К оглавлению	УДК 553.98.550.4:552.278.2.061.33
	© Коллектив авторов, 1991

Выявление признаков нефтегазоносности по комплексу полициклических ароматических УВ

Ю.И. ПИКОВСКИЙ, А.И. ОГЛОБЛИНА (МГУ), Н.Н. ШЕПЕЛЕВА, Н.Ю. БУГАРЬ (Раменский ф-л ВНИИгеоинформсистем)

Наиболее перспективными для обнаружения залежей нефти и газа в Прикаспийской впадине считаются подсолевые палеозойские отложения. Однако большие глубины залегания продуктивных пород снижают эффективность поисков и разведки, увеличивают и стоимость работ, и время на открытие новых месторождений. Поэтому очень актуально увеличить информативность геохимических исследований скважин, сократить до минимума неопределенность в оценке перспектив того или иного локального участка. В этих условиях необходимо вводить в круг геохимических исследований диагностику индивидуальных соединений, входящих в состав битуминозных веществ (БВ). Наибольшей информацией будут обладать ассоциации индивидуальных соединений, требующие специфических условий образования. К ним относятся полициклические ароматические УВ (ПАУ). Более двух десятилетий ПАУ используются для решения различных геохимических задач. Так, при изучении РОВ мезозойских отложений Прикарабогазья было установлено, что некоторые ПАУ (3,4-бензпирен, 1,12-бензперилен, перилен и др.) очень ярко проявляются по всему разрезу в зоне нефтегазонакопления (Узень), а за ее пределами в тех же литолого-стратиграфических комплексах присутствуют лишь в виде следов [5]. Подобная закономерность выявлялась и в других районах. Она была использована для выявления ореолов рассеяния УВ над возможными залежами нефти и газа [2].

Перед нами стояла задача на примере одного из районов прибортовой восточной части Прикаспийской впадины установить соотношение сингенетичных и миграционных битуминозных компонентов, выявить признаки нефтегазоносности в разрезах литологических комплексов. Она решалась путем изучения углеродсодержащих веществ в шлифах (формы включений, распределения в породе, соотношения с минеральными компонентами) и исследования ПАУ в БВ. Дополнительно привлекались результаты битуминологических и пиролитических исследований, выполненных М.А. Артемьевой и В.Н. Литвиновой в битуминологической лаборатории ВНИИгеоинформсистем. Петрографические исследования пород и БВ осуществлялись в тонких прозрачных шлифах в проходящем косом отраженном свете и в ультрафиолетовых лучах под микроскопами типа МИН-8 и ЛЮМАМ-3. Состав и количественные характеристики ПАУ изучались в гексановых экстрактах БВ методом спектрофлуориметрии при низких температурах [1]. Спектры возбуждения и флуоресценции записывались на спектрофлуориметре «Флуорикорд» фирмы «Бэрд Атомик».

Район исследования расположен в пределах Жаркомысского поднятия на сочленении краевой приподнятой зоны (Жанажольской ступени) и Кенкиякской ступени (рис. 1). Глубина залегания докембрийского фундамента в этом районе около 7 км. Осадочный чехол разделяется на три литолого-стратиграфических комплекса: девонско- нижнепермский подсолевой кунгурский солевой и верхнепермский - четвертичный надсолевой. Жанажольская и Кенкиякская ступени отличаются составом подсолевых каменноугольных отложений. Отложения каменноугольного возраста первой (скв. 100 Жанатан и скв. 2 Куантай) представлены карбонатными породами, преимущественно известняками и доломитами, в пределах второй (скв. 5 Кумкудукоба) располагается мощная толща преимущественно терригенного состава: алевропесчаники, алевролиты, аргиллиты (рис. 2).

Петрографическое и битуминологическое изучение керна (более 100 образцов) позволило выявить широкое распространение следов миграции УВ по всему разрезу отложений. В разрезах терригенного и карбонатного комплексов отмечается большое разнообразие как в формах распределения БВ в горных породах, так и в их качественном составе и содержании. В терригенном комплексе преобладает БВ преимущественно смолисто-асфальтенового состава, а в карбонатном - легкое маслянистое, маслянисто-смолистое. В песчаниках терригенной толщи доминируют более легкие компоненты БВ, в глинистых породах - смолисто-асфальтеновые. К горизонтально проницаемым зонам приурочено преимущественно смолисто-асфальтеновое БВ. Легкие компоненты БВ встречаются как в горизонтальных ослабленных участках, так и в вертикальных трещинах. Значительное количество миграционного БВ отмечено в нижних горизонтах терригенного комплекса и карбонатной толщи площади Жанатан.

