Геохимия органического вещества баженовской свиты юго-востока Западной Сибири и генетически связанных с ним флюидов

Самойленко, Вадим Валерьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геохимия органического вещества баженовской свиты юго-востока Западной Сибири и генетически связанных с ним флюидов
ВАК РФ 25.00.09, Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Геохимия органического вещества баженовской свиты юго-востока Западной Сибири и генетически связанных с ним флюидов"

005000976

На правах рукописи

Самойленко Вадим Валерьевич

ГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА БАЖЕНОВСКОЙ СВИТЫ ЮГО-ВОСТОКА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ И ГЕНЕТИЧЕСКИ СВЯЗАННЫХ С НИМ ФЛЮИДОВ

Специальность 25.00.09 - Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

1 О НОЯ 2011

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

Томск-2011

005000976

Работа выполнена в лаборатории геохимии и пластовых нефтей Открытого акционерного общества «Томский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа» (ООО «ТомскНИПИнефть») и на кафедре геологии и разведки полезных ископаемых ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Гончаров Иван Васильевич

доктор химических наук Серебренникова Ольга Викторовна

кандидат геолого-минералогических наук, Егорова Лариса Иосифовна

Томский филиал ФГУП «СНИИГГиМС»

г. Томск

Защита состоится 28 ноября 2011 года в 15 часов 00 минут на заседании V совета по защите докторских и кандидатских диссертаций ДМ 212.269.03 при У^ФГБОУ ВПО I «Национальный исследовательский Томский политехнический " университет» по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 2а строение 5, 20-й корп. ТПУ, аудГЗОТ.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» (634050, г. Томск, ул. Белинского, 55).

Автореферат разослан октября 2011 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций, к.г.-м.н.

О.Б. Лепокурова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Высокобитуминозные кремнисто-глинисто-карбонатные толщи морского генезиса являются основными нефтематеринскими породами практически во всех нефтегазоносных бассейнах мира. К числу таких нефтематеринских пород относится баженовская свита Западно-Сибирского ыегабассешш. Кроме того, баженовская свита является региональным флюидоупором и во многих районах основные ресурсы углеводородов (УВ) сконцентрированы именно под этой толщей, а на ряде месторождений непосредственно из нее ведется промышленная добыча нефти, то есть там она обладает еще и коллекторскими свойствами. Не удивительно поэтому, что баженовская свита с момента ее выделения Ф.Г. Гурари в 1959 году как самостоятельного литостратиграфического подразделения является объектом пристального внимания многих исследователей.

С породами баженовской свиты генетически связаны более 80 % общей массы геологических ресурсов нефти Западной Сибири /Конторович А.Э. и др., 1999/. Пик открытая крупных месторождений пришелся на 60-80-е годы прониюго столетия. В эти годы стратегия поиска нефти и газа на территории Западной Сибири основывалась на поиске залежей УВ в структурных ловушках. Однако уже к концу 80-х годов во всех районах, где велось активное бурение, их фонд в значительной степени был исчерпан.

В тоже время, мировая практика показывает, что от половины до 2/3 запасов нефти и газа сосредоточено в огромном числе мелких залежей как структурного, так и неструктурного типа. Однако ГРР, направленные на поиск УВ и подобных залежах, заведомо связаны с повышенным инвестиционным риском. Поэтому эта работы должны включать в себя исследования, направленные на выделение локальных зон с наиболее высокой вероятностью обнаружения залежей.

Формирование залежей УВ является сочетанием множества факторов, поэтому вероятность положительного прогноза залежей зависит от целостности восстановленной истории формирования нефтегазоносности района, начиная от условий формирования осадочной толщи и заканчивая процессами разрушения залежей УВ. На современном технологическом уровне эта задача решается в рамках бассейнового моделирования, в основе которого лежит интегрированное моделирование региональных процессов седиментогенеза и литогенеза, структурообразования, генерации, миграции и аккумуляции УВ. При этом, в основе прогноза нефтегазоносности лежит информация об объемах УВ и осадочном бассейне и закономерностях их распространения. Поэтому геохимические исследования нефтематеринских толщ и УВ флюидов являются неотъемлемым этапом в прогнозе нефтегазоносности, а необходимость геохимического исследования баженовской свиты, являющейся главной материнской породой Западно-Сибирского мегабассейна, и генетически связанных с ней УВ флюидов трудно переоценить.

Объектом исследовании являются породы баженовской свиты, нефти и газы месторождений юго-востока Западной Сибири (ЮВЗС).

Цель работы: выявить закономерности изменения современного генерационного потенциала пород баженовской свиты и степени его реализации на ЮВЗС и обосновать распространение генетически связанных с ним флюидов.

Основные задачи исследований:

- Исследование молекулярного состава экстрактов из пород баженовской свиты, оценка с использованием молекулярных параметров источника и условий накопления органического вещества (ОВ) и уровня его термической зрелости.

- Оценка начального генерационного потенциала пород баженовской свиты и степени его реализации.

- Исследование молекулярного и изотопного состава нефгей и газов ЮВЗС и установление закономерностей распространения флюидов, генетически связанных с породами баженовской свиты.

- Интегрирование полученной геохимической информации в 3D бассейновом моделировании. Оценка масштабов генерации УВ и прогнозирование зон скопления флюидов.

Фактический материал и методы исследования. В работе обобщены результаты исследований более 1400 образцов пород баженовской свиты из 85 скважин ЮВЗС, в которых керновым материалом было представлено более 70 % разреза свиты. Все образцы пород исследованы пиролитическим методом на приборе Rock-Eval 6 Turbo. Для 825 образцов выполнены детальные хроматомасс-спектрометрические (ХМС) исследования хлороформенных экстрактов из пород. Проведены ХМС исследования более 500 проб нефтей с 165 различных площадей ЮВЗС. Подготовлена коллекция из 120 образцов углей верхнеюрских отложений, определения значений отражательной способности витршшта для которых выполнены в ИГиРГИ (г.Москва), ИНГТ СО РАН (г. Новосибирск) и ЗСМК (г. Новокузнецк). Изотопный состав компонентов газа был определен для 90 проб во ВНИГНИ и ГЕОХИ (г. Москва). Моделирование процессов генерации, миграции и аккумуляции УВ выполнено с использованием программного пакета (OptKin, Genex, Ternis 3D) фирмы BeicipFranlab.

Достоверность данных аналитических исследований обеспечивалась применением юстированных, метрологически аттестованных или стандартизированных методик, поверенных средств измерений, использованием межлабораторпых и внутрилабораторных стандартов.

Защищаемые положения: 1. С использованием молекулярных параметров показано, что в районе исследований одной из важнейших фациально-генетических характеристик обстановки осадконакопления ОВ пород баженовской свиты являлся окислительно-восстановительный резким.

2. В оценке степени термической зрелости ОВ пород баженовской свиты наиболее информативным параметром янляется метилдибензотиофеновое отношение (4МДБТ/1МДБТ).

3. Современный генерационный потенциал ОВ пород баженовской свиты на территории ЮВЗС находится в диапазоне 450-700 мг УНА' Сорг, начальный - 575-700 УВ/г Сорг. Порода баженовской свиты реализовали от первых процентов до половины своего начального генерационного потенциала.

4. Набор молекулярных параметров, определенный для ОВ пород баженовской свиты, и установлегагые закономерности их изменения в районе исследований, позволяют проводить надежные корреляции с нефтями этого генетического типа, устанавливать основные пути миграции и зоны аккумуляции УВ.

Научна» новизна работы. 1. Впервые предложено использование параметра 4МДБТ/1МДБТ, как наиболее информативного в оценки термической зрелости ОВ баженовской свиты. Получен патент на метод оценки перспектив нефтегазоносности с использованием молекулярного параметра 4МДБТ/1МДБТ - «Способ определения зрелых нефтематеринских пород». 2. Установлен диапазон изменения молекулярных параметров, характеризующих фациалыю-генетические условия осадконакопления ОВ, в области распространения пород баженовской свиты на ЮВЗС. 3. Впервые определен начальный генерационный потенциал ОВ пород баженовской свиты на ЮВЗС и установлены региональные закономерности его изменения. 4. В 30 бассейновом моделировании для калибровки теплового потока и степени реализации исходного генерационного потенциала породами баженовской свиты использован молекулярный параметр 4МДБТ/1МДБТ, что и совокупности со знаниями начального генерационного потенциала ОВ баженовской свиты, позволило существенно повысить адекватность модели.

Практическая значимость работы.

Полученный в результате выполненных исследований материал существенно дополняет знания о генерационном потенциале пород баженовской свиты на ЮВЗС.

С использованием молекулярного параметра 4МДБТ/1МДБТ предложен критерий оценки минимальной термической зрелости ОВ, достаточной для образования промышленных залежей нефти на ЮВЗС, генетически связанных с породами баженовской свиты.

Набор молекулярных параметров, определенный для ОВ пород баженовской свиты ЮВЗС, отражающих как фациалыю-генетические условия накопления ОВ, так и его термическую зрелость, позволяет уверенно выполнять корреляции нефть - нефтематеринская порода.

Результаты работ по оценке объемов генерации УВ породами баженовской свиты и установлению закономерностей распространения нефтей этого генетического типа, выполненных по заказу ОАО «Томскиефть», ОАО «Востокгазпром», ЗАО «Ванкорнефть», ГП<(НАЦРН им. В.И. Шпильмана», ООО «Стимул-Т», были использованы при определении перспективных участков для постановки ГРР.

Апробации работы и публикации. Результаты работы представлялись на 9 российских и международных конференциях: 7-ая, 8-ая международные конференции «Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа» (МГУ, 2004, 2005); научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевого комплекса и производительных сил Томской области (Томск, 2004); 22-ой, 23-ий, 24-ый, 25-ый международные конгрессы по органической геохимии (Севилья, Испания, 2005; Торки, Великобритания, 2007; Бремен, Германия, 2009; Интерлакен, Швейцария, 2011); 68-ая международная конференция европейской ассоциации ученых геологов и инженеров (Вена, Австрия, 2006); 5-ая, 6-ая, 7-ая международные конференции «Химия нефти и газа» (Томск, 2003, 2006, 2009); научно-практическая южнороссийская конференция «Проблемы бассейнового моделирования и геолого-гидродшшмического моделирования» (Волгоград, 2006); всероссийская научная конференция «Успехи орг анической геохимии» (Новосибирск, 2010); научно-практическая конференция «Современные вызовы при разработке и обустройстве месторождений нефти и газа Сибири» (Томск, 2011).

Получен патент на метод оценки перспектив нефтегазоносности с использованием молекулярного параметра 4МДБТ/1МДБТ - «Способ определения зрелых нефтематеринских пород».

По теме диссертации опубликовано 48 работ, из них 7 статей в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК, 40 работ опубликовано в материалах международных и всероссийских конференций, получен 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, и заключения.

В первой главе дана геолого-геохимическая характеристика района исследований, рассмотрена роль баженовской свиты в формировании нефтегазоносности Западной Сибири и критически рассмотрено состояние изученности вопросов участия баженовской свиты в формировании нефтегазоносности ЮВЗС.

