К оглавлению	УДК 550.4:552.5
	© Т.А. Сафранов, 1991

Сравнительная характеристика пиролитических и химико-битуминологических параметров осадочных пород

Т.А. САФРАНОВ (ТО ИГИРНИГМ)

Пиролитические данные широко используются для характеристики ОВ, оценки его генетического потенциала и выявления признаков продуктивности осадочных толщ [1-5]. Изучение осадочных пород проводится на пиролизаторах типа Rock-Eval. При нагревании образцов до 90 °С в токе гелия из породы десорбируются газовые УВ, фиксирующиеся в виде пика S₀ (в процессе отбора, транспортировки и хранения керна газовые УВ обычно улетучиваются, т. е. S₀=0). В интервале 250-400 °С выделяются свободные и адсорбированные жидкие УВ (пик S₁). Величина S₁ (мг УВ/г или кг УВ/т породы) представляет собой долю исходного генетического потенциала ОВ, преобразованного в жидкие УВ. Высокие значения S₁ (более 2 кг УВ/т породы) обычно характерны для продуктивных отложений. При повышении температуры до 400-550 °С фиксируются продукты термокрекинга керогена (пик S₂). Величина S₂ (мг УВ/г или кг УВ/т породы) указывает на остаточный потенциал ОВ (керогена), который не был трансформирован в УВ. Сумма S₁₊₂ представляет собой генетический потенциал ОВ [5]. Однако это приемлемо только для образцов без заметной примеси эпигенетичных битумоидных компонентов. В качестве индекса продуктивности пород (OPI) используется отношение S₁/₀₊₁₊₂ или S₁/₁₊₂ (если S₀=0). В вершине пика фиксируется максимальная температура (Т_mах, °С), отражающая степень катагенетической преобразованности ОВ, а в образцах с преобладанием эпибитумоидных компонентов - состав последних. Отдельно регистрируется выход СО₂, позволяющий определять содержание общего органического углерода (ТОС, %). Отношение СO₂/ТOС (водородный индекс) коррелируется со значениями Н/С_ат в концентратах нерастворимой части ОВ /1, 3, 5/.

По сравнению с трудоемкими химическими методами пиролитическое исследование ОВ обладает рядом достоинств: высокой чувствительностью, экспрессивностью, возможностью работы с небольшими навесками без предварительной кислотной обработки. Однако пиролитический метод не заменяет традиционные методы органической геохимии, и в частности, химико-битуминологические и углепетрографические. Во многих случаях объективная интерпретация данных пиролиза невозможна без учета результатов химико-битуминологического анализа. При сопоставлении пиролитических и химико-битуминологических параметров следует принимать во внимание меньшую представительность образцов, отобранных на изучение методом пиролиза, ибо навеска составляет обычно менее 100 мг. Как известно, в осадочных породах отмечаются самые различные соотношения битумоидных компонентов, свойственных ОВ и связанных с ним (синсоставляющие), и компонентов, утративших связь с продуцировавшим их ОВ и разобщенных с ним в пространстве (эписоставляющие битумоидной системы). Аналитическими методами можно лишь с той или иной долей условности установить преобладание син- или эпигенетичных битумоидов, не указывая соотношений между ними, т. е. степень подвижности битумоидной системы. Эту задачу можно решить только путем балансовых расчетов и моделирования по методике В.А. Успенского (1984 г.). Можно полагать, что пиролитические параметры отражают характеристику лишь какой-то незначительной части образца и не всегда сложные отношения между компонентами ОВ, в частности, между составляющими битумоидной системы. В этой связи проведено сопоставление данных пиролиза и результатов химико-битуминологического анализа осадочных пород из мезозойско-кайнозойских отложений советской части Афгано-Таджикской впадины (АТв). Пиролитические исследования проведены на установке Oil Show Analyser, а химико-битуминологические согласно методическим указаниям Ю.И. Корчагиной и О.П. Четвериковой (1976 г.). Сравнительная характеристика пиролитических и химико-битуминологических параметров пород (по усредненным данным) дана в таблице.