Петрографо-битуминологические данные, а также наличие в пределах обоих тектонических элементов месторождений нефти и газа к северу от района исследований позволяют надеяться на открытие в этом районе месторождений УВ. Изучение типов распределения ПАУ в БВ горных пород дает возможность, кроме того, детализировать заключение относительно прогноза нефтегазоносности этих разрезов.

По распределению ПАУ в породах подсолевого комплекса можно выделить два типа битуминозных веществ (таблица). Числовым значениям ХБА соответствуют весовые проценты битумоида: 1 - 0,000625; 3-0,0025; 5-0,01; 7-0,04; 9-0,16, содержание БВ дано в % от площади шлифа (ед.- единичные включения).

Тип I характерен наиболее полным набором индивидуальных ПАУ и их гомологов. Среди них, помимо замещенных гомологов нафталина, фенантрена, хризена, пирена, 3,4-бензпирена, присутствуют незамещенные структуры: 3,4-бензпирен, 1,12-бензперилен, пирен. В заметных количествах (6,9-31,7 % общего количества ПАУ) присутствует дифенил, а такжё небольшие количества флуорена. Общая сумма ПАУ в породах изменяется от 2727 до 11 160 мкг/кг при медиане 3911. Содержание БВ в породах довольно высокое, сотые и десятые доли процента. Этот тип распределения ПАУ сопровождается высоким выходом пиролитических фракций и высоким содержанием углерода относительно других пород того же района. В распределении ПАУ типа I выделяется два подтипа: Iа и Iб. Первый отличается наиболее низким содержанием гомологов нафталина (менее 50 %), высоким содержанием гомологов пирена (более 15 %) и хризена. Общее содержание ПАУ в породе больше 5000 мгк/кг. Содержание углерода, БВ и пиролитических фракций в породах с этим подтипом распределения ПАУ наиболее высокое. Распределение ПАУ подтипа Iб отличается увеличением содержания нафталинов и снижением количества других структур. Общее содержание ПАУ не более 4000 мгк/кг.

Тип II характерен отсутствием (в пределах чувствительности определения) гомологов хризена, 3,4-бензпирена, а также таких незамещенных структур, как 3,4-бензпирен и 1,12-бензперилен. Общее содержание ПАУ, БВ, углерода и пиролитических фракций в общем ниже, чем при типе I. В типе II также можно выявить два подтипа, различающиеся содержанием нафталинов, фенантренов, пиренов. Медианные содержания фенантренов, пиренов относительно суммы ПАУ, а также битумоидов в породах с подтипом распределения IIа на числовой порядок выше, чем в породах с подтипом IIб. Среди ПАУ типа II также постоянно отмечались дифенил (2,6-15,4 %) и флуорен.

Все типы и подтипы распределения ПАУ не связаны с какими-либо определенными литологическими разностями пород. Каждый из них встречен в известняках, аргиллитах, алевролитах.

Распределение ПАУ типа I приурочено почти исключительно к разрезу скв. 5 Кумкудукоба. Весь разрез в изучаемом интервале (3400-5230 м) насыщен БВ, основная масса которого сконцентрирована в глинистых прослоях. В изученных образцах концентрации хлороформного битумоида (ХБА) варьируют от 0,05 до 0,16 % (см. рис. 2). БВ вторично по отношению к минеральным компонентам породы. В глинистых прослоях оно локализуется в основном в горизонтальных стилолитоподобных прерывистых, а также в разноориентированных ветвящихся микротрещинках. Нередки включения различной размерности (менее 0,1-2 мм) в виде сгустков неправильных, причудливых форм (по всей видимости, асфальтенового состава) с ответвлениями в межзерновые каналы, трещинки минералов, остатки организмов. Отдельные включения соединяются микротрещинками, выполненными веществом того же состава. Легкие фракции БВ в глинистых породах приурочены к горизонтальным зонам повышенной проницаемости (микротрещинам, слоистости пород, скоплениям горизонтально ориентированных вышеописанных включений), а также к вертикальным трещинам. Вдоль них в ультрафиолетовых лучах отмечается зеленовато-желтое, желто-коричневое свечение маслянисто-смолистых компонентов. В песчаниках и алевролитах БВ локализуется в межзерновых каналах и глинистом цементе пород. Оно люминесцирует преимущественно в желтых, зеленовато-желтых и желто-коричневых тонах, характерных для маслянистых и смолистых компонентов. Отмечаются также смолисто-асфальтеновые включения, близкие к изометричным формам.