Во второй главе дана характеристика фактического материала; описаны используемые методы исследований, основные из которых - пиролиз в инертной атмосфере по методу Rock-Eval и ХМС исследование нефтей и экстрактов из пород; охарактеризована достоверность результатов аналитических исследований.

В третьей главе представлены результаты геохимического исследования ОВ пород баженовской свиты; в частности пиролитическим методом определено содержание в породах органического углерода (Сорг) и современные значения водородного индекса (HI) - генерационный потенциал ОВ; с использованием молекулярных параметров отражено изменение окислительно-восстановительного режима в условиях осадконакопления пород баженовской свиты на территории ЮВЗС; дана оценка термической зрелости ОВ баженовской свиты с использованием Rock-Eval параметров, молекулярных параметров и отражательной способности витршшта углей верхнеюрских отложений; выполнена оценка информативности различных параметров катагенеза; по результатам выполненных исследований определен начальный

генерационный потенциал OD баженовской свиты и закономерности его изменения на территории IOD3C, оценена степень реализации генерационного потенциала породами баженовской свиты и объемы генерации УВ.

В четвертой главе по результатам исследования молекулярного состава нефтей и изотопного состава газов ЮВЗС выполнена их геохимическая типизация; определены закономерности распространения нефтей и газов, генетически связанных с породами баженовской свиты; сформулированы прогнозные критерии обнаружения промышленных залежей нефтей этого генетического типа на территории ЮВЗС.

В пятой главе представлены результаты определения кинетических параметров разложения ОВ баженовской свиты (OptKin); освещен вопрос первичной миграции УВ; выполнено 1D моделирование (Genex) генерации УВ баженовской свитой на примере одной из скважин ЮВЗС; дня одного из районов ЮВЗС представлены результаты 3D бассейнового моделирования (Ternis 3D) генерации УВ породами баженовской свиты, а также их миграции и аккумуляции, выполненного с использованием полученной геохимической информации.

Объем диссертации составляет 181 страницу машинописного текста, включая 64 рисунка и 17 таблиц. Список литературы содержит 144 источника.

Личный вклад автора. В основу работы легли материалы исследований пород баженовской свиты, нефтей ц газов, выполненные в лаборатории геохимии и пластовых нефтей ОАО «ТомскНИПИнефть» в период с 2002 по 2010 годы. Личный вклад автора заключается в постановке задач и определении объемов исследований, в планировании и проведении работ по отбору образцов керпового материала, первичной пробоподготовке и получению экстрактов из пород; в выполнении и интерпретации пиролитических исследований; в обработке и интерпретации результатов хроматомасс-спектрометрического исследования нефтей и экстрактов из пород, в интерпретации результатов определения отражательной способности витринита углей; интерпретации результатов исследования компонентного и изотопного анализов углеводородных газов. Автором проведены обобщение и анализ полученных результатов, что позволило выявить закономерности изменения современного генерационного потенциала пород баженовской свиты и степени его реализации на ЮВЗС и обосновать распространение генетически связанных с ним нефтей и газов.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своему учителю и научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору Иван Васильевичу Гончарову за внимание к работе, ее критику и всестороннюю поддержку на всех этапах ее выполнения.

Автор также благодарен всем сотрудникам лаборатории геохимии и пластовых нефтей ОАО «ТомскПШШнефть» и в высшей мере своим товарищам по геохимической группе Николаю Владимировичу Обласову и Светлане Васильевне Фадеевой, совместно с которыми были выполнены все исследования; Алексею Сигватовичу Миндигалееву за консультации в вопросах региональной геологик и помощь в работе с каротажным материалом;

сотруднику ИГиРГИ Наталье Львовне Никулышшой за консультации в вопросах углепетрографии. Отдельно автор выражает благодарность Владимиру Ильичу Биджакову, радением которого в ОАО «ТомскНИПИнефть» было создано региональное кернохраннлище и спасен от безвозвратной утраты керновый материал многих скважин ЮВЗС, ставший основным исходным материалом выполненной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В работе рассматриваются и защищаются следующие положения:

1. С использованием молекулярных параметров показано, что в районе исследований одной из важнейших фацналыш-гепетических характеристик обстановки осадконаконлепня ОВ пород баженовской свиты являлся окислительно-восстановительный режим.

На ЮВЗС породы баженовского горизонта представлены фациальным рядом от глубоководных отложений в западных районах до прибрежно-морских отложений на востоке. В пределах района исследовании (рис. 1) баженовский горизонт охватывает область распространения битуминозных пород баженовской свиты в зоне ее перехода от области морского седиментогенеза (Пурпейско-Васюганский район) к области переходного седиментогенеза (Сильгинский район). Восточнее породы баженовской свиты замещаются слабобитуминозными аргиллитами марьяновской свиты (Ажарминский район) /Решения 6-го МСС..., 2003/.

Подчиненно в направлении от области морского к области переходного седиментогенеза изменяется литология пород баженовской свиты, а также содержание и качество ОВ. Основные факторы, контролирующие закономерность накопления ОВ в породах баженовской свиты подробно изучены с использованием различных методов и обобщены во многих работах /Брадучан Ю.В. и др., 1986; Гурари Ф.Г. и др., 1988; Захаров В.А., 2006; Конторович А.Э., 1974, 1976; Шурыгин Б.Н. и др., 2000/. В то же время особый практический интерес имеют знания региональных закономерностей изменения молекулярных параметров, отражающих условия, контролировавшие количество и качество ОВ в породах баженовской свиты. Это дает не только возможность прогноза генерационных свойств материнской породы, но и прямой ключ к выявлению генетически связанных с ней нефтей и определению закономерностей их распространения.

Исследование закономерностей изменения различных фациально-генетических параметров /Чахмахчев В.А., Виноградова Т.Л. 2003, Peters К.Е. et al., 2005/, отражающих тип исходного ОВ и условия его накопления показало, что в разрезе баженовской свиты их поведение во многом повторяет друг друга. При этом, если молекулярные параметры, отражающие окислительно-восстановительный режим на этапе седиментации и диагенеза, среди которых отношение нристана к фитану (ПУФ), гопановый индекс С,5/(С5|-С35) Hopanes, отношение дибензотиофена к фенантрену (DBT/Phen), изменчивы в разрезе свиты, то молекулярные параметр С29/С27 Steranes (отношение стеранов состава С2ч к стеранам состава С27), отражающий вклад морских и

континентальных источников исходного ОВ, остается достаточно стабильным и изменяется лишь в кровельной и подошвенной части разреза.

Из рассмотренных фациально-генетических параметров наиболее тесную связь с водородным индексом (HI) ОВ в разрезе баженовской свиты показали параметры DBT/Phen и С35/(СзГС35) Hopanes. Однако использование этих параметров в региональном масштабе затруднено из-за их сильной чувствительности к термической зрелости ОВ /Peters К.Е. et al., 2005; Hughes W.B. et al., 1995/.

В отличие от этих параметров значения 11/Ф дня пород баженовской свиты ЮВЗС в установленном диапазоне зрелости ОВ не выходят за рамки генетических обусловленных значений. Еще менее подвержено влиянию катагенеза соотношение стерановых УВ состава С27-С2к-С2ч / Peters К.Е. et al., 2005/. Это делает параметры 11/Ф и С2</С27 Steranes наиболее используемыми при региональных построениях. Расчет средних значений этих параметров в разрезах баженовской свиты ЮВЗС показал, что значения П/Ф изменяются от 1,06 до 1,78, а отношеште C2.j/C27 Steranes находится в узком диапазоне от 0,95 до 1,15. Таким образом, доминирование морских биопродуцентов в формировании ОВ сохранялось не только на протяжении всего времени формирования пород баженовской свиты, но и было неизменным на всей территории района исследований. Качество ОВ (HI), вероятно, определялось в основном условиями преобразования исходной биомассы на стадии седиментации и диагенеза.

Отношение П/Ф отражает, главным образом, степень окисленности исходного ОВ в зоне аэрации вод, чему соответствует стадия седиментогенеза и в отдельных случаях стадия раннего диагенеза /Гончаров И.В., 1987/. Притом очевидно, что в условиях глубоководного бассейна восстановительные условия седиментогенеза наследуются и усиливаются в редукционных процессах на анаэробном этапе диагенеза. Поэтому в рассматриваемых условиях отношение П/Ф отражает окислительно-восстановительный режим и направление процессов преобразования ОВ как в аэробном, так и в анаэробном этапах формирования осадков.

При построении схемы изменения П/Ф были использованы в первую очередь средние значения этого параметра в разрезах баженовской свита, представленных керновым материалом более чем на 70 %. Также полученный материл по 85 отельным скважинам позволил выявить основные закономерности поведешм этого параметра в разрезе свиты на территории ЮВЗС и использовать для оценки средних значений и построения схемы (рис. 1) массив скважин, где свита в меньшей степени охарактеризована керновым материалом.

Поведение параметра П/Ф для пород баженовской свиты на ЮВЗС во шюгом отражает палеообстановку условий осадконакопления. Если в западных районах (область морского седиментогенеза) значения 11/Ф изменяются от 1,0 до 1,3, то в восточных районах (область переходного седиментогенеза) omi увеличиваются до 1,5-1,7. Полученные данные хорошо согласуются с изменешсем этого параметра в центральных районах Западной Сибири,

границы струмурно-фацяаяьных районов /Решения 6-го МСС..., 2003/ граням» "гюрюадной" :юны ба»>.гм)оиокой свиты /Комгороиич В.А , 70(11/ граница распространения пород бзженовском свиты ЯСонторович В.А., 2001/

Условные о6о:ш,Г1г!нин

границ,» Томской обл."

исследи«;

которым соответствует диапазон 0,6-1,0 /Гончаров И.В., 1987/. Таким образом, схема изменения значений П/Ф для пород баженовской свиты является не только надежным инструментом в корреляции нефть-материнская порода, но также позволяет детализировать палеоусловия осадконакопления в баженовское время.

Рис. 1 Схема изменения молекулярного параметра П/Ф в породах баженовской свшы ЮВЗС

2. В оценке степени термической зрелости ОВ порт) баженовской свиты наиболее информативным параметром является метилдибензотиофеновое отношение (4МДКТ/1МДБТ).

Оценка уровня термической зрелости ОВ нефтематеринских пород является одним из центральных вопросов в нефтяной геологии, поскольку она прямо влияет на многие практические решения. Основными среди них являются определение объемов генерации УВ и вопросы корреляции нефть -нефтематеринские отложения, т.е. определение источника генерации и его местонахождения.

Для определения термической зрелости ОВ пород баженовской свиты нами были использованы различные независимые методы: отражательная способность внтринита (оптический метод); анализ пород по технологии Rock-Eval (ииролитический метод); ХМС исследование экстрактов из пород (физико-химический метод).

Отражательная способность витринита (Ro) является общепризнанным параметром оценки зрелости ОВ. Однако применительно к классическим нефтематеринским породам, какой является баженовская свита, прямое определение Ro невозможно, поскольку в составе органического материала отсутствует витринит. Потому катагенез баженовской свиты диагностируется то катагенезу подстилающих отложений васюганской и наунакской свит, дня которых выполнены многочисленные определения отражательной способности витринита /Конторович А.Э., Фомин А.П., 2009/.

