научная статья по теме О КОРРЕЛЯЦИИ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НЕФТЕЙ ПО СОСТАВУ АЛКИЛБЕНЗОЛОВ И НАСЫЩЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ Геология

Текст научной статьи на тему «О КОРРЕЛЯЦИИ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НЕФТЕЙ ПО СОСТАВУ АЛКИЛБЕНЗОЛОВ И НАСЫЩЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ»

ГЕОХИМИЯ, 2009, № 8, с. 890-896

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

О КОРРЕЛЯЦИИ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НЕФТЕИ ПО СОСТАВУ АЛКИЛБЕНЗОЛОВ И НАСЫЩЕННЫХ

УГЛЕВОДОРОДОВ

© 2009 г. Н. Г. Воронецкая, Ю. А. Головко, Г. С. Певнева, А. К. Головко

Институт химии нефти Сибирского отделения РАН 634021 Томск прос. Академический, 3 E-mail: voronetskaya@ipc.tsc.ru Поступила в редакцию 05.12.2007 г.

В работе проведено изучение состава индивидуальных насыщенных и моноароматических углеводородов нефтей Западной Сибири. По составу алканов, изопреноидов, стеранов, терпанов и алкилбензолов рассчитаны геохимические параметры. Показана возможность использования параметров по составу алкилбензолов в геохимических исследованиях как самостоятельно, так и в совокупности с другими параметрами.

ВВЕДЕНИЕ

Данные о составе нефтяных углеводородов биомаркеров - н-алканов, стеранов и терпанов - широко используются для получения информации, необходимой при определении типа исходного органического вещества (ОВ), источников их образования и условий в процессе катагенеза нефтематеринских пород. Однако существуют нефти, в которых отсутствуют эти компоненты [1]. Расширение круга анализируемых компонентов в нефтях и ОВ пород, по которым можно проводить геохимические корре-

ляции является задачей как научной, так и практической значимости. Для этих целей могут быть привлечены данные по составу ароматических углеводородов, в частности алкилбензолов. Однако многокомпонентность состава ароматических углеводородов, сложность их выделения и дальнейшего анализа сдерживает использование данных о составе ароматических углеводородов в геохимических исследованиях.

В данной работе исследован состав нефтяных алкилбензолов с целью выявления информативных геохимических параметров на их основе.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В качестве объектов исследования выбраны нефти месторождений Западной Сибири, отличающиеся глубиной залегания и возрастом вмещающих отложений (табл. 1).

Обессмоленную и депарафинизированную нефть разделяли на фракции насыщенных и ароматических углеводородов методом жидкостно-ад-

Таблица 1. Объекты исследования

Шифр образца нефти Месторождение № скв. Глубина залегания, м Возраст вмещающих отложений Тектонический элемент Литология коллектора

1 Нивагальское Р-105 1840-1847 К1 Среднеобская НГО, Нижневартовский свод Пески, песчаники,

2 Тагринское Р-72 2182-2187 К1 Надым-Пурская НГО, Варьеганско-Тагринский мегавал Пески, песчаники

3 Северное 424 2134-2144 J3 Васюганская НГО, Александровский мегавал Пески, песчаники

4 Нивагальское Р-124 2728-2736 J3 Среднеобская НГО, Нижневартовский свод Пески, песчаники, аргиллиты

5 Северо-Кали-новое 25 3031-3044 Pz Каймысовская НГО, Нюрольская впадина Карбонатные породы

6 Толпаровское 1 3216-3227 J1 Пайдугинская НГО, Усгь-Тымская впадина Песчаники, алевролиты