Таким образом, в разрезе скв 5 Кумкудукоба широко распространены миграционные формы БВ, так или иначе перемещавшиеся по толще горных пород. Преимущественно в них отмечается подтип Iб распределения ПАУ. Подтип Iа определен в трех интервалах - 3629-3630, 4220-4227 и 5221-5228 м, которые представлены разными типами пород. Общее для них - увеличение на порядок содержания битумоидов в породах, разнообразие форм залегания БВ, яркие (светло-оранжевые, желто-оранжевые и желто-коричневые) цвета люминесценции. К интервалу 3500-3750 м в этой скважине приурочено проявление нефти.

Распределение ПАУ типа II связано преимущественно с карбонатным комплексом пород на площадях Жанатан и Куантай. Содержание ХБА в карбонатном комплексе значительно ниже, чем в терригенном, в основном на уровне 0,001-0,005 % (см. рис. 2). В кавернозных трещиноватых участках карбонатного массива в незначительных количествах в виде желтых пленочек на стенках трещин, на стыках кристаллов, а также в межзерновом пространстве встречается легкое по составу миграционное БВ. В пермских отложениях отмечаются некоторое увеличение содержания и утяжеление состава. Количество ХБА в низах разреза площади Жанатан (4209 м) в известняке с глинистой примесью увеличивается до 0,02 %. Содержание БВ в шлифе достигает 25 %. Морфология включений и состав вещества аналогичны таковым в породах терригенного комплекса.

В обеих скважинах на Жанажольской ступени подтипы IIа и IIб не связаны с какими-либо определенными интервалами разреза. Оба подтипа встречены в верхних, средних и нижних частях разрезов.

В скв. 100 Жанатан наряду с преимущественным распространением типа II в самом нижнем из изученных интервалов (4209-4211 м) встречено распределение ПАУ типа 16 а в разрезе скв. 5 Кумкудукоба в песчанике на глубине 5072 м - типа IIа.

По суммарным характеристикам БВ можно сделать вывод, что в разрезах исследованных отложений имела место миграция УВ-флюидов. На фоне широкого развития следов миграции УВ можно видеть две качественно различные ассоциации ПАУ: 1) тип II - типично фоновая ассоциация, которая может характеризовать БВ, связанное с регионально-миграционными процессами, не приводящими непосредственно к скоплениям УВ; 2) тип I можно считать признаком локальных процессов формирования зон нефтегазонакопления и отдельных месторождений. Ассоциация типа I - это типичная ассоциация, характерная для нефтей [4]. Признаки нефтеносности усиливаются от подтипа Iб к подтипу Iа. Наличие нефтепроявлений в интервале 3500-3750 м в скв. 5 Кумкудукоба, где встречено распределение ПАУ по подтипу Iа, доказывает это. Вполне вероятно, что по ассоциации ПАУ типа I можно судить о нефтеносности разреза, а по распространению ПАУ подтипа Iа - о нефтеносных горизонтах. Интересно отметить, что в низах вскрытого разреза в скв. 100 Жанатан появляется ассоциация ПАУ типа I, а в скв. 5 Кумкудукоба - подтипа Iа, что позволяет судить о возможном наличии залежи в более глубоких горизонтах. В целом нарастание признаков нефтеносности наблюдается в ряду IIб-IIа-Iб-Iа.

Выводы

1. В подсолевых отложениях восточной прибортовой части Прикаспийской впадины в эпигенетичном БВ выявлены две качественно различные ассоциации ПАУ. Эти ассоциации существенно отличаются друг от друга и могут служить для диагностики разных типов миграционных процессов.

