РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ



Предыдущая | Следующая

Содержание

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ

Образование углеводородов в результате термического изменения органического вещества осадочных пород обусловливает температурную зональность распределения нефти и га.ча и земной коре. Процессы миграции мало влияют па картину распределения углеводородов, так как более 80 % углеводородов

в большинстве тонкозернистых осадочных отложений являются автохтонными [301]. В табл. 4-14 приведены результаты приблизительного определения массы углерода, присутствующего в виде углеводородов и асфальтовых (неуглеводородных) соединений в трех зонах созревания органического вещества [301]. Углеводороды подразделяются на следующие группы: метан (Ci), этан + пропан (С2 + С3), бутаны—тетрадеканы (С4—Сн)ипента-деканы—тетраконтаны (С15—С40). По терминологии нефтяников первые две группы соответствуют газу, третья группа включает бензин, керосин и легкий газойль, а в четвертую группу входят фракции от газойля до смазочного масла. В остатке (>С40) содержатся в основном асфальтовые (неуглеводородные) соединения.

На рис. 4-26 показано относительное содержание разных фракций углеводородов в породах на стадиях диагенеза, катагенеза и метаморфизма. Заштрихованные площади соответст-

Таблица 4-14

* ОВ — органическое вещество. Согласно представлениям Эванса и Стэплина [198] о фациях «метаморфизма органического вещества», температура окончания стадии зрелого органического вещества (образование нефти и газоконденсата) составляет около 175 °С. Их фация метаморфизованного органического вещества соответствует началу образования сухого газа. В этой книге нижней границей зоны катагенеза считается температура около 200 °С, близкая к температуре прекращения образования сухого газа.

** Включает третью (буроугольную) подстадию протокатагенеза, мезо-катагенез и первую подстадию апокатагенеза, отвечающую отощенно-спекаю-щимся углям [635].

Рис. 4-26. Количественное распределение углеводородов в тонкозернистых породах-неколлекторах в зависимости от глубины (по Ханту [301]).

Площади, ограниченные кривыми, пропорциональны массе углерода.

вуют относительному количеству углеводородов (выраженному в массе углерода), присутствующему в осадочных отложениях на каждой из этих стадий. Температуры максимумов концентраций составляют 150—160°С для Ci—Сз (преобладает метан), 110—120°С для С4—Си и 100°С для С15—С40.

На стадию диагенеза приходится около 7 % углеводородных газов, 9 % жидких углеводородов и 40 % асфальтовых соединений; на стадию катагенеза — 82 %. газов, 91 % жидких углеводородов и 60 % асфальтовых соединений, а на стадию метаморфизма — около 11 % газов и следы растворимых углеводородов и асфальтовых соединений. Следовательно, наибольшее количество углеводородов и асфальтовых соединений содержится в зоне катагенеза. Действительно, в большинстве исследованных бассейнов основная масса углеводородов приходится на интервал температур от 60 до 150°С.

Следует подчеркнуть, что эти кривые показывают распределение углеводородов, количество которых выражено в массе углерода, в породах-неколлекторах. Для пород-коллекторов картина была бы иной вследствие большей подвижности легких углеводородов. Хедберг (личное сообщение, 1977) отмечал, что для многих нефтяных залежей в главной зоне образования нефти газовый фактор выражался цифрами от нескольких сотен до тысячи и газ представлен в основном метаном. Если построить диаграммы, аналогичные рис. 4-26, для распределения залежей нефти и газа в осадочном разрезе по данным Вассоевича и др. [635], то площадь, ограниченная кривой Q—С3, составит от одной трети до половины суммы площадей, ограниченных двумя другими кривыми.

На стадии диагенеза в осадках присутствуют в основном высокомолекулярные углеводороды и асфальтовые соединения, содержание которых достаточно высокое. В результате аккумуляции этих веществ могли бы образоваться тяжелые асфальтовые нефти. Примером такой асфальтовой нефти ранней генерации является асфальт месторождения Розел-Пойнт, проникающий в Большое Соленое озеро, штат Юта, из современных осадков. Такие нефти ранней генерации встречаются очень редко. Большая часть асфальтовых залежей, приуроченных к верхней части разреза, содержит старые нефти, подвергшиеся выветриванию и биохимической деградации.

Схема распределения углеводородов, приведенная на рис. 4-26, показывает, что образование почти всех углеводородов, за исключением метана, заканчивается к концу стадии катагенеза. Это значит, что при бурении на больших глубинах, где температуры гораздо выше 200°С, остается надеяться на то, что ранее образовавшиеся углеводороды не рассеялись в результате диффузии или не подверглись деструкции при высокотемпературных реакциях.

Оценка количества метана в породах фации метаморфизо-ванного органического вещества основана на очень ограниченном количестве данных. Эти цифры будут уточняться по мере получения новых данных при бурении глубоких скважин. Высокотемпературный метан образуется за счет разложения как нефти, так и керогена. Однако некоторые геохимики, например Бейлисс (личное сообщение, 1976), исследовавшие большое количество образцов из многих осадочных бассейнов, установили, что в тонкозернистых породах при температурах, значительно превышающих 200°С, метан часто отсутствует или содержится только в виде следов. Это означает, что либо основное образование метана заканчивается раньше, либо метан, образующийся при высоких температурах, быстро рассеивается в результате диффузии или разрушается. Известно, что при высоких температурах элементная сера взаимодействует с метаном, в результате чего образуется сероводород. Баркер и Кемп [44] считают, что при высоких температурах метан может взаимодействовать с водой, образуя углекислый газ и водород.

Содержание