Таблица 2. Геохимические параметры нефтей по составу н-алканов и моноаренов

Шифр образца

Месторождение

Алканы

нефти нм/вм неч/ч Pr/Ph нм/вм неч/ч нм/вм неч/ч нм/вм неч/ч

1 Нивагальское (К1) 2.04 0.97 0.97 3.29 0.86 3.17 0.81 7.62 0.93

2 Тагринское (К1) 1.78 0.96 0.79 4.87 0.66 3.14 0.69 4.50 0.80

3 Северное (J3) 2.92 0.87 0.42 3.63 0.75 3.33 0.80 4.80 0.83

4 Нивагальское (J3) 3.12 0.88 0.27 2.87 0.81 2.91 0.72 3.81 0.81

5 Северо-Калиновое (Pz) 2.01 0.90 1.21 2.56 0.77 2.48 0.87 3.31 0.74

6 Толпаровское (J1) 1.42 0.92 2.33 3.65 0.86 3.30 0.83 1.58 1.19

Моноарены

н-АБ

1,2-МАБ

1,3-МАБ

сорбционной хроматографии на оксиде алюминия второй степени активности по шкале Брокмана. Элюент - гексан. Контроль за разделением и объединением ароматических фракций осуществляли методами тонкослойной хроматографии (ТСХ) и УФ-спектроскопии. Концентрат насыщенных углеводородов разделяли на фракции н-алканов и разветвленных/циклических алканов на молекулярных ситах [2].

Анализ состава фракций насыщенных и моноароматических углеводородов проводили методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ) на приборе "Кристалл 2000М" с пламенно-ионизационным детектором на кварцевых капиллярных колонках длиной 30 м и внутренним диаметром 0.22 мм с фазой SE-54. Газ-носитель - гелий. Режим программирования температуры: от 80 до 290°С со скоростью нагрева 2°С/мин. Анализ фракции разветвленных и циклических алканов проводили методом газовой хроматографии - масс-спектрометрии (ГХ-МС) на приборе Finnigan TSQ-70, объединенном с хроматографом Varian 3400. Хроматографирование проводили на колонке 60 м х 0.32 мм с фазой DB-5MS (J&W Scientific). Режим программирования температуры: от 20°С, 5 минут изотерма, со скоростью нагрева 4°С/мин до 300°С, 4 минуты изотерма. Энергия ионизирующих электронов 70 эВ.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Насыщенные углеводороды

В изученных нефтях в максимальной концентрации содержатся низкомолекулярные гомологи н-алканов: С14, С15 в нивагальской (мел) и тагрин-ской (мел) нефтях, С10- в толпаровской (юра) и северной (юра) нефтях, С12- в северо-калиновой (палеозой) и нивагальской (юра) нефтях (рис. 1). Преобладание низкомолекулярных гомологов н-алканов в нефтях над высокомолекулярными свидетельствует о преобладании морского компонента

в составе исходного органического вещества неф-тематеринских пород.

По составу н-алканов рассчитаны геохимические параметры. Соотношение суммарного содержания н-алканов с нечетным и четным ("неч/чет") числом атомов углерода в молекуле во всех исследованных нефтях меньше 1 (табл. 2). Из этого соотношения следует, что в составе исходной биомассы преобладали жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода, источником которых, вероятно, были водоросли [3]. Отношения пристана к фитану (Pr/Ph) нефтей Тагринского, Нивагальского (мел, юра) и Северного месторождений, имеют значения меньше 1 (табл. 2) и свидетельствуют о том, что преобразование исходного ОВ этих нефтей протекало преимущественно в восстановительных условиях осадконакопления, а также указывают на значительный вклад фитопланктонного материала, принимавшего участие в формировании этих нефтей. Формирование нефтей Толпаровского и Северо-Ка-линового месторождений протекало в окислительных условиях осадконакопления при значительном вкладе зоопланктонного ОВ, о чем свидетельствуют значения отношениий Pr/Ph больше 1 [3].

Детальные исследования состава и распределения циклоалканов стеранового и терпанового рядов нефтей данной подборки проведены ранее и описаны в работе [4]. Отличительной чертой нефтей Нивагальского (мел, юра), Северного и Северо-Кали-нового месторождений является наличие С28-норго-пана (28,30-бисноргопана), что обусловлено вкладом морского ОВ [5-7]. Кроме того, в исследованных нефтях присутствуют трициклические тер-паны С20-С29, предшественниками которых являются липиды бактерий или водорослей, а также прегнан и гомопрегнан, которые содержатся в нефтях только морского генезиса [8-11]. Исключением является нефть Толпаровского месторождения, в которой отсутствуют трицикланы и низшие представители серии стеранов - прегнан (С21) и гомо-

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0 2.5

6 2.0

5

* 1.5

щ

н

м

^

М 1.0

6

щ

и о

О 0.5

— Нивагальская(К1) Тагринская (К1)

0.3 0.2 0.1 0

Г Pr Ph

Ш

Ph

tL

Нивагальская Тагрин-ская

Нивагальская(13) Северная (J3)

0.3 0.2 0.1

Ph

Ph

Pr

Нивагальская Северная

Pr

I

_1_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_L

Толпаровская (J1) Северо-Калиновая (Pz)

0.3

0.2 0.1

Pr Ph

-■иТ.