Результаты определения Ro для более 120 образцов углей верхнеюрских отложении с 68 различных площадей Томской области, выполненные в различи/,IX лабораториях, показали, что катагенез пород верхнеюрских отложений лежит в интервале 0,50-0,94 %, что соответствует градациям катагенеза МК,'-начало МК2/Конторович А.Э., 1976/.

В то же время результаты определения Ro показали существенную изменчивость этого параметра для образцов одного уровня катагенеза. Так для образцов, отобранных в интервале угольного пласта мощностью 4 м (Боковая-1), значения Ro изменяются от 0,56 до 0,88 %, что охватывает почти весь диапазон изменения Ro в пределах исследуемого района. Кроме того результаты определения Ro, выполненные в разных лабораториях и разными операторами, могут существенно отличаться, что может быть связано с качеством приготовления аншлифа, типом определяемой для замера витреновой составляющей (рис. 2). Поэтому больший интерес представляют параметры, определенные непосредственно для тела самой материнской породы.

Пиролиз Rock-Eval является наиболее экспрессным методом анализа. Основным параметром, отражающим зрелость ОВ, является температура максимума интенсивности деструкции керогена ОВ (Ттах). Средние значения Ттах несколько увеличиваются с ростом Ro (рис. 2). Однако корреляционная зависимость между Ттах и Ro в рассматриваемом интервале зрелости ОВ крайне слаба (рис. 2), тогда как между Ттах и молекулярными параметрами катагенеза, определенными для экстрактов из пород баженовской свиты существует гораздо более тесная связь.

Возможности ХМС метода позволяют сегодня использовать практически неограниченный набор молекулярных параметров в оценке зрелости ОВ пород /Peters К.Е. et al., 2005/. Однако многочисленные попытки калибровки молекулярных параметров по отражательной способности витринита, выполненные для различных осадочных бассейнов / Crick I.H. et al., 1988; Mackenzie A.S. et al., 1988; Radke M, 1988; Santamaria-Orozco D et al., 1998/ показали, ЧТО не может быть единой шкалы. Для каждого типа ОВ и для каждого отдельного бассейна должна быть выполнена своя калибровка.

Исследование экстрактов из пород баженовской свиты позволило опробовать в качестве критериев катагенеза множество параметров, описанных в литературе /Виноградова Т.Л. и др., 2001; Alexander R et al., 1985; Radke M et al., 1986, 1986; Peters К.E et al., 2005/. При этом выяснилось, что многие «хорошо работающие» в других регионах параметры, оказались неэффективными для баженовской свиты. К примеру, параметры, основанные на составе нафталинов и фенантренов (DNR-1, МР1-1) практически не изменяются для пород баженовской свиты в исследованном диапазоне зрелости ОВ. Вероятно, причиной этому является то, что они наиболее чувствительны дня керогена 111 типа /Radke М et al., 1982, 1986/.

Из всех рассмотренных молекуляршлх параметров наиболее информативными в пределах всего исследованного диапазона зрелости ОВ пород баженовской свиты оказались: изопреноидный коэффициент (Ki), метилдибензотиофеновое отношение 4МДБТ/1МДБТ, соотношение гопаиов Ts/(Ts+Tm) и соотношение триароматических стероидов ТА(1)/ТА(1+Н). Наиболее контрастно в пределах всего исследованного диапазона зрелости изменяется отношение 4МДБТ/1МДБТ (рис. 2). Выполненные исследования позволили провести сопоставление диапазонов изменения различных параметров зрелости для пород баженовской свиты юго-востока Западной Сибири.

Большинство молекулярных параметров катагенеза являются в той или иной степени зависимыми от типа ОВ /Peters К..Е. et al., 2005/. В том числе эта зависимость может проявляться и от микрофациалыплх вариаций в разрезе одной материнской толщи. Поэтому важно оцешггь закономерности поведения параметров в разрезе свиты.

Чтобы оцешггь информативность рассматриваемых параметров в интервале катагенеза, максимально охватывающем главную фазу нефтеобразовапия, нами специально был отобран керн в разрезе баженовской свиты из скважины 1Р Западно-Салымской площади. Здесь, в районе Большого Салыма, ОВ пород баженовской свиты имеет высокую зрелость и практически полностью реализовало свой исходный генерационный потенциал (остаточный HI 97 мг УВ/г Сорг).

В качестве меры колебания величины параметра относительно его среднего значения в разрезе свиты использовано среднеквадратичное отклонение (s). Чтобы оценить информативность каждого параметра при разной зрелости ОВ в процентном выражении определена доля стандартного отклонения (sr) от всего интервала изменения каждого параметра (табл. 1).

Результаты расчетов наглядно демонстрируют, что, за исключением параметра Ki, относительное стандартное отклоните для всех параметров при разной термической зрелости ОВ баженовской свиты, соответствующей ЮВЗС изменяется в диапазоне 5-10 %. Наиболее информативным из всего комплекса рассмотренных параметров является отношение 4МДБТ/1МДБТ.

Удивительно но в районе исследований даже при максимальном уровне зрелости ОВ баженовской свиты (Кн31) относительная величина стандартного отклонения не превышает 3 %. Это позволяет использовать результаты анализа

2-3 образцов из разреза баженовской свиты для уверешой оценки зрелости ОВ. Только в завершении главной фазы нефтеобразования (ЗСл1) вариации этого параметра в разрезе свиты становятся достаточно значимыми, однако не уступают другим параметрам.

Таким образом, метилдибензотиофеновое отношение 4МДБТ/1МДБТ является наилучшим из рассмотренных параметров для оценки зрелости ОВ пород баженовской свиты как при низком, так и при повышенном катагенезе, в область которого попадают породы баженовской свиты ГОВЗС. Кроме того, дибензотиофены в экстрактах из пород содержаться в большом количестве даже при высокой зрелости ОВ баженовской свиты, легко идентифицируются и определяются с большой точнос тью._

в 41

о.оз 1.оо 2.00 э,шз а 4МДБТЛМДБТ

5.00 6.00

Рис. 2 Взаимосвязь некоторых параметров термической зрелости для ОВ пород баженовской свиты

Таблица 1. Оценка информативности различных параметров катагенеза

Скважина

Дв15

Ттах

426

6,7 %

4МДБТ/ 1МБДТ

0,74

0,5 %

К|

1,16

28,1 %

Те/

(Тв+Тт), %

6,1 %

ТАЯО)/ ТАЭ(1+П), %

6,4 %

Гр218

435

7,2%

1,48

0,3 %

0,68

14,0%

4,8 %

ЮАлб

438

5,1 %

8,8 %

2,43

0,9 %

0,66

14,6%

4,2 %

1,8%

Кн31

444

6,2 %

5,17

2,7 %

0,54

6,0 %

69 7,8 %

9,9 %

ЗСл!

453

23,1 %

21,7

9,0 %

0,40

6,6 %

низкое содержание

1,9%

Примечание: Дв ~ Двуреченская, Гр - Грушевая, ЮАл - Южно-Александровская, Кн - Коцдаковская,

ЗСл - Западно-Салымекая; х - среднее арифметическое выборки, Эг - относительное стандартное отклонение.

3. Современный генерационный потенциал ОВ пород баженовской свиты на территории ЮВЗС находится в диапазоне 450-700мг УВ/г Сорг, начальный - 575-700 мг УВ/г Сорг. Породы баженовской свиты реализовали от первых процентов до половины своего начального генерационного потенциала.

Количество УВ, генерированных материнской породой, определяется разностью между ее начальным (S20) и современным (S2) генерационным потенциалом. Поэтому в количественных расчетах важно знание не столько зрелости ОВ, сколько степени реализации нефтематеринской породой своего исходного потенциала (TR - transformation ratio). Величина TR можег быть выражена также и через значения водородного индекса (HI) ОВ /Pelet R., 1985/:

HI..-HI 1200

TR=-

-x 100%

Я/„ 1200 - Я/

где 1200 - коэффициент, учитывающей количество УВ, обрачуюняпЧся на единицу массы органического углерода (мг УВ/г Сорг).

Результаты гшролитического исследования пород баженовской свиты из 85 различных скважин показали, что на территории ЮВЗС среднее содержание Сорг в породах составляет 5-15%. При этом в разрезе баженовской свиты содержание Сорг существенно варьирует, изменяясь в 10 и более раз.

В отличие от Сорг, генерационный потенциал ОВ (Н1) достаточно стабилен в разрезе свиты и наиболее контрастно изменяется только в кровельной и подошвенной части разреза. Средние значения Н1 для разреза баженовской свиты в пределах ЮВЗС изменяются от 700 до 450 мг УВ/г Сорг, уменьшаясь в согласии с ростом Ттах (рис. 3), средние значения которого достигают 444 °С. Значения Н1 находятся в поле эволюции керогена 11-1 типа, и при минимальном уровне зрелости ОВ (Тшах 424-426 °С) изменяются в широком диапазоне - 575-700 мг УВ/г Сорг.

Рис. 3 Диаграмма Н1-Тшах. Зависимость остаточного генерационного потенциала ОВ баженовской свиты (ЮВЗС) от уровня его термической зрелости

Таким образом, для всей территории района исследований неприемлемо использовать некое одно значение начального генерационного потенциала ОВ (Н1о). Поэтому определение степени реализации породами генерационного потенциала требует не только оценки зрелости ОВ, но и знания закономерностей изменения его начальных значений в районе исследований.

Определяющим фактором в формировании исходного генерационного потенциала ОВ баженовской свита был окислительно-восстановительный режим осадконакоплепия на стадиях седименто- и диагенеза. Индикатором процессов аэробного окисления ОВ является отношение 11/Ф /Гончаров И.В., 1987/. Аэробная переработка ОВ протекает главным образом за счет сульфатредукции и сопровождается внедрением серы в формирующийся кероген материнской породы, поэтому отношение ОВТ/РЬеп может быть использовано, как параметр, оценивающий глубину процесса анаэробного преобразования ОВ. Действительно, между генерационным потенциалом ОВ незрелых пород баженовской свиты (рр/(рр+аа)-51егапе(с29)<0,5; 4МДБТ/1 МДБТ<0,8; Тшах<427 °С) и этими молекулярными параметрами существует хорошая корреляция (рис. 4). Хорошая связь Н1о прослеживается также и с кислородным индексом (01)._

&о

01 мг С02/г Сорг

700 6&0 600 550 500

1,4 П/Ф

/Ы)

700

Л % ... .. Л > О

оаэ л

550

400

0.4 0.6 ОВТТРНеп

Рис. 4 Зависимость Н1о от параметров, характеризующих условия накопления ОВ

Однако связи эти выражены недостаточно явно, а существенная зависимость параметров ОВТ/РЬеп и 01 от катагенеза накладывает ограничение на их региональное использование 1! оценке Н1о. Тем не менее, с использованием параметра П/Ф, в меньшей степени зависимым от катагенеза ОВ, полученные результаты позволяют сделать важный практический вывод: для районов, где значения П/Ф менее 1,3, начальные значения Н1 были более 650 мг УВ/г Сорг, а для районов, где П/Ф выше 1,7 - не превышали 650 мг У В/г Сорг. Следует отметить, что при значениях П/Ф менее 1,3, начальный генерационный потенциал ОВ баженовской свиты значительно превышает значения, принятые для классического керогена 11 типа (627 мг УВ/г Сорг) /ЕврПаИё .1 е( а1., 1985/.

