М.В. Попова (СНИИГГиМС)

В последнее время особое внимание уделяется исследованию микроэлементного состава нефтей. Наличие металлов в нефтях, природных битумах и нефтепродуктах в значительной степени осложняет процессы нефтепереработки, в то время как концентрации некоторых из них могут достигать промышленных значений. Современные методы исследования нефтей позволяют определить в них свыше 60 элементов в диапазоне от 1 мг/т до 100 г/т. Особое место занимают медь, ванадий, никель и ртуть, добываемые в настоящее время из нефти, а также золото. Последний элемент представляет интерес в связи с проведением работ по изучению золотоносности битуминозных формаций Сибирской платформы и взаимодействия нефте- и металлогенеза [1].

В пределах Сибирской платформы изучались нефти Лено-Тунгусской нефтегазоносной провинции (Коллекция предоставлена сотрудниками отдела органической геохимии СНИИГГиМСа: А.И. Ларичевым, М.М. Калгановой, Н.И. Матвиенко). Для определения золота в Центральной лаборатории ПГО "Ташкентгеология" использовали метод инструментального нейтронно-активационного анализа.

Непско-Ботуобинская НГО расположена в юго-восточной части Лено-Тунгусской провинции. Осадочный чехол сложен в основном отложениями венда и кембрия, залегающими на кристаллическом фундаменте. Главные нефтегазоносные объекты – базальные отложения рифей-вендского терригенного и перекрывающие их венд-кембрийские образования карбонатного комплексов. Многочисленные проявления нефти установлены в разнообразных карбонатных горизонтах кембрийского галогенно-карбонатного комплекса.

Катангская НГО охватывает периферийную юго-восточную часть Тунгусской синеклизы и Катангскую седловину. В строении осадочного чехла НГО участвуют отложения рифея, венда и кембрия. Промышленная продуктивность установлена только для вендских пород терригенного комплекса.

Изучение золотоносности осадочного чехла Лено-Тунгусской провинции показало, что при С_орг от 0,01 до 4,0 % [2] содержание золота находится в пределах кларкового для осадочных пород, по А.П. Виноградову. По материалам скважин Тетейского и Нижнечонского месторождений концентрация золота в породах в основном не превышает первых миллиграмм на 1 т. В вендских песчаниках непской свиты среднее содержание металла 1,95 мг/т (n = 124), с аномально максимальными значениями в двух образцах из верхних горизонтов 25,0-62,6 мг/т. При этом среднее содержание золота в горизонте BЧ₁ составляет 1,86 мг/т (n = 21), а в горизонте ВЧ₂ – 2,08 мг/т (n = 63). В породах ербогаченского горизонта концентрация металла ниже – 1,5 мг/т, а тирской свиты – 1,1 мг/т (n = 120). В карбонатных породах Преображенского и усть-кутского нефтеносных горизонтов средние значения составляют 1,29 мг/т (n = 21) и 1,82 мг/т (n = 90) соответственно; в усть-кутском горизонте в пачке УK₁ – 1,99 мг/т, а в УК2 – 2,7 мг/т. В карбонатных образованиях усольской свиты золота содержится 2,3 мг/т (n = 115) со средними значениями для осинского горизонта 1,9 мг/т (n = 95). В бельской свите нижнего кембрия содержание золота около 1,8 мг/т (n = 3).

Верхненюйская площадь расположена на северо-восточном склоне Непского свода. Продуктивным является осинский горизонт низов усольской свиты, представленный карбонатными отложениями преимущественно доломитового состава. По своим характеристикам нефти изученных образцов легкие, высокосмолистые, но среднесернистые с незначительным содержанием асфальтенов. Выход фракции свыше 350 °С составляет 57,07 %, а содержание золота в сырой нефти достигает 8,19 мг/т (табл. 1).

Верхнечонское газонефтяное месторождение находится в бассейне верхнего течения р. Чона. В структурном отношении оно приурочено к одноименной антиклинальной структуре, сложенной отложениями венда – кембрия. В разрезе месторождения анализировались нефти пласта ВЧ₂ непской свиты. Результаты изучения показали, что исследованные образцы нефти из песчаников горизонта ВЧ₂ малосернистые, легкие. По данным фракционной разгонки в этих образцах на долю фракции, выкипающей до 200 °С, приходится 84,72 %. Содержание золота в сырой нефти составляет 1,18 мг/т (см.табл. 1).

