CC BY
25
УДК 553.981/982(571.1)
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ЮГО-ЗАПАДА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ (КУРГАНСКАЯ ОБЛАСТЬ)
Е.А.Костырева (Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А.Трофимука СО РАН)
Приведены результаты детальных геохимических исследований ОВ палеозоя (Оз-С^ на территории Курганской области. Групповой и УВ-составы битумоидов в известняках и даже в некоторых аргиллитах позволяют отнести их к аллохтонным. Ввиду низкой концентрации ОВ в изученных породах верхнего девона и нижнего карбона они вряд ли могли быть источником УВ. Можно предполагать, что осадочные породы, явившиеся источником этих УВ, в изученных скважинах не вскрыты. В целом результаты геохимических исследований не исключают возможности обнаружения в палеозое юго-запада Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции залежей нефти и газа.
Ключевые слова/ ОВ; битумоиды; УВ-биомаркеры; девон; карбон; Западная Сибирь.
Первые сведения о перспективах нефтегазоносно-сти палеозоя юго-запада Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции и составе нафтидов появились в 1960-1980 гг. прошлого столетия [1-3, 5, 12]. В последнее время (2008-2013) опубликованы результаты биостратиграфических, литолого-петрофизических, геохимических исследований керна и на основе их интерпретации выполнена оценка перспектив нефтегазоносно-сти [4, 6-11].
В настоящей статье впервые приведены результаты детальных геохимических исследований ОВ палеозоя
(Оз-С1) рассматриваемого региона. ОВ в осадочных породах палеозоя на юго-западе Западной Сибири до последнего времени современным комплексом методов не исследовалось.
Обобщение материалов глубокого бурения в восточных районах Курганской области позволило существенно уточнить представления о стратиграфии и литологии девонских и каменноугольных образований на юго-западе Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции (Уватский структурно-фациальный район) [7]. Верхний девон в разрезах, вскрытых скважинами, представлен карбонатными (доломиты, известняки) и глинисто-карбонатными породами. Нижнекаме-ногольные отложения образованы известняками и пачками переслаивания аргиллитов и известняков.
Для исследования в скв. 21 на юго-западе Западной Сибири была отобрана коллекция терригенных и карбонатных пород верхнего девона и нижнего карбона. В коллекцию вошли образцы аргиллитов и известковистых аргиллитов (74), известняков и мергелей (84) (всего 154 образца) (рис. 1).
Схема исследования включала определение содержания Сорг, пи-ролитических характеристик, выхода битумоидов, их группового и УВ-составов, в том числе исследование на молекулярном уровне на-
Рис. 1. ТОЧКИ ОТБОРА ОБРАЗЦОВ
ORGANIC GEOCHEMISTRY
Рис. 2. ГИСТОГРАММЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЙ Сорг (А, Б) И ХЛОРОФОРМЕННОГО БИТУМОИДА (В, Г)
В ПОРОДАХ ПАЛЕОЗОЯ
сыщенной фракции УВ методами газожидкостной хроматографии и хромато-масс-спектрометрии.
В аргиллитах значения концентрации Сорг изменяется от 0,07 до 1,90 % на породу. В большинстве образцов его содержание варьирует от 0,1 до 0,5 % на породу. В несколько меньшем, но сопоставимом числе образцов концентрация Сорг равна 0,5-1,0 % на породу. Содержание битумоидов в 59 % образцов < 0,005 % на породу, при максимальном содержании < 0,04 % на породу (рис. 2).
В известняках и мергелях концентрации Сорг изменяются от 0,03 до 1,20 % на породу. В большинстве образцов содержание Сорг варьирует от 0,1 до 0,5 % на породу. Концентрации Сорг > 0,5 % на породу установлены в единичных образцах. Содержание битумоидов в 69 % образцов, как и в аргиллитах, < 0,005 % на породу. Групповой состав битумоидов изменяется в широких пределах (рис. 3).
