Главная -> Словарь

Геохимических исследований

Различные классификации нефтей включали разные системы соподчиненных понятий. В большей части различных классификаций распределение нефтей на классы, группы, типы проводилось по химическому составу. В качестве соподчиненных понятий принимались состав и количество УВ в легких бензиновых фракциях, содержание смолисто-асфаль-теновых компонентов. В дальнейшем это были особенности структуры УВ, их индивидуальный состав и т. д. Чем глубже изучались нефти, тем больше возникало их классификаций. Позже, когда широко начали применяться геохимические исследования, появились классификации, основанные по-прежнему на химическом составе нефти. Однако изменения отдельных показателей объяснялись характером превращений нефтей в земной коре, и классифицировались нефти по этому же принципу. Число соподчиненных понятий возросло, поскольку учитывались как химические особенности состава, так и геохимические превращения нефти. Вводились также понятия о типах нефтей окисленных, фильтрованных, метаморфизо-ванных и т. д. Некоторые исследователи придавали основное значение вторичным изменениям нефтей и называли их генетическими.

Геохимические исследования Т.А. Ботневой, С.А. Пунановой показали, что нефти существенно различаются и по содержанию микроэлементов. По всей вероятности, эти различия связаны с неодинаковым содержанием микроэлементов в ОВ пород, генерировавших нефти, хотя есть мнение, что они могут быть заимствованы нефтью непосредственно из пород. Исследования, проведенные нами по Предкавказью, показали, что в нефтях и ОВ пород одноименных стратиграфических комплексов отмечается сходство набора и содержания микроэлементов и различие между

Выделению генетических типов нефтей в любом регионе, как правило, должны предшествовать региональные геохимические исследования, цель которых — выявление нефтей, сильно измененных в результате гипер-генеза, катагенеза, дальней миграции и т. д. Такие нефти обычно исключаются из генетической классификации.

В ряде регионов Советского Союза нами была проведена генетическая типизация нефтеи, которой предшествовали детальные геохимические исследования нефтеи. Схема их приведена на рис. 6. Особенно широко использовались спектральные методы исследования нефтеи. На первом этапе нефракционированные нефти изучались методами ИКС и люминесцентным — в целях первичного разделения их на группы. На втором этапе детально исследовались спектральными методами отдельные фракции отбензиненной нефти: парафино-нафтеновая методом ИКС, нафтено-ароматическая — УФС, масс-спектроскопии и тонкоструктурной спектроскопии . Широко применялись математические методы обработки полученных материалов.

Многолетние детальные геохимические исследования, проведенные автором в данном регионе, позволили выделить несколько генетических типов нефтей —четыре в Прикаспийской впадине в каменноугольных, пермских, триасовых и юрских отложениях и один в обрамлении впадины — в девонских .

Геохимические исследования нефтей были проведены в Западно-Кубанском, Восточно-Кубанском и Терско-Каспийском прогибах, на При-кумско-Тюленевском валу и мегавале Карпинского. Изучались нефти кайнозойских и мезозойских отложений. Было выделено шесть генотипов нефтей, залегающих в отложениях: I — в юрских, II - в нижнемеловых, III — в верхнемеловых, IV — в палеоценовых, V — в эоценовых и олиго-ценовых, VI — в миоценовых .

Геохимические исследования нефтей, их химическая, геохимическая и генетическая типизации имеют конечной целью прогнозирование фазового состояния углеводородных флюидов и их состава как в новых районах, что очень важно, так и в тех, где уже территория хорошо разведана, на новых разведочных площадях.

В пределах зон распространения ОВ преимущественно сапропелевого типа могут быть встречены газовые скопления, образование которых связано с катагенными изменениями нефтей. Такие скопления возможны не во всех регионах, а лишь в предгорных прогибах, где в процессе геологической истории нефтяные залежи могли попасть в область высоких температур. Как показали проведенные Нами геохимические исследования , возникновение подобных газовых залежей возможно главным образом в предгорных прогибах. В Предкавказье под действием катагенных факторов переход нефтяных залежей в газоконденсатные мог происходить в меловых отложениях на глубине 6 км, в палеоценовых 4-6 км, в эоцен-олигоценовых 5—6 км, в неогеновых 3—4 км.

В качестве примеров приводятся данные по трем регионам, где нами были проведены детальные геохимические исследования нефтей, выделены их генетические типы, изучены циклы нефтегазообразования и дан прогноз типа углеводородных скоплений и состава нефтей.

Геохимические исследования пород разного возраста и регионов однозначно показали различия в компонентном, углеводородном и изотопном составе ОВ крайних фациально-генетических типов — гумусового и сапропелевого. Но в природе очень часто встречается их смесь в разных соотношениях. На основании детальных исследований современных осадков, проведенных Э.М. Галимовым и Л.А. Кодиной, отмечается, что даже в осадках океанов источником ОВ является не только биопродукция самого океана и прежде всего фитопланктона, но и ОВ континентального происхождения, ареал распространения которого в океане достаточно широк. Так, в Западной Атлантике на расстоянии 1000 км от суши были обнаружены в ОВ соединения, типичные для наземной растительности . В осадках были определены длинноцепочечные споры и УВ, среди которых преобладали гомологи с нечетным числом атомов углерода, идентифицировался перилен.

С11))) к стр. 33. Новейшие историко-геолого-'геохимические исследования продуктов деятельности грязевых вулканов подтвердили, что углеводородные газы являются продуктом термолиза и / или термокатализа органического вещества, содержащегося в осадочных породах, опущенных на глубины, где господствуют термобарические условия, свойственные нижней подзоне мезокатагенеза и даже апокатагенеза .