Содержание жидких УВ (С₈-С₃₃) в образцах без заметной примеси эпибитумоидных компонентов составляет 0,02-0,41 мг УВ/г породы. Наиболее высокие значения S₁ характерны для среднеэоценовых карбонатных и глинисто-карбонатных пород, а наиболее низкие для миоценовых красноцветных терригенных. Сравнительно низким значениям S1 соответствуют и низкие содержания хлороформенного битумоида (ХБ) в породах (0,002-0,015 %) и в ОВ (менее 10 %), а также низкие концентрации УВ в пересчете на ХБ, ОВ и породу. При явном преобладании эпибитумоидных компонентов заметно увеличивается величина S₁. К примеру, для красноцветного алевритистого песчаника из неокомских отложений, вскрытых на площади Туюнтау (скв. 2, 5572-5578 м), величина S₁ составляет 5,98 мг УВ/г породы. Значение индекса продуктивности (OPI) более 0,5 (0,92), что обычно характерно для пород, насыщенных жидкими УВ. Низкое содержание сингенетичного ОВ гумусового окисленного типа (ТОС=0,11 %) не позволяет связывать значение S₂ (0,53 мг УВ/г породы) с остаточным генерационным потенциалом керогена. Судя по химико-битуминологическому анализу, ОВ представлено в основном растворимыми фракциями. Содержание ХБ составляет 1,05 %. В его составе превалируют масла (78,81 %), но заметную роль играют асфальтены (12,7 %) и смолы (8,5 %). Возможно, что термокрекинг смолисто-асфальтеновых компонентов определил величину S₂. Отмечено [2], что пик S₂ указывает не только на остаточный генерационный потенциал керогена, но и на обогащенность асфальтено-смолистыми компонентами миграционных разностей ОВ. Т_mах равна 446 °С и говорит как о степени катагенеза ОВ (МК₂-?), так и составе битумоида. Содержание УВ в пересчете на ОВ составляет 68,4, а на породу 0,82 %, т. е. и пиролитические, и химико-битуминологические данные однозначно указывают на эпигенетичный характер битуминозности породы. Этот образец так же, как и другие с достаточно высокой степенью подвижности битумоидной системы, обособляется на графике зависимости OPI- (рис. 1).

Величина S₂ для большей части изученных образцов не превышает 2 мг УВ/г породы и находится в пределах значений генетического потенциала, характерного для пород с низкими нефтематеринскими возможностями [5]. Исключение составляют глинисто-карбонатные породы палеоцен - эоцена со значениями S₂ до 3-4 мг УВ/г породы, т. е. со средним остаточным нефтематеринским потенциалом. Низкие значения S₂ в породах, достигших уровня MK₁ - МК₃, по-видимому, связаны не только с трансформацией керогена в УВ, но и с изначально незначительными нефтегазоматеринскими возможностями ОВ. Учитывая весьма ограниченное для всей АТВ число образцов, изученных методом пиролиза, вряд ли можно ограничиваться такими сравнительно низкими значениями генетического потенциала ОВ (S₁₊₂).

Судя по значениям водородного индекса (HI), для образцов из верхнеюрских и палеоцен-эоценовых отложений характерны I и I-II типы керогена, по [5], из меловых и миоценовых- II-III типы (рис. 2). Это соответствует вещественно-петрографическому составу ОВ: кероген верхнеюрских и палеогеновых отложений почти нацело представлен коллоальгинитом, в керогене из меловых пород превалирует сорбомикстинит, а ОВ красноцветных терригенных пород миоцена представлено наиболее устойчивыми формами гумусовой окисленной органики. Значения Т_mах варьируют от 430 до 465 °С и коррелируются с показателями отражения витринита в масле (R⁰). Судя по значениям Т_mах и R⁰, изученные образцы охватывают зону незрелого ОВ (ПК₁ - ПК₃) и зону нефтегенерации (МК₁ - МК₃). По углепетрографическим, углехимическим и палеотемпературным данным в наиболее погруженных частях АТв выделяются катагенетически более преобразованные отложения (МК₄ - АК_1-2). В некоторых образцах с преобладанием эпибитумоидов отмечена зависимость Т_mах от состава последних, т. е. чем больше УВ в битумоиде (ХБ), тем меньше величина Т_mах. Такая зависимость на более представительном материале ранее отмечена для других регионов [2, 4]. Поскольку не всегда можно уверенно судить о генетических особенностях битумоидов и о степени подвижности битумоидной системы, то трудно говорить, насколько значения Т_mах зависят от факторов катагенеза или генетической принадлежности и состава битумоидов. В целом же на графике HI-T_max (см. рис. 2) отражены тип и степень катагенеза ОВ изученных образцов, подтверждаемый независимыми геохимическими параметрами.

Таким образом, можно отметить связь некоторых пиролитических и химико-битуминологических параметров осадочных пород. Значения S₁ коррелируются c содержанием ХБ (УВ) в породах и отражают процессы трансформации ОВ в жидкие УВ. Экстремально высокие значения присущи породам с миграционными разностями ОВ. В породах с низкими концентрациями ОВ и ХБ (УВ) пик S₂ выражен нечетко, что затрудняет определение Т_mах. Величина S₂ отражает остаточный генетический потенциал керогена и находится в зависимости от содержания и типа ОВ. Низкие значения S₂ ХБ и УВ связаны не только с трансформацией керогена в УВ, но и с изначально низким нефтематеринским потенциалом. В определенных условиях пик S₂ обусловлен процессами термокрекинга асфальтенов и смол, сорбированных минеральной поверхностью породы. Значения OPI, битумоидного и УВ-коэффициентов возрастают по мере увеличения степени подвижности битумоидной системы, HI соответствует вещественно-петрографическому составу керогена. Оптические свойства микрокомпонентов керогена коррелируются со значениями Т_mах. В образцах с явным преобладанием эпибитумоидных компонентов отмечено уменьшение значений Т_mах с увеличением доли УВ в ХБ. В целом сравнительная характеристика пиролитических и химико-битуминологических параметров пород позволяет более объективно судить о нефтегазопроизводящих свойствах ОВ и признаках нефтегазоносности осадочных толщ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лопатин Н.В., Емец Т.П. Пиролиз в нефтегазовой геохимии.- М.: Недра.- 1987.

