|
УДК 550.84:553.98 |
|
|
|
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1991 |
Геохимические
особенности легких УВ рассеянного органического вещества
(На
примере кайнозойских отложений, вскрытых сверхглубокой Кубанской скважиной.)
Т.Л. ВИНОГРАДОВА, С.С. БЕРМАН, В.А. ЧАХМАХЧЕВ, А.С. ДОШКО (ИГиРГИ)
Для выявления особенностей эволюции РОВ на низких стадиях катагенеза были отобраны из сверхглубокой Кубанской скважины 6 образцов пород плиоценового и 16 миоценового возраста. Геохимическому анализу подверглись преимущественно тонкозернистые разности пород. Отложения плиоцена на глубине 147,5-1500 м представлены коричневато-бурыми, темно-серыми и черными глинами разного возраста (акчагыльского, куяльникского, киммерийского, понтического) с пластовыми температурами 23-53 °С. Породы миоцена на глубине 1630-3191,5 м представлены серыми и темно- серыми, в ряде случаев известковистыми, глинами, светло-серыми кварцевыми рыхлыми песками и песчаниками, входящими в состав мэотического, сарматского, конка-карагакского, чокракского и верхнемайкопского ярусов, с пластовыми температурами 53-100 °С.
Для изученных отложений плиоцена характерны невысокие
значения Сорг и ХБА (табл. 1). Значения
коэффициента
не превышают 3 %, что говорит о сингенетичном
характере битумоида. В глинах миоцена значения Сорг повышаются
(0,97-1,82 %), достигая максимума в образце из майкопского яруса (3,08 %). Эта
же тенденция прослеживается в распределении хлороформенного битумоида (ХБ).
Значения коэффициента
невысокие.
При изучении УВ-состава (С13 - С33) петролейно-эфирных экстрактов пород плиоцена методом газожидкостной хроматографии были выявлены следующие закономерности. Мономодальное распределение н-алканов с максимумом в области С17-С19, среди которых доминирует n-С18. Отношение пристана к фитану невысокое 0,8-1,1 (см. табл. 1), в ряде случаев преобладает фитан. В области УВ-состава С23-С31 в большем количестве находятся нечетные УВ: С23, С25, С27, С29, С31. Величина коэффициента нечетности Кнеч колеблется от 1,1 до 1,7. Между н-алканами С27-С28 и С31 - С32 наблюдаются отдельные большие пики неидентифицированных УВ типа полициклических соединений стеранового и гопанового рядов.
Для петролейно-эфирных битумоидов (ПЭБ) из глин миоцена общие выявленные тенденции в составе УВ плиоцена сохраняются. Максимум концентрации м-алканов расположен в области n-С17 - n-С20, который с глубиной несколько сдвигается в область более легких н-алканов (n-С14 - n-С17). Начиная с отметки 1710 м появляется второй максимум в области n-С27 - n-С33 с довольно значительным преобладанием нечетных н-алканов над четными (Кнеч=1,1-2,2). Можно предположить, что к морской исходной органике добавляется доля наземной.
В отложениях миоцена на фоне общего увеличения изопреноидных
УВ в ряде образцов возрастает доля фитана. Наблюдается рост изопреноидных УВ,
особенно П и Ф, по отношению к н-алканам. Значительно повышены величины
отношений 
(1,5-3,8) и
(1,1-5,8), т. е. изопреноидные УВ преобладают над
концентрациями н-алканов. Значения отношения 
колеблются от 1,3 до 4,9. Нафтеновый «горб» с
пиковыми концентрациями в области элюирования полициклических (тетра- и
пентациклических) УВ С28-С33 отмечается во всех образцах.
Все описанные характеристики свидетельствуют о морском типе исходного РОВ
отложений неогена, что однозначно подтверждает и максимум н-алканов в области C17-С19. С другой стороны, нафтеновый
«горб» в интервале УВ С28-С33 и преобладание нечетных
высокомолекулярных УВ указывают на слабозрелый характер изученных битумоидов и
возможное влияние континентальной органики.
