Геохимические особенности изменения состава нефтей при фильтрации их через пористые среды (по данным экспериментальных исследований)

г
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1. МИГРАЦИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СИСТЕМ И ГЕОХИМИЯ ИХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ (Литературный обзор) 9
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ НЕФТЕЙ
И ИЗМЕНЕНИЯ ИХ СОСТАВА 33
2.1. Методика эксперимента и исследования продуктов фильтрации нефтей 33
2.2. Законоыерности изменения состава нефтей в зависимости от условий опыта 52
2.2.1. Влияние вещественного состава пород 52
2.2.2. Влияние физико-химического состава нефти 69
2.2.3. Влияние степени увлажненности смесей и минерализации пластовой воды 83
2.2.4. Влияние газонасыщенности нефти 88
2.2.5. Влияние объемов нефти, многократно превышающих поровые 93
Выводы 95
3. О МОДЕЛИРОВАНИИ ПРОЦЕССОВ СОРБЦИИ ЮЗ
4. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ВТОРИЧНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НЕФТЕЙ 109
4.1. Процессы катагенеза нефтей и отражение их в
МЭ составе 112
4.2. Процессы гипергенеза нефтей и отражение их в
МЭ составе 114
5. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ СОСТАВА НЕФТЕЙ КАК ОТРАЖЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ИХ МИГРАЦИИ (на примере месторождений Восточного Предкавказья и Волгоградского Поволжья) 120
5.1. Восточное Предкавказье 121
5.2. Волгоградское Поволжье 131
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 142
ЛИТЕРАТУРА 144
3
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Директивами ХШ съезда КПСС предусмотрен неуклонный прирост запасов нефти и газа в целом по стране. Повышению эффективности геолого-поисковых работ способствует быстрое и широкое внедрение в практику новейших достижений науки и техники. К числу последних относятся и геохимические методы оценки перспектив нефтегазоносности недр. Особое место в успешном решении поисковых задач принадлежит изучению законоыер-
I
ностей процессов миграции углеводородных (УВ) систем в недрах и формирования их залежей. Вопросы, связанные с этой проблемой, освещены в работах таких исследователей, как А.А.Бакиров,
A.И.Богомолов, И.О.Брод, Т.А.Ботнева, Н.Б.Вассоевич, А.Г.Габриэлян, Э.М.Галимов, М.ф.Двали, H.A.Еременко, Т.П.Кузе, М.К.Калин-ко, A.A.Карцев, А.Л.Козлов, А.Э.Конторович, А.Я.Креме, С.П.Максимов, А.Г.Милешина, С.Г.Неручев, Г.И.Сафонова, Т.П.Сафронова,
B.А.Соколов, И.С.Старобинец, О.Ф.Стасова, Р.А-Твердова, А.А.Тро-фимук, В.А.Успенский, С.Ф.Федоров, В.А.Чахмахчев, Б.Бэйкер,
Д.Белые, С.Сильвермэн, В.Тиссо, Дж.Хант, Дж.Ходжсон и др..
На современном этапе процессы миграции УВ систем достаточно глубоко изучены на основе всестороннего анализа их углеводородного, компонентного и изотопного ) составов. Вмес-
те с тем недостаточно внимания исследователей уделялось микроэлементам (МБ), как информативным показателям процессов массопе-реноса УВ в недрах. Известно, что миграция нефти сопровождается сорбцией породами ее полярных высокомолекулярных соединений и МБ, связанных с этими компонентами. В результате процессов перемещения нефти по пути миграции обедняются микроэлементами, концентрирующимися в тяжелых УВ фракциях и гетероатомных компонентах. Одновременно УВ флюиды обогащаются МБ, связанными с более
15
и меловой, а также возможность формирования залежей в третичных отложениях за счет миграции УВ из меловых коллекторов. Р.П.Готтих (1975) на основе суммы физико-химических и изотопных данных удалось показать, что формирование нефтяных залежей во многих районах Русской платформы, Прикаспийской впадины, Северного Кавказа произошло за счет вертикальной миграции нефти из нижележащих горизонтов.
Сопоставление нефтей по их микроэлементному составу производилось еще в 30-40х годах и получило широкое развитие благодаря исследованиям Б.Бейкера, А.П.Виноградова, Л.А.Гуляевой, X.Даннинга, П.Я.Деменковой, Д.И.Зульфугарлы, Х.К.Касымова, С.М.Катченкова, И.Ф.Лосицкой, А.Х.Нугманова, С.А.Пунановой, Т.Ходксона и др.
Присутствие того или иного химического элемента в нефти может быть обусловлено множеством причин, которые иногда не только трудно, но и невозможно установить на современном уровне знаний. Однако факт обнаружения элемента в нефти и его концентрация несут определенный генетический смысл. Поэтому при использовании микроэлементного состава нефтей в аспекте генезиса и миграции весьма существенное значение приобретают два вопроса:
1. определение времени и условия вхождения микроэлементов в нефть;
2. определение соединений, в структуре которых микроэлементы присутствуют в нефти, или хотя бы компонентов, с которыми связан тот или иной элемент.
По литературным источникам, касающимся вопроса происхождения микроэлементов в нефтях, среди исследователей существуют противоречивые мнения. Например, А.П.Виноградов (1936) считал, что / и присутствуют в нефти с момента ее образования. Историю превращения органического вещества в нефть исследователь ставит поэтому в прямую зависимость от указанных элементов, играющих по
16
его мнению, каталитическую роль в этих превращениях. Л.А.Гуляева и др. (194-1), занимаясь вопросами геохимии нефтей Волго-Ураль-ской нефтегазоносной провинции, обратили внимание на постоянное присутствие в них /*, Ж , Си.. Она также полагала, что ^ и & присутствуют в нефти с начальных этапов ее образования. Экспериментами, проведенными Л.А.Гуляевой и И.Ф.Лосицкой (1967), а также Ф.Р.Бабаевым (1970) было установлено, что обогащение нефтей V и Лс за счет контакта с пластовыми водами и породами не происходит. Наличие этих элементов в нефтях данные исследователи связывают с ранним периодом преобразования органического вещества, до формирования высокоминерализованных рассолов или метаморфизованных пластовых вод. По их мнению, именно в стадию битуминизации исходного органического вещества образуются прочные металлоорганичес-кие комплексы, которые в дальнейшем наследуются нефтью. По мнению П.Я.Деменковой и ее сотрудников (1955), наличие )/ иЛ£ в нефтях обусловлено характером исходного органического вещества. Д.С.Ко-робов (1963) отиечает прямую зависимость между концентрациями ^
М, Со ив меньшей степени Тс и Съ и величиной удельного веса нефтей. Повышение плотности нефти приурочено, как правило, к нефтям, расположенным в зоне водо-нефтяного контакта. Однако увеличение концентрации описываемых элементов происходит, по-видимому, не за счет их привноса из пластовых вод (что, конечно, не исключено для & , Л/л), а за счет некоторого изменения физико-химических свойств нефти под воздействием пластовой воды. С.М.Кат-ченков (1948,194-9,1955,1962) и Д.И.Зульфугарлы (1949, 1950) занимаясь изучением ЫЭ в нефтях различных месторождений Советского Союза, пришли к выводу, ЧТО ИСТОЧНИКОМ^ Ив нефтях являетоя
]/*- здесь и далее в работе используютоя символы элементов, принятые в таблице Д.И.Менделеева.