2. Ассоциация ПАУ, характеризующаяся отсутствием хризенов и гомологов 3,4-бензпирена, связана, по-видимому, с БВ регионально-миграционного происхождения. Это БВ отличают более легкий состав, высокая степень дисперсности, незначительное количество углерода в породах и малый выход пиролитических фракций.

3. Ассоциация ПАУ, аналогичная ПАУ нефтей (тип I), сопровождает миграцию УВ непосредственно в зоне нефтегазонакопления. По этой ассоциации можно судить о перспективах отложений непосредственно на данной площади, а также трассировать наиболее перспективные горизонты в разрезе.

4. Присутствие в составе ПАУ обеих ассоциаций дифенила и флуорена свидетельствует о каких- то особых условиях (повышенной температуре и др.), влиявших на образование ПАУ в районе, что требует дополнительного исследования.

5. Можно предположить, что существование двух ассоциаций ПАУ объясняется не различием источников этих УВ, а термодинамическими условиями их образования, что также требует специального изучения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеева Т.А., Теплицкая Т.А. Спектро-флуориметрические методы анализа ароматических углеводородов в природных и техногенных средах. М.: Гидрометеоиздат.- 1981.

2. Люминесцентная битуминология. /Под ред. В.Н. Флоровской. М.: Изд-во МГУ.- 1975.

3. Пентина Т.Ю., Литвинова В.Н., Полянская В.С. Сопоставление данных пиролиза и химико-битуминологического анализа эпигенетичного органического вещества карбонатных коллекторов в целях выявления дополнительных нефтегазопоисковых критериев // Труды ВНИГНИ,- 1988,- С. 45 - 48.

4. Пиковский Ю.И., Карпов Г.А., Оглобина А.И. Полициклические ароматические углеводороды в продуктах узонской гидротермальной системы (в связи с генезисом узонской нефти на Камчатке) // Геохимия.- 1987.- № 6.- С. 869-876.

5. Роль гидротермальных факторов в эволюции углеродистых веществ и формировании скоплений нефти и газа / В.Н. Флоровская, Ю.И. Пиковский, А.И. Оглоблина и др. // ЖВХО.- 1986,- Т. 31,- № 5,- С. 562-568.

6. Флоровская В.Н., Теплицкая Т.А., Овчинникова Л.И. Особенности распределения ароматических полициклических углеводородов в осадочных горных породах Прикарабогазья // Журнал прикладной спектроскопии.- 1966.- Т. 4.- № 4 - С. 361-364.

Abstract

A problem of establishing the relation between syngenetic and migration bituminous components and revealing oil indications in sections of subsalt lithologic complex was being solved with particular reference to one of the regions of the eastern near-flank part of the Preca- spian depression. From the distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), two types of bituminous materials have been determined: (1) with the most complete set of PAH; and (2) with the absence of the homoloques of chrysene, 3,4-benzpyrene, as well as 3,4-benzpyrene and 1,12-benzperilene. These types are well correctable with contents of bituminous materials, carbon, and pyrolitic fractions. The association of the PAH of tyre I accompanies hydrocarbon migration traces in the area of oil and gas accumulation and allows the most prospective zones to be distinguished within the section.

Таблица Характеристика основных типов распределения ПАУ в БВ подсолевых отложений восточной прибортовой части Прикаспийской впадины

Тип БВ	Подтип БВ	Число проб	Породы	Содержание отдельных групп и структур ПАУ от суммы ПАУ, %								Сумма ПАУ, мкг/кг	Содержание БВ, %	S1	S2	Содержание Сорг, %
				Нафталины	Фенантрены	Хризены	Пирены	3,4-бензпирены	Пирен	3,4-бензпирен	1,12-бензперилен
	Iа	3	Доломит, алевролит, алевропесчаник	37-50 (40,1)*	10,4-12 (11)	6-13,9 (8)	16,4-22 (17)	0,2-1,6 (1)	0-0,6 (0,4)	0-0,1 (0,01)	0-0,06 (0)	5193,3-11160,2 (6400)	0,025-0,4 (0,31)	0,32-1,97 (1,16)	1-2,56 (1,96)	0,4-2,06 (0,94)
	Iб	7	Известняк, алевролит, аргиллит	48,7-69 (61)	5-13 (6,8)	0,95-6 (3)	1,9-16 (4)	0-0,9 (0,06)	0,4-4 (1,1)	0,01-0,5 (0,1)	0,09-0,7 (0,3)	2727-4000 (3316)	0,025-0,18 (0,06)	0,02-0,16 (0,03)	0,08-0,37 (0,28)	0,03-0,64 (0,35)
	IIа	5	Известняк, алевролит	61 - 72 (67)	11-21 (13)	-	2-3 (3)	-	0,4-0,6 (0,5)	-	-	612,2-2401,9 (862,5)	0,0007-0,031 (0,012)	0,01-0,05 (0,03)	0-0,67 (0)	Следы 0,64 (0)
	IIб	3	Известняк, алевролит, аргиллит	83-89 (85)	0,0-5 (1)	-	0,3-0,7 (0,3)	-	0,2-0,7 (0,4)	-	-	955,9-4523,6 (1256,5)	0,0018-0,02 (0,003)	0,0-0,04 (0,01)	0-0,4 (0,01)	0-0,79 (0)

