Природа геохимических аномалий неоген-палеогеновых отложений бортовой зоны Прикаспийской впадины по изотопным данным (в связи с поисками залежей нефти и газа)

- г. -
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ............................................................у
Глава I. ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА УГЛЕРОДА МЕТАНА ПОВЕРХНОСТНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ ПРИРОДЫ ГЕОХИМИЧЕСКИХ АНОМАЛИЙ (по литературным данным).........................................|0
1.1. Отражение зональности процессов преобразования органического вещества и нефтегазообразования в изотопном составе углерода метана осадочных отложений.................................................(О
1.2. Влияние вторичных изотопных эффектов на изотопный состав углерода метана в отложениях зоны поискового геохимического зондирования....................15-
1.2.1. Реакции вторичного изотопного обмена...............16
1.2.2. Фракционирование изотопов в процессе миграции . |?
1.3. Использование изотопии углерода при геохимических поисках залежей нефти и газа.........................27
Глава 2. ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА
ИССЛЕДОВАНИЙ...........................................29
2.1. Геологическое строение района работ ................. 23
2.2. Строение разреза зоны геохимического зондирования ....................................................31
2.3. Нефтегазоносность......................................32
2.4. Газонасыщенность отложений ЗПГЗ ..................... 33
2.5. Диагностика природы геохимических аномалий. ... 35
2.6. Изотопный состав углерода метана газов в разрезе отложений района исследований..........................36
- з -
Глава 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИЗОТОПНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ..................39
3.1. Возможности и ограничения метода ввделения эпи-генетичных газов по изотопному составу углерода метана.........................................................39
3.1.1. Диагностика природы газометрических аномалий по изотопному составу углерода метана в условиях высокой сингенетичной газонасыщенности. . . 39
3.1.2. Выявление "ложных" изотопных аномалий по изотопному составу углерода СН^ и COg..........................43
3.2. Методика измерения малых объемов метана..................44
• 3.2.1. Технология проведения газометрических работ. . . 44
3.2.2......................Аппаратурное обеспечение исследований.................. 46
3.2.3. Электромеханический ыаностат малого объема (автоматический уравниватель газового потока). . so
3.2.4. Подготовка образцов к изотопным измерениям ... 5£Г
* • •
3.3. Применяемые стандарт и расчетные формулы ................59
3.4. Погрешности метода измерения изотопного состава углерода.................................................. 60
3.5. Погрешности, вносимые в изотопные измерения технологией отбора проб................................... 6?
Глава 4. ПРИРОДА ГАЗОМЕТРИЧЕСКИХ АНОМАЛИЙ В НЕОГЕНОВЫХ
ОТЛОЖЕНИЯХ БОРТОВОЙ ЗОНЫ ПРИКАСПИЙСКОЙ СИНЕШЗЫ
ПО ДАННЫМ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА УГЛЕРОДА МЕТАНА
(на примере Лободинской площади)....................... 71
4.1. Генезис рассеянных газов в породах апшеронских отложений. .................................................. 71
4.2. Факторы, контролирующие пространственное распределение значений £'гС в картируемом горизонте . . 7д
4.3. Компонентный состав эпигенетических газов в
породах апшеронского горизонта ......................... gg
- /4 -
Нижняя граница - до 1000-1200 метров от дневной поверхности. В этой зоне образуется метан, наиболее обогащенный легким изотопом углерода со значениями £'3С от -ЪЪ% до -95%о (среднее —70/So). Метан генерируется в процессе жизнедеятельности гетеротрофных анаэробных микроорганизмов. Гомологи метана практически отсутствуют (содержание ТУ < Ю"2% объемных). В мезозойских отложениях биохимические газы могут формировать промышленные скопления.
Переходная зона. По мере увеличения глубины и температуры затухает деятельность групп микроорганизмов, характерных для верхней части разреза. Все большую роль начинают играть химические процессы термической деструкции РОВ. В этой зоне генерируется метан со средним значением 513С = -60/&о. Границы переход-ной зоны зависят от геологических условий, но чаще всего находится в интервале 1000-1500 м.
Термокаталитическая (биокаталитическая) зона. Температура больше 60°С, глубина превышает 1700 м. В этой зоне происходит образование углеводородов в результате термокаталитических процессов и формируются основные зажни нефти и газа. Наблюдается определенная зависимость величины S|3C метана от типа залежи.
Для газовых залежей характерен наиболее широкий диапазон колебаний значений Sl3C. Наиболее тяжелый метан встречается в газоконденсатных залежах: ( £,3С до -25&>). В нефтяных залежах
значения S'3С метана чаще всего попадают в диапазон -30%,*
-55%о.
Метаморфическая зона В наиболее погруженных отложениях в условиях высоких температур и давлений образуются сухие газы. Изотопный состав углерода метана от -20%, до -25%о .
Принимая во внимание тот факт, что в отличие от мезофильных, термофильные формы микроорганизмов с оптимумом развития 60°С могут генерировать изотопно-тяжелый метан и его гомологи, авторы
- 15 ~
/ео,11О/ допускают участие подобных микроорганизмов в процессах нефтегазообразования. Зональность величин £аС метана в разрезах осадочной толщи литосферы отражает закономерности образования газов, однако она может нарушаться тектоническими и миграционными процессами. Вследствие миграции, газы могут оказаться в отложениях, условия которых (температура, глубина, степень метаморфизма) значительно отличаются от условий, в которых они были генерированы. В этом случае, как отмечал Э.М.Галимов /27/, изотопный состав углерода метана будет находиться в контрасте с характеристикой вмещающих отложений, что может служить признаком эпигенетичности газов. Как было показано выше, метан биогенного происхождения значительно обеднен тяжелым изотопом по сравнению с метаном нефтегазовых залежей. Именно это обстоятельство, а также учет того, что эона поискового геохимического зондирования чаще всего пространственно совмещена с биохимической зоной, позволило В.С.Лебе-деву /57/ первым в СССР рекомендовать использовать изотопные методы при ГПНГ. С аналогичными предложениями выступали и другие исследователи /27,62,110,116 , /22/.
1.2. Влияние вторичных изотопных эффектов на изотопный состав углерода метана в отложениях зоны поискового геохимического зондирования
В некоторых работах эффекты фракционирования изотопов углерода, определяющие наблюдаемые в природных газах значения £'3С, разделяют на первичные и вторичные /-5"/. Под первичными изотопными эффектами понимают разделение изотопов углерода в процессах образования газов из исходного материнского вещества. Под вторичным изотопным фракционированием подразумевается изменение изотопного состава углерода образовавшегося газа в течение всей его