Верхневилючанское нефтегазовое месторождение расположено в одноименной седловине, разделяющей Непско-Ботуобинскую антеклизу и Сунтарский свод, и приурочено к высокоамплитудной брахиантиклинали субширотного простирания. Нефтегазоносными являются песчаники верхневилючанского, хатыстынского и карбонаты юряхского горизонтов. Залежь юряхского горизонта относится к низам кембрийского галогенно-карбонатного комплекса, сложенного преимущественно доломитами. Проанализированные нефти характеризуются средними плотностью и сернистостью. Выход фракции свыше 350 °С составляет 64,76 %, содержание золота в сырой нефти низкое – 1,54 мг/т (см. табл. 1).

Нефти юряхского горизонта Иктехского месторождения, расположенного западнее Верхневилючанского, характеризуются средними плотностью и серни-стостью, но высокими содержаниями смолистых веществ и асфальтенов. Выход фракции свыше 350 °С ниже – 61,01 %, а содержание золота значительно выше, чем в нефтях аналогичного горизонта Верхневилючанского месторождения, – 5,41 мг/т (см. табл. 1).

Озерное месторождение приурочено к северному погружению Попедуйского поднятия. Для образцов нефти из терригенных отложений непской свиты типичны аномально высокая плотность, низкая сернистость, высокое содержание смолистых компонентов и очень низкое асфальтенов. Выход фракции свыше 350 °С высокий – 70,63 %, содержание золота в сырой нефти 2,41 мг/т (см. табл. 1).

Среднеботуобинское месторождение связано с одноименной локальной структурой субширотного простирания, осложняющей Мирнинский структурный мыс. Промышленные залежи выявлены в карбонатных породах осинского и песчаниках ботуобинского и улаханского горизонтов. Нефти ботуобинского горизонта легкие, малосернистые и содержат незначительные количества смол и асфальтенов. Выход фракции свыше 350 °С составляет 62,65 %. Содержание золота изменяется от 1,60 до 2,53 мг/т (см. табл. 1).

Нефти ботуобинского горизонта Таас-Юряхского нефтегазового месторождения, расположенного на одноименной структуре к востоку от Среднеботуобинского месторождения, взяты с более глубокого уровня. Выход фракций, выкипающих при 350 °С, составляет 62,85-72,86 %. Содержание золота 1,23-2,07 мг/т (см. табл. 1).

Севернее Среднеботуобинского месторождения находится Маччобинское.

Здесь изучены нефти из улаханского горизонта песчаников с низкой плотностью и высоким содержанием смолистых компонентов. В них определяется незначительное количество серы и асфальтенов. Выход фракции 350 °С составляет 54,47 %. Золота в сырой нефти 3,86 мг/т (см. табл. 1).

Нефти улаханского горизонта Мирнинской площади, взятые с большей глубины, имеют более высокую плотность и сернистость. Выход фракции 350 °С около 63,75 %. Однако концентрация золота после пересчетов на сырую нефть ниже и составляет 1,57 мг/т (см. табл. 1).

Залежь Дулисьминского нефтегазоконденсатного месторождения на юго-западном моноклинальном склоне Непского свода – литолого-стратиграфическая. Единственный продуктивный пласт песчаников (ярактинский горизонт непской свиты) подстилается и перекрывается непроницаемыми породами. Изученные нефти ярактинского горизонта малосернистые, легкие, высокосмолистые. Асфальтены практически не обнаружены. Выход фракции свыше 350 °С составляет 55 %. Золота в нефти 2,36 мг/т (см.табл. 1).

Катангская НГО представлена нефтями Джелиндуконского месторождения, приуроченного к одноименному поднятию. Изучены образцы нефти из пластов BH_I-IV ванаварского горизонта песчаников. Нефти легкие и имеют очень низкую плотность, среднесернистые, количество асфальтенов в нефтях незначительно, а содержание смолистых веществ велико. Выход фракции свыше 350 °С низкий и не превышает 33,93 %. Концентрация золота в нефтях месторождения достигает 14,74 мг/т (см.табл. 1).

Анализ полученных материалов позволяет выявить некоторые закономерности распределения золота в нефтях и дать предварительную оценку отдельным факторам, влияющим на их металлоносность. Решающим из них является направленность в изменении физико-химических свойств нефтей и как следствие региональная площадная обогащенность металлами нефтей определенных нефтегазоносных провинций. Полное описание физико-химических свойств нефтей перечисленных месторождений дано в работе [4].

В пределах Непско-Ботуобинской антеклизы на западном ее погружении развиты относительно легкие, малосернистые нефти с незначительным количеством асфальтенов [2]. К ним относятся нефти Дулисьминского месторождения с содержаниями золота 2,3 мг/т (рисунок). К центральным поднятым районам антеклизы и ее северо-восточному склону увеличиваются плотность, сернистость и содержание асфальтеново-смолистых компонентов. Отмечается общая тенденция в увеличении содержаний золота до 3,86 мг/т в нефтях Маччобинского и 5,41 мг/т – Иктехского месторождений. На северо-восточном склоне Непского свода в нефтях с высокими содержаниями смолистых и асфальтеновых компонентов (Верхненюйская площадь) концентрация золота возрастает до 8,19 мг/т, т.е. в пределах единой НГО изменение состава нефтей, а с ним и содержаний золота контролируется структурными особенностями региона.