Все три классификации логически связаны между собой. В любом регионе нефти в первую очередь классифицируют по составу на химические типы, затем после детальных геохимических исследований определяют генетические типы нефтей, т. е. классифицируют их генетически. Для каждого генетического типа выделяют нефти разной геохимической истории и проводят геохимическую классификацию, которая основывается на изменениях свойств нефтей и основных показателей каждого генотипа с учетом воздействия на нефти процессов миграции, катагенеза или гипергенеза. Все эти сведения необходимы для прогнозирования типа и фазового состава углеводородных скоплений.

Из всех проанализированных параметров требованиям генетических критериев соответствовали главным образом те, которые отражали или характеризовали гомологический ряд УВ и их структурные особенности. К таким параметрам на основании геохимических исследований нефтей Предкавказья, Прикаспийской и Тимано-Печорской НГП и других регионов был отнесен в первую очередь предложенный нами коэффициент Ц = СН2 /СН2 , характеризующий структуру парафиновых цепей. Коэффициент Ц, отражающий генетические особенности нефти,

Как показали проведенные исследования, циклы нефтэгазообразова-ния различаются по особенностям формирования зон нефтегазонакопле-ния, по расположению зон генерации УВ, их близости или удаленности от зон аккумуляции, по интенсивности и длительности региональной миграции, наличию зон гипергенеза, их расположению и масштабам окислительных процессов в них, по интенсивности катагенных процессов и т. д. Поэтому для более обоснованного прогнозирования особое внимание следует уделить на первом этапе геохимических исследований выявлению и изучению закономерных изменений в составе нефтей. Для этого строят серию карт по стратиграфическим комплексам для определенного генотипа нефти, на которые наносят информацию о плотности нефти, содержании бензинов, их составе, количестве парафино-нафтеновой фракции с

Прогнозирование типа углеводородных флюидов и их состава по данной методике с построением карт прогноза было выполнено в ряде регионов Советского Союза. Следует еще раз подчеркнуть, что подобное прогнозирование требует предварительных детальных, региональных геохимических исследований углеводородных флюидов.

На основании проведенных геохимических исследований нефтей Предкавказья были сформулированы следующие положения о геохимических критериях прогнозирования качественного состава углеводородных флюидов.

Задачей геохимических исследований является разработка таких методов, которые позволили бы прогнозировать тип углеводородных скоплений, фазовое состояние УВ в залежах и их состав на разных этапах геологоразведочных работ на поисковом этапе до начала бурения, в процессе бурения скважин на начальном и конечном этапах разведочных работ, в старых хорошо разбуренных регионах на неизученных площадях.

Высокий уровень знания состава нефтей необходим не только для геохимических исследований, но также и для исследований в области нефтехимии. Здесь автор полностью разделяет мнение такого крупного био- и геохимика, как М. Кальвин, который в монографии «Химическая эволюция» справедливо отметил: «...состав нефти необходимо знать очень точно вплоть до мельчайших деталей» 1.

В заключение хотелось бы отметить, что разработанный нами способ химической типизации предназначен главным образом для геохимических исследований. В то же время эта схема интересна и для химической переработки нефти, так как дает достаточно полное представление о содержании углеводородов тех или иных групп и о возможных путях и направлениях дальнейшего использования отдельных нефтей. Так, например, нефти категории Б могут служить базой для получения высококачественных смазочных масел и др.

Поскольку в процессе биодеградации происходит исчезновение главным образом реликтовых углеводородов, то особо следует обсудить неизменность состава стеранов и гопанов в этих условиях. По этому вопросу в литературе пока еще нет единого мнения. Ясно только одно, что углеводороды эти достаточно устойчивы к биологическому воздействию. Так, в работах было найдено, что стераны и гопаны в процессе биологического воздействия не меняются и что молекулярно-массовое распределение этих углеводородов в нефтях различного химического типа может служить дополнительным критерием генетического единства данных нефтей. С другой стороны, Зейферт на основании геохимических исследований природных нефтей утверждал , что стераны и гопаны подвержены биологическим воздействиям. В одном из докладов состоявшегося в 1981 г. 10-го Международного конгресса по органической геохимии показано, что существуют особо активные культуры микроорганизмов, которые уничтожают также стераны и гопаны .

Метод термического разложения нелетучих компонентов неф-тей в температурном интервале 600—900° С с последующей качественной и количественной характеристикой газообразных и жидких продуктов пиролиза методом газо-жидкостной хроматография впервые применили геохимики . Достоинствами этого метода являются его экспрессность и возможность проведения анализа с малыми количествами образцов. После удачного решения аппаратурно-методических вопросов и установления на примере исследования самых различных каустобиолитов строгой корреляции между происхождением органической основы образца и содержанием бензола в продуктах его глубокого термического разложения этот метод вошел в практику геохимических исследований. Кроме того, реакция термической деструкции в сочетании с методами газовой1 хроматографии успешно применяется для изучения таких материалов, как уголь и различные полимеры . В основе всех этих методов — исследование доступных для анализа продуктов термического разложения высокомолекулярных соединений.

В связи с этим стали разрабатывать прямые геохимические методы поисков нефти и газа. Указанными методами пользуются для выявления именно залежей нефти и газа по их микропроявлениям в верхних слоях пород с помощью специальной высокочувствительной аппаратуры. Проведенные этим способом поисковые работы показали,, что нефтегазовые залежи, действительно, могут быть установлены по микропроявлениям газообразных углеводородов в верхних слоях. Поэтому сочетание геологогеофизических и геохимических исследований должно повысить эффективность нефтегазопоисковых работ.