|
УДК 543.8:535.243(571.1) |
Исследование органического вещества пород баженовской свиты методом ИКС
А. Г. КОВАЛЕВ, Г. А. КОЗЛОВ, А. И. ФРОЛОВ (ВНИИ)
Изучение состава ОВ пород баженовской свиты в комплексе с оценкой фильтрационных характеристик может иметь большое практическое значение, в том числе для определения жидких УВ, остающихся в матрице. Наиболее полные сведения о составе нефтей и ОВ пород баженовской свиты, полученные различными методами, относятся к Салымскому месторождению [1-3, 7, 8, 10, 11]. Однако метод ИКС для исследования состава указанных нефтей и ОВ применялся только для изучения хлороформенно-битумоидных вытяжек [3]. В связи с этим интересны результаты исследования ОВ, извлекаемого из образцов при пластовых условиях четыреххлористым углеродом (ССl4), который оптически «прозрачен» в широком диапазоне частот и не дает полос поглощения, затрудняющих расшифровку спектра. Это позволяет без особой трудоемкой обработки растворов нефтей и ОВ, необходимой в случае применения других растворителей, получать качественные ИК-спектры. Кроме того, для полного исключения из спектров полос поглощения растворителя применялся компенсационный метод, гарантирующий получение спектров только растворенных соединений.
С учетом вышесказанного методика подготовки проб и спектрофотометрирования заключалась в следующем. Образец, содержащий ОВ, помещался в специальный кернодержатель установки УКН-2. Затем в образец закачивался растворитель ССl4. При достижении заданного давления (10-45 МПа) образец с растворителем выдерживался в кернодержателе в течение 2-6 ч при температуре 145 °С. Далее при снижении давления в кернодержателе отбиралась проба растворителя, содержащего ОВ. После охлаждения до комнатной температуры раствор исследовался методом ИКС на приборе Спекорд-75. ИР. Предварительно снятые ИК-спектры растворов дегазированной нефти из скв. 110 и 111 Салымского месторождения указывают на идентичность их составов. ИК-спектр дегазированной нефти приведен на рис. 1. Как следует из спектрограммы, нефть имеет полосы поглощения при 2950, 2930-2925, 2860-2853, 2840 см-1 и вблизи 1470-1465, 1370 см-1, что обусловлено колебаниями метильных и метиленовых групп, входящих в состав алканов [11]. Спектры растворов ОВ в ССl4, извлеченных из образца после выдержки при пластовых температуре и давлении (скв. 118, интервал отбора 2766-2771 м), значительно сложнее. После первой экстракции (рис. 2, а) чётко фиксируются полосы поглощения, характерные для алканов нефти: в области 2950-2840 см-1 (четыре полосы), при 1465 и 1375 см-1. Однако вблизи 2720 (очень слабая) и 1730 см-1 (интенсивная) появляются полосы, характерные для альдегидных или кетонных групп [4]. Кроме того, отмечаются полосы поглощения в областях 1310-1210 и 1210-1070 см-1, по-видимому, обусловленные различного рода колебаниями групп С=O в кетонах или альдегидах, наличие которых однозначно идентифицируется полосами поглощения при 1730 и 2720 см-1.
В спектрах растворов ОВ последующих экстракций этого же образца отмечается изменение интенсивностей всех полос по мере увеличения числа экстракций. Особенно существенное уменьшение интенсивности полос при последующих экстракциях наблюдается для частот (в см-1): 1730 (41,21,16 %); 1210 (38,20,15 %) и 1465 (76,54,50 %). Есть основание полагать, что аналогичное изменение интенсивности полос поглощения при 1730 и 1210 см-1 подтверждает правильность их отнесения к альдегидной или кетонной группе.
На рис. 2, б приведен спектр раствора, полученного после 2-часовой выдержки образца из скв. 118 (интервал отбора 2775-2780 м). В спектре видны полосы поглощения не только для частот, аналогичных, таковым исходной дегазированной нефти (см. рис. 1), но и в областях 3410 (слабая полоса), 3100-3010, 2020 см-1 и группой полос слабой и средней интенсивности при 1800-1790, 1510, 1430-1410 (дублет), 670, 530 см-1 и сильной интенсивности вблизи 1710, 1360, 1210 см-1. По корреляционным диаграммам [4, 9] и по данным работы [11] наиболее характеристические полосы находятся в областях 3100-3010, 1710, 1510, 1430-1410 см-1; 670 см-1. Полосы поглощения в области 1710 и 1210 см-1 обусловлены колебаниями альдегидных или кетонных групп, в 3100-3010, 1800-1790 см-1, 1510, 1430-1410, 670 см-1 по общему виду напоминают спектр бензола или его замещенных соединений, хотя область 3100-3010 см-1 может также принадлежать к области колебаний связей в алканах. Идентификация групп по полосам поглощения 1360 и 1090 см-1 менее надежна, хотя можно предполагать, что они относятся к колебаниям метильных групп в разветвленных алканах. Возможно их отнесение и к аминным группам, которые дают полосы поглощения в этой же области (2020, 1360 см-1), тем более что в спектре имеется полоса слабой интенсивности при 3410 см-1, характерная для аминов. Полосу поглощения при 530 см-1 идентифицировать затруднительно.