Такая особенность в накоплении золота, по-видимому, будет сохраняться и для всего рифей-вендского терригенно-карбонатного комплекса Лено-Тунгусской провинции, где от зоны палеопрогибов в сторону палеоподнятий устанавливается закономерное утяжеление нефтей и как следствие увеличение концентраций металла (см. рисунок).

Зависимость содержаний золота от геохимических характеристик нефти подтверждается наличием значимых ранговых коэффициентов корреляции содержаний золота с плотностью (r₀₅ = 0,85), сернистостью (r₀₅ = 0,82), содержанием смол (r₀₅ = 0,94) и асфальтенов (r₀₅ = 0,81). Полученные расчеты согласуются с данными других авторов по Западной Сибири и Туркмении, подчеркивающих, что золото концентрируется преимущественно в асфальтеново-смолистых фракциях нефтей [3, 5]. Ранее проведенные работы [1 ] по изучению битумоидов, экстрагированных из битуминозных пород Алданской антеклизы, позволили сделать вывод о преимущественной роли смол, асфальтенов и асфальтогеновых кислот в накоплении золота.

На состав нефтей и содержание в них золота определенное влияние оказывают физико-химические условия их формирования, в том числе и литология вмещающих отложений. С терригенными отложениями связаны обычно более легкие нефти, менее смолистые и малосернистые [2 ]. Среднее содержание золота в нефтях (см. табл. 1) терригенных коллекторов – 1,37 мг/т, а карбонатных – 2,71 мг/т. Нефти карбонатных коллекторов Непско-Ботуобинской НГО содержат золота в 2 раза больше (5,05 мг/т), чем терригенных (2,09 мг/т).

Эта закономерность отмечается и для других регионов (см.табл. 1). Надо отметить, что средние концентрации металла в нефти выше, чем в породах коллекторов. В терригенных коллекторах Непско-Ботуобинской НГО среднее содержание золота 1,52 мг/т, в карбонатных – 1,80 мг/т. Такие низкие концентрации золота в породах коллекторов обусловлены, вероятно, процессом взаимодействия с нефтью. В.И. Бгатовым проведены опыты по растворению золота в различных фракциях нефтей Среднеботуобинского месторождения (табл. 2). В ходе опытов было установлено, что золото интенсивно растворяется в различных фракциях нефтей, особенно в тяжелых (фракция асфальтенов). По существующим гипотезам признается как первичная природа золота, унаследованно переходящего в нефть из рассеянного органического вещества [1 ], так и возможность вторичного попадания в нефть в результате взаимодействия ее с породами и минеральными компонентами вод.

Анализ микроэлементного состава битуминозных формаций Алданской антеклизы [1 ] показал, что все битуминозные породы имеют надкларковые концентрации золота. В пределах Алданской антеклизы возрастными аналогами нефтеносных горизонтов венда Лено-Тунгусской провинции являются отложения юдомской свиты; осинского горизонта нижнего кембрия – эльгянской свиты. Средние содержания золота в породах юдомской свиты – 12,25 мг/т с максимальной концентрацией 81,0 мг/т и 27,5 мг/т – в породах эльгянской свиты с максимальной концентрацией 279,15 мг/т в разрезах по р.Туолбе. Из скважин по р. Туолбе (Ченкиямская, Алексеевская площади) получена нефть с плотностью 900-920 кг/м³, сернистостью 1,5-1,8 % и содержанием смол 6,80 %, асфальтенов – 0,45 %. Такие геохимические характеристики нефти и нефтематеринских пород по аналогии с Непско-Ботуобинской НГО позволяют предполагать наличие в нефтях западной части СевероАлданской НГО повышенных концентраций золота.

Состав и свойства нефтей зависят также от степени катагенетической преобразованности органического вещества, в частности от глубины погружения отложений [2]. Для большинства нефтей Сибирской платформы с глубиной погружения усиливается катагенетическая превращенность органического вещества от подстадии ПК₃ – MK₁ при глубине 1,4 км до MK₁² на глубине 3,0-3,5 км и уменьшаются плотность, вязкость, количество смол и асфальтеновых компонентов в них (см.табл. 1). Для рифей-вендских отложений, например, устанавливаются два глубинных интервала с соответственно различным качественным составом нефтей (до 2500 м и глубже).

