в пределах области современного размещения сероводородсодержащих нефтегазовых месторождений можно судить по присутствию растворенной серы в нефтях некоторых залежей. Так, в легких фракциях нефтей Марковского месторождения содержание серы составляет 0,001-0,01 % [6].

В Предуральской области сероводородсодержащих газов многочисленные серопроявления выявлены в пределах Вельской впадины. Все они приурочены к нефтегазоносным горизонтам. Так, в рифовой зоне, где сероводородсодержащие залежи нефти и газа локализуются в известняках и доломитах сакмаро-артинского возраста, серопроявления отмечаются в верхней части артинского и нижней части кунгурского ярусов [7]. В Кинзебулатовско-Волостновской структурной зоне интервал серосодержащих отложений смещается вниз по разрезу в карбонаты среднего - верхнего карбона (Салиховское, Кинзебулатовское месторождения) в соответствии с расположением нефтегазоносных горизонтов в одновозрастных и нижележащих образованиях. Во всех случаях в пределах одного и того же продуктивного горизонта отмечается некоторое смещение вверх по разрезу интервала сероносности по отношению к интервалам нефтегазонасыщения. О былом присутствии серы в нефтегазонасыщенной части разреза свидетельствует растворенная в нефтях сероводородсодержащих залежей сера. Так, в нефтях пермского возраста на Тереклинском, Введеновском, Ишимбайском и ряде других месторождений Вельской впадины содержание серы составляет 0,006-0,089 % [3].

Серопроявления того или иного масштаба установлены также и в коллекторах наиболее крупных месторождений сероводородсодержащих газов. Например, в Прикаспийской впадине на Астраханском своде, где из подсолевых карбонатных отложений среднего карбона получены притоки газа с концентрациями сероводорода 23- 26 %, сера обнаружена в продуктивных пластах на Долгожданной структуре в интервале 4529-4530 м [2]. На Оренбургском месторождении сероводородсодержащих газов элементная сера выявлена химическими анализами в коллекторах основной залежи [5]. Ее количество изменяется от 0,06 до 0,12 %.

Сера отмечается также в коллекторах многих месторождений сероводородсодержащих газов Канады и ФРГ [14]. Кристаллы самородной серы встречены в ангидритизированных доломитах месторождений Окотокс, Пинчер Крик в Западной Канаде и в доломитах месторождений Баренбург, Дусте, Бухгорст в Западной Германии. Кроме того, сероводородсодержащие газы западногерманских месторождений характеризуются присутствием растворенной серы в газовой фазе [12, 13]. Ее количество в газах достигает 1,5-2 г/м³.

На основании приведенных данных об особенностях распределения серной минерализации в пределах различных провинций и областей сероводородсодержащих газов можно выделить два типа взаимоотношения серопроявлений и сероводородоносных газов и нефтей:

сера обычно в небольших количествах в виде кристаллов и налетов по кавернам и пустотам, реже по трещинам присутствует в коллекторах залежей сероводородсодержащих газов;

в случае интенсивной нефтегазонасыщенности пластов самородная сера сульфатоносных карбонатных коллекторов переходит в раствор жидких или газообразных УВ.

Наличие растворенной серы в нефтях и конденсатах, сопровождающих скопления сероводородсодержащих газов, а также спорадические находки сохранившихся кристаллов самородной серы в газонефтеносных коллекторах свидетельствуют о том, что серная минерализация в сульфатно-карбонатных комплексах уже была ко времени формирования в них нефтегазовых залежей. В этом отношении наиболее показательно размещение месторождений самородной серы (предкарпатские, средневолжские, Гаурдакское в Средней Азии и т. д.) по обрамлению областей развития скоплений сероводородсодержащих газов, т. е. в районах весьма ограниченного распространения нефтегазовых УВ. Именно отсутствие последних обусловливает сохранность серных месторождений от разрушающего (по отношению к самородной сере) воздействия УВ. При наличии же последних самородная сера преобразуется либо в сераорганические соединения, либо в сероводород.

Катагенное воздействие УВ на самородную серу подтверждается особенностями распределения запасов серы в залежах сероводородсодержащих газов и самородной серы в разновозрастных отложениях. Исследованиями Л.А. Анисимова [1] установлено, что 98 % мировых запасов самородной серы сосредоточено в отложениях неогена, юры и верхней перми, а основные запасы сероводородсодержащих газов концентрируются в сульфатно-карбонатных породах девона, карбона, нижней перми и юры. Иначе говоря, наблюдается четко выраженная приуроченность основных запасов сероводородной серы к более древним сульфатно-карбонатным комплексам. Основной причиной этой особенности является, по нашему мнению, неустойчивость самородной серы в зонах нефтегазообразования и нефтегазонакопления, в результате чего она преобразуется в устойчивые в катагенных условиях сероводород и сераорганические соединения.