Очевидно, что значения начального генерационного потенциала ОВ (Н1о) не могут иметь стройной функциональной зависимости только от какого-либо

одного параметра, так как зависят от множества факторов, контролирующих преобразование ОВ в молодых осадках. В то же время, количество определяющих факторов может быть минимизировано рассмотрением зависимостей в рамках отельных фациальных зон, характеризующихся близкими условиями осадконаконления.

Так, рассмотрение пород баженовской свиты в одной из зон Сильгинского фациального района (северо-восток района исследований), где величины отношения П/Ф превышают значение 1,50, показывает, что в этом районе между современными значениями Н1 и параметром зрелости 4МДБТ/1МДБТ существует хорошая корреляция (рис. 5). На примере одной из зон Пурпейско-Васюганского фациального района (западная часть района исследований), где величины отношения П/Ф менее 1,20, между современными значениями Н1 и параметром 4МДБТ/1МДБТ также существует хорошая корреляция. Построение зависимости между Н1 и параметром 4МДБТ/1МДБТ для отдельных фациальных зон, характеризующихся близкими значениями П/Ф, позволяет для каждой из этих зон определить свой начальный генерационный потенциал органического вещества (Н1о) и построить зависимость степени реализации начального потенциала (Т11) от зрелости орг;

Рис. 5 Оценка начального генерационного потенциала (Н1о) и степени реализации исходного генерационного потенциала породами баженовской свиты

Выполненные построения позволяют сделать вывод, что в районах Нюрольской впадины и Александровского свода, где ОВ пород баженовской свиты в пределах исследованного района достигает максимальной зрелости, породами баженовской свиты было реализовано до 40-50 % своего исходного генерационного потенциала. В центре Нюрольской впадины (Кузырская площадь) параметр 4МДБТ/1МДБТ достигает значения 4,10, что соответствует 50 % реализации исходного потенциала. В районе Кондаковской площади (Александровский свод) при больших значениях 4МДБТ/1МДБТ (4,90) Т1* составляет только 42 %, что обусловлено меньшим значением начального генерационного потенциала.

4. Напор молекулярных параметров, определенный для ОЛ пород важен опекой свиты, и установленные шконимерноепш их ишенения в районе исследований, позволяют проводить надежные корреляции с нефтями этого генетического пиша, устанавливать основные пути миграции и юны аккумуляции УН.

На территории ЮВЗС основные запасы нефти и газа локализованы в верхнеюрских отложениях (горизонт 10,). Однако, значительное число залежей приурочено к меловому, нижне- и среднеюрскому комплексам, зоне контакта и палеозою.

Многочисленными исследованиями показано, что па ЮВЗС основным источником нефтей залежей верхней юры и мела является баженовская свита (Воробьева Н.С., Гончаров И.В., Конторович А.Э., Костырева Е.А., Петров Ал.А., Серебренников О.В., Стасова О.Ф, и др.). Однако в этих отложениях могут присутствовать нефти и других источников генерации. Согласно разработанной ранее И.В. Гончаровым и его коллегами (2003) геохимической типизации, нефти Томской области связаны с тремя основными типами нефтематеринских пород, расположенными в верхней и нижней юре, а также в палеозое. Учитывая это, выделены баженовский, тогурский и палеозойский типы нефтей. Каждый тип нефти имеет ряд существенных отличий в физико-химических свойствах, молекулярном и атомном составе (рис. 6), что обусловлено природой и уровнем зрелости ОВ материнской породы.

Нефти баженовского и палеозойского типов генерированы материнскими породами морского генезиса. Главным отличием нефтей палеозойского типа является существенно больший уровень катагенеза. Их антиподом являются нефти условно отнесенные к тогурскому типу, источником которых было ОВ, сформированное преимущественно высшей наземной растительностью и накапливавшееся в слабо восстановительных и окислительных условиях.

Попутные и свободные газы месторождений Томской области также разделяются на три основные гругагы и соответствуют трем типам материнских пород (рис. 7) /Гончаров И.В. и др., 2004, 2005; Goncharov I.V. et al., 2005/. Газы, генетически связанные с породами баженовской свиты наиболее контрастно выделяются из всей совокупности. Они характеризуются более легких изотопным составом углерода как метана, так его гомологов.

Выявленные особенности молекулярного состава нефтей и изотопного состава газов позволяют уверенно устанавливать их принадлежность к тому или иному генетическому типу вне зависимости от геологических условий их залегания.

Генетический тип, а также невысокий катагенез ОВ пород баженовской свиты, предопределили незначительное количество газа, образованное этими породами. Гак, результаты исследований показали, что газовые шапки основных газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений Томской области (Мыльджинское и Лугинецкое) сформированы газами палеозойского генетического типа, тогда как нефтяная оторочка предоставлена нетями баженовского типа /Гончаров И.В. и др., 2005/.

Рисунок 6. Взаимосвязь молекулярных параметров для нефтей баженовекого (Вг), тогурского и палеозойского (Рг) типов. П/Ф - отношение содержания пристана к фитану; К1=(П+Ф)/(нС,7+нС|8) - изопреноидный коэффициент;

Ка=[С15*(С1б+С1В)]/[С|7*(Сн+С1б)], где С) - площади пиков соответствующих н-алкилбенюлов (\ - число атомов углерода заместителя); Кр=нС25*н-С27/нС2б , где НС25, НС17 и нСзб - площади пиков соответствующих н-алканов; МА/Алк - отношение содержания пентадецилбензола и н-алкана Сд2-

Рис.7 Изотопный состав углерода газов месторождений Томской области 18

Основные залежи нефти меловых и верхнеюрских отложений на большей части района исследований генетически связаны с баженовской свитой. В Чузико-Чижанском районе в залежах горизонта Юь напротив, не выявлено нефтей бажеповского типа. Причиной этому является то, что в этом районе породы баженовской сипы не вступили в фазу нефтеобразовшшя и сохранили свой исходный генерационный потенциал, о чем свидетельствуют низкие значения 4МДБТ/1МДБТ (менее 0,50) и весь комплекс параметров зрелости ОВ баженовской свиты /Гончаров И.В. и др., 2004/.

Анализ нефтей, генетически связанных с породами баженовской свиты, покачивает, что па территории ЮВЗС значите 4МДБТ/1МДБТ в нефтях изменяется от 0,80 до 3,45. В то же время, залежи нефтей со значением 4МДБТ/1МДБТ 0,8-0,9 встречаются крайне редко и имеют низкие запасы. За исключением биодеградированных нефтей, практически отсутствуют нефти этого генетического типа с величиной К¡>1,0 (рис 6). Это позволило сделать вывод, что величины 4МДБТ/1МДБТ<0,8 и Кл>1,0 в геологических условиях ЮВЗС характеризуют «донефтяной» катагенез баженовской свиты, т.е. ту стадию зрелости ОВ пород, когда количество генерированных УВ еще недостаточно для формирования первых залежей нефти /Патент РФ № 2261438, 2004/. Важно отметить, что нефти крупных месторождений Западной Сибири (Советское, Самотлорское, Приобское и др.) имеют значение параметра 4МДБТ/1МДБТ от 1,3 до 2,5.

Общий набор молекулярных параметров, определенный для ОВ пород баженовской свиты, и установленные закономерности их изменения в районе исследований, позволяют проводить надежные корреляции с нефтями этого генетического типа, устанавливать основные нуги миграции и зоны аккумуляции УВ. Однако дать уверенный прогноз можно только в рамках комплексного моделирования процессов генерации, миграции и аккумуляции УВ с использованием 30 бассейнового моделирования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ С использованием современного аналитического оборудования (пиролиз 11оск-Еуа1, хроматомасс-спектрометрия, изотопная хроматография) были выполнены исследования пород баженовской свита, нефтей и газов ЮВЗС с целью получения детальной геохимической информации о свойствах нефтематеринской породы и особенностях молекулярного состава и закономерностях распространения генетически связанных с ней УВ флюидов. Результаты выполненных исследований позволили сделать следующие основные выводы:

1. Среднее содержание Сорг в разрезе баженовской свиты ЮВЗС составляет не менее 5-6 % и достигает- 15 %, а генерационный потенциал ОВ пород изменятся от 700 до 450 мг УВ/г Сорг. Полученные новые данные о закономерностях изменения Сорг и генерационных свойствах ОВ существенно дополняют и детализируют знания о современном генерационном потенциале пород баженовской свиты на ЮВЗС.

2. С использованием молекулярных параметров на широкой выборке образцов подтверждено, что на всей территории ЮВЗС в формировании ОВ

пород баженовской свиты доминировали морские биопродуценты, а качество ОВ главным образом определялось окислительно-восстановительным режимом на этапе седиментогенеза и диагенеза. Наиболее надежно среди молекулярных параметров проследить изменение окислительно-восстановительных условий накопления ОВ позволяет отношение Н/Ф. Региональные исследования пород показали, что для баженовской свиты на территории ЮВЗС средняя величина П/Ф в разрезе свиты не превышает значения 1,8.

3. В оценке термической зрелости ОВ баженовской свиты использование отражательной способности витршшта углей верхнеюрских отложений значительно уступает по информативности молекулярным параметрам в экстрактах из пород. Из множества опробованных молекулярных параметров катагенеза наиболее информативным для ОВ пород баженовской свиты во всем диапазоне реализации генерационного потенциала является метилдибензотиофеновое отношение (4МДБТ/1МДБТ).

4. Анализ условий накопления ОВ пород баженовской свиты и закономерностей изменения его термической зрелости позволили установить, что на территории ЮВЗС начальный генерационный потенциал этих пород изменяется в диапазоне от 575 до 700 мг УВ/г Сорг. Выявленные закономерности изменения начального генерационного потенциала ОВ для баженовской свиты имеют место на востоке Западной Сибири и для пород марьяновской и яновстанской свит, образуя с ними единый фациальный ряд.

5. На территории ЮВЗС породы баженовской свиты реализовали от первых процентов до 40-50 % своего исходного генерационного потенциала. Максимальная зрелость ОВ пород достигается в центральной части Нюрольской впадины и в районе Криволуцкого вала Александровского свода. Однако в районе Криволуцкого вала из-за меньшего начального генерационного потенциала ОВ и меньших толщин баженовской свиты плотность генерации УВ в 3 раза меньше, чем в центре Нюрольской впадины.

6. Определенный для пород баженовской свиты набор геохимических параметров, характеризующий как фациалыю-генетические особенности ОВ, так и его термическую зрелость в районе исследований, позволяет выполнять надежные корреляции с нефтями района. Выполненные исследовшшя показывают, что породы баженовской свиты принимали участие в формировании основной части нефтяных залежей верхней юры и мела на территории Томской области. Но в формировании газовой составляющей газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений ЮВЗС баженовская свита практически не принимала участия.