В 82 % изученных образцов аргиллитов смолы и асфальтены составляют < 50 % массы битумоидов. В битумоидах аргиллитов установлены максимальные концентрации гетероциклических соединений (смолы и асфальтены) — до 86 % массы битумоида. В их составе на асфальтены приходится от 6 до 50 % на битумоид. Значение отношения содержаний смол к асфальтенам изменяется от 0,5 до 8,2. Вместе с тем в единичных образцах битумоидов аргиллитов содержание УВ > 60 %.
Отношение концентраций насыщенных УВ к ароматическим, как правило, изменяется от 2 до 10.
Рис. 3. ТРИГОНОГРАММА ГРУППОВОГО СОСТАВА БИТУМОИДОВ ИЗ ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ, %
1 - аргиллиты и известковистые аргиллиты; 2 - мергели и известняки
Рис. 4. ТИПОВЫЕ ХРОМАТОГРАММЫ н-АЛКАНОВ И ИЗОПРЕНОИДОВ В НАСЫЩЕННОЙ ФРАКЦИИ БИТУМОИДОВ ИЗ ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ
А - 32-к, 118 м, PZ, аргиллит, Б - 31-к, 790 м, известковистый аргиллит, В - 32-к, 476 м, С, мергель, Г - С-4, 443+490 м, PZ, известняк
Рис. 5. ТИПОВЫЕ ХРОМАТО-МАСС-ФРАГМЕНТОГРАММЫ СТЕРАНОВ В НАСЫЩЕННОЙ ФРАКЦИИ БИТУМОИДОВ ИЗ ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ
А-Гсм. на рис. 4
Битумоиды известняков богаче УВ, чем битумоиды аргиллитов (см. рис. 3). Максимальные концентрации УВ превышают в них 60 %, минимальные равны 28,5 %. Отношение концентраций насыщенных УВ к ароматическим изменяется от 2 до 15. Содержание гетероциклических соединений (смолы и асфальтены) в битумоидах известняков < 75 %. В их составе концентрация асфальте-нов < 20 % на битумоид. Значение отношения содержаний смол к ас-фальтенам варьирует от 2,0 до 7,5.
Методами газожидкостной хроматографии и хромато-масс-спек-трометрии были изучены фракции насыщенных УВ битумоидов. Установлено наличие во фракции н-ал-канов состава С10-С40, изопренанов — С1з-С25, циклических УВ-биомар-керов стеранового (С21-С22 и С27-С30) и терпанового (С19-С35) рядов (рис. 4-8).
Я-алканы имеют одномодаль-ное распределение. Среди них в большинстве образцов битумоидов (как аргиллитов, так и известняков) преобладают УВ С16, С17, С18 (до 28,0 % суммы н-алканов) (см. рис. 4). Отношение н-алканов С27/С17 в битумоидах < 0,5. Во фракции изоп-ренанов в максимальных концентрациях присутствуют пристан и фи-тан (до 37,4 и 41,0 % суммы изопренанов соответственно). Отношение концентраций пристана к фита-ну (Рг/Р1"|) в битумоидах аргиллитов изменяется от 0,6 до 1,3, в битумоидах известняков — от 0,6 до 1,6. Отношение суммы концентраций ни /-алканов в большинстве образцов < 5. Отношения концентраций УВ н-С17 к пристану и н-С18 к фита-ну > 1.
В составе стеранов (С27-С30) битумоидов концентрации холеста-нов, метилхолестанов и этилхоле-станов отличаются мало (32,5-47,5; 14,3-27,7 и 27,2-47,8 % соответственно). Значения отношения стера-нов С29 к С27 в большинстве битумоидов несколько < 1 (0,6-1,0), в единичных образцах аргиллитов они > 1
Рис. 6. ТРИГОНОГРАММА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕРАНОВ В НАСЫЩЕННОЙ ФРАКЦИИ БИТУМОИДОВ ИЗ ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ, %
и достигают 1,3 (см. рис. 5-7). В некоторых образцах битумоидов аргиллитов (13 % образцов) содержание этилхолестанов превышает содержание холестанов (см. рис. 6, 7). Содержание пропилхолестанов С30 во фракции стеранов (С27-Сзо) изменяется от 1,0 до 5,1. В составе стеранов отмечена повышенная концентрация прегнанов (см. рис. 5).
