ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА ПОПУТНЫХ И РАССЕЯННЫХ ГАЗОВ НА СЕВЕРО-ВОСТОКЕ ВОЛГО-УРАЛА В СВЯЗИ С ФОРМИРОВАНИЕМ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА
.pdfРассмотрено изменение изотопного состава углероца мета на, этана, пропана и бутана в пределах основных нефтегазонос ных комплексов.
Диапазон изменения изотопного состава углероца метана (-43 + -58 %р) в целом укладывается в интервал, характерный для генерации из 03 пород. Наиболее обогащенный легким изо
топом 1% метан превалирует в газах терригенного девона (мо дальное значение - в области -50-55 %о). Верхнедевонско-тур- нейский и вышележащие комплексы отличаются более высокими концентрациями тяжелого изотопа (модальное значение выше -40 %о). Такая дифференциация позволила предположить наличие разных источников метана в изучаемом регионе.
В отличие от ранее проведенных исследований в данной ра боте важное место уделено изменению изотопного состава угле рода в системе метан - этан - пропан - бутан в попутных га зах. Базовой основой для сравнения послужила обобщенная гене тическая модель американских авторов, составленная на основе вариаций изотопных характеристик компонентов газо в , получен ных экспериментально. Согласно этой модели, каждый источник углеводородных газов имеет свой интервал изотопных характе ристик для индивидуального компонента. Для газов северо-вос тока Волго-Урала выявлена дифференциация по так называемым "изотопным кривым" в ряду Cj-Cg-Cg-C^. При этом учтено, что "серповидный" вид кривой, характеризующийся последовательным изотопным утяжелением компонентов от метана к бутану, отлича ет генерацию газов из одного источника, "остроугольная" кри вая, образующаяся за счет резкого уятжеления пропана, и кри вая в виде "ломаной линии" свидетельствуют о различных источ никах газов.
На основании исследования более пятидесяти изотопных кривых для попутных газов исследуемой территории выявлено, что "остроугольный" тип является отличительной особенностью УВ газов девонского терригенного комплекса, для которых ха рактерно облегчение метана и утяжеление пропана по изотопно му составу углерода. Анализ особенностей генерации пропана позволил исключить его появление за счет деструкции нефтей, как предполагали некоторые исследователи, и предположить, что
источником могло явиться ОВ гумусового типа в |
пределах |
само |
го комплекса. В этом случае метан должен быть |
изотопно |
тяже |
лым, что не наблюдается и свидетельствует о другом источнике этого компонента. Косвенно на смешение газов разных генера ций в терригенном девоне указывает и более широкий диапазон изотопного состава углерода для всех УВ компонентов: метана, этана, пропана и бутана.
В девонско-турнейском карбонатном комплексе при относи тельном изотопном утяжелении метана преобладают "серповидные" изотопные кривые в пределах Прецуральского прогиба и вида "ломаных линий" - на платформе. Приведенные данные указывают на генетическое различие газов девонского терригенного и верх- недевонско-турнейского карбонатных комплексов и о смешении газов разных генераций в платформенных районах.
Изотопный состав метана и вид изотопных кривых для по путных газов нижне- и среднекаменноугольных отложений в целом обнаруживает сходство с верхнедевонско-турнейскими отложения ми, которое проиллюстрировано как в региональном плане, так и на примере многопластовых месторождений. Некоторые отклонения от выявленных закономерностей в работе обоснованы возможнос тью генерации газов зв счет ОВ визейских отложений в прогибе.
Исследование изменения изотопного состава азота попутных газов в комплексе с анализом различных механизмов его возник новения дало возможность заключить, что его основным источни ком является обогащенное азотом ОВ нефтегазоматеринских пород. При этом специфичность такого источника в терригенном девоне
проявилась по наибольшему |
обогащению |
азота легким изотопом |
q /V . Получены единичные |
данные по |
облегчению изотопного |
состава азоте битумоидов терригенного девона, подтверждающие парагенезис азота битумоидов и теза .
Таким образом, в результате проведенных исследований бы ли получены данные, позволяющие конкретизировать генезис ос новных компонентов газов северо-востока Волго-Урала и оценить основные направления миграции УВ флюидов.