7. Предложено использовать параметр 4МДБГ/1МДБТ как критерии оценки минимальной термической зрелости ОВ, достаточной дня образования промышленных залежей нефти, генетически связанных с породами баженовской свиты. Если величина этого параметра в экстрактах из пород баженовской свиты менее 0,80, то эти порода не были способны к генерации УВ в количествах необходимых для начала активной первичной миграции флюидов и формирования промышленных залежей нефти.

8. Полученная информация является надежным геохимическим блоком в 3D бассейновом моделировании процессов генерации, миграции и аккумуляции УВ, генетически связанных с баженовской свитой. Результаты выполненного моделирования дня одного из районов ЮВЗС с учетом знаний об исходном генерационном потенциале пород баженовской свиты и степени его реализации показали хорошую сходимость утвержденных запасов открытых месторождений со значениями, определенными моделированием.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Патент

1. Патент №2261438 Российская Федерация. МПК7 G 01 N 30/02, G 01 V 9/00. Способ определения зрелых иефтематеринских пород / Гончаров И.В., Самойленко В.В., Носова C.B., Обласов 1J.I1: заявитель и патентообладатель ОАО «ТомскПИПИиеф гь». - №2004117234/28; заявл. 07.06.2004; опубл. 27.09.2005, Бюл. № 27. -8 с.

Статьи и ведущих рецензируемых научных шдашшх

2. Гончаров И.В., Самойленко В.В., Обласов Н.В., Носова C.B. Молекулярные параметры катагенеза органического вещества пород баженовской свшм Томской области // Геология нефти и газа. - 2004. - № 5 -С. 53-59.

3. Гончаров И.В., Коробочкина В.Г., Обласов Н.В., Самойленко В.В. Природа углеводородных газов юго-востока Западной Сибири // Геохимия -2005.-№ 8.-С. 810-816.

4. Гончаров И.В., Самойленко В.В., Обласов Н.В., Носова C.B. Снижение рисков при поисках нефти // Нефтяное хозяйство. - 2006. - № 8. - С. 28-33.

5. Гончаров И.В., Обласов 11.В., Самойленко В.В., Фадеева C.B. Опыт геохимических исследований керна при решении вопросов поисков и добыта нефти // Научно-технический вестник ОАО «ПК«Роснсфть». - 2008. - № 1 -С. 12-16.

6. Гончаров И.В., Обласов Н.В., Самойленко В.В., Фадеева C.B., КрининВ.А., Волков В. А. Нефтематеринские породы и нефти востока Западной Сибири //Нефтяное хозяйство. -2010. -№ 8.- С. 24-28.

Материалы, опубликованные в трудах международных и всероссийских научных конференций

7. Гончаров И.В., Носова C.B., Самойленко В.В. Генетические тины нефтей Томской области // Химия нефти и газа: Материалы V Международной конференции. - Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2003. -С. 10-13.

8. Гончаров И.В., Носова C.B., Самойленко В.В., Попов В.В., Коржов Ю.В., Гагарин A.C., Фомин А.Н. Катагенез нефтей и органического вещества баженовской свиты Томской области // Химия нефти и газа: Материалы V Международной конференции. - Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2003. - С. 124-127.

9. Гончаров И.В., Обласов Н.В., Самойленко В.В., Носова C.B. Экспериментальное моделирование генерации нефти органическим веществом

баженовской свиты в условиях открытого и закрытого пиролиза // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Актуальные проблемы геологии и геохимии нефти и газа: Материалы 7-ой Международной конференции. - М.: ГЕОС, 2004. -С. 127-129.

10. Гончаров И.В., Самонленко В.В., Носова С.В., Обласов Н.В., Гагарин А.Н. Причины отсутствия нефтей бажеиовского типа в Чузгасско-Чижапской зоне газонефтенакоплешга (Томская обл.) // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Актуальные проблемы геологии и геохимии нефти и газа: Материалы 7-ой Международной конференции. - М.: ГЕОС, 2004. -С. 131-133.

11. Гончаров И.В., Обласов Н.В., Самонленко В.В., Носова С.В. К обоснованию начального генерационного потенциала баженовской свиты Западной Сибири // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Нефтегазоносные системы осадочных бассейнов: Материалы 8-ой Международной конференции. - М.: ГЕОС, 2005. - С. 110-112.

12. Гончаров И.В., Самонленко В.В., Обласов Н.В., Гагарин А.Н., Erout В, Saint-Germes М. Опыт моделирования генерации и вторичной миграции нефти на территории Западной Сибири // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Нефтегазоносные системы осадочных бассейнов: Материалы 8-ой Международной конференции. - М.: ГЕОС, 2005. - С. 113-114.

13. Goncharov I.V., Samoylenko V.V., Oblasov N.V., Nosova S.V. MDBT ratio as an instrument for estimation of transformation ratio organic matter of Bazhenov Formation of Western Siberia (Russia) // Organic Geochemistry: Challenges for the 2Г' Century: Book of Abstracts of the Communications presented to the 22nd International Meeting on Organic Geochemistry / F.J. Gonzalez-Vila et al. (eds.). -Seville: Akron Grafica, 2005. - Abstract No. OPS 1-2, P. 88-89.

14. Гончаров И.В., Обласов H.B., Самонленко B.B., Носова С.В., Erout В., Saint-Germes М. Геохимические данные в бассейновом моделировании // Проблемы бассейнового и геолого-гидродинамического моделирования: Тезисы докладов научно-практической Южнороссийской конференции. -Волгоград, 2006. - С. 15-16.

15. Goncharov I.V., Samoylenko V.V., Oblasov N.V., Nosova S.V. Interreservoir cross-flow in southeastern Siberia oilfields (Tomsk region) // The 23rd International Meeting on Organic Geochemistry: Book of Abstracts / P. Farrimond et al. (eds.). - Torquay: Integrated Geochemical Interpretation Ltd., 2007. - Abstract No. P156-TU. - P. 393-394.

16. Goncharov I.V., Samoylenko V.V., Oblasov N.V., Fadeeva S.V., Volkov V.A. Pr/Ph ratio in the Bazhenov formation rock samples (Western Siberia) // The 25th International Meeting on Organic Geochemistry: Book of Abstracts / E. Tegelaar (eds.). - Interlaken, 2011.

17. Goncharov I.V., Samoylenko V.V., Oblasov N.V., Fadeeva S.V., Krinin V.A., Volkov V.A. The generation potential of the Bazhenov Formation and its stratigraphic analogues in the east of Western Siberia // The 25lh International Meeting on Organic Geochemistry: Book of Abstracts / E. Tegelaar (eds.). -Interlaken, 2011.

Подписано к печати 24.102011. Формат 60x84/16. Бумага «Снегурочка». Печать XEROX. Усл.печ.л. 1,27. Уч.-изд.л. 1,15 _Заказ 1536-11. Тираж 100 за. _

Томский политехнический университет Система менеджмента качества Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2008

ИШТИШВ0»»тУ. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

Тел./факс: 8(3822)56-38-63, www.tpu.ru

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Самойленко, Вадим Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Стратиграфия.

1.2. Тектоника.

1.3. Нефтегазоносность.

1.4. Баженовская свита в районе исследований.

1.4.1. Баженовская свита и ее роль в формировании нефтегазоносности

Западной Сибири.

1.4.2. Палеогеография времени накопления баженовского горизонта и факторы, контролировавшие накопление органического вещества в породах.

1.4.3. Факторы, контролировавшие накопление органического вещества в породах баженовской свиты.

1.4.4. Литолого-стратиграфия и типы разрезов.

1.5. Геохимические методы в прогнозе нефтегазоносности.

1.5.1. Содержание органического вещества и его генерационный потенциал.

1.5.2. Молекулярный состав и биомаркерный анализ нефтей и битумоидов.

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.

2.1. Отбор образцов пород баженовской свиты.

2.2. Пробоподготовка кернового материала и получение экстрактов.

2.3. Пиролиз Rock-E val.

2.4. Хроматомасс-спектрометрический анализ.

2.5. Определение отражательной способности витринита.

2.6. Компонентный и изотопный состав газа.

2.7. Метрологическое обеспечение работ.

3. ГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОРОД БАЖЕНОВСКОЙ

СВИТЫ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ.

3.1. Современное содержание органического вещества и его генерационный потенциал.

3.2. Молекулярные параметры как отражение типа и условий осадконакопления органического вещества пород баженовской свиты.

3.3. Оценка степени термической зрелости органического вещества пород баженовской свиты.

3.3.1. Отражательная способность витринита углей верхнеюрских отложений.

3.3.2. Пиролитические параметры.

3.3.3. Молекулярные параметры.

3.3.4. Информативность параметров катагенеза.

3.4. Начальный генерационный потенциал и степень его реализации.

3.5. Количество генерированных углеводородов.

4. ФЛЮИДЫ, ГЕНЕТИЧЕСКИ СВЯЗАННЫЕ С БАЖЕНОВСКОЙ СВИТОЙ.

4.1. Генетические типы нефтей юго-востока Западной Сибири на основе их молекулярного состава.

4.2. Генетические типы газов юго-востока Западной Сибири.

4.3. Закономерности распространения флюидов баженовского типа.

5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕНЕРАЦИИ И МИГРАЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ.

5.1. Кинетические исследования органического вещества пород баженовской свиты.

5.2. Порог эмиграции.

5.3. 1D моделирование генерации углеводородов.

5.4. 3D бассейновое моделирование генерации, миграции и аккумуляции углеводородов.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геохимия органического вещества баженовской свиты юго-востока Западной Сибири и генетически связанных с ним флюидов"

Актуальность

Высокобитуминозные кремнисто-глинисто-карбонатные толщи морского генезиса являются основными нефтематеринскими породами практически во всех нефтегазоносных бассейнах мира. К числу таких нефтематеринских пород относится баженовская свита Западно-Сибирского мегабассейна. Кроме того, баженовская свита является региональным флюидоупором и именно под этой толщей во многих районах сконцентрированы основные ресурсы углеводородов, а на ряде месторождений непосредственно из нее ведется промышленная добыча нефти, то есть там она обладает еще и коллекторскими свойствами. Неудивительно поэтому, что баженовская свита с момента ее выделения Ф.Г. Гурари в 1959 году как самостоятельного литостратиграфического подразделения является объектом пристального внимания многих исследователей.

С породами баженовской свиты генетически связаны более 80 % общей массы геологических ресурсов нефти Западной Сибири /Конторович А.Э. и др., 1999/. Они стали источником нефти таких гигантских и крупных месторождений, как Самотлорское, Приобское, Лянторское, Федоровское, Мамонтовское и др. Пик открытия этих месторождений пришелся на 60-80-е годы прошлого столетия. В эти годы стратегия поиска нефти и газа на территории Западной Сибири основывалась на поиске залежей углеводородов в структурных ловушках. Однако уже к концу 80-х годов во всех районах, где велось активное бурение, их фонд в значительной степени был исчерпан. Современный же уровень изученности Западно-Сибирского мегабассейна сейсморазведочными работами и глубоким бурением свидетельствует, что этап открытия крупных залежей углеводородов в структурных ловушках миновал.

