|
© Коллектив авторов, 2006 |
НЕКОТОРЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
А.А. Фейзуллаев, Г.Г. Исмаилова, К.А. Алиев, Н.М. Джабарова (Институт геологии НАН Азербайджана)
Известно, что объективность научных выводов в геолого-геохимических исследованиях определяется точностью выполнения анализов и достаточным (статистически значимым) объемом данных.
На современном уровне развития аналитической аппаратуры проблемы требуемой точности измерения практически не существует. Что касается сбора статистически значимого объема аналитических данных, то здесь ситуация не всегда однозначна. Если используются аналитические данные, выполненные в достаточном объеме в одной лаборатории, никаких методических проблем практически не возникает. Однако из-за высокой стоимости некоторых анализов объем выполненных аналитических исследований одной организацией часто бывает недостаточным для объективных заключений. Поэтому нередко приходится использовать совокупность аналитических данных, полученных в разные годы разными исследователями (организациями). В этом случае возникает вопрос о сходимости анализов, сделанных в различных лабораториях, или так называемая проблема межлабораторной дисперсии.
Эта проблема наиболее контрастно отражена в специальных исследованиях H.I. Dembicki (1984). Этот автор хорошо иллюстрирует, насколько существенным бывает разброс значений параметров, измеренных в различных лабораториях. Для сравнения было использовано восемь образцов керна, отобранных из различных бассейнов в интервале глубин 1436-3474 м из отложений, отличающихся по возрасту и условиям осадконакопления. Для получения однородной массы их предварительно размельчали и перемешивали. Образцы были исследованы в 19 независимых лабораториях нефтяных компаний, академических организаций и коммерческих фирм США и Западной Европы. Приведем из этой работы данные по разбросу 5 из 11 измеренных геохимических показателей (табл. 1).
Особенно сильные расхождения были установлены в измерениях палеотемпературного показателя - отражательной способности витринита (R0). Как видно из табл. 2, измеренное минимальное значение R0 равно 0,3, а максимальное - 2,3.
Отклонение от среднего значения достигает 55,9 %. Такие значительные расхождения существенно влияют на конечные выводы. Так, согласно среднему значению R0 для образцов 2, 4, 5, 7, 8 они соответствуют зоне пика генерации нефти, в то время как для образцов 3 и 6 - генерации жирных газов и газоконденсатов.
В той же работе отмечается необходимость разработки и применения стандартных лабораторных методов для возможности сравнения данных различных лабораторий. Необходимо также отметить, что стандартизация лабораторных методов - необходимое условие для совместного использования и комбинирования геохимических данных, полученных в различных лабораториях.
Аналогичная оценка межлабораторной дисперсии на базе геохимических исследований ОВ осадочных пород Азербайджана была выполнена А.А. Фейзуллаевым и др. (1998).
Уровень межлабораторной дисперсии результатов независимых измерений этих параметров для одних и тех же образцов, полученных в двух различных лабораториях, был рассмотрен на примере трех выборок. Кривые изменения содержания ОВ и водородного индекса (HI) в образцах, отобранных поперек напластования, иллюстрируют различия фоновых уровней и амплитуд вариации параметров. Нижнемайкопские отложения, отобранные у с. Ангехаран, и верхнемайкопские - у с. Хильмили - находятся в северо-западной части Шемахи-Гобустанского района. Диатомовые отложения обнажаются недалеко от Умбаки и находятся к юго-востоку от указанных площадей. Таким образом, наряду с возрастным фактором присутствовало также влияние географического положения обнажений. Отбор образцов глинистых пород проводился последовательно, по порядку залегания слоев, по принципу возможно большего охвата различного минерального состава.
Вклад межлабораторной дисперсии, особенно систематическое смещение значений относительно линии равных значений, хорошо виден на точечных диаграммах совместного распределения, построенных по параллельным измерениям на одних и тех же образцах (рис. 1).
Повышенные значения ОВ в верхнемайкопских образцах по измерениям первой лаборатории при соответствующих пониженных значениях для суммарного (S1+S2) выхода УВ отражаются в распределении HI. Поскольку HI - производная величина от содержания ОВ и S2, то значения этого параметра для дублирующей выборки свидетельствуют о более высоком удельном генерирующем потенциале ОВ по сравнению со значениями, полученными по первой выборке. Подобное наблюдается и для коллекции образцов из диатомовой свиты (см. рис. 1, б).
Таким образом, факторы, являющиеся источником неоднородности, отражаются в выводах, связанных с количественными и качественными свойствами ОВ. В зависимости от используемых выборок можно переоценить или недооценить УВ- генерирующий потенциал ОВ отложений, некорректно отнести ОВ к определенному типу формации и установить степень его термического преобразования. Это означает, что при классификации отложений, например по HI, нефтегазогенерирующие отложения можно отнести к газогенерирующим или наоборот.