В 58 % битумоидов в составе терпанов (С1д-Сз5) преобладают трицикланы — 47,5-81,7 % суммы терпанов. Концентрация гопанов изменяется от 14,6 до 46,9 % суммы терпанов (см. рис. 8). Доля моретанов и тетра-цикланов в битумоидах < 18 и 4 % суммы терпанов соответственно. В составе гопанов и моретанов преобладает УВ С30. Значения отношения гомогопанов Сз5 к Сз4 в битумоидах < 1.
В составе трицикланов в максимальной концентрации находятся УВ С23-С26, до 55 % суммы трицикланов. На низкомолекулярные трицикланы С19-С2о приходится 8-25 % суммы трицикланов. Значение трицикланового индекса (1Тс = 2(С19+С2о)/£С/> / = 23-26) в большинстве битумоидов < 1 (см. рис. 8).
Таким образом, для палеозойских битумоидов значения биомаркерных параметров (одномодальное распределение н-алканов с максимумом на УВ С16-С18, отношения: н-С27/н-С17 < 0,5; Рг/Р11 < 1,3; стеранов С29/С27 < 1; хейлантанов 2(С19+С20)/ЕС/ (/' = 23-26) < 1,0; содержание хейлантанов в большинстве битумоидов > 30 % суммы терпанов) свидетельствуют о преимущественно аквагенном (планктон, бактерии) типе исходного живого вещества. Значения отношений концентраций трисноргопанов (С27) Т8 и Тт меняются от 0,7 до 1,0, в единичных образцах — увеличиваются до > 1,0, а также 20Б/20Р < 0,9, 203/20Б+20Р < 0,5, аа20Б/аа20Р < 0,8 в этилхолестанах (С29). Данные показатели свидетельствуют, что преобразованность ОВ в породах верхнего девона и нижнего карбона отвечает главной зоне нефтеобразования, а в наиболее преобразованных образцах — начальным стадиям главной зоны газообразования. Эти результаты хорошо соответствуют результатам литологических и углепетрогра-
Усл. обозначения см. на рис. 3
Рис. 7. ЗАВИСИМОСТЬ ТРИЦИКЛАНОВОГО ИНДЕКСА ОТ СТЕРАНОВОГО В НАСЫЩЕННОЙ ФРАКЦИИ БИТУМОИДОВ ИЗ ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ
Усл. обозначения см. на рис. 3
GEOCHEMICAL CRITERIA OF OIL-AND-GAS BEARING PROSPECTS OF PALEOZOIC DEPOSITS OF SOUTH-WEST OF WEST SIBERIA (Kurgan area)
Kostyreva E.A. (Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS)
The article reports results of detailed geochemical Paleozoic OM (D3-C1) studies within territory of Kurgan area. Group and HC composition of bitumoids in limestones and even in some argillites make it possible to refer them to allochthhonous ones. Due to low OM concentration in studied Upper Devonian and Lower Carboniferous rocks they are unlikely could be as source of these HC. It is suggested that sedimentary rocks being source of these HC in studied wells were not stripped. As a whole, results of geochemical studies don't exclude a possibility of discovering oil and gas pools in Paleozoic of south-west of West-Siberian oil-and-gas bearing province.
Key words: OM; bitumoids; HC-biomarkers; Devonian; Carboniferous; West Siberia.
Рис. 8. ТИПОВЫЕ ХРОМАТО-МАСС-ФРАГМЕНТОГРАММЫ ТЕРПАНОВ (m/z =191) В НАСЫЩЕННОЙ ФРАКЦИИ БИТУМОИДОВ ИЗ ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ
A-Гсм. на рис. 4
фических исследований Г.А.Мизенса и Л.В.Кокшиной [8], а также свидетельствуют о вероятных ошибках при определении уровня катагенетической преобразован-ности ОВ по отражательной способности альгинита, би-туминита и сорбомикстинита [11, 12].
