ГЕОХИМИЯ, 2003, № 5, с. 554-560
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФАЦИАЛЬНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ ТИПОВ ИСХОДНОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА
© 2003 г. В. А. Чахмахчев*, Т. Л. Виноградова**
*Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина 119991 Москва, Ленинский просп., 65
**Институт проблем нефти и газа РАН 119991 Москва, ул. Губкина, 3
Поступила в редакцию 06.03.2002 г.
В практике нефтегазопоисковой геологии и геохимии большое внимание уделяется разработкам методов прогноза нефтегазоносности недр. В частности, научная основа геохимических методов раздельной оценки нефте- или газоносности складывается из исчерпывающих знаний влияния фациально-генетических типов рассеянного органического вещества (РОВ) и эволюционных стадий его катагенетических преобразований на процессы формирования углеводородных (УВ) систем, как по их фазовым состояниям, так и по составу фаз. В настоящей работе рассматривается один из геохимических аспектов данной проблемы, связанный с влиянием литофаций и природой исходной биоорганической массы в осадках на образование УВ систем разных составов и свойств.
Тип исходной биомассы, как известно, предопределяет не только УВ-потенциал РОВ, но и реальные возможности генерации преимущественно жидких или газообразных УВ. Практически доказано, что преобладающая газогенерация имеет место при преобразовании рассеянного и концентрированного ОВ континентального преимущественно гумусового типа. С морским сапропелевым типом РОВ обычно связывается генерация в основном жидких УВ нефтяного ряда. Правильная оценка фациально-генетического типа исходного РОВ особенно важна на региональных стадиях освоения нефтегазоносных бассейнов (НГБ), в которых первыми скважинами вскрываются слабо изученные литолого-стратиграфические интервалы разреза отложений.
Углеводороды нефтяного ряда являются важным источником информации при геохимических исследованиях, направленных на решение многих проблем нефтегазопоисковой геологии. В литературе за последние годы появилось немалое число публикаций, в которых обсуждались особенности состава УВ-биомаркеров ОВ пород, нефтей, а также показателей, в разной мере характеризую-
щих геохимические условия формирования УВ систем разных типов. В целом У В-биомаркеры оказались главными и важнейшими показателями литофаций, фациально-генетических типов исходного ОВ и условий его эволюционных преобразований. Особое место среди этих УВ занимают алканы, моно- и полициклические арены, высокомолекулярные цикланы (стераны и три-терпаны), а также гетероатомные ароматические сернистые и азотистые соединения и т.д.
В настоящей работе авторы не ставили своей целью описание химических структур стереоизо-меров и процессов образования указанных выше соединений из отдельных биомолекул животного и растительного мира. Все эти вопросы детально и глубоко освещены в основополагающих работах [1-4].
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЛИТОЛОГО-ФАЦИАЛЬНЫХ ОБСТАНОВОК ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ И ДИАГЕНЕЗА
Среди главных природных факторов, влияющих на специфику распределения ряда соединений в ОВ и нафтидах, являются: литология неф-тематеринских или вмещающих толщ, соленость бассейнов и окислительно-восстановительные обстановки диагенеза осадков. Наиболее важным признаком образования нефти в карбонатных отложениях является отсутствие в ней так называемых перегруппированных или диастеранов (13(3, 17а, 20S и 20R). С другой стороны, в нефтях, образованных в терригенных породах, присутствуют в основном регулярные стераны С27, С28 и С29. Исследователи объясняют эту закономерность наличием в терригенных породах природных катализаторов, способствующих образованию диастеранов. Органоминеральные комплексы, связанные с карбонатными фациями, также характеризуются повышенными содержаниями в ОВ и нефтях серы, бензотиофенов, дибензотиофенов,
И О X К
К а
ы о о
Рнс. 1. Схема генетических связей геохимических показателей с различными типами органических фаций.
<^1 <^1
556
ЧАХМАХЧЕВ, ВИНОГРАДОВА
ДБТ/ФЕН
- зона 1А морские карбонаты
- зона 1Б морские карбонаты
< морские мергели
озерные богатые серой отложения
зона 2 озерные бедные серой отложения
в зона 3 морские глины и другие озерные
о отложения
СП зона 4 речные/дельтовые отложения
- зона
1Б
зона 2 зона 3 зона 4
1 i 1 i i i i
и_U_i_ü_i_i_i_
0 1 2 3 4 5 6 П/Ф
Рис. 2. График зависимости соотношений дибензоти-офен/фенантрен (ДБТ/Фен) и пристан/фитан (П/Ф) как показатель литофациальной и окислительно-вос-становительной обстановок накопления ОВ [5].
Сзз
Рис. 3. Треугольная диаграмма распределения гомо-гопанов (Сз|—С35) по данным изучения образцов пород и проб нефтей Северного моря [7].
изопреноидные алканы Т-образного строения состава С20 и С25, синтезируемые особым родом бактерий, называемых галофилами.
В ОВ и нафтидах отложений гиперсоленых бассейнов повышены концентрации гаммацерана, (3-каротана, стеранов С28, бензогопанов С32-С35 и изопреноидных тиофенов С20 (рис. 1). С другой стороны, в осадках мелководных опресненных бассейнов образуется серия ботриококканов-изопрено-идов со специфическим скелетом состава С3о-С34.