Таким образом, рассмотренные в данной работе особенности взаимоотношения зон минерализации серы (месторождения - серопроявления - растворенная в УВ сера) со скоплениями сероводородсодержащих газов свидетельствуют об эпигенетической по отношению к самородной сере природе сероводорода в углеводородных газах. Происхождение его, по-видимому, следует связывать с взаимодействием мигрировавших УВ с имевшейся в пластах самородной серой, образовавшейся на древних этапах гипергенного преобразования сульфатно-карбонатных комплексов.

Практическое значение этого вывода о генезисе сероводорода в углеводородных газах заключается в том, что при прогнозе тех или иных перспективных на газ территорий в отношении возможного наличия в газах сероводорода в качестве одной из важнейших предпосылок должен быть использован комплекс вторичных минералов в потенциально газоносных пластах, а именно, наличие серы, а при ее отсутствии - метасоматического по сульфатам кальцита - типичного минерала серных месторождений.

1. Анисимов Л.А. Условия формирования залежей газа с высоким содержанием H₂S. -Нефтегаз. геол. и геофиз., 1972, № 4, с. 26-30.
2. Анисимов Л.А. Новые данные о проявлениях сероводорода в палеозойских отложениях Прикаспийской впадины. - Докл. АН СССР, 1976, т. 227, № 2, с. 455-457.
3. Беньковский В.Г., Байкова А.Я., Яруллин К.С. Зависимость состава и термостабильности сераорганических соединений нефтей Башкирии от литологии нефтевмещающих пород. - Геология нефти и газа, 1973, № 10 , с. 35-42.
4. Волго-Уральская нефтеносная область. Нефтеносность /Притула Ю.А., Абрикосов И.X., Авров П.Я. и др. – Труды ВНИГРИ, М., 1957, вып. 104, с. 1-175.
5. Логинова В.Е., Навроцкий О.К. Содержание элементной серы в подсолевых карбонатных отложениях Астраханского свода. - В кн.: Геол. строение и полезн. ископаемые Нижнего Поволжья, № 3. М., 1978, с. 50-51.
6. Оболенцев Р.Д., Байкова А.Я. Сераорганические соединения нефтей Урало-Поволжья и Сибири. М., Наука, 1973.
7. Отрешко А.И., Степаненко О.Т. Перспективы сероносности Западной Башкирии. - Труды Геол. ин-та. Казань, 1968, вып. 20,с. 144-151.
8. Скрипкин Е.И., Исагулянц В.И., Штоф И.К. О термической стабильности сернистых соединений нефтей Куйбышевской области. - Химия и технология топлива, 1956, № 5, с. 1-8.
9. Старобинец И.С. Геохимия нефтей и газов Средней Азии. М., Недра, 1966.
10. Фадеев М.И. Роль карста в формировании нефтяных месторождений в карбонатных породах Куйбышевского Поволжья. - Докл. АН СССР, 1960, т. 134, № 3, с. 662-665.
11. Цахновский М.А. Перспективы открытия сероносной провинции в Восточной Сибири. - Рефер. сб. ВИЭМС, 1970, № 2, с. 16-21.
12. Bucholz , Peter S. New sulfur plugging prevention developed for sour gas wells. - Oilweek, 19, N28, 1968, p. 21-28.
13. Bulian W., Dittmar A., Feher F. On the problem of removing elementary sulphur from natural gas. - Baring: Proc. 7th World petrol. Congr., 1967. Mexico, v. 6, 1967, p. 399-404.
14. Hyne J.B. Canadian sulphur pools vary widely in content. - Oilweek, 18, N43, 1967, p. 30-31.

Таблица

Групповой состав сероорганических соединений конденсата ХУ горизонта (верхняя юра) месторождения Учкыр (по данным Н.М. Окунь)

Рисунок

Схематическая карта размещения месторождений сероводородсодержащих газов и самородной серы в отложениях казанского яруса верхней перми в пределах Средневолжской области.

а - границы тектонических элементов I порядка, б - залежи сероводородсодержащих газов, в - месторождения самородной серы, г - участки развития непромышленной серной минерализации. Месторождения сероводородсодержащих газов: 1 - Сосновско-Дерюжевское, 2 - Аманакское, 3 - Калиновско-Новостепановское, 4 - Карповское, 5 - Бугурусланское, 6 - Красноярское, 7 - Кирюшкинское, 8 - Садкинское, з _ Яблоневское, 10 - Теребиловское, 11- Скобелевское, 12 - Пилюгинское, 13 - Ивановское, 14 - Кувайское, 15 - Городецкое, 16 - Новогородецкое, 17 - Жуковское, 18 - Мухановское, 19 - Михайловско-Кохановское, 20 - Уваровское, 21 - Неклюдовско-Могутовское, 22 - Колтубанское, 23 - Воронцовское