Групповой и УВ-состав битумоидов в известняках и даже в некоторых аргиллитах позволяет отнести их к ал-лохтонным. Скорее всего, изученные битумоиды в породах верхнего девона и нижнего карбона района исследований являются следами рассеянной миграции УВ через эти толщи. Ввиду низкой концентрации ОВ в изученных породах верхнего девона и нижнего карбона они вряд ли могли быть источником этих УВ. Можно предполагать, что осадочные породы, явившиеся источником этих УВ, в изученных скважинах не вскрыты. В целом результаты геохимических исследований не исключают возможности обнаружения в палеозое юго-запада Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции залежей нефти и газа.
Литература
1. Вышемирский B.C. Органическая геохимия палеозойских отложений юга Западно-Сибирской плиты / В.С.Вы-шемирский, Н.П.Запивалов, Ж.О.Бадмаева и др. / Тр. ин-та ИГиГ СО АН СССР. - 1984. - Вып. 589.
2. Жеро О.Г. Основные черты тектоники и вопросы нефтеносности фундамента северной части Тургайского прогиба / Материалы по геологии, гидрогеологии, геофизике и полезным ископаемым Западной Сибири. Тр. СНИИГГиМСа. - 1962. - Вып. 27.
3. Жеро О.Г. О перспективах неф-тегазоносности доюрского фундамента Западно-Сибирской плиты / О.Г.Жеро, Л.В.Смирнов, В.С.Сурков // Геология и геофизика. - 1968. - № 11.
4. Кирда Н.П. Перспективы нефте-газоносности доюрских комплексов Зауралья // Горные ведомости. - 2013. -№ 10.
5. Конторович А.Э. Геология нефти и газа Западной Сибири / А.Э.Кон-торович, И.И.Нестеров, Ф.К.Салманов и др. - М.: Недра, 1975.
6. Костырева Е.А. Органическая геохимия палеозойских отложений юго-запада Западной Сибири / Е.А.Костыре-ва, А.Э.Конторович, В.Н.Меленевский, А.Н.Фомин / Ред. А.Э.Конторович // Успехи органической геохимии: материалы Всероссийской научной конференции. - Новосибирск: Изд-во ИГиГ СО РАН, 2010.
7. Мизенс Г.А. Стратиграфия и условия образования девонских и каменноугольных отложений Тобол-Уба-ганского поднятия и Вагай-Ишимской впадины (юго-западная окраина Западной Сибири) / Г.А.Мизенс, Н.А.Кучева, Т.И.Степанова и др. // Литосфера. -2011. - № 4.
8. Мизенс Г.А. Петрографическая характеристика девонских и нижнекаменноугольных терригенных образований юго-запада Западно-Сибирской плиты (Вагай-Ишимская и То-бол-Убаганская структуры) / Г.А.Мизенс, Л.В.Кокшина // Геология и геофизика. - 2012. - Т. 53. - № 11.
9. Сараев C.B. Вулканизм и осадконакопление в карбоне на юго-западе Западно-Сибирской геосинеклизы / С.В.Са-раев, Т.П.Батурина, А.Я.Медведев, А.В.Травин // Концептуальные проблемы литологических исследований в России: материалы 6-го Всероссийского литологического совещания (Казань, 26-30 сентября 2011 г.). - Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2011. - Т. II.
10. Степанова Т.И. Стратиграфия палеозойского разреза, вскрытого параметрической скважиной Курган-Успенская-1 (юго-западная окраина Западной Сибири) / Т.И.Степанова, Н.А.Кучева, Г.А.Мизенс и др. // Литосфера. - 2011. - № 3.
11. Фомин А.Н. Катагенез рассеянного органического вещества и его природа в доюрских отложениях юго-запада Западно-Сибирской плиты // Геология и геофизика. - 1987. - № 3.
12. Фомин А.Н. Катагенез органического вещества и перспективы нефтегазоносности палеозойских отложений на юго-западе Западной Сибири// Горные ведомости. - 2008. -№ 5(48).
© Е.А.Костырева, 2014
Елена Анатольевна Костырева, старший научный сотрукдник кандидат геолого-минералогических наук, [email protected].