Pr

СевероКалиновая

A-VArÜrKll 1jhL-tll-ft±4>1l

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Число атомов углерода

Рис. 1. Молекулярно-массовые распределения н-алканов в нефтях.

прегнан (С22). Это, вероятно, обусловлено тем, что данная нефть образована ОВ со значительным вкладом наземного органического материала [1214]. Другой отличительной особенностью нефти Толпаровского месторождения является наличие 17а(Н)-диагопана, что служит признаком континентального происхождения исходного ОВ [8]. По составу стеранов и терпанов рассчитаны геохимические параметры S22S/S22R, C31(S)/(R), Ts/Tm Dia/Reg, которые используются для сравнения степени термической преобразованное™. Расчет параметров S22S/S22R и C31(S)/(R) основан на соотношениях более термодинамически устойчивых (S-эпи-

меров) к менее термодинамически устойчивым И-эпимерам гомогопанов серии С31-С35 и гомогопа-на С31, соответственно. Параметр Т8/Тш представляет собой отношение С2718а(Н)-22,29,30-триснорнеогопана (Т8), накапливающегося в ОВ нефтей в процессе термического воздействия к С2717а(Н)-22, 29,30-трисноргопану (Тш), концентрация которого уменьшается с увеличением термической зрелости. Диастераны являются продуктами изомеризации молекул исходных (регулярных) стеранов, вызванной повышенными температурой и давлением), следовательно, значения па-

0

Таблица 3. Параметры катагенеза нефтей по составу алкилбензолов и насыщенных углеводородов

Шифр образца нефти Месторождение MAB1 EAB ABR1 S22S/S22R Ts/Tm C31(S)/(R) Dia/Reg

1 Нивагальское (К1) 0.51 0.49 1.12 1.42 0.77 1.24 0.87

2 Тагринское (К1) 0.56 0.68 0.94 1.38 0.94 1.50 1.23

3 Северное (J3) 0.79 0.65 0.96 1.37 0.90 1.46 1.19

4 Нивагальское (J3) 0.87 0.49 1.18 1.41 0.78 1.45 0.87

5 Северо-Калиновое (Pz) 0.59 0.79 0.87 1.36 0.74 1.23 0.53

6 Толпаровское (J1) 0.74 1.05 1.08 1.54 0.94 1.90 1.36

Примечание. Pr/Ph - пристан/фитан = 2,6,10,14-тетраметилпентадекан / 2,6,10,14-тетраметилгексадекан; MABj = Е1,3МЛБ(С1з-С24) / £1,2МАБ(С133-С24); EAB = £1,3ЭАБ(С13-С24) / Е1,4ЭАБ(С,3-С24); ABR1 = Е(нАБ + 1,3МАБ + 1,3 ЭАБ)(С13-С24) / Е(1,2МАБ + 1,4 МАБ + 1,4 ЭАБ) (С13-С24); S22S / S22R = £17a(H)21ß(H)22(S) гомогопанов (С31-С35) / Z17a(H)21ß(H)22(R) гомо-гопанов (С31-С35); Ts/Tm = C2718a(H)-22,29,30-триснорнеогопан / С^ПаЩ^ЗЗО-трисноргопан; 031(s) / (R) = С31-17a(H)21ß(H)22(S) гомогопан / G31-17a(H)21ß(H)22(R) гомогопан; Dia/Reg = ЕС^^-этил-Вв^ХПа^-диахолестанов / Е(С29-24-этил-14а(H),17а(H)-xолестанов + С^^-этил-и^ЩПв^-холестанов).

раметра Dia/Reg с увеличением термической преоб- метилалкилбензолов, 1,3- и 1,4-этилалкилбензолов.

разованности нефтей повышаются (табл. 3) [8].

Алкилбензолы

В исследованных нефтях идентифицированы гомологические серии н-алкилбензолов, 1,2-,

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.

Показать целиком