Все указанные эксперименты отражали межлабораторную дисперсию при изучении геохимических параметров ОВ пород.
Проблема межлабораторной дисперсии представляет интерес и при изучении газов, особенно грязевых вулканов. Дело в том, что сходимость анализов газов грязевых вулканов, выполненных в разное время и в разных лабораториях, определяется не только систематическим расхождением показаний измерительных приборов. Определенное расхождение данных может быть связано также с отбором проб газа из разных грифонов одного и того же вулкана. Известно, что на одном и том же вулкане может быть до нескольких десятков активных сопок, грифонов и сальз. Так, на вулкане Нардаранахтарма их выявлено около 170, Солахай - более 80, Дашгиль - около 40. При этом важно отметить, что газы из различных грифонов одного и того же вулкана могут существенно отличаться друг от друга (табл. 3).
Для анализа сходимости результатов изучения состава газов грязевых вулканов были использованы три выборки: 1 - для сравнения состава газов грязевых вулканов и изотопного состава углерода (ИСУ) и метана были использованы данные Б.М. Валяева и др. (1985) (75 анализов) и А.А. Дадашева (1985) (35 анализов); 2 - для сравнения содержания в газах грязевых вулканов гелия были использованы данные Б.М. Валяева и др. (1985) (46 анализов) и С.А. Джафарова (1985) (65 анализов).
Сопоставление результатов измерений, выполненных в Геологическом институте РАН (Москва), ВНИИинформсистем (Москва) и Институте геологии НАН Азербайджана, было осуществлено путем построения парных гистограмм распределения отдельных геохимических параметров (рис. 2).
По всем рассмотренным параметрам (СO2, СН4, С2Н6+, N2) отмечается идентичность их качественного распределения в обеих сравниваемых выборках, в то же время в количественном распределении наблюдается определенное различие. Так, в распределении СO2 отмечается заметное различие в области минимальных и максимальных значений. В распределении СН4 наиболее значимые расхождения наблюдаются в области его значений выше 92 %. По С2Н6+ сходимость результатов относительно наиболее высокая.
Сравнение распределения содержания гелия в газах грязевых вулканов, определенное Б.М. Валяевым (1985) и С.А. Джафаровым (1985), показало, что качественно построенные гистограммы, как и по другим рассмотренным газовым компонентам, не отличаются друг от друга (рис. 3). В количественном распределении различия есть, однако они не столь существенны. Так, в область значений <3*10-3 % попадает соответственно 70 и 71 % исследованных проб, а выше 4,5*10-3 % - 20 и 18 %.
В распределении ИСУ метана грязевых вулканов наиболее значимое расхождение наблюдается в области максимальных (> -40 ‰) значений (28 и 6 %), ИСУ СO2 отмечается противоположная картина - наиболее заметное расхождение отмечается в области минимальных (> -15 ‰) значений (36 и 12 %) (см. рис. 3, А).
Природа выявленных количественных расхождений содержания отдельных компонентов в составе газов грязевых вулканов кроме указанных причин (различная точность измерительных приборов и возможный отбор проб газа из разных грифонов одного и того же вулкана) может быть обусловлена также временными (суточными, сезонными, годовыми) колебаниями химического и изотопного составов газов. Это основано, во-первых, на том, что сравниваемые выборки были отобраны в разное время, а во-вторых, на изменении состава газов грязевых вулканов во времени.
Указанные методические исследования межлабораторной дисперсии, выполненные на примере газов грязевых вулканов, были осуществлены и на примере месторождений Азербайджана. В данном случае были сопоставлены три различные выборки, принадлежащие различным исследователям (лабораториям): А.А. Дадашеву(1985), Ф.Г. Дадашеву и др. (2000), Б.И. Кацу и др. (2002). Сопоставление состава газов показало следующее: по СO2 первая, по СН4 - третья выборка (данные “British Petroleum”) отличаются от двух других как по количественному, так и качественному распределению измеренных значений С2Н6, по N2 расхождения сравниваемых двух выборок наиболее существенны в области высоких значений (> 1 %).
Наряду с сопоставлением состава газов была проверена и сходимость ИСУ метана по указанным трем выборкам. Сравнение характера изменения ИСУ метана с глубиной, построенное по вычисленным средним значениям для каждого 500-м интервала, показало одинаковую во всех трех случаях тенденцию утяжеления ИСУ метана с глубиной (рис. 4), что хорошо согласуется с существующими представлениями. В то же время отмечается достаточно хорошая сходимость значений изменения этого параметра с глубиной (по данным А.А. Дадашева и “British Petroleum”). В то время как данные Б.И. Каца испытывают закономерно-систематическое отклонение в сторону более легких значений. Согласно графической оценке этого расхождения оно составляет ~7‰.