В то же время мировая практика показывает, что от половины до 2/3 запасов нефти и газа сосредоточено в огромном числе мелких залежей как структурного, так и неструктурного типа. Однако геологоразведочные работы, направленные на поиск углеводородов в мелких залежах, заведомо связаны с повышенным инвестиционным риском, и на сегодняшний день отсутствует надежная методология поиска ловушек неструктурного типа, поэтому проведение геологоразведочных работ только в рамках прежней стратегии поиска не может обеспечить должного прироста запасов. Геологоразведочным работам должны предшествовать региональные исследования, направленные на выделение локальных зон с наиболее высокой вероятностью обнаружения залежей.

Формирование залежей углеводородов является сочетанием множества благоприятных факторов, поэтому очевидно, что вероятность положительного прогноза залежей зависит от целостности восстановленной всей истории формирования нефтегазоносности района, начиная от условий формирования осадочной толщи и заканчивая процессами разрушения залежей углеводородов. На современном технологическом уровне эта задача решается в рамках бассейнового моделирования, в основе которого лежит интегрированное моделирование региональных процессов седиментогенеза и литогенеза, структурообразования, а также генерации, миграции и аккумуляции углеводородов. Каждый из блоков модели играет значимую роль в получении конечного результата. Но первоначальной в прогнозе нефтегазоносности является информация об объемах углеводородов, генерированных в осадочном бассейне, для получения которой необходимы геохимические исследования нефтегазоматеринских толщ. Геохимические исследования нефтей и углеводородных газов дают важную информацию о распространении флюидов, генетически связанных с той или иной материнской толщей, что несет дополнительные сведения о качестве коллекторов и покрышек, наличии разломов и истории тектонического развития региона. Геохимические исследования нефтематеринских толщ и углеводородных флюидов являются неотъемлемыми в прогнозе нефтегазоносности, а необходимость геохимических исследований пород баженовской свиты, являющейся основной нефтематеринской породой Западно-Сибирского мегабассейна и генетически связанных с ней нефтей, трудно переоценить.

Объектом исследований являются породы баженовской свиты, нефти и газы месторождений юго-востока Западной Сибири.

Цель работы: выявить закономерности изменения современного генерационного потенциала пород баженовской свиты и степени его реализации на юго-востоке Западной Сибири и обосновать распространение генетически связанных с ними флюидов.

Основные задачи исследований:

• Исследование молекулярного состава экстрактов из пород баженовской свиты, оценка с использованием молекулярных параметров источника и условий накопления органического вещества и уровня его термической зрелости.

• Оценка начального генерационного потенциала пород баженовской свиты и степени его реализации.

• Исследование молекулярного и изотопного состава нефтей и газов юго-востока Западной Сибири и установление закономерностей распространения флюидов, генетически связанных с породами баженовской свиты.

• Интегрирование полученной геохимической информации в ЗБ бассейновом моделировании. Оценка масштабов генерации углеводородов и прогнозирование зон скопления флюидов.

Фактический материал и методы исследования. В работе обобщены результаты исследований более 1400 образцов пород баженовской свиты из 85 скважин юго-востока Западной Сибири, в которых керновым материалом было представлено более 70 % разреза свиты. Все образцы пород исследованы пиролитическим методом на приборе Rock-Eval 6 Turbo. Для 825 образцов выполнены детальные хроматомасс-спектрометрические исследования хлороформенных экстрактов из пород. Проведены хроматомасс-спектрометрические исследования более 500 проб нефтей со 165 различных площадей юго-востока Западной Сибири. Подготовлена коллекция из 120 образцов углей верхнеюрских отложений, определения значений отражательной способности витринита для которых выполнены в ИГиРГИ (г. Москва), ИНГГ СО РАН (г. Новосибирск) и ЗСМК (г. Новокузнецк). Изотопный состав компонентов газа был определен для 90 проб во ВНИГНИ и ГЕОХИ (г. Москва). Моделирование процессов генерации, миграции и аккумуляции углеводородов выполнено с использованием программного пакета (OptKin, Genex, Ternis 3D) фирмы BeicipFranlab.

Достоверность данных аналитических исследований обеспечивалась применением тестированных, метрологически аттестованных или стандартизированных методик, поверенных средств измерений, использованием межлабораторных и внутрилабораторных стандартов.

Защищаемые положения:

1. С использованием молекулярных параметров показано, что в районе исследований одной из важнейших фациально-генетических характеристик обстановки осадконакопления органического вещества пород баженовской свиты являлся окислительно-восстановительный режим.

2. В оценке степени термической зрелости органического вещества пород баженовской свиты наиболее информативным параметром является метилдибензотиофеновое отношение (4МДБТ/1МДБТ).

3. Современный генерационный потенциал органического вещества пород баженовской свиты на территории юго-востока Западной Сибири находится в диапазоне 450700 мг УВ/г Сорг, начальный - 575-700 УВ/г Сорг. Породы баженовской свиты реализовали от первых процентов до половины своего начального генерационного потенциала.

4. Набор молекулярных параметров, определенный для органического вещества пород баженовской свиты, и установленные закономерности их изменения в районе исследований, позволяют проводить надежные корреляции с нефтями этого генетического типа, устанавливать основные пути миграции и зоны аккумуляции углеводородов.

Научная новизна работы.

Впервые предложено использование параметра 4МДБТ/1МДБТ, как наиболее информативного в оценке термической зрелости органического вещества баженовской свиты. Получен патент на метод оценки перспектив нефтегазоносности с использованием молекулярного параметра 4МДБТ/1МДБТ - «Способ определения зрелых нефтематеринских пород».

Установлен диапазон изменения молекулярных параметров, характеризующих фациально-генетические условия осадконакопления органического вещества, в области распространения пород баженовской свиты на юго-востоке Западной Сибири.

Впервые определен начальный генерационный потенциал органического вещества пород баженовской свиты на юго-востоке Западной Сибири, и установлены региональные закономерности его изменения.

В ЗБ бассейновом моделировании для калибровки теплового потока и степени реализации исходного генерационного потенциала породами баженовской свиты использован молекулярный параметр 4МДБТ/1МДБТ, что в совокупности со знаниями начального генерационного потенциала органического вещества баженовской свиты позволило существенно повысить адекватность модели.

Практическая значимость работы.

Полученный в результате выполненных исследований материал существенно дополняет знания о генерационном потенциале пород баженовской свиты на юго-востоке Западной Сибири.

С использованием молекулярного параметра 4МДБТ/1МДБТ предложен критерий оценки минимальной термической зрелости органического вещества, достаточной для образования промышленных залежей нефти на юго-востоке Западной Сибири, генетически связанных с породами баженовской свиты.

Набор молекулярных параметров, определенный для органического вещества пород баженовской свиты юго-востока Западной Сибири, отражающих как фациально-генетические условия накопления органического вещества, так и его термическую зрелость, позволяет уверенно выполнять корреляции нефть - нефтематеринская порода.

Результаты работ по оценке объемов генерации углеводородов породами баженовской свиты и установлению закономерностей распространения нефтей этого генетического типа, выполненных по заказу ОАО «Томскнефть», ОАО «Востокгазпром», ЗАО «Ванкорнефть», ГП «НАЦ РН им. В.И. Шпильмана», ООО «Стимул-Т», использованы при определении перспективных участков для постановки ГРР.

Апробация работы и публикации. Результаты работы представлялись на 9 российских и международных конференциях: 7-ая, 8-ая международные конференции «Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа» (МГУ, 2004, 2005); научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевого комплекса и производительных сил Томской области (Томск, 2004); 22-ой, 23-ий, 24-ый, 25-ый международные конгрессы по органической геохимии (Севилья, Испания, 2005; Торки, Великобритания, 2007; Бремен, Германия, 2009; Интерлакен, Швейцария, 2011); 68-ая международная конференция европейской ассоциации ученых геологов и инженеров (Вена, Австрия, 2006); 5-ая, 6-ая, 7-ая международные конференции «Химия нефти и газа» (Томск, 2003, 2006, 2009); научно-практическая южнороссийская конференция «Проблемы бассейнового моделирования и геолого-гидродинамического моделирования» (Волгоград, 2006); всероссийская научная конференция «Успехи органической геохимии» (Новосибирск, 2010); научно-практическая конференция «Современные вызовы при разработке и обустройстве месторождений нефти и газа Сибири» (Томск, 2011).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и заключения. Объем диссертации составляет 181 страницу машинописного текста, включая 64 рисунка и 17 таблиц. Список литературы содержит 144 источника.

Заключение Диссертация по теме "Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых", Самойленко, Вадим Валерьевич

Результаты исследования показали, что средние значения П/Ф в разрезе баженовской свиты района исследований изменяются от 1,06 до 1,78, а отношение стеранов находится в узком диапазоне от 0,95 до 1,15 (рисунок 3.10). При этом в районе исследований нет какой-либо приуроченности несколько больших или несколько меньших значений отношения С29/С27 Steranes к крупным положительным или отрицательным структурам и какой-либо региональной зависимости. Доминирование морских биопродуцентов в формировании органического вещества сохранялось не только на протяжении всего времени формирования пород баженовской свиты (рисунок 3.9), но и было неизменным на всей территории района исследований. Качество органического вещества (Н1о), вероятно, определялось характером аэробного и анаэробного преобразования исходной биомассы на стадии седиментации и диагенеза /Гончаров И.В. и др., 2010в; Goncharov I.V. et al., 201 Ib/.

Из рассмотренных молекулярных параметров только отношение П/Ф может дать сколько-нибудь значимую информацию для региональной оценки качества органического вещества баженовской свиты в районе исследований.

Массив изученных скважин с представительным выносом кернового материала неравномерно освещает район исследований и является недостаточным для построения достаточно детальной схемы регионального изменения параметра П/Ф в породах баженовской свиты (рисунок 2.1). Для возможности использования данных и по другим скважинам, где свита освещена керновым материалом менее чем на 70 %, были прослежены закономерности поведения П/Ф в разрезе баженовской свиты исследуемой территории. На рисунке 3.12 представлены изменения П/Ф в разрезах баженовской свиты скважин западной и восточной части района, представляющих как крупные положительные структуры, так и депрессии. Эти типовые разрезы наглядно демонстрируют основные закономерности поведения параметра П/Ф для пород баженовской свиты:

- с запада на восток происходит увеличение среднего значения П/Ф в разрезе баженовской свиты;

- в восточном направлении увеличиваются колебания П/Ф в разрезе свиты;

- в депрессионных зонах значения П/Ф более стабильны в разрезе свиты, чем на положительных структурах;

- с удалением на восток в депрессионных зонах более контрастными становятся изменения П/Ф у кровельной и подошвенной части, тогда как в центральной части разреза значения П/Ф достаточно стабильны.