Вглаве 5 "Особенности формирования месторождений нефти
игаза северо-востока Волго-Урала по результатам исследования соствва газов" рассмотрены процессы генерации, миграции и ак кумуляции газов, а также генетически связанных с ними нефтей.
Анализ закономерностей изменения компонентного и изотоп ного составов попутных газов в комплексе с данными по харак
теристикам зон возможной генерации позволил дифференцировать газы на четыре основных типа.
Тип I в целом отличается в основном значительным содер жанием метана и повышенной его долей в составе УВ газо в, от носительным обогащением тяжелыми изотопами метана и азота, "серповидной" кривой распределения изотопного состава УВ. Га зы I типа доминируют в верхнедевонско-турнейских и вышележа щих отложениях Соликамской впадины. Основной источник этого газа - это высокоуглеродистое ОВ верхнедевонско-турнейских отложений Камско-Кинельской системы впадин, развитой в данном районе. При этом различие условий генерации УВ предопределило некоторое отличие газов северо-востока Соликамской впадины (16) от центральных и южных районов (1 а ), проявившееся в пер вом случае в увеличении доли метана, уменьшении концентраций тяжелых УВ и азота, некотором облегчении углерода метана по изотопному составу. Газы типов 1а и 16 в нижнекаменноугольных терригенных и среднекаменноугольных отложениях в какой-то степени имеют уже миграционный характер. Дифференцирование в составе газов при вертикальной миграции наиболее ярко про явилось для газов нижнепермских отложений (тип 1в).
Газы верхнедевонско-турнейских и вышележащих отложений Косьвинско-Чусовской седловины и Сылвенской впадины объедине ны в тип П. В отличие от газов I типа для них характерно по нижение доли тяжелых УВ и обогащение метана легким изотопом 12С. Генерация газов П типа обусловлена погружением в главную зону нефтеобразования нефтегазоматеринских пород Камско-Ки нельской системы впадин (тип Па в районах Косьвинско-Чусовской седловины и севера Сылвенской впадины) и в главную зоцу газо образования соответствующих пород Уткинско-Серебрянской впа дины (тип Пб - юг Сылвенской впадины). Это, в частности, под тверждается некоторым изотопным утяжелением метана в южных районах Сылвенской впадины. Явно миграционные по составу газы нижнепермских отложений выделены в тип Пв.
Штип образует газы девонских терригенных отложений в основном платформенной части исследуемого района. Отличитель
ные особенности |
газов Штипа проявляются в близких концент |
|
рациях метана и |
тяжелых УВ, самом легком по изотопному |
соста |
ву углерода метане и самом изотопно-легком азоте, часто |
"остро |
угольном"типе изотопной кривой УВ газов. В вышележащих отло жениях газы такого типа практически не встречены. Обособлен-' ность газов девонского терригенного комплекса от вышележащих, вероятно, определяется хорошими флюидоупорными свойствами кыновско-саргаевской покрышки.
Наиболее широкое распространение в пределах верхнецевон- ско-турнейских и вышележащих отложений платформенной части получили газы 1У типа. Их общие черты (невысокое содержание
метана, |
обогащенного тяжелым изотопом, "серповидный” и "ло |
маный” |
вицы изотопных кривых, часто высокое содержание азота |
и др.) |
обусловлены различным происхождением. Генезис газов |
в районах близких к Прецуральскому прогибу (Висимская впади |
на, Пермский свод, Бымско-Кунгурская впадина, Башкирский свод (Па и Пб) обусловлен как собственными процессами нефтегенерации во впадинах Квмско-Кинельской системы на платформе, так и миграционными процессами из зон генерации Прецуральского прогиба.
Что касается южных и северных районов Верхнекамской впа дины (1Ув и 1Уг), то здесь УВ газы и азот в основном явились продуктами генерации высокоуглеродистых и обогащенных азотом, верхнедевонско-турнейских нефтегазоматеринских пород, испытав ших начальную стадию нефтеобразования, т .е . с невысокой долей мётана в продуктах генерации.
