ПРИРОДНЫЕ АСФАЛЬТЫ И РОДСТВЕННЫЕ ИМ ОБРАЗОВАНИЯ



Предыдущая | Следующая

Содержание

ПРИРОДНЫЕ АСФАЛЬТЫ И РОДСТВЕННЫЕ ИМ ОБРАЗОВАНИЯ

Породы-коллекторы как на глубине, так и в обнажениях на поверхности часто содержат интервалы, представленные твердыми битумами, сравнимыми по мощности с многими нефтяными природными резервуарами. Некоторые из этих битумов образовались в результате физической, химической и биологической деградации нормальных нефтей, другие являются незрелыми тяжелыми асфальтами, которые, вероятно, не претерпели превращения в легкие нефти. Иногда незрелые асфальты выполняют трещины в породах вблизи поверхности. Примером может служить гильсонит в верхней части формации Грин-Ривер в бассейне Юинта, Юта [307]. Вероятно, этот гильсонит заполнил трещины, будучи тяжелой незрелой жидкостью, затем застыл и отвердел в течение геологического времени, так как отложения формации претерпели воздымание и были обнажены на поверхности. Максимальная глубина его погружения, видимо, не превышала 1500 м, т. е. была недостаточна для генерации легкой нефти. Первые исследования в бассейне Юинта выявили жидкий гильсонит и жидкий вурцилит (ливерит). Эти асфальты найдены в жилах, которые заканчиваются непосредственно в материнских пластах. Для битумов материнские пласты с трещинной пористостью иногда являются одновременно и природными резервуарами. Масс-спектрометрический анализ жидкого гильсо-нита предстаЕ1лен в табл. 8-7. Примерно на 70 % он состоит из конденсированных полиядерных ароматических и гетероциклических соединений. Столь высокая ароматичность типична для незрелых нефтей; кроме того, в отдельных случаях такое распределение типов углеводородов может быть связано с озерно-водорослевым генезисом вещества керогена формации Грин-Ривер. Оно существенно отличается от распределения в озокерите, образованном из керогена низов формации Грин-Ривер — верхов

 

Рис. 8-28. Классификация природных твердых битумов и углей.

Битумы по сравнению с углями обычно содержат больше азота и серы и меньше кислорода.

формации Уосач. Последние представляют собой аллювиальные прибрежно-озерные осадки с травянистым и древесным органическим веществом, характеризующимся высоким содержанием парафина. Эти отложения залегают на глубине 3000 м и больше, что достаточно для генерирования высокопарафинистой нефти, которая в настоящее время добывается на месторождении Дю-шесн. При бурении на месторождении Дюшесн из верхней части формации Грин-Ривер был получен приток нефти, в общем аналогичной жидкому гильсониту и отличающейся от озокерита (табл. 8-7). Озокерит, обнаруженный в обнажениях формации Уосач, очень похож на остаток парафинистой нефти из месторождения Дюшесн.

Твердые относительно чистые битумы, встреченные при буре-нии или в обнажениях, были охарактеризованы и классифицированы на основании их физических и химических свойств. На рис. 8-28 представлена классификация, основанная на работах Абрахама [2], Ханта [291] и Кинга и др. [345]. Автохтонные угли, сформировавшиеся in situ, отличаются от аллохтон-ных битумов и пиробитумов, которые мигрировали из материнских отложений подобно нефти. Дальнейшая классификация битумов основана на их растворимости в органических растворителях, например в CS2 (пиробитумы наименее растворимы). Битумы далее разделяются по способности плавиться (асфальтиты наиболее тугоплавки). Пиробитумы включают неметамор-физованные сильно полимеризованные соединения с относительно высокими значениями отношения Н/С и метаморфизованные остатки с очень низкими значениями Н/С. Угли разделяются на сапропелевые, образовавшиеся в основном из планктона, и гумусовые, образовавшиеся из высших наземных растений.

На рассматриваемой схеме слева направо происходит уменьшение растворимости, выхода летучих веществ и содержания водорода и увеличение температуры плавления, показателя преломления и молекулярного веса вещества. Асфальты наиболее часто ассоциируются с активными нефтепроявлениями. Асфальтиты и пиробитумы представляют собой карбонизированные остатки уже высохших проявлений. Антраксолит представляет последнюю стадию превращения битумов, он сопоставим с антрацитом в ряду углей.