Ранее аналогичные выводы о характере изменения параметра ПУФ в разрезе баженовской свиты и в региональном плане были сделаны Гончаровым И.В. (1987). Они подтверждают то, что по мере приближения к периферии бассейна осадконакопления условия становились все более окислительными и менее стабильными.

4,0

3,0

Ф <3>

СО

2 О)

2,0 О о. о о

1,0

Q 0 0 и о а в в ш Е □

О породы баженовской свиты о породы средней и нижней юры

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

П/Ф

Рисунок 3.11 - Взаимосвязь средних значений параметров П/Ф и С29/С27 Біегапез для пород баженовской свиты исследованных скважин скв. 69 Лонтынь-Яхская (Ка ймысо веки й свод) скв. 33 Кондаковская

Александровский свод)

П/Ф г то X £ ю ч .С

2115

2120

2125

2130

2135

2140

0,5

1,0

1,5

2,0

§* «в § л ® и о к

Л " а !г г» о сх^ о

Т) о ш чэ скв. 4 Глуховская (Нюрольская впадина) скв. 2 Толпаровская (Усть-Тымская впадина)

Рисунок 3.12 - Изменение параметра П/Ф в разрезе баженовской свиты некоторых скважин района исследований

Полученные для отдельных территорий района «эталонные» закономерности изменения параметра П/Ф в разрезе свиты, позволили использовать для оценки средних значений и построения региональной схемы данные тех скважин, где породы баженовской свиты слабо освещены керновым материалом.

На рисунке 3.13 представлена схема изменения параметра П/Ф в районе исследований. Из этой схемы видно, что значения П/Ф во многом повторяют контуры основных крупных структурных элементов (рисунок 1.4). Минимальные значения соответствуют депрессионным зонам, максимальные - крупным положительным структурам. В восточном направлении происходит увеличение средних значений П/Ф, отражая изменение палеообстановки условий осадконакопления. В западных районах значения П/Ф изменяются от 1,0 до 1,3, в восточных увеличиваются до 1,5-1,7. При этом западная граница «переходной» зоны между баженовской свитой и марьяновской свитой, предложенная В.А. Конторовичем (2001), исходя из изменения характера зависимости Сорг от КС и ГК, почти совпадает с изолинией П/Ф-1,5. Изолиния П/Ф-1,5 в некоторой степени повторяет и границу между Пурпейской-Васюганским и Сильгинским фациально-структурными районами (рисунок 3.13).

Схема изменения параметра П/Ф для юго-востока Западной Сибири хорошо согласуется со схемой, построенной ранее Гончаровым И.В. (1987) для центральных районов бассейна. Если центральной части палеобассейна соответствуют значения П/Ф 0,6-1,0, то на юго-востоке они более 1,0. При этом важно отметить, что даже в Сильгинском фациальном районе - «переходном» районе между баженовской и марьяновской свитами - средние значения П/Ф для разреза свиты не превышают 1,8.

Построенная схема изменения параметра П/Ф для пород баженовской свиты позволяет не только выполнять надежные корреляции нефть-материнская порода в районе исследований, но дает дополнительную информацию о палеоусловиях осадконакопления в баженовское время. Схема изменения П/Ф во многом повторяет контуры крупных структурных элементов. Явное несовпадение характера изменения П/Ф с современным структурным планом отмечается только для района Колтогорского мезопрогиба. Значение П/Ф на Саймовской площади, находящейся в осевой части мезопрогиба составляет 1,35. Это же значение характерно и для положительных структур, обрамляющих прогиб с запада, востока и севера. В южной же части прогиба и его обрамлениях отношения П/Ф значительно ниже и составляют 1,13-1,22. Это позволяет сделать вывод, что в палеорельефе баженовского времени в северной части современного Колтогорского мезопрогиба не было впадины, а пригибание произошло уже после формирования пород баженовской свиты.

Аналогичные выводы по результатам анализа сейсмических профилей и данных глубокого бурения ранее были сделаны Конторовичем В.А. (2002). В результате анализа зависимостей между толщиной отложений мезозой-кайнозойских комплексов и глубин залегания баженовской свиты сделан вывод, что еще в верхнемеловом (турон) палеорельефе баженовской свиты амплитуда палеодепрессии в районе современного Колтогорского мезопрогиба составляла лишь 14 м (!). Резкое погружение депрессионной части мезопрогиба относительно его бортов произошло лишь в коньяк-кайнозойское время, когда осевая часть депрессии опустилась относительно ее периферии на 323 м, что составляет 95 % от современной амплитуды прогиба. граница Томской области исследованные скважины граница"переходной зоны баженовской свиты /Конторович В.А., 2001/ граница распространения пород баженовской свиты /Конторович В.А., 2001/

Рисунок 3.13 - Схема изменения среднего значения параметра П/Ф для пород баженовской свиты района исследований

3.3. Оценка степени термической зрелости органического вещества пород баженовской свиты

Оценка степени термической (катагенетической) зрелости органического вещества нефтематеринских пород рассматривается как один из центральных вопросов в нефтяной геологии, поскольку она прямо влияет на многие практические решения. Основными среди них являются количественный прогноз нефтегазоносности и вопросы корреляции «нефть-нефтематеринская порода», то есть определение источника генерации и его местонахождения.

Существует множество методов оценки зрелости органического вещества пород, степень эффективности которых варьирует от низкой до очень высокой, а применение может быть в той или иной степени ограниченным. Многие из оптических и физико-химических методов требуют затраты большого времени на подготовку образцов и, следовательно, не могут быть использованы в качестве быстрых методов. В связи с этим они часто применяются для изучения ограниченной выборки образцов. В то же время все эти методы не заменяют, а лишь дополняют друг друга. Оптические методы в большей степени предназначены для идентификации автохтонного вещества, а физико-химические методы охватывают все органическое вещество в целом. К числу наиболее экспрессных методов можно отнести пиролиз по технологии Rock-E val. В вопросах корреляции нефть-нефтематеринская порода наиболее целесообразно использование молекулярных параметров.

Важно отметить, что в большинстве случаев используемые для оценки зрелости органического вещества параметры несут на себе и отражение его природы. Эффективные методы и параметры для одного типа керогена могут оказаться совершенно неинформативными для другого, поэтому важно использовать комплексный подход в определении зрелости органического вещества и в каждом случае определить наиболее эффективные параметры. Именно поэтому для определения зрелости органического вещества пород баженовской свиты использованы различные методы:

- определение отражательной способности витринита (оптический метод);

- анализ пород по технологии Rock-Eval (пиролитический метод);

- хроматомасс-спектрометрическое исследование экстрактов из пород (физикохимический метод).

3.3.1. Отражательная способность витринита углей верхнеюрских отложений

Отражательная способность витринита (Ro) является общепризнанным параметром для оценки зрелости органического вещества. Молекулярная перестройка структуры углей, и в частности витринита, происходит под влиянием температуры, что сказывается на отражательной способности витринита. В связи с этим витринит может быть использован как «максимальный термометр», созданный самой природой в осадочных породах. По отражательной способности витринита можно приближенно судить о максимальных температурных воздействиях на породы, определять стадии литификации осадочных пород и степень катагенеза заключенного в них органического вещества. Наиболее распространенной шкалой катагенеза органического вещества считается схема Н.Б. Вассоевича, совместно опубликованная С.Г. Неручевым, Н.Б. Вассоевичем и Н.В.Лопатиным (1976). В основу единой системы терминов положен термин «катагенез». Для обозначения раннего, среднего и позднего подэтапов катагенеза использованы префиксы: прото-, мезо- и ano- (ПК, МК и АК). Каждый из подэтапов имеет свои градации (ПК1.3, МК1.5, АК1.3), которые примерно совпадают с углемарочной шкалой (таблица 3.1). А.Э. Конторович (1976) предложил более детальное расчленение подэтапа мезокатагенеза на ранний, средний и поздний с соответствующей индексаций (MKi1"2, МК2, МК31"2).

Эти две системы обозначения градаций катагенеза наиболее широко используются геологами России. За рубежом для характеристики эволюции органического вещества материнских пород применяют термины диагенез, катагенез, метагенез и метаморфизм (Тиссо Б., ВельтеД., 1981). Однако эти термины трактуются несколько иначе, чем в российской литературе. В настоящей работе принята система индексов А.Э. Конторовича (1976).

В связи с существованием различных типов органического вещества, имеющих различные энергии активации разложения, нет точных границ, определяющих стадии генерации нефти и газа. Эти границы колеблются в зависимости от типа керогена, поэтому шкала эволюции органического вещества и степени реализации его генерационного потенциала должна определяться отдельно для каждого типа органического вещества. При отсутствии данных о типе органического вещества пород ориентировочно можно считать, что нефтегенерация может начаться при отражательной способности витринита 0,5-0,7 % и достигнуть максимума (главная фаза нефтеобразования) при 0,8-1,1 % в зависимости от типа керогена.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С использованием современного аналитического оборудования (пиролиз Rock-Eval, хроматомасс-спектрометрия, изотопная хроматография) выполнены исследования пород баженовской свиты, нефтей и газов юго-востока Западной Сибири с целью получения детальной геохимической информации о свойствах нефтематеринской породы и особенностях молекулярного состава и закономерностях распространения генетически связанных с ней углеводородных флюидов. Результаты выполненных исследований позволили сделать следующие основные выводы:

1. Среднее содержание Сорг в разрезе баженовской свиты района исследований составляет не менее 5-6 % и достигает 15 %, а генерационный потенциал органического вещества изменятся от 700 до 450 мг УВ/г Сорг. Полученные новые данные о закономерностях изменения Сорг и генерационных свойствах органического вещества существенно дополняют и детализируют знания о современном генерационном потенциале пород баженовской свиты на юго-востоке Западной Сибири.

2. С использованием молекулярных параметров на широкой выборке образцов подтверждено, что на всей территории района исследований в формировании органического вещества пород баженовской свиты доминировали морские биопродуценты, а качество органического вещества главным образом определялось окислительно-восстановительным режимом на этапе седиментогенеза и диагенеза. Наиболее надежно среди молекулярных параметров проследить изменение окислительно-восстановительных условий накопления органического вещества позволяет отношение П/Ф. Региональные исследования пород показали, что для баженовской свиты на территории юго-востока Западной Сибири средняя величина П/Ф в разрезе свиты не превышает значения 1,8.

3. В оценке термической зрелости органического вещества баженовской свиты использование отражательной способности витринита углей верхнеюрских отложений значительно уступает по информативности молекулярным параметрам в экстрактах из пород. Из множества опробованных молекулярных параметров катагенеза наиболее информативным для органического вещества пород баженовской свиты во всем диапазоне реализации генерационного потенциала является метилдибензотиофеновое отношение (4МДБТ/1МДБТ).

4. Анализ условий накопления органического вещества пород баженовской свиты и закономерностей изменения его термической зрелости позволили установить, что на территории юго-востока Западной Сибири начальный генерационный потенциал этих пород изменяется в диапазоне от 575 до 700 мг УВ/г Сорг. Выявленные закономерности изменения начального генерационного потенциала органического вещества для баженовской свиты имеют место на востоке Западной Сибири и для пород марьяновской и яновстанской свит, образуя с ними единый фациальный ряд.