Таким образом, в работе обосновано, что ОВ верхнедевоне- ко-турнейского комплекса Камско-Кинельской системы впадин по служило основным источником не только нефтяных, но и газовых УВ и азота на изучаемой территории. Различная степень преоб разования этого 03 во впадинах Камско-Кинельской системы в пре делах прогиба и платформы в совокупности с развитием благопри ятных геологических факторов для вертикальной и латеральной миграции создали установленный характер изменения газоносности.
Убедительным аргументом связи процессов нефте- и газо образования в верхнедевонско-турнейском комплексе является то, что именно для него получено наибольшее число значимых коэффициентов корреляции между составом нефтей и газов. Наг
Пример, соотношение метана и взота в попутных газах связано с содержанием метано-нафтеновых УВ, соотношением легких нор
мальных и изоуглеводороцов Сз-Cg прямой корреляционной зави-
симостыо ( * £ > 0 ,5 5 ). Вследствие различия в миграционной спо собности газообразных и жицких УВ по мере удаления от основ ной зоны генерации в процессах вертикальных и латеральных пе ретоков эти связи нарушаются. Кроме того,следует отметить, что нефтегазоматеринские породы данного комплекса содержат близкие концентрации рассеянных метана и более тяжелых газо образных УВ, что характерно для зон нефтеобразования.
В работе акцентируется внимание на вертикальной зональ ности распределения газов разных типов по р азрезу, проявля вшейся в сходстве типов газов верхнедевонско-турнейских и вышележащих отложениях. Вертикальное перераспределение нефтя ных УВ в пределах изучаемой территории предполагалось и ранее,
но то, что |
в отношении газов оно исключает залежи терригенно- |
го девона, |
обнаружено впервые и ставит проблему пересмотра |
существующих представлений о формировании залежей нефти в этом комплексе. В этом плане интересно отметить, что нефти и газы терригенного девона практически не обнаруживают между собой корреляционных связей по составу.
Анализ возможных источников УВ терригенного девона поз волил предположить смешение газов разных генераций, таких как
собственный потенциал 0В в пределах платформы, |
реализованный |
в главной зоне нефтеобразования, так и приток |
газообразных УВ |
за счет глубокопогруженных комплексов Прецуральского прогиба и платформы. В таком случае получает объяснение обнаруженный автором факт наиболее широкого диапазона изменения изотопно го состава метана, этан а, пропана и бутана для девонского тер ригенного комплекса.
Интенсивные перетоки газообразных УВ из верхнедевонскотурнейского комплекса (особенно в Предуральском прогибе) обус ловили и вынос гелия из пород, наиболее миграционноспособно го газового компонента. В результате наиболее высокие его кон центрации зафиксированы в вышележащих комплексах прогиба.
Обосновано, что азот и сероводород попутных газов были генерированы за счет 0В нефтегазоматеринских пород, при этом сероводород мог дополнительно образовываться при благоприят ных условиях в зонах гипергенеза.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ниже представлены основные научные и практические резуль
таты диссертации.
1. Впервые выполнено комплексное обобщение результатов изучения состава природных газов пород и флюидов протерозой ских и палеозойских отложений северо-востока Волго-Урала (сво бодные, попутные, рассеянные в породах) и обоснована их высо кая информативность для решения вопросов, связанных с форми
рованием месторождений углеводородов.
2. Установлены региональные закономерности изменения со держания метана, тяжелых УВ газов, азота и гелия в попутных и свободных газах для палеозойских нефтегазоносных комплексов северо-востока Волго-Урала и их связь с распределением водорвстворенных газов. При подтверждении обшей тенденции измене ния концентрации в зависимости от удаления от Предуральского
прогиба, выявлена и различная зональность |
в пределах прогиба |
|
по распределению |
этих компонентов. |
|
3. На базе |
комплексного исследования |
компонентного и изо |
топного составов углерода метана, этана, пропана и бутана по путных гвзов обоснована высокая роль верхнецевонско-турнейских карбонатных отложений Камско-Кинельской системы впадин и Ут- кинско-Серебрянской впадины в генерации газов данного комп лекса и вышележащих отложений. Различие в компонентном и изо
топном составе углерода газов в значительной мере |
определяет |
ся степенью катагенеза нефтегазоматеринских пород, |
существен |
но различающейся в пределах Предурвльского прогиба и востока Русской платформы. Получены данные о парагенезисе нефтей и УВ газов верхнедевонско-турнейского карбонатного комплекса.