Изменение состава нефтей с глубиной наблюдается и для одновозрастных горизонтов, в которых фиксируется увеличение плотности и содержания асфальтеново-смолистых компонентов и т.д. от зон палеопрогибов в сторону палеоподнятий. Здесь мощность рифей-вендских отложений значительно меньше, а значит, и степень катагенеза органического вещества меньше. Наиболее высокие концентрации золота для Непско-Ботуобинской НГО отмечаются в тяжелых нефтях северо-восточного склона антеклизы и ее приподнятых участков (Непский свод) (см. рисунок).

В заключение следует отмстить, что рассмотренные гсолого-геохимические факторы, влияющие на изменение состава и свойств нефтей, определяют региональную площадную направленность распределения в них золота. Повышенные концентрации металла обнаруживаются в тяжелых нефтях, локализованных в карбонатных коллекторах со слабой степенью катагенетической преобразованности органического вещества и приуроченных в пределах единой структурной единицы к наиболее приподнятым зонам.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бгатов В.И., Попова М.В., Шалимов И.В. Методические рекомендации по изучению золотоносности битуминозных карбонатных и терригенно-карбонатных пород, продуктов их выветривания и карстования. - Новосибирск: СНИИГГиМС, 1987.
2. Геохимия нефтей, конденсатов и природных газов рифей-вендских и кембрийских отложений Сибирской платформы / Сост. Д.И. Дробот, Р.Н.Преснова, А.Э. Конторович и др. - М.: Недра, 1988.
3. Мирзоев Р.Х., Гасанов Р.К., Харитонов В.М. О металлоносности нефтей Западной Туркмении // Геология нефти и газа. - 1993. -№ 5. - С. 43-48.
4. Непско-Ботуобинская антеклиза - новая перспективная область добычи нефти и газа на востоке СССР / А.С. Анциферов, В.Е. Бакин, В.Н. Воробьев и др. - Новосибирск: Наука, 1986.
5. О распределении микроэлементов в адсорбционно-хроматографических фракциях нефтяных смол / Л.В. Горбунова, В.А. Варлачев, Г.Г. Глухов и др. // Нефтехимия. -1990. - Т. 20. - № 4. - С 625-631.

The studies of gold behaviour in some areas of the Lena-Tungussky oil-and-gasbearing province demonstrated that metal concentration is being controlled by physic-chemical oil properties, that is density, presence of asphaltene-resinous components and sulfur. Physic-chemical conditions of their formation including the enclosing rocks lithology have a certain effect on oils composition and gold content in them. More light, less resinous and low sulfur oils are generally associated with terrigenous deposits. Average gold content is 1.37 mg/t and 2.71 mg/t in oils of terrigene reservoirs and those of carbonate reservoirs respectively. Average metal concentrations in oil are higher than in reservoir rocks. Low gold concentrations in reservoir rocks are likely caused by process of interaction with oil. It was experimentally found that gold appears to dissolve intensively in different oil fractions, especially in heavy ones (asphaltenes fraction). Some geologic-geo-chemical factors discussed which have influence on oils properties and composition change are responsible for the regional area] orientation in gold distribution. Increased metal concentrations are to be found in heavy oils of carbonate reservoirs characterized by a weak degree of organic matter's catagenetic transformation and confined to the most uplifted zones within the unified structural unit.

Таблица 1 Физико-химические свойства нефтей

*При характеристике физико-химических свойств нефтей использовались данные из справочника: Гребин Г.Ф., Чарыгин И.В., Обухова Т.М. Нефти месторождений Советского Союза. - М.: Недра, 1980.

Таблица 2 Растворимость золота в различных фракциях нефтей Среднеботуобинского месторождения

СХЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОЛОТА В НЕФТЯХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЛЕНО-ТУНГУССКОЙ НГП

(составлена на основе Карты нефтегазоносности Сибирской платформы, под ред. А.Э. Конторовича, В.С. Суркова, А.А. Трофимука, 1981)

Границы: 1 - нефтеносных провинций, 2 - нефтегазоносных областей (I - Непско-Ботуобинская, II - Катангская, III - Северо-Алданская, IV - Западно-Вилюйская, V - Присаяно-Енисейская), 3-4 - пликативных структур платформенного чехла (3 - антеклиз, синеклиз, 4 - сводов, мегавалов); 5 - разрывные нарушения; 6 - контуры рифогенных зон;7- месторождения и площади: 1 - Джелиндуконское, 2 - Мирнинская, 3 - Верхненюйская, 4 - Иктехское, 5 - Таас-Юряхское, 6 - Среднеботуобинское, 7 - Дулисьминское,8- Верхневилючанское, 9 - Озерное, 10 - Маччобинское, 11 - Верхнечонское; в скобках содержание золота, мг/т.