Установлено, что одной из характерных черт геодинамически активных регионов является нестабильность во времени химического и даже изотопного состава газов минеральных источников, грязевых вулканов, газирующих скважин.
Так, Г.И. Войтовов (2001) для различных грязевых вулканов России, Украины, Туркмении, Азербайджана (Дашгиль) обнаружил колебание ИСУ метана во времени. Это наглядно видно из табл. 4, 5. Содержание не УВ (Не, Н2, СO2, N2) и УВ-газов определялось на хроматографе ЛХМ, оборудованном детекторами по теплопроводности. Погрешность анализа составляла ±3 % измеряемых значений.
Таким образом, выполненные методические исследования выявили существование межлабораторной дисперсии не только в измерении геохимических параметров ОВ пород, но и химического и изотопного составов газа, причем в некоторых случаях (когда отмечается и качественные и количественные различия) выводы, базирующиеся на различных выборках, могут отличаться. Так, по данным ИСУ метана месторождений, полученных Б.И. Кацом и др. (2002), можно заключить, что метан является катагенетически менее зрелым, чем по данным Ф.Г. Дадашева (2000) и А.А. Дадашева (1985) либо в его изотопном составе относительно большая доля изотопно-легкого биогенного метана.
В заключение еще раз отметим необходимость учета существования межлабораторной дисперсии, в противном случае это может привести к ошибочным суждениям и выводам.
The problem analyzed in the article is for a long time a subject of interest for specialists dealing with analysis and generalization of analytical data in petroleum geochemistry. Very often due to the absence of sufficient data, petroleum geochemists use the literature materials or data obtained in various laboratories by different methods. Using of heterogenous analytical data which are often poorly correlated as a rule result in wrong prognosis of oil and gas potential of that or any other territory.
Statistical characteristic of interlaboratory dispersion of geochemical data shows that in some cases data are differed by an order. For example, for one day sample from Middle Miocene a value of pyrolitic indice S1 varies from 12 to 1100 per cent while for S2 - from 30 to 1300 respectively reflecting on a value of oil-generating potential of formations. The same occur with vitrinite indice. The author attracts researchers’ attention to qualitative sampling for analytical studies. Significant differences in analytical data are noted for various parts of one sample.
Variations of chemical and isotopic composition of gases from gas volcanoes are in detail considered and analyzed in Geological institute, VNIIINFORMSYSTEM and Geological Institute of Azerbajdzhan. While complying with some qualitative analogy in analytical data, a considerable spread of qualitative indices in comparable objects is noted.
Таблица 1 Статистические характеристики межлабораторной дисперсии в геохимических данных (Dembicki H.I., 1984)
|
Показатель |
Возраст: средний миоцен Литология: глина Глубина отбора: 2088 м Обстановка осадконакопления: дельтовая |
Возраст: мел Литология: глина Глубина отбора: 3474 м Обстановка осадконакопления: озерная |
||||||||
|
минимум |
максимум |
среднее |
стандартное отклонение |
разница |
минимум |
максимум |
среднее |
стандартное отклонение |
разница |
|
|
Сорг,% |
0,150 |
0,510 |
0,263 |
0,081 |
0,360 |
2,620 |
3,250 |
2,946 |
0,169 |
0,630 |
|
S1, 10-4 % |
12,0 |
1100,0 |
136,7 |
283,7 |
1088,0 |
800,0 |
1170,0 |