2. Литвинова В.Н., Бурмистрова Л.Д. Факторы, влияющие на качество данных пиролитических исследований органического вещества / В кн.: Изотопные и битуминологические методы при поисках нефти и газа.- М.: Изд-ние ВНИИгеоинформсистем,- 1988,-С. 142-150.

3. Меленевский В.Н. Методические рекомендации по применению пиролитического метода в органической геохимии / Под ред. А.Э. Конторовича.- Новосибирск.- СНИИГГиМС.- 1977.

4. Пентина В.С., Литвинова В.Н., Полянская В.С. Сопоставление данных пиролиза и химико-битуминологического анализа эпигенетичного органического вещества карбонатных коллекторов в целях выявления дополнительных критериев нефтегазоносности.- В кн.: Геохимические критерии формирования скоплений углеводородов и прогноза нефтегазоносности.- М.: Изд-ние ВНИГНИ,-1988 г.

5. Тиссо Б., Вельте Д. Образование и распространение нефти.- М.: Мир, -1981.

Abstract

Despite a number of the advantages of the pyrolytic technique used for the evaluation of organic matter, its genetic potential and sedimentary rock productivity indications, the objective interpretation of the results obtained is not always possible without taking into account chemical-bitu- minological and carbon-petrographic data. A relationship iz noted between certain pyrolytic and chemical-bituminological parameters of rocks within the sedimentary strata of the Afghan-Tadzhik depression. Only by means of a combination of parameters, we do judge on hydrocarbon-yielding properties of organic matter and on the petroliferous nature of the sedimentary strata.

Таблица. Результаты пиролиза и химико-битуминологического анализа пород из осадочных толщ советской части Афгано-Таджикской впадины

Возраст отложений	Породы (количество образцов)	Данные пиролиза						Данные химико-битуминологического анализа
		S1, мг/г	S2, мг/г			ТОС, %	Тmax, °с	ОВ, %	ХБ, %		Содержание УВ, % на
											ХБ	ОВ	породу
Миоцен	Глинистые (1)	0,02	0,04	0,33	44	0,09	465	0,12	0,002	1,6
Средний эоцен	Карбонатные (1)	0,33	3,66	0,08	1109	0,33	433	0,39	0,015	3,8	-	-	-
То же	Глинисто-карбонатные (7)	0,29	2,14	0,11	738	0,29	437	0,3	0,010	3,3	45,5	1,5	0,005
Нижний эоцен	То же (2)	0,17	1,17	0,12	836	0,14	436	0,26	0,006	2,3	54,9	1,3	0,003
Верхний палеоцен	Карбонатные (4)	0,15	2	0,07	714	0,28	437	0,38	0,025	6,5	40,6	2,6	0,01
Сенон	Глинисто-карбонатные (5)	0,1	0,24	0,29	200	0,12	432	0,27	0,005	1,8	35,6	0,6	0,002
»	Карбонатные (2) *	0,41	0,39	0,51	215	0,18	432	0,17	0,068	40	67,6	27,0	0,046
Турон	Карбонатно-глинистые (5)	0,07	0,26	0,21	200	0,13	432	0,41	0,007	1,7	49,1	0,8	0,003
Сеноман	Глинистые (7)	0,05	0,13	0,28	77	0,17	442	0,3	0,010	3,3	39,8	1,3	0,004
Альб	Глинистые (5)	0,05	0,13	0,28	62	0,21	455	0,26	0,012	4,6	33,1	1,5	0,004
Неоком	Алеврито-песчанистые (1)*	5,98	0,53	0,92	682	0,11	446	1,21	1,050	86,8	78,8	68,4	0,827
Оксфорд	Глинисто-карбонатные (5)	0,1	1,21	0,08	756	0,16	457	0,25	0,012	4,8	36,7	1,8	0,005

*Образцы с явным преобладанием эпигенетических битумоидных компонентов.

Рис. 1. Взаимосвязь между индексом продуктивности и битумоидным коэффициентом.

Возраст: 1 - миоцен, 2 - эоцен, 3 - палеоцен, 4 - поздний оцен, 5 - ранний мел, 6 - поздняя юра. Подчеркнуты образцы с преобладанием эпибитумоидных компонентов

Рис. 2. Диаграмма зависимости водородного индекса от максимальной температуры.

Зоны: I - незрелого ОВ(ПК₁ - ПК₃), II - нефтегенерации (МК₁ - МК₃), III - газогенерации (>=МК₄). Ост. усл. обозн. см. на рис. 1