.Химические составы битумов и углей различаются в основном по содержанию азота, серы и кислорода. Угли, образованные из гумусового и сапропелевого материала, обычно богаче кислородом, чем азотом и серой [303]. Битумы, обязанные своим происхождением органическому веществу тонкозернистых пород,. Обычно содержат больше азога и серы, чем кислорода. Это отчетливо видно на рис. 8-29, где сопоставляется отношение Н/С с отношением (N + S)/0 для углей, битумов, пиробитумов, нефтяных асфальтенов и битумов природных резервуаров. Хотя угли и битумы перекрывают друг друга по значениям отношения Н/С, они характеризуются различными значениями отношения (N-f-S)/0. Сапропелевые угли сопоставимы с асфальтами, асфальтитами и асфальтенами по значению отношения Н/С, но имеют значительно более низкие отношения (N + S)/0. Гумусовые угли по значению отношения Н/С сопоставимы с битумами природных резервуаров Западно-Канадского бассейна, о которых сообщали Роджерс и др. [498], но они также имеют более низкое значение отношения (N + S)/0. Только импсонит и антраксолит сопоставимы с гумусовыми углями по обоим параметрам. Их можно различить по Другим свойствам. Как импсонит, так и антраксолит теряют летучиб компоненты при более низких температурах, чем угли соответствующей степени пропращсино-сти. Импсонит, подобно большинству битумов, содержит больше ванадия и никеля, чем угли.

На рис. 8-29 также показано, что природные асфальтиты, такие, как гильсонит, грэемит и блестящая смола, имеют сходные

 

значения отношений Н/С и (N + S)/0 с асфальтенами нефти. Это позволяет предположить, что превращение асфальта в асфальтиты, происходящее в естественных условиях, аналогично процессу коагуляции асфальтена после удаления из нефти масел.

Горный воск. Озокерит является наиболее распространенным природным воском. Он встречается в Галисии, бассейне Юинта, штат Юта, США, Румынии, ряде районов СССР, Иордании, Уэльсе (гатчетит) и Швейцарии (шеерерит). Отношение Н/С озокеритов изменяется от ~17 до 1,99, т. е. они являются почти чистой смесью парафинов и нафтенов.

Озокериты в основном представляют собой естественные остатки высокопарафинистых нефтей, обнаженных на поверхности. Хотя озокериты наиболее часто находят в битуминозных континентальных уплотненных глинах или в слоях, связанных с кен-нелями или бурыми углями, вполне вероятно, что они обра -зуются в результате сгущения почти любой высокопарафинистой нефти.

Асфальты и асфальтиты. Месторождения асфальта встречаются во многих частях мира, главным образом в районах структурных поднятий, где обнажаются нефтеносные песчаники или трещиноватые слои. Размытые и трещиноватые природные резервуары часто являются источниками залежей асфальта. Общие мировые запасы асфальта в неглубокозалегающих песках и в чистом состоянии неизвестны, но они, очевидно, составляют около 3-105 млн. т. Огромную часть этих запасов составляют асфальтовые пески Альберты (8-104 млн. т) и восточной Венесуэлы (9,3-104 млн. т). Крупные залежи битума в пермских отложениях Татарии были описаны Акишевым и др. [4].

Не известно, сколько асфальта из общих запасов в Зх X 105 млн. т образовалось из тяжелой и легкой нефти, но если предположить, что весь он образовался из нефти со средней плотностью 0,85 г/см3, то запасы нефти должны были составлять 15-105 млн. т. Эта цифра в 1,5 раза превышает известные запасы нефти (10-105 млн. т) во всех природных резервуарах земной коры. Очевидно, что в течение геологической истории огромные количества нефти были потеряны вследствие тектонической деятельности и отсутствия соответствующих покрышек. Оклахома является одним из основных нефтедобывающих штатов в США, однако вдоль поднятий Арбакл и Уичито на юге происходило высачивание нефти из песчаных коллекторов Оклахомы. По всей территории южной части Оклахомы распространены залежи асфальта как в жидкой, так и твердой форме м виде источников, высачиваний и пропитанных асфальтом пород. Все они связаны с отложениями, которые на глубине являются нефтеносными.

Асфальтиты — это природные битумы с температурой плавления, превышающей 110°С. На схеме (рис. 8-29) асфальтиты группируются с нефтяными асфальтенами. Одни асфальтиты являются отвердевшими битумами, образовавшимися вследствие полимеризации и желатинирования асфальтовых компонентов, тогда как другие представляют собой продукты термического превращения в результате повышения температуры. В большинстве районов, где были найдены асфальтиты, также отмечались залежи асфальта. Примерами могут служить жидкий гильсонит и гильсонит бассейна Юинта и грэемит и асфальт южной Оклахомы, Перу, Аргентины, Кубы, Тринидада и Мексики. В районе Веракрус, Мексика, залежи чистого асфальта сменяются блестящей смолой (glance pitch), а жилы блестящей смолы обнажаются на поверхности в виде грэемита. Асфальт, блестящая смола и грэемит также встречаются на Кубе. Асфальт и блестящая смола встречены в районе Мертвого моря. Асфальт и асфальтит часто встречаются во многих районах СССР, например на Южном Урале, и в Джунгарской депрессии, КНР.

Содержание