1783,0 |
2523,0 |
370,0 |
|
S2,10-4 % |
30 |
1300 |
224 |
319 |
1270 |
120 |
8200 |
1169 |
1799 |
8080 |
|
Тмакс,°С |
421,0 |
458,0 |
441,0 |
9,3 |
37,0 |
385,0 |
502,0 |
464,1 |
34,7 |
117,0 |
|
Ro.% |
0,34 |
0,96 |
0,75 |
0,18 |
0,62 |
0,62 |
2,29 |
1,29 |
0,56 |
1,67 |
Таблица 2 Сопоставление результатов измерения R0 в разных лабораториях
|
Номер образца |
Пределы изменения R0, % |
Разница |
Отклонение от среднего, % |
|
2 |
0,3-1,2 |
0,9 |
17,4 |
|
3 |
0,4-1,9 |
1,5 |
37,6 |
|
4 |
0,4-1,3 |
0,9 |
17,4 |
|
5 |
0,3-1,0 |
0,7 |
35,8 |
|
6 |
0,6-2,3 |
1,7 |
55,9 |
|
7 |
0,3-1,2 |
0,9 |
17,4 |
|
8 |
0,6-1,6 |
1,0 |
8,2 |
|
Среднее |
0,3-2,3 |
2,0 |
- |
Таблица 3 Сравнение состава газа из различных грифонов одного и того же вулкана
|
Грязевой вулкан |
CH4, % |
C2H6+, % |
N2, % |
CO2, % |
d13С СН4, ‰ |
d13С СO2, ‰ |
|
Шорбулаг |
75,4 |
Не опр. |
23,6 |
1,0 |
-41,5 |
0,5 |
|
96,6 |
" |
1,1 |
2,3 |
-50,6 |
-26,8 |
|
|
Меликчобанлы |
84,1 |
< 1,0 |
2,8 |
12,1 |
-45,2 |
20,9 |
|
72,3 |
Не опр. |
20,4 |
7,3 |
-44,7 |
-14,0 |
|
|
Чеилдаг |
80,3 |
|
7,8 |
11,9 |
-43,3 |
2,4 |
|
91,3 |
< 3,5 |
2,0 |
3,2 |
-37,3 |
23,1 |
|
|
Айрантекан |
94,4 |
< 1,5 |
1,3 |
2,3 |
-49,8 |
-8,1 |
|
85,2 |
Не опр. |
13,2 |
1,6 |
-47,9 |
-0,1 |
Таблица 4 Годовые изменения во времени химического и изотопного составов газов грифонов на вулкане Дашгиль
|
Грифоны |
Время отбора |
Химический состав, % |
|||
|
СН4 |
SТУ |
CO2 |
N2 |
||
|
Грифон 1 |
03.1973 |
98,80 |
0,0060 |
0,70 |
0,30 |
|
05.1979 |
97,53 |
0,4210 |
0,60 |
1,44 |
|
|
07.1981 |
96,78 |
0,0210 |
2,10 |
2,10 |
|
|
Разница |
|
2,02 |
0,4150 |
1,50 |
1,80 |
|
Грифон 4 |
05.1975 |
97,44 |
Сл. |
0,26 |
2,30 |
|
06.1976 |
97,00 |
0,3210 |
0,50 |
2,30 |
|
|
07.1981 |
96,65 |
0,0300 |
1,50 |
1,80 |
|
|
05.1983 |
95,77 |
0,0240 |
2,60 |
1,48 |
|
|
07.1984 |
95,72 |
0,0504 |
2,34 |
1,77 |
|
|
06.1985 |
98,00 |
0,0020 |
0,20 |
1,68 |
|
|
07.1985 |
97,58 |
0,0190 |
0,10 |
2,30 |
|
|
Разница |
|
2,23 |
0,3190 |
2,50 |
0,82 |
Примечание. Погрешность измерения ±0,2 ‰.
Таблица 5 Внутрисуточные изменения химического и изотопного составов газов грифона 2 на вулкане Дашгиль
|
Время отбора |
ИСУ CH4, ‰ |
|
26.09.1989 |
|
|
14-00 |
-46,1 |
|
15-00 |
Не опр. |
|
16-00 |
-46,8 |
|
17-00 |
-46,5 |
|
18-00 |
-46,9 |
|
19-00 |
-45,9 |
|
20-00 |
-46,5 |
|
21-00 |
-46,8 |
|
22-00 |
-46,1 |
|
23-00 |
-47,3 |
|
24-00 |
-46,5 |
|
27.09.1989 |
|
|
01-00 |
-46,5 |
|
02-00 |
-46,5 |
|
03-00 |
-45,4 |
|
04-00 |
-46,0 |
|
05-00 |
-47,5 |
|
06-00 |
-46,3 |
|
07-00 |
-45,8 |
|
08-00 |
-45,1 |
|
09-00 |
-46,2 |
|
10-00 |
-45,1 |
|
11-00 |
-46,7 |
|
12-00 |
-45,7 |
|
13-00 |
Не опр. |
Примечание. Погрешность измерения ±0,2 ‰.
Рис. 1. СРАВНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ S2 (А) и HI (Б) ОДНОГО И ТОГО ЖЕ ОБРАЗЦА
1 - внутренняя часть образца породы; 2 - краевая часть
Рис. 2. ГИСТОГРАММЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ АЗЕРБАЙДЖАНА
Данные: А - А.А. Дадашева (1985); Б - Б.М. Валяева и др.(1985); В - С.А. Джафа- рова (1985)
Рис. 3. ГИСТОГРАММЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИСУ МЕТАНА И СO2 ГАЗА ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ И МЕСТОРОЖДЕНИЙ АЗЕРБАЙДЖАНА
Данные: А - А.А.Лалашева (1985); Б - Б.М.Валяева и др.(1985)
Рис. 4. УСРЕДНЕННЫЙ ГРАФИК ИЗМЕНЕНИЯ ИСУ МЕТАНА ГАЗОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ГЛУБИНОЙ
Данные: 1 - Б.И. Каца (2002), 2- Ф.Г. Дадашева и др. (2000). 3- А.А. Дадашева (1985)