Аналогичные спектрограммы были получены на растворах ОВ в СС14, при многократной экстракции образца из скв. 118, отобранного в интервале 2780-2787 м. Исключение составляет полоса при 1808 см-1, обусловленная колебаниями ангидридной группы. И в этом случае анализ положения полос поглощения и общего вида спектра позволяет предполагать, что, как и ранее, функциональными группами в соединениях являются кетонные или альдегидные, ангидридные, метиленовые, а также группы С=С, входящие в состав ароматических соединений. Отличие состоит в ином изменении интенсивности полос поглощения для растворов последующих экстракций. В частности, наблюдается резкое уменьшение полосы поглощения при 1712 и 1064 см-1, в то время как другие полосы остаются интенсивными. Это может объясняться тем, что альдегиды или кетоны при экстракции третьего образца извлекались значительно быстрее, чем из образцов, отобранных в интервалах 2766-2771 и 2775-2780 м.
Указанные изменения спектров, по-видимому, обусловлены извлечением одних компонентов ОВ из породы лишь в начале опыта, вымыванием других только при последующих экстракциях и более или менее равномерно постоянным переходом в раствор третьих. Самое быстрое вымывание характерно для соединений бензола и частично альдегидов и кетонов, хотя последние в малых количествах извлекаются и в последующих экстракциях. Отмечается, что в экстрактах всех образцов имеются алканы, так как полосы поглощения, обусловленные колебаниями метильных и метиленовых групп, фиксируются во всех без исключения спектрах, даже в тех, в которых полосы поглощения, соответствующие другим компонентам, отсутствуют или мало интенсивны.
Таким образом, результаты проведенных исследований позволяют утверждать, что в составе дегазированной нефти, как и в составе ОВ, извлекаемого из образцов при температуре 145 °С и давлении 10-45 МПа, всегда присутствуют алканы. В то же время отметить, что ОВ, извлекаемое из образцов в виде раствора в ССl4, наряду с алканами содержит ряд других компонентов, таких как альдегиды или кетоны, ангидриды, соединения бензола или его производные, в некоторых случаях амины, что существенно отличает ОВ от дегазированной нефти.
Из сопоставления ИК-спектров растворов извлекаемой из пласта нефти в определенных полосах поглощения следует, что более глубокое изучение пород, характеризующих матрицу баженовской свиты и содержащих ОВ, в том числе различные группы УВ, необходимо проводить методами, позволяющими определять долю жидких компонентов, которые, по-видимому, остаются в матрице при попытках их вытеснения за счет создания сколь угодно больших перепадов давления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абдуллина Д.Р. О происхождении нефти в баженовской свите Салымского района.- Труды ТИИ. Тюмень, 1981, № 73, с. 116-120.
2. Арефьев О.А., Гуляева И.Д., Петров А.А. Сравнительное изучение углеводородного состава битуминоидов баженовской свиты и нефтей Западной Сибири.- Труды ИГиРГИ. М., 1980, вып. 87, с. 120-127.
3. Барташевич О.В., Ермакова В.И., Меламедова В.С. Органические вещества в современных и ископаемых осадках. М., МГУ, 1979.
4. Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. М., ИЛ, 1963.
5. Гавшин В.М., Бобров В.А. Зависимости распределения микроэлементов в баженовской свите.- В кн.: Доманикиты Сибири и их роль в нефтегазоносности. Новосибирск, 1982, с. 76-91.
6. Казаринов В.В. Органическое вещество баженовской свиты Западно-Сибирской плиты.- Сов. геология, 1983, № 5, с. 25-30.
7. Клубова Т.Т., Метолова И.Ф., Чухрова В.Ф. Структурные характеристики пород баженовской свиты из скв. 118 Салымской площади.- В кн.: Миграция углеводородов и условия формирования коллекторской нефти. М., 1982, с. 114-117.
8. Краснов С.Г., Лебедев Б.А., Дорофеева Т.В. Закономерности изменения вещественного состава пород баженовской свиты Западной Сибири.- В кн.: Доманикиты Сибири и их роль в нефтегазоносности. Новосибирск, 1982, с. 32-43.
9. Кросс А. Введение в практическую инфракрасную спектроскопию. М., ИЛ, 1961.
10. Рыльков А.В., Озеранская Л.С. Геохимические особенности нефтей Салымского месторождения.- Труды ЗапСибНИГНИ. Тюмень, 1980, № 157, с. 100-110.
11. Сергиенко С.Р., Таимова Б.А., Талалаев Е.И. Высокомолекулярные неуглеродные соединения нефти. М., Наука, 1979.
Рис. 1. ИК-спектр исходной дегазированной нефти из скв. 110, 111
Рис. 2 ИК-спектр раствора ОВ в ССl4, извлеченного из образцов скв. 118 из интервалов: 2766-2771 м (а), 2775-2780 м (б)