Методом капиллярной газожидкостной хроматографии в данных образцах анализировалось распределение ЛУВ (легких углеводородов) С5-C8, извлечение которых из РОВ пород проводилось по методике термодистилляции, разработанной в СВКНИИ ДВО АН СССР О.В. Щербанем и др. (1988 г.). Оказалось, что в образцах акчагыльского и куяльникского ярусов УВ ряда С5 - С8 отсутствуют. В глинах киммерийского и понтического ярусов присутствие ЛУВ фиксируется в виде отдельных трудно идентифицируемых пиков. К ним можно отнести УВ состава С5, n-С7, метилциклогексан, n-C8. Такое распределение отвечает незрелой стадии, установленной для современных отложений при начале генерации ЛУВ [2].
Анализ низкокипящих УВ в породах миоцена позволил получить следующую картину. Для всех полученных хроматограмм ЛУВ характерно наличие всей гаммы УВ состава С5-С8 (рисунок). На них прослеживаются значительные пики УВ состава С4 - C5, n-С6, n-С7, n-С8, бензола, толуола и метилциклогексана. На некоторых хроматограммах пик толуола выходит нечетким и асимметричным. Вариации в распределении и величине часто очень больших пиков наблюдаются для метилциклопентана; циклогексана; 1,2 диметилциклопентана; транс; 1,3 (транс) и 1,3 (цис) диметилциклопентанов; 1,3 (транс) и 1,2 (транс) метилэтилциклопентанов; 1,2,3 (транс, цис) и 1,2,4 (цис, транс) триметилциклопентанов; 1,3 (цис) и 1,4 (транс) диметилциклогексанов. Также отличительной чертой изученных экстрактов из пород является присутствие на хроматограммах пика между 3-метилпентаном и н-гексаном, относящегося к непредельному УВ 2-этил - 1-бутену (К. Квенволден и др., 1980 г.).
Для общего группового состава ЛУВ С5-С8 характерно преобладание парафиновых УВ (58,1-69 %). Внутри парафиновой группы превалируют н-парафины (31,4-55,9 %), что хорошо иллюстрируется большими пиками н-гексана, н-гептана и н-октана на хроматограммах (см. рисунок). На втором месте стоят монозамещенные изомеры.
Содержание циклопарафиновых УВ невелико (4,8-16,9 %).
Максимальная их концентрация (27,1 %) отмечается в образце майкопского
возраста, на хроматограммах которого прослеживаются повышенные пики
метилциклогексана и диметилциклопентанов. Внутри циклопарафиновой группы
доминируют, за исключением обр. 16/88, циклогексановые УВ, что хорошо
подтверждается величиной отношения 
(1,4-7,7).
В обр. 10/88, 12/88, 16/88 с повышенной концентрацией циклопентановых УВ на хроматограммах четко прослеживаются увеличенные пики метилциклопентана; 1,3 диметилциклопентанов; 1,2 диметилциклопентанов, особенно трансизомера; метилэтилциклопентанов; триметилциклопентанов.
В групповом составе ЛУВ С5-С8 отмечается повышенное содержание ароматических УВ (14,8- 33,2 %). Особенно больших концентраций достигает содержание бензола (12,6-23,6 %), превалирующее над содержанием толуола (2,3-10,5%) во всех изученных образцах. Причем с увеличением глубины уменьшение количества толуола фиксируется более отчетливо.
Для более яркой иллюстрации особенностей в составе низкокипящих УВ рассмотрим их распределение во фракциях С6 и С7 (табл. 2). Во фракции С6 преобладает бензол (48,1-71,3 %) и наблюдается довольно высокое содержание н-гексана (20-36,8 %). Метилциклопентан и циклогексан находятся в подчиненном количестве: 0,9-6,9 и 2,4-8,5 % соответственно. Та же тенденция прослеживается для суммы изоалканов. Ранее было доказано [3], что количество и состав ЛУВ непосредственно связаны с эволюцией РОВ пород и со стадиями их литогенеза: для стадии диагенеза характерен малый выход ЛУВ ароматического состава, стадии протокатагенеза отвечает более высокий выход ЛУВ (10 нг/г) нафтенового основания. Слабому и умеренному мезакатагенезу соответствует генерация преимущественно метановых ЛУВ, количество которых достигает 103-105 нг/г.