В последнее десятилетие появились работы [5-7], в которых рассмотрены критерии, позволяющие проводить более точную оценку палеогеографических и литофациальных обстановок формирования состава ОВ и нафтидов. В частности, в работе [5] для реконструкций условий осадкона-копления и диагенетических процессов предложено использовать график:
Дибензотиофен (ДБТ)/фенантрен (Фен) = =/(пристан (П)/фитан (Ф).
Высокие значения ДБТ/Ф (1-8) при низких показателях П/Ф (<1.0) характерны для морского карбонатонакопления и восстановительных обстановок диагенеза. Низкие значения первого соотношения (<1.0) при относительно повышенных величинах второго (1-6) типичны для морских и континентальных терригенных фаций (рис. 2).
Карбонатным фациям восстановительных обстановок отвечают также повышенные содержания сернистых ароматических соединений - бен-зотиофенов, moho-, ди- и триметилдибензотиофе-нов. Хорошим показателем указанных фаций и обстановок являются высокие значения соотношения 4-метилдибензотиофена и фенантрена [6].
В работе [7] указывается на жесткую связь карбонатных фаций с повышенными содержаниями гомогопанов составов С31, С32, С33, С34 и С35. Для оценки литофаций и обстановок диагенеза осадков авторами предложена треугольная диаграмма (рис. 3) и формула индекса нечетности гомогопанов:
моноароматических стеранов С29, бензогопанов, гомогопанов С35, адиантана С29 по сравнению с гопаном С30 и т.д. Карбонатное осадконакопле-ние чаще всего сопровождается восстановительными и сильно восстановительными обстановка-ми диагенеза, что приводит к снижению значений отношения пристан С19/фитан С20 (от 1.0 до 0.4) и преобладанию в нафтидах н-алканов с четным числом атомов углерода в молекуле (СР1 меньше 1.0).
Органические вещества и нафтиды сверхсоленых мелководных бассейнов озерных и лагунных фаций характеризуются также набором специфических УВ-биомаркеров. К их числу относятся
[С31 + (6Сзз) + С35]
(4С32) + (4С34) •
На треугольной диаграмме точки, расположенные ближе к углу С35 гопанов, отражают существенно восстановительные, бескислородные условия образования нафтидов в морских, реже гиперсоленых замкнутых бассейнах (рис. 3). Точки, расположенные дальше от угла С31, имеют более высокие значения индекса нечетности гомогопанов. Обычно величина индекса нечетности гомогопанов для морских карбонатных фаций со слабовосстановительными условиями диагенеза составляет 1.0. Для восстановительных и резко
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФАЦИАЛЬНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ ТИПОВ
557
1ДМЦП (100%)
(а)
20/-----\80
♦ 1
40/ 460 о2
60. 40
8С 0
20 40~ 60 80 Толуол + МЦГ 2МГ + ЗМГ
(100%) „С7(100%)
2-метилнафталин, % 5г
1ДМЦП
(100%)
МЦГ
(100%)
л ^
и
А *
а; • 2
Рис. 4. Треугольные диаграммы, отражающие влияние фациально-генетических типов исходного ОВ на распределение в нем легких УВ [14]. а - по методу [13], б - по методу [12]; УФ- континентальный тип ОВ пород (свита Ар), 2 О- морской тип ОВ пород (свита Спекк).
восстановительных условии значения индекса повышаются от 1.1 до 2.0.
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИРОДЫ ИСХОДНОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА
Молекулярная структура живых организмов -предшественников нафтидов является главным предопределяющим фактором генетического многообразия нефтей и газоконденсатов с характерным распределением УВ и неуглеводородных со-
2 4 6 8 10 12
£(мета + пара)-ксилолы, %
Рис. 5. График соотношения содержания ароматических УВ в ОВ пород как отражение типов органических фаций [14, 15].
1 А - морской тип ОВ (свиты Спекк и Фэрсунд),
2 • - континентальный тип ОВ (свиты Ар и Брайн).
единений. Основные различия объясняются разным вкладом в состав исходной биомассы как морской автохтонной фито-зоопланктонной (сапропелевой), так и континентальной аллохтонной (растительно-гумусовой) природы.
На рис. 1 представлена схема генетических связей геохимических показателей с различными типами органического вещества в осадках, характеризующих широкий спектр условий их накопления.
Обычно морское фито-зоопланктоногенное ОВ II, П-Б, реже I типов дает начало нефтям со следующими особенностями распределения в них углеводородов. Среди парафирновых УВ чаще всего преобладают н-алканы состава С10-С20, а среди них - С15, С17 и С19. В ряде случаев доминируют н-алканы с четными числами атомов С в молекуле (С20, С22, С24). В нефтях морских лито-фаций характерны повышенные концентрации изопреноидов, а среди них - фитана. В группе высокомолекулярных цикланов отмечено повышенное содержание стеранов состава С27-С30, особенно изомеров С27 и С30 (4-метил-, 24-этил- и 24-пропилхолестаны), образующихся из дино-флагеллатов. Среди тритерпанов присутствуют гомогопаны состава С31-С35. В ряду низкокипя-щих нафтенов преобладают изомеры циклопента-новых углеводородов [8]. Нефти данного типа отличаются невысоким содержанием аренов, в которых преобладают алкилзамещенные изомеры бензола, реже бициклические У В [2].
18
Рис. 6. Полициклические ароматические углеводороды
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.