4 . По данным изотопного состава УВ газов и азота обосно вано генетическое различие газов девонского терригенного и верхнедевонско-турнейского карбонатного комплексов.
5 . Выявлено превышение суммарного содержания тяжелых УВ над метаном в глубокосорбированных газах нефтегазоматеринских пород, вступивших в главцую зону нефтеобразования, что может служить критерием нефтегенерации.
6. Установлено повышенное содержание доли метана в УВ компонентах газов закрытых пор и микровключений, а также в газах глубокой сорбции пород рифейского и вендского возраста,
свидетельствующее о развитии в них процессов газогенерации.
7.На основании изучения количественного распределения
исостава стабильных изотопов азота в попутных газах установ лено наличие двух генетически различных ассоциаций (изотопно легкого и изотопно-тяжелого), связанных с механизмом его ге нерации в нефтегазоматеринских породах различного литологичес кого типа.
3. Обоснована приуроченность сероводородсодержащих газов к карбонатным комплексам вмешавших пород. Доказан генезис его основной части за счет органического вещества нефтегазомате ринских пород в зоне мезокатагенеза. Показана возможность ге незиса данного компонента за счет гипергенных процессов в малопогруженных залежах.
9. Гелий в залежах имеет радиогенную природу и сформиро вался в основном в осадочных породах. Увеличение его концент рации в десятки-сотни раз в газовых шапках месторождений верх них горизонтов карбона в сравнении с содержанием в попутных и свободных газах других продуктивных комплексов, связано с ак тивными процессами вертикальной миграции УВ газов.
Основные положения диссертации опубликованы в работах:
1. Изотопный состав |
нефтей |
и газов |
Удмуртской АССР. / / |
|||
Тез.докл. УП |
Всесоюзного |
симпозиума |
по |
стабильным |
изотопам |
|
в геохимии. |
М.: 1978. С. |
175-177 |
(в |
соавторстве с |
Кобловой |
А.З .).
2.Состав попутных газов месторождений Пермского Прика мья. Инф. листок № 621 Пермского ЦНТИ. Пермь.: 1978. 3 С. (в соавторстве с Кобловой А .З .).
3. Состав попутных газов месторождений Предуральского
прогиба.// Нефтегазовая геология и геофизике, вып. 6. М.: I960
(в соавторстве с |
Кобловой |
А .З .) . |
4. Попутные |
нефтяные |
газы Прикамья.// Тез.докл. УШ Все |
союзного симпозиума по стабильным изотопам в геохимии. М.:
I960. С. |
246-247 (в |
соавторстве с Кобловой А .З .). |
5. Состав свободных газов в зависимости от стадий ката |
||
генеза и |
типа ОВ п о род .// Тез.докл. УШ научн.-техн.конферен |
|
ции молодых ученых |
и специалистов. Пермь.: 1982. |
|
6. |
О генезисе |
свободных газов Прикамья. / / Газовая про |
мышленность. М.: 1983, № 7 (в соавторстве с Кобловой А .З .).
7.Условия образования сероводорода в нефтяных залежах северо-востока Урвло-Поволжья.// Тез.докладов Совещания по проблемам сероводорода. Волгоград: 1984 (в соавторстве с Кобловой А .З .).
8.Сероводород в попутных газах Прикамья. Деп. в ВИЭМС.
М.: 1985. № 268-МГ. С. |
2-9 (в |
соавторстве |
с Кобловой А .З .) . |
|||
9. Геохимические показатели фазового |
состояния залеж и .// |
|||||
Пермский ЦВТИ. Информационный |
листок !Р 398-85. Пермь.: |
1985 |
||||
(в соавторстве |
с Кобловой А .З. |
и д р .). |
|
|
|
|
10. Геохимические особенности нефтей и газов зон нефте- |
||||||
газонакопления |
северо-востока |
Волго-У рала.// Тез.докладов |
||||
П Всесоюзного |
Совещания |
по геохимии углерода. М.: |
1986. |
С. |
||
357-359 (в соавторстве |
с Кобловой А .З ., Грибановой |
М .Г .). |
11.Геохимия нефтей и газов Верхнекамской впадины. Деп.
вВИЭМС. $ 735-МГ. Пермь.: 1989. С. 12 (в соавторстве с Коб ловой А .З ., Фрик М .Г.) .
12.Газы Колвинской глубокой параметрической скважины.// Комплексное исследование пород и флюидов сверхглубоких сква^ жин СССР. Сб. КамНИИКИГС. Вып. 2. Пермь.: 1989. С. 54-57 (в
соавторстве с |
Белоконь Т .В ., Кобловой А .З .) . |
13. Газы |
Тимано-Печорской сверхглубокой скважины. / / |
Комплексное исследование пород и флюидов сверхглубоких скважин
СССР. Сб. КемЬИИКИГС. Вып. 2. Пермь.: 1989. С. 21-26 (в соав торстве с Белоконь Т .В ., Кобловой А .З .).
14. Характеристика нефтей и газов Дороховской валообрвзной зоны. Деп. в ВИЭМС. № 922-МГ. Пермь.: 1990. С. 1-2 (в соавторстве с Кобловой А .З ., Шнее В .Д .).
15.Глубокосорбированные газы пород продуктивного р аз реза юго-восточной части Башкирского свода. Деп. в ВИЭМС.
№922-МГ. Пермь.: 1990. С. 6-8 (в соавторстве с Кобловой А .З .).
16.Основные региональные закономерности изменения сос тава нефтей, газов и ОВ пород юго-востока Пермского Прикамья.
Деп. в ВИЭМС. № 922-МГ. Пермь.: 1990. С. 3-5 (в соавторстве с Кобловой А .З .).
17. Геохимические аспекты формирования нефтяных залежей в сложных геологических услови ях.// Тез.докладов 1У Всесоюз ного семинара "Теоретические, природные и экспериментальные
модели нефтегазообраэования и их использование в прогнозе неф-
тегазоносности. Л .: 1989 (в соавторстве с Кобловой А .З .) .
18.Нефти, газы и ОВ пород севера Урало-Поволжья. Каталог физико-химических свойств. Пермь.: 1989 (в соавторстве с Винниковским С.А. и д р .).
19.Геохимический прогноз нефтегазоперспективных объек
тов Верхнекамской впадины.// Геохимия, 1990, |
№ I . С. |
84-90. |
(в соавторстве с Галимовым Э.М., Фрик М .Г., |
Кобловой |
А .З .). |
20.О глубинной органической геохимии.// Тез.докладов
ШВсесоюзного Совещания по геохимии углерода. М.: 1991. С. 7
(в соавторстве с Белоконь |
Т.В. и д р .). |
21. Изотопный состав |
азота-индикатор генезиса тяжелых |
нефтей и г а з о в .// Тез.докладов Международного симпозиума "Не традиционные источники углеводородного сырья и проблемы его
освоения". |
С-Петербург.: |
1992. С. I5 I-I5 2 (в |
соавторстве с |
||
Фрик |
М .Г., |
Кобловой А .З ., |
Прасоловым Э.М .). |
|
|
|
22. Геохимия органического вещества пород больших глубин |
||||
(по материалам |
бурения глубоких и сверхглубоких скважин). Там |
||||
же. |
С. 251-252 |
(в соавторстве с Белоконь Т.В. |
и д р .). |
23.Особенности состава газов Тюменской сверхглубокой скважины.// Тез.докл. совещания "Результаты бурения и исследо вания Тюменской сверхглубокой скввжины". Пермь.: 1995. КамНИИКИГС. С. 79.
24.Распределение некврбонатного углерода, битумоидов и газов в породах красноселькупской серии Тюменской сверхглубо
кой скважины. / / Тез.докладов Совещания "Результаты бурения и исследования Тюменской сверхглубокой скважины". Пермь.:199Ь. КамНИИКИГС. С. 76 (в соавторстве с Фрик М .Г., Батовой И .С .).
Сдано в печать 18.02.97г. Объем 1,25 п.л. Тираж 100.