По групповому составу фракцию С6, выделенную из пород миоцена, можно именовать ароматической, отвечающей одноименной стадии эволюции ЛУВ и присущей РОВ низкой степени катагенеза [1, 3]. Во фракции С6 с глубиной наблюдается направленность к снижению количества н-гексана, бензола и увеличению содержания изоалканов С6 и нафтеновых УВ. Во фракции С7 довольно высока концентрация толуола (6,6-58,6 %), причем содержание его уменьшается вниз по разрезу, но здесь, за малым исключением, доминирует н-гептан (24,3-72,9 %). Довольно значительна доля метилциклогексана (6,2-18,3 %), а изоалканы С7 и циклопентаны находятся в подчиненном количестве. С глубиной в изменении состава фракции С7 прослеживается тенденция, аналогичная фракции С6, т. е. рост изоалканов и циклоалканов.
Выводы
1. Проведенные геохимические исследования образцов неогена СГ Кубанской скважины позволили предположить, что изученные породы содержат сингенетичный слабозрелый битумоид, генерированный РОВ морского типа.
2. По разрезу осадочных пород прослеживается определенная динамика в генерации ЛУВ, выраженная в образовании следовых количеств дискретного ряда УВ в плиоценовых отложениях до появления полной гаммы ЛУВ С5 - C8 в отложениях миоцена, отвечающей ароматической стадии. На этом фоне с глубиной прослеживается рост доли изоалканов и циклоалканов. При этом особенности распределения алканов состава С13-С33 сохраняются (преобладание нечетных алканов над четными, повышенное содержание изопреноидных УВ, нафтеновый «горб» в области элюирования УВ С28-С33). В более глубоких интервалах отложений миоцена отмечается увеличение доли изопреноидных УВ и появление, помимо первого (C17- С20), второго максимума в области С27 - С33.
3. Проведенные исследования расширяют представления об эволюционных преобразованиях РОВ в зонах низких стадий катагенеза пород и способствуют совершенствованию геохимических методов прогноза нефтегазоносности недр.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Органическое вещество пород Северо-Охотского бассейна (по разрезу скважины Магаданская-1) / В.В. Иванов, О.В. Щербань, А.В. Гревцев и др. // Тихоокеанская геология.- 1988.- № 3.- С. 48-56.
2. Rogers М.A., Koons С.В. Generation of light hydrocarbons and establishment of normal paraffin preferences in crude oils. Advances in chemistry series, N 103, 1971, p. 67-80.
3. Thompson K. Light hydrocarbons in subsurface sediments. Geoch. et Cosmochim. Acta, 1979, v. 43, N 5, p. 657-672.
Geochemical studies of Neogene samples from the Kuban' ultradeep well have been carried out. It is concluded that all the rocks examined contain a syngenetic poorly- mature bitumoid generated by dispersed organic matter (DOM) of a marine type. The data obtained on the individual composition of lowboiling hydrocarbons contribute to the DOM evolution at the stage of protocatagenesis which may be used in separate petroleum potential forecasting.
Таблица 1. Химико-битуминологическая характеристика кайнозойских отложений, вскрытых сверхглубокой Кубанской скважиной
|
Образец |
Возраст |
Глубина отбора, м |
Порода |
|
ХБ, % |
ПЭБ, % |
|
П/Ф |
|
|
Кнеч |
|
|
|
1/86 |
N2- Q |
147,5 |
Глина коричневато-бурая |
0,26 |
0,007 |
0,0035 |
2,7 |
1,1 |
0,1 |
0,5 |
1,1 |
0,2 |
0,1 |
|
2/86 |
N2kl |
348,9 |
Глина темно-серая |
0,28 |
0,005 |
0,0043 |
1,8 |
1,1 |
0,1 |
2,0 |
1,1 |
0,2 |
0,1 |
|
3/86 |
N2km |
1002 |
Глина темно-серая, известковистая |
0,87 |
0,016 |
0,0050 |
1,8 |
1,0 |
0,1 |
2,6 |
1,6 |
0,2 |
0,1 |
|
4/86 |
N2pn |
1390,1 |
Глина серая |
0,63 |
0,012 |
0,0037 |
1,9 |
0,9 |
0,3 |
3,3 |
1,3 |
0,3 |
0,2 |
|
5/86 |
N2pn |
1499,5 |
Глина черная |
0,97 |
0,013 |
0,0052 |
1,3 |
0,8 |
0,5 |
2,0 |
1,7 |
0,4 |
0,3 |
|
6/86 |
N2pn |
1500 |
Глина темно-серая |
0,67 |
0,013 |
0,0046 |
1,9 |
1,0 |
0,6 |
9,0 |
1,3 |
0,5 |
0,5 |
|
5/88 |
|
1885,4 |
Глина темно-серая, известковистая |
1,69 |
0,053 |
0,0079 |
3,1 |
0,5 |
2,1 |
0,7 |
2,2 |
2,0 |
2,6 |
|
8/88 |
|
2363,7 |
Глина темно-серая |
1,45 |
0,047 |
0,0065 |
3,2 |
0,6 |
4,9 |
0,8 |
2,1 |
3,8 |
5,8 |
|
10/88 |
|
2511,7 |
Глина темно-серая, известковистая |
1,35 |
0,071 |
0,0185 |
5,2 |
0,5 |
2,5 |
1,0 |
1,1 |
2,3 |
2,6 |
|
12/88 |
|
2704,2 |
То же |
1,82 |
0,146 |
0,0592 |
8,0 |
0,4 |
2,4 |
1,2 |
2,1 |
2,2 |
3,2 |
|
14/88 |
|
3102,5 |
» |
0,97 |
0,010 |
0,0017 |
1,0 |
1,4 |
1,3 |
1,7 |
1,5 |
1,5 |
1,1 |
|
16/88 |
|
3191,5 |
Глина аргиллито- подобная, темно-серая |
3,08 |
0,150 |
0,0548 |
4,9 |
1,3 |
2,9 |
1,4 |
1,4 |
3,1 |
2,7 |
Таблица 2. Состав УВ (%) фракций С6 и С7 РОВ кайнозойских отложений, вскрытых сверхглубокой Кубанской скважиной
|
Образец |
C6 |
C7 |
||||||||
|
n-C6 |
|
МЦП |
ЦГ |
Б |
n-C7 |
|
ДМЦП |
мцг |
T |
|
|
5/88 |
31,18 |
1,79 |
0,87 |
3,83 |
62,32 |
40,15 |
4,90 |
2,60 |
13,80 |
38,54 |
|
8/88 |
21,87 |
3,60 |
0,82 |
2,42 |
71,28 |
24,27 |
5,78 |
5,11 |
6,20 |
58,64 |
|
10/88 |
36,80 |
4,38 |
2,72 |
5,50 |
50,60 |
50,93 |
9,50 |
11,01 |
15,03 |
13,53 |
|
12/88 |
28,90 |
8,33 |
3,68 |
8,53 |
50,57 |
46,90 |
11,41 |
12,25 |
16,76 |
12,68 |
|
14/88 |
38,59 |
5,38 |
1,92 |
5,78 |
48,33 |
72,93 |
5,69 |
0,46 |
12,20 |
8,73 |
|
16/88 |
20,03 |
16,58 |
6,86 |
8,46 |
48,07 |
36,15 |
16,86 |
22,09 |
18,31 |
6,59 |
Примечание: МЦП - метилциклопентан, ЦГ - циклогексан, Б - бензол, ДМЦП - диметилциклопентан, МЦГ - метилциклогексан, Т - толуол.
Рисунок Хроматограммы легких углеводородов РОВ кайнозойских отложений, вскрытых Кубанской скважиной:
а -обр. 5/88
;б -обр. 16/88
; ЗМГп - 3ЭГ -
3-метилгептан - 3-этилгексан; 2МГп - 2-метилгептан; МЦГ - метил-диклогексан; Т -
толуол; ЦГ - циклогексан; МЦП - метилцикло- пентан; 2 МГ - 2-метилгексан; 2МП -
2-метилпентан; 1, 2ДМЦПт - 1,2-диметилциклопентан транс; Б - бензол