* В скобках - медианные значения.

Пробы: I а - 8, 21, 57 (5 Кумкудукоба); Iб - 1, 2, 14, 26, 29, 30 (5 Кумкудукоба); 32 (100 Жанатан); IIа - 49 (5 Кумкудукоба; 17,29 (100 Жанатан); 2,25 (2 Куантай); IIб - 5 (100 Жанатан), 10, 17 (2 Куантай). S₁ и S₂ - УВ ряда С₈+высш., выделяющиеся при температуре 300 и 300-600 °С (смолисто-асфальтеновая часть) БВ соответственно [3], мг УВ в порах.

Рис. 1. Обзорная карта восточной прибортовой части Прикаспийской впадины:

1 - контуры крупных положительных структур: А - Жаркомысско-Енбекская зона поднятий, Б - Южно-Эмбинское поднятие, В - Биикжальский свод; месторождения: 2 - нефтяные, 3 - газовые и газоконденсатные; 4 - разломы: I - главный Уральский, II - Ащисайский, III - Северо-Устюртский; тектонические элементы подсолевых отложений (по И.Б. Дальяну, 1987 г.): 5- краевая приподнятая зона, 6 - Кенкиякская ступень, 7 - Коздысайская ступень, 8 - Шубаркудукская ступень, 9 - Остансукский прогиб; 10 - экспериментальный полигон; элементы структурной схемы экспериментального полигона: 11- подошва, 12 - бровка предполагаемой зоны выклинивания карбонатных отложений C₁₊₂; изогипсы по отражающим горизонтам: 13 - П₂, м, 14 -П₁, м; 15 - глубокие поисковые скважины. Залежи: а - Аккемир, б - Шубаркудук, в - Караулкельды, г - Кумкудукова, д - Карате, е - Шолькара, ж - Тортай, з - Мынсуалмас, и - Куантай, к - Жанатан, л - Жанажол, м - Кажасай, н - Урихтай, о - Кенкияк

Рис. 2. Схема сопоставления литолого-геохимических разрезов по профилю Кумкудукоба - Куантай.

Породы: 1 - известняки, 2 - известняк грануляции, 3 - доломит, 4 - аргиллит, 5 - алевролит, 6 - глинистый алевролит, 7 - песчаник, 8 - алевропесчаник, 9 - ангидрит; 10 - раковины, остатки организмов; 11 - нефтенасыщенные породы. Морфологические разновидности БВ: 12 - в стилолитах, 13 - в горизонтальных прерывистых стилолитоподобных микротрещинках, 14 - в разноориентированных микротрещинах, 15 - на стенках каверн, 16 - в межзерновых пространствах, в микротрещинках минералов, 17 - на стенках и в микротрещинках остатков организмов, 18 - в субтонких межзерновых каналах, 19 - в субтонких порах, 20 - в порах алевритовой размерности, 21 - на пленках поверхности породы, минералов, 22 - вокруг пирита и рудных минералов, 23 - в виде сгустков неправильных очертаний с ореолами и ответвлениями, 24 - в виде сгустков четких очертаний без ореолов и ответвлений. Состав БВ, компоненты: 25 - маслянистые, маслянисто-смолистые, 26 - смолистые, смолисто-асфальтеновые, 27 - асфальтеновые