5. На территории района исследований породы баженовской свиты реализовали от первых процентов до 40-50 % своего исходного генерационного потенциала. Максимальная зрелость органического вещества пород достигается в центральной части Нюрольской впадины и в районе Криволуцкого вала Александровского свода. В районе Криволуцкого вала из-за меньшего начального генерационного потенциала органического вещества и меньшей толщины баженовской свиты плотность генерации углеводородов в 3 раза меньше, чем в центре Нюрольской впадины.

6. Определенный для пород баженовской свиты набор геохимических параметров, характеризующий как фадиально-генетические особенности органического вещества, так и его термическую зрелость в районе исследований, позволяет выполнять надежные корреляции с нефтями района. Выполненные исследования показывают, что породы баженовской свиты принимали участие в формировании основной части нефтяных залежей верхней юры и мела на территории Томской области. Но в формировании газовой составляющей газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений юго-востока Западной Сибири баженовская свита практически не принимала участия.

7. Предложено использовать параметр 4МДБТ/1МДБТ как критерий оценки минимальной термической зрелости органического вещества, достаточной для образования промышленных залежей нефти, генетически связанных с породами баженовской свиты. Если величина этого параметра в экстрактах из пород баженовской свиты менее 0,80, то эти породы не были способны к генерации углеводородов в количествах необходимых для начала активной первичной миграции флюидов и формирования промышленных залежей нефти.

8. Полученная информация является надежным геохимическим блоком в ЗЭ бассейновом моделировании процессов генерации, миграции и аккумуляции углеводородов, генетически связанных с баженовской свитой. Результаты выполненного моделирования для одного из районов юго-востока Западной Сибири с учетом знаний об исходном генерационном потенциале пород баженовской свиты и степени его реализации показали хорошую сходимость утвержденных запасов открытых месторождений со значениями, определенными моделированием.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Самойленко, Вадим Валерьевич, Томск

1. Афанасьев И.С., Гаврилова Е.В., БирунЕ.М., Калмыков Г.А., Балушкина Н.С. Баженовская свита. Общий обзор, нерешенные проблемы // Научно-технический вестник ОАО «НК «Роснефть». - 2010. - № 5. - С. 20-25.

2. Брадучан Ю.В., Гольберт A.B., Гурари Ф.Г. и др. Баженовский горизонт Западной Сибири (стратиграфия, палеогеография, экосистема, нефтеносность). Новосибирск: Наука, 1986.-217 с.

3. Вассоевич Н.Б. Исходное вещество для нефти и газа // Происхождение нефти и газа и формирование их месторождений. М.: Недра, 1972. - С. 39-70.

4. Виноградова Т.Л., Чахмахчев В.А., Агафонова З.Г. и др. Углеводородные и гетероатомные соединения показатели термической зрелости органического вещества пород и нафтидов // Геология нефти и газа. - 2001. - № 6. — С. 49-55.

5. Воробьева Н.С., Земскова З.К., Пунанов В.Г. и др. Биометки нефтей Западной Сибири // Нефтехимия. 1992. - № 5. -С. 405-420.

6. Гайдебурова Е.А. Типы разрезов доманикитов Западной Сибири // Доманикиты Сибири и их роль в нефтегазоносности. Сборник научных трудов Новосибирск: СНИИГГиМС, 1982. - С 23-32.

7. Галимов Э.М., Кодина Л.А. Исследование органического вещества и газов в осадочных толщах дна мирового океана. М.: Наука, 1982. - 230 с.

8. Гончаров И.В. Геохимия нефтей Западной Сибири. М.: Недра, 1987. - 181 с.

9. Гончаров И.В. Об оценке катагенеза нефтей // Известия ТГТУ. Томск, 2000. - Т. 303. -Вып. 1-С. 182-188.

10. Гончаров И.В., Коробочкина В.Г., Обласов Н.В., Самойленко В.В. Природа углеводородных газов юго-востока Западной Сибири // Геохимия. 2005а. - № 8. -С. 810-816.

11. Гончаров И.В., Носова C.B., Самойленко В.В. Генетические типы нефтей Томской области // Химия нефти и газа: Материалы V Международной конференции. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2003а. - С. 10-13.

12. Гончаров И.В., Обласов Н.В., Самойленко В.В. Геохимия резервуара опыт использования // Современные вызовы при разработке и обустройстве месторождений нефти и газа Сибири: Тезисы докладов научно-практической конференции. -Томск: S TT, 20116.-С. 116.

13. Гончаров И.В., Обласов Н.В., Самойленко В.В., Носова C.B. Углистое органическое вещество нижней и средней юры Западной Сибири и его роль в формировании углеводородных скоплений // Нефтяное хозяйство. 2006а. - № 8. - С. 19-23.

14. Гончаров И.В., Обласов Н.В., Самойленко В.В., Носова C.B. Моретаны в нефтях Томской области // Химия нефти и газа: Материалы VI Международной конференции / Отв. ред. P.C. Мин. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 20066. -С. 141-144.

15. Гончаров И.В., Обласов Н.В., Самойленко В.В., Фадеева C.B. Опыт геохимических исследований керна при решении вопросов поисков и добычи нефти // Научно-технический вестник ОАО «НК«Роснефть». 2008. - № 1. - С. 12-16.

16. Гончаров И.В., Обласов Н.В., Самойленко В.В., Фадеева C.B., В.А Кринин,

17. B.А. Волков Нефтематеринские породы и нефти востока Западной Сибири // Нефтяное хозяйство. 201 Ов. - № 8. - С. 24-28.

18. Гончаров И.В., Самойленко В.В., Обласов Н.В., Кринин В.А., Ошмарин P.A. Природа нефтей района Ванкорского месторождения // Нефтяное хозяйство. 2011в. - № 3.1. C. 12-17.

19. Гончаров И.В., Самойленко В.В., Обласов Н.В., Носова C.B. Снижение рисков при поисках нефти // Нефтяное хозяйство. 2006г. - № 8. - С. 28-33.

20. Гончаров И.В., Самойленко В.В., Обласов Н.В., Носова C.B. Молекулярные параметры катагенеза органического вещества пород баженовской свиты Томской области // Геология нефти и газа. 2004д. - № 5. - С. 53-59.

21. Гончаров И.В., Харин B.C. Использование пиролиза в инертной атмосфере при исследовании органического вещества пород. // Проблемы нефти и газа Тюмени. -1982.-в. 56.-С. 8-10.

22. Гурари Ф.Г., Вайц Э.Я., Меленевский В.Н. и др. Условия формирования и методика поиска залежей нефти в аргиллитах баженовской свиты. М.: Недра, 1988. - 199 с.

23. Губкин И.М. Учения о нефти. M.: Наука, 1975. - 384 с.

24. Гурари Ф.Г., Мотвиенко Н.И. Палеогеография баженовской свиты по распределению в ней урана // Перспективы нефтегазоносности юго-востока Западной Сибири. -Новосибирск: СНИИГГиМС, 1980.-С. 81-90.

25. Даненберг Е.Е., Белозеров В.Б., Брылина H.A. Геологическое строение и нефтегазоносность верхнеюрско-нижнемеловых отложений юго-востока ЗападноСибирской плиты (Томская область). Томск: Изд-во ТПУ, 2006. - 291 с.

26. Дахнова М.В., Назарова Е.С. Геохимические методы в решении задач, связанных с освоением залежей нефти в баженовской свите на западе Широтного Приобья // Геология нефти и газа. 2007. - № 6. - С. 39-43.

27. Дорофеева Т.В., Краснов С.Г., Лебедев A.A. и др. Коллекторы нефти баженовской свиты Западной Сибири. Л.: Недра, 1983. - 131 с.

28. Занин Ю.Н., Замирайлова А.Г., Давыдов В.Ю. и др. Корреляционные связи органического вещества с минеральными компонентами в баженовской свите // Геология нефти и газа. 1997. - № 1. - С. 23-25.

29. Занин Ю.Н., Замирайлова А.Г., Лившиц В.Р. и др. О роли скелетного и бесскелетного биогенного материала в формировании органического вещества баженовской свиты // Геология и геофизика. 2008. - т. 49. - № 4. - С. 357-366.

30. Захаров В.А. Условия формирования волжско-берриасской высокоуглеродистой баженовской свиты Западной Сибири по данным палеоэкологии // Эволюция биосферы и биоразнообразия. М. : Товарищество научных изданий КМК, 2006. -С. 552-568.

31. Конторович А.Э., Меленевский В.Н., Занин Ю.Н. и др. Литология, органическая геохимия и условия формирования основных типов пород баженовской свиты // Геология и геофизика. 1998. - т. 39. - № 11. - С. 1477-1491.

32. Конторович А.Э., Полякова И.Д., Стасова О.Ф. и др. Органическая геохимия мезозойских нефтегазоносных отложений Сибири. М.: Недра, 1974. - 192 с.

33. Конторович А.Э. Геохимические методы количественного прогноза нефтегазоносности. М.: Недра, 1976. - 250 с.

34. Конторович А.Э., Нестеров И.И., Салманов Ф.К. и др. Геология нефти и газа Западной Сибири. М.: Недра, 1975. - 680 с.

35. Конторович А.Э., Костырева Е.А., Меленевский В.Н. и др. Геохимические критерии нефтегазоносности мезозойских отложений юго-востока Западной Сибири ( по результатам бурения скважин Восток-1, 3 4) // Геология нефти и газа. 2009. - № 1. -С. 4-12.

36. Конторович А.Э., Стасова О.Ф. Типизация нефтей в осадочной оболочке Земли // Геология и геофизика. 1978. -№ 8. - С. 3-13.

37. Конторович А.Э., Стасова О.Ф. Типы нефтей в природе и закономерности их локализации в стратисфере // VIII Международный конгресс по органической геохимии: Тез.докл. Москва, 1977. - т. 1. - С. 161-162.

38. Конторович А.Э., Фомин А.Н., Красавчиков В.О., Истомин A.B. Катагенезорганического вещества в кровле и подошве юрского комплекса Западно-Сибирского мегабассейна / Геология и геофизика, 2009, т. 50, № 11, С. 1191-1200.

39. Конторович В.А. Генерационный потенциал волжских отложений в юго-восточных районах Западной Сибири // Геология нефти и газа. 2001. -№ 1. - С. 26-32.

40. Конторович В.А. Тектоника и нефтегазоносность мезозойско-кайнозойских отложений юго-восточных районов Западной Сибири. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «ГЕО», 2002. - 253 с.

41. Костырева Е.А. Геохимия и генезис палеозойских нефтей юго-востока Западной Сибири. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео». - 2005. - 183 с.

42. Курчиков А.Р. Гидрогеотермические критерии нефтегазоносности. М.: Недра, 1992. -231 с.

Информация о работе

Самойленко, Вадим Валерьевич
кандидата геолого-минералогических наук
Томск, 2011
ВАК 25.00.09

Диссертация

Геохимия органического вещества баженовской свиты юго-востока Западной Сибири и генетически связанных с ним флюидов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы