pdf.php@id=6161.pdf

900-1130 см3/м3, на месторождении Талалаевское на Украине Кф еще больше и достигает 1500 см3/м3

Формирование в природных условиях газоконденсатов, види­ мо, может происходить различными путями. Конденсаты, кото­ рые сформировались в результате термобарических превращений газонефтяной системы, называют вторичными в отличие от пер­ вичных ГКС, образовавшихся за счет генерации газа и микро­ нефти из ОВ пород. Первичные ГКС исходные, вторичные — новообразованные. Для первичных ГКС характерно отсутствие нефтяной оторочки, размещены они ниже нефтяных залежей в более жестких термобарических условиях, на больших глубинах, соответствующих нижней части зоны мезокатагенеза. Эти ГКС отличаются низкими значениями конденсатных факторов, преоб­ ладанием в жидкой фазе ароматических УВ (20-45% на фракцию н.к. 200 °С), а в газах — метана и углекислого газа. Бензиновая фракция первичных ГКС отличается повышенной концентраци­ ей бензола, толуола, циклогексана и метилциклогексана, пони­ женной — алканов, а в них н-алканов.

Вторичные ГКС отличаются присутствием нефтяной отороч­ ки в залежах, в бензинах резко преобладают алканы, в газах доля гомологов метана составляет 15—20%. В этих ГКС велико содер­ жание конденсата: Кф колеблется от 120 до 1000 см3/м3; залежи этих конденсатов располагаются на меньших глубинах (Чахмахчев, 1983).

Состав газоконденсата меняется в процессе разработки зале­ жи. Поскольку при ретроградной конденсации в жидкую фазу в первую очередь будут переходить высокомолекулярные нафтено­ вые и ароматические УВ, то доля низкомолекулярных алканов будет расти. Во избежание потерь жидкой фазы в порах пласта необходимо поддерживать пластовое давление в залежах выше точки обратной конденсации.

1.4. ПРОДУКТЫ ПРИРОДНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НЕФТЕЙ

Продукты природного преобразования нефтей издавна назы­ вают природными битумами (первоначальное значение термина «битум» — вспыхивающая смола). Термин «битум» употребляется в разных значениях и в трех совершенно различных понятиях: генетическом, аналитическом и техническом, но при этом всегда имеются в виду признаки сходства с нефтью или ее производны­ ми. В настоящее время эта многозначность термина устранена с помощью нескольких других понятий: аналитического — «биту-

61

моид»; технического — «технобитум»; генетического — «битум», объединяющего всю совокупность родственных нефти веществ (жидких и твердых). Продукты природного преобразования соб­ ственно нефтей следует называть нафтидами (термин В.Н. Мура­ това), причем это понятие включает и исходные продукты, гене­ тически связанные, т.е. объединяет газы, газоконденсаты, нефти и их естественные производные.

Понятие «природные битумы» не включает жидкие и газо­ образные нафтиды, но включает понятие «нафтоиды». Нафтоиды — особая ветвь природных битумов, генетически не связан­ ных с нефтью, а представляющих собой продукты природного процесса термического распада и возгонки органического веще­ ства пород, — это пиро- и тектогенетические аналоги нафтидов. Нафтоиды представляют минералогический и генетический ин­ терес, но ввиду очень локального распространения практическо­ го значения не имеют. Но поскольку нафтоиды — природные образования, по внешнему виду и свойствам соответствующие нафтидам, то их образование показано в общей схеме природно­ го битумогенеза:

НАФТИДЫ газ нефть продукты природного преобразования нефти НАФТОИДЫ

природные битумы

Первая классификация нефтяных битумов была сделана Г. Гефером (1908), который все образования такого рода разделил на: 1) газы; 2) жидкие битумы, куда вошли нефть и мальта; 3) твер­ дые битумы, включающие горный воск, горную смолу и асфальт. Помимо указанных нефтяных битумов Г. Гефер выделил смеси с разными веществами: А. Смеси с каменным углем: 1) бурым (дизодил и гагат), 2) черным (кеннель, богхед, торбанит); Б. Смеси с неорганическими веществами (горные породы): 1) битуминозные горные породы, 2) смолистые породы (смолистый сланец, смо­ листый песчаник), 3) асфальтовые горные породы (асфальтовый известняк, асфальтовый песчаник).

Вопросам классификации нафтидов и битумов посвящены ис­ следования И.А. Орлова (1934), В.А. Успенского, О.А. Радченко (1961, 1964, 1979), В.Н. Муратова (1954) и др. Наиболее полной как по физическим свойствам, так и в генетическом плане яв­ ляется схема В.А. Успенского, О.А. Радченко, согласно которой приняты и классификационные границы классов и подклассов нафтидов.

В.А. Успенский, О.А. Радченко и др. (1964) выделяют 12 клас­ сов нафтидов: I — газы, II — нефти, III — мальты, IV — асфаль-

62

ты, V — озокериты, VI — элатериты, VII — альгариты, VIII — асфальтиты, IX — кериты, X — антраксолиты, XI — оксикериты, XII — гуминокериты. В основу этой классификации положен прежде всего химический состав, хотя каждый класс соответству­ ет определенной генетической группе. Как подчеркивают авто­ ры, «химическая характеристика... выступает в качестве одного из средств определенных генетических групп».

Классификация нафтидов В.Н. Муратова основана на генети­ ческом принципе, хотя для выделения классов и отрядов в ней используются классификационные параметры В.А. Успенско­ го. Нафтиды и нафтоиды выделяются в самостоятельный класс. Класс нафтидов подразделяется на шесть подклассов: I — нефти; II — продукты гипергенного изменения нефтей, подразделяемые на три отряда: 1) продукты подземного выветривания (мальты, асфапьты); 2) продукты глубокого субаэрального выветривания (оксикериты, гуминокериты); 3) продукты микробиального вы­ ветривания (альгариты, элатериты); III — продукты верхней зоны катагенеза (асфальтиты); IV — продукты метаморфизма нафтидов (кериты, антраксолиты); V — продукты контактового метамор­ физма нафтидов; VI — продукты физической дифференциации нефтей (озокериты). При использовании этой классификации необходимо помнить, что нафтиды любого генетического под­ класса не являются изолированными объектами, они обычно об­ разуют непрерывные ряды переходных форм.

Исследования последнихдвухдесятилетий позволили выделить линию битумогенеза, связанную с фазовыми переходами диффе­ ренциацией вещества при миграционных процессах (Гольдберг, 1975; Баженова и др., 1979). С учетом этих данных предложена типизация нафтидов, в которой с позиций формирования соста­ ва и свойств нафтидов (и/или нафтоидов) выделяются три основ­ ные генетические линии битумогенеза, отвечающие трем груп­ пам процессов: 1) гипергенных; 2) термально-метаморфических; 3) фильтрационно-миграционных (рис. 1.19). Соответственно этим линиям (и/или группам процессов) выделяются генетиче­ ские группы, подразделяемые, в свою очередь, по химическому составу на классы. Причем представители разных генетических групп по химическому составу могут соответствовать одному классу (например, асфальтиты, кериты).

Гипергенная группа является наиболее многочисленной и ши­ роко распространенной в природе. Формирование нафтидов этой генетической линии обусловлено окислением первичных нефтей в зоне гипергенеза. Эта генетическая линия включает две под­ группы: I — непрерывный генетический ряд: мальта—асфальт-

63

□2

Рис. 1.19. Схема образования нафтидов различных генетических линий в природе: 1 — первичный продукт, 2 — новообразованный продукт

асфальтит—оксикерит—гуминокерит; II — продукты микроби­ ального окисления нафтидов: альгариты—элатериты.

Формирование нафтидов I подгруппы, образующих непре­ рывный генетический ряд мальты — гуминокериты, происходит в зоне крипто- и идиогипергенеза и связано с увеличением дей­ ствия гипергенных факторов. В зоне криптогипергенеза, где от­ сутствует свободный кислород, происходит микробиальное окис­ ление легкой малосмолистой нефти и превращение ее в тяжелую, богатую смолисто-асфальтеновыми компонентами. При дальней­ шем окислении такой тяжелой нефти вследствие ее излияния на поверхность или доступа кислородсодержащих вод биохимиче­ ское окисление дополняется чисто химическим и физическим. В результате нефть утрачивает свой определяющий признак — преимущественно УВ-состав и превращается в мальту.

Мальты обычно вязкие, вязкожидкие, реже твердые нафтиды плотностью 0,965—1,03 г/см3 По содержанию масел (40—65%) мальты занимают промежуточное положение между тяжелыми нефтями и асфальтами. Консистенцию мальт определяет содер­ жание асфальтенов, которое изменяется в очень широких преде­

64

лах — от 0 до 40%. В компонентном составе в них, как правило, преобладают смолы; элементный состав мальт: С = 80—87%, Н = = 10—12%. Масляная фракция мальт в соответствии с условиями образования обычно характеризуется отсутствием легких фрак­ ций и преобладанием циклических структур.

Асфальты — продукт дальнейшего преобразования мальт в зоне гипергенеза. Формирование асфальтов обусловлено дальнейшим окислением масел и конденсацией смол, в результате чего нафтид приобретает твердую консистенцию. Асфальты — твердые, легкоплавкие образования; плотность 1—1,10 г/см3; содержание масел в них 25—40 и 60-75% смолисто-асфальтеновых компонен­ тов. Содержание асфальтенов варьирует в широких пределах — от 10—15 до 45—50%; разности с высоким содержанием асфальтенов (45-50%) отличает повышенная хрупкость. Элементный состав асфальтов варьирует в зависимости от степени окисленности: С = 80-85%, Н = 9—10%, О = 0,3—3%, сера — от долей процента до 7—10%. Разности с повышенной концентрацией серы иногда называют тиоасфальтами.

В зарубежных классификациях мальты в отдельный класс не вы­ деляются, а объединяются в один класс с асфальтами; диагностиче­ ским показателем асфальтов является содержание масел (25-50%).

Особое положение занимают продукты выветривания легких парафинистых нефтей в подзоне идиогипергенеза, так называе­ мые киры. Они принадлежат к классу асфальтов; по групповому составу и внешнему виду похожи на них, но отличаются по ряду признаков от типичных асфальтов, формирование которых про­ исходило главным образом в подзоне криптогенеза. В природе киры встречаются довольно редко; на поверхности Земли они обнаруживаются в виде образований натечного характера — кировые шляпы, кировые корки. Киры отличаются от типичных асфальтов повышенным содержанием кислорода и понижен­ ным азота, резким преобладанием спирто-бензольных смол над бензольными. Для киров характерно резкое превалирование метаново-нафтеновых УВ и незначительное содержание арома­ тических УВ, что несвойственно обычным асфальтам.

Асфальтиты — твердые, хрупкие, относительно высокоплав­ кие нафтиды, полностью растворимые в хлороформе и других органических растворителях. Содержание масел в них менее 25%, соответственно смолисто-асфальтеновых компонентов более 75%. Асфальтиты представляют собой продукты дальнейшего преоб­ разования асфальтов в зоне гипергенеза. От асфальтов они от­ личаются повышенным содержанием асфальтенов, т.е. большей конденсированностью структуры. Это позволило Н.В. Муратову

65

отнести асфальтиты к продуктам зоны катагенеза. В.А. Успенский считает их продуктами зоны гипергенеза. Многочисленными на­ блюдениями природных нафтидопроявлений в ряде районов про­ слежен непрерывный ряд нафтидов в едином объекте: мальта— асфальт—асфальтит, что утвердило точку зрения В.А. Успенско­ го. По мнению некоторых исследователей, возможно образова­ ние асфальтитов в результате фазово-миграционных процессов.

Асфальтиты имеют плотность 1—1,2 г/см3, температуру плав­ ления 100—300 "С. Они разделяются на два подкласса: гильсониты и грэемиты. Гилъсониты плавятся при температуре до 150 °С без видимого разложения, имеют блестящий раковистый излом. Грэемиты более тяжелые (плотность более 1,15 г/см3), более ту­ гоплавкие (t = 180—300 °С), плавление сопровождается вспучи­ ванием; они отличаются повышенной хрупкостью, неровным из­ ломом. По элементному составу грэемиты беднее водородом, в них асфальтены резко преобладают над смолами. Считают, что грэемиты — это более преобразованные гильсониты. В.А. Успен­ ский подчеркивал, что эти два подкласса асфальтитов имеют ге­ нетические отличия, обусловленные различием состава исходных нефтей.

Количественный и элементный состав каждого из выделен­ ных классов нафтидов варьирует в зависимости от формы на­ хождения.

Гипергенная подгруппа нафтидов ряда мальты—асфальты— асфальтиты широко распространена в природе: она составля­ ет подавляющую массу первичных продуктов преобразования нефтей. Залежи и нафтидопроявления этих веществ отличаются большим разнообразием. Выделяются три типа залежей: пласто­ вый, трещинный и покровных излияний. Наиболее распростра­ ненный пластовый тип залежей образуется на месте первич­ ных нефтей; крупнейшие скопления такого типа приурочены к склонам щитов и антеклиз (Атабаска, Оленекское, Анабарское, Урало-Поволжье). Залежи трещинного типа формируются на пу­ тях миграции первичной нефти, этот тип наиболее характерен для асфальтов и асфальтитов. Залежи типа покровных излияний образуются в результате преобразования нефти, излившейся на поверхность. Такие залежи характерны для тектонически актив­ ных областей. В случае крупных масс излившейся нефти и бла­ гоприятных структурных форм образуются асфальтовые озера, наиболее крупные из которых известны в Венесуэле (Гуанако), на о. Тринидад; небольшие озера встречаются на Северном Са­ халине и в Азербайджане.

Дальнейшее гипергенное изменение нафтидов ряда мальты— асфальты—асфальтиты в зоне идиогенеза приводит к образова­

66

нию так называемых оксибитумов или оксинафтидов, подраз­ деляющихся в зависимости от степени окисленности на классы оксикеритов и гуминокеритов. В результате глубокого субаэрального выветривания различные линии превращения нафтидов это­ го асфальтового ряда смыкаются, признаки первичных нефтей теряются, развиваются процессы гумификации, т.е. происходит образование свободных гуминовых кислот. Внешне это выража­ ется в появлении бурой окраски нафтида. По мере углубления гумификации вся масса нафтида приобретает бурый цвет, теря­ ется блеск. Габитус гумифицированных нафтидов землистый или порошкообразный.

В компонентном составе оксинафтидов различают первичные компоненты, растворимые в органических растворителях, и вто­ ричные, растворимые в щелочах и азотной кислоте. По соотно­ шению этих компонентов выделяются классы: оксикериты — с преобладанием первичных компонентов, и гуминокериты, в ко­ торых преобладают компоненты, растворимые в щелочах. Гуми­ нокериты по составу и физическим свойствам напоминают зем­ листые бурые угли, они характеризуются высоким содержанием кислорода (более 20%). Высшей стадией преобразования гуми­ нокеритов является полная гумификация и переход в продук­ ты, растворимые в природных водах. Убыль массы асфальтового нафтида в процессе окисления, согласно расчетам И.С. Голь­ дберга, по отношению к массе первичной нефти ориентировочно составляет: для мальты 35—50%, асфальта 50—65%, асфальтита 65-80% (Гольдберг, 1981). Глубокое субаэральное выветривание нафтидов приводит в конечном итоге к полному исчезновению нафтидов этого ряда.

Вторая подгруппа нафтидов гипергенного ряда включает про­ дукты микробиального выветривания нафтидов — альгариты и элатериты.

Альгариты — природные образования углеводно-белкового происхождения, генетически связанные с нафтидами, про­ дукт бактериальной переработки парафинов. Альгариты имеют вид желтых, коричневато-бурых корочек, иногда роговидных. Они легко набухают в воде и частично растворяются. Наряду с углеводно-белковыми веществами в альгаритах содержатся и компоненты, растворимые в органических растворителях, види­ мо представляющие собой остатки исходного нафтида. Кроме того, в некоторых альгаритах обнаружены гуминовые вещества, растворимые в щелочах. В альгаритах, как правило, отмечается высокая зольность (до 50%), их элементный состав: С = 36,6— 47,8%; Н = 6,2-7,4%, характерно повышенное содержание азота (до 7,5%). Свое название «альгариты» эти образования получили

67

от «альта», потому что их сначала приняли за продукты перера­ ботки водорослей.

Впервые они были обнаружены в Калифорнии, затем описаны во многих нефтегазоносных областях — на Апшероне, в Фергане, Закаспии, Минусинской котловине. Подавляющее число нахо­ док альгаритов относится к областям с засушливым климатом. Процесс образования альгаритов, вероятно, широко распростра­ нен, но неустойчивость этих образований к воде определяет их редкую встречаемость.

К продуктам микробиального выветривания относятся также элатериты. Они имеют вид светло-серых, буроватых пенок и мел­ ких шаровидных включений. Их характерная черта — пластич­ ность, а также им свойственна каучукообразная консистенция, слабая растворимость в органических растворителях. Битумоидная фракция элатеритов включает твердые парафины, смолы и жидкие масла. Нерастворимая часть сложена полимерными ве­ ществами, близкими к каучуку. Основа их скелета — алифати­ ческие цепи, связанные мостиковыми связями, включающими гетероэлементы. Элементный состав варьирует: С = 75—87%, Н = 10—13%. Элатериты встречены в озокеритовых месторождениях, известны также элатериты нафтоидной природы в гидротермаль­ ных жилах.

Термально-метаморфическая группа объединяет два типа природ­ ных битумов, различающихся по исходному веществу и условиям образования, и соответственно подразделяется на две подгруппы: 1) продукты метаморфического преобразования нафтидов — кериты и антраксолиты; 2) нафтоиды — природные битумы, представ­ ляющие собой продукты пиролиза и возгонки ОВ пород.

Первая подгруппа встречает нафтиды разной степени преоб­ разованности.

Кериты — это углеподобные, твердые, не плавящиеся без раз­ ложения и не растворяющиеся полностью в органических рас­ творителях нафтиды, что отличает их от асфальтитов. Кериты представляют собой продукты начального метаморфизма нафти­ дов, при региональном метаморфизме уровень преобразования, видимо, соответствует позднему мезокатагенезу. От антраксолитов — высокопреобразованных нафтидов — они отличаются по­ вышенным (более 5%) содержанием водорода.

Образование керитов связано с уплотнением и конденсаци­ ей молекул. Смолы трансформируются в асфальтены, последние переходят в нерастворимые конденсированные образования —

карбены и карбоиды.

Кериты могут образовываться в результате регионального, контактного и динамометаморфизма. По степени метаморфиза-

68

ции класс керитов подразделяется на два подкласса: низшие кериты — альбертиты и высшие кериты — импсониты.

Альбертиты — твердые, блестящие, черные, хрупкие образова­ ния плотностью 1,07—1,15 г/см3, при нагревании в пламени они набухают и горят. Они не растворяются в петролийном эфире, частично растворимы в хлороформе и сероуглероде. Асфальте­ ны в них преобладают над нерастворимыми компонентами. Эле­ ментный состав: С = 83—87%, Н = 8-9%. Альбертиты широко распространены в Канаде в провинции Альберта, откуда они и получили свое название.

Высшие кериты — импсониты — черные, блестящие, углепо­ добные образования с раковистым изломом, плотность их не­ сколько выше — 1,10—1,25 г/см3 При нагревании они слабо тле­ ют не вспучиваясь. Только ничтожная часть их растворяется в органических растворителях. Элементный состав: С = 85—90%, Н = 5—8%. Кериты редко встречаются в пластовых залежах, жильные кериты распространены наиболее широко.

Антраксолиты — класс нафтидов высшей степени метамор­ физма. Антраксолиты — твердые, антрацитоподобные образо­ вания, неплавкие и нерастворимые в органических растворите­ лях. Граница антраксолитов в ряду нафтидов устанавливается на основании элементного анализа: Н<5%, 090% при полном отсутствии плавкости и растворимости. Условия нахождения ан­ траксолитов отличны от нормальных условий нахождения на­ фтидов. Районы распространения антраксолитов, как правило, прямо не связаны с нефтеносными территориями и характеризу­ ются проявлением магматизма, а также высокой степенью мета­ морфизма вмещающих толщ. Форма проявлений антраксолитов чаще всего жильная, гнездовидная, хотя нельзя исключить воз­ можность нахождения антраксолитов в виде мелких включений, выполняющих поровое пространство коллектора. Часто проявле­ ния антраксолита в жилах сопровождаются кварцем, кальцитом и другими минералами, свидетельствующими о гидротермальном генезисе жил.

По степени метаморфизма антраксолиты подразделяются на низшие, средней степени метаморфизма и высшие.

Низшие антраксолиты — твердые, черные образования, плот­ ность 1,3—1,4 г/см3, твердость, по Моосу, 2—3, элементный со­ став: С = 89-93%, Н = 3-5%.

Антраксолиты средней степени метаморфизма более плотные (1,4-1,7 г/см3) и более твердые (3—4); содержание в них Н<1—3%, С = 93-97%.

Высшие антраксолиты имеют металловидный блеск, электропроводны, плотность 1,8—2 г/см3, С = 96—99%, Н < 1%. К ним

69

относятся шунгиты — высокоуглеродистые образования, рас­ пространенные в протерозойских породах Карелии первично­ осадочного генезиса, впервые описанные около д. Шуньга. Шунгиты встречаются в виде жил и пропластков. Видимо, сингенетично обогащенные углеродом метаморфические породы не стоит относить к антраксолитам, а считать нафтидами только жильные шунгиты. В шунгитах установлено присутствие групп: СН2, СН3, С=С, С=0. Изотопный состав углерода варьирует от —17,4 до —39,9%о. В вопросе генезиса шунгитов очень много дис­ куссионных моментов. В последние годы интерес к ним резко возрос благодаря обнаружению в них фуллеренов. Шунгиты из­ вестны также в Канаде, Индии и Швеции.

Если кериты и атраксолиты не представляют практической ценности в качестве УВ-сырья, то как источник редких, рассеян­ ных и редкоземельных элементов они, безусловно, интересны.

В результате контактного воздействия интрузий на залежь нафтидов образуется нефтяной кокс. В.А. Успенский отнес подоб­ ные образования к нафтидо-нафтоидам. Их проявления отмечены в ряде мест на Сибирской платформе на контакте с интрузиями траппов. Нефтяной кокс по элементному составу относится к высшим антраксолитам (С = 95—98%, Н = 1,5—2,5%), но отлича­ ется характерной пористой «коксоподобной» текстурой.

Вторая подгруппа термально-метаморфической группы при­ родных битумов представляет собой сложный спектр различных нефтеподобных веществ — нафтоидов, генезис которых обуслов­ лен пиролитической деструкцией и возгонкой ОВ пород, в пер­ вую очередь при контактном метаморфизме. Нафтоиды также бывают образованы в результате тектонических деформаций или воздействия высших давлений — тектонафтоиды.

Нафтоиды по химическому составу близки к нафтидам, но они имеют локальное распространение и представляют чисто ми­ нералогический и генетический интерес.

Механизм аккумуляции возгонов связан главным образом с постмагматическими процессами. По степени дифференциации возгонов выделяются следующие генетические линии нафтоидов (Успенский и др., 1964): 1) а-нафтоиды, или черные нафтои­ ды, — недифференцированные продукты деструкции ОВ. Они образуют широкий спектр разностей от газов и мальт до антраксолитов. Их характерная черта — присутствие непредельных УВ; 2) р-нафтоиды — парафиниты (гатчетиты, хризматиты, альгариты и др.). На Нижней Тунгуске был встречен гатчетит в полиметал­ лической жиле в лаве вблизи контакта с туфовой толщей. Гатче­ тит имел кристаллическую форму (2 пинакоида), восковой блеск, прозрачен; химическая формула C2iH42; он был назван эвенкит.

70