УДК 550.4 Геохимия
УДК 552.578.2 Нефть
В работе изучены пространственные закономерности распределения смол и асфальтенов в нефтях основных региональных резервуаров Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна. В результате проведенных исследований на схематических картах для региональных резервуаров (нижняя и средняя юры в целом, верхняя юра (горизонты П, Ю0, Ю1), неоком, апт-альб-сеноман) показано, что от центральных районов в северном, северо-восточном и юго-восточном направлениях наблюдается уменьшение содержания в нефтях смол и асфальтенов. В центральной части Западной Сибири в отложениях юры и мела локализуются нефти с относительно высоким содержанием смол и асфальтенов, образованные в глубоководных осадках с сероводородным заражением. В северных районах Западной Сибири, где в морских осадках существовали менее восстановительные условия и был существенно более высокий уровень катагенеза, в юрских и неокомских отложениях локализуются малосмолистые, практически безасфальтеновые лёгкие нефти. Построенные карты-схемы распределения смол и асфальтенов в нефтях могут использоваться при прогнозе качества нефтей, при оценке перспектив нефтегазоносности Западной Сибири.
асфальтены, смолы, нефть, юрско-меловые отложения, Западная Сибирь
Введение
Исследования по геохимии нефтей Западной Сибири имеют полувековую историю. В 1956—1959 годы А. И. Богомоловым и В. А. Успенским были проведены аналитические исследования первых проб западносибирских нефтей. Крупные монографические работы и статьи по геохимии и по геологии западносибирских нефтей были опубликованы А. Э. Конторовичем с сотрудниками в последующие годы (Конторович и др., 1967, 1974; Конторович, Стасова, 1964, 1978). Наиболее полная информация содержится в обобщающей монографии (Конторович и др., 1975). В этих работах впервые была проведена типизация нефтей Западной Сибири, закартированы закономерности изменения их плотности, содержания серы, гетероциклических соединений и пр.
В 1960—1970-е годы на картах информация по северным районам Западной Сибири была представлена единичными пробами. В 1980-е годы было начато планомерное изучение нефтегазоносности неокомских отложений Ямало-Ненецкого автономного округа. Одновременно ряд скважин были пробурены до 5 и более километров. Во многих из этих скважин были получены промышленные притоки нефти и конденсатного газа, а также зафиксированы нефте- и газопроявления. Таким образом, впервые появилась возможность построить для юрских отложений северной половины Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна не карты прогноза свойств нефтей, а в силу малочисленности точек схематические карты изменения основных параметров нефтей, которые могут использоваться как инструмент для прогноза нефтей и конденсатов с определенными свойствами в перспективных, но малоизученных районах. Схематические карты распределения физико-химических свойств нефтей построены в ИНГГ СО РАН под руководством академика А. Э. Конторовича авторским коллективом: Л. С. Борисовой, Д. В. Косяковым, В. О. Красавчиковым, Е. П. Стрехлетовой (Борисова и др., 2011). При построении этих карт были учтены структурно-геологические особенности соответствующих комплексов (рис. 1) (Конторович и др., 2001). Данные карты могут служить основой не только для дифференциации прогнозных ресурсов нефти по качеству, но и для выработки оптимальных схем их транспортировки и переработки. При этом к важнейшим свойствам нефтей относится содержание в них смол и асфальтенов. Целью настоящего сообщения является установление пространственных закономерностей распределения гетероциклических компонентов (смол и асфальтенов) в нефтях основных региональных резервуаров Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна.
Результаты и обсуждение
Многолетние исследования нефтеносности изучаемой территории свидетельствуют, что в центральной части Западной Сибири в отложениях юры и мела локализуются нефти морского генезиса, образованные в глубоководных осадках с сероводородным заражением (баженовская свита) (Конторович, 1984, 2004; Конторович и др., 2013), высокосернистые (с содержанием серы > 3 %) с относительно высоким содержанием смол и асфальтенов (больше 20 %) по градации А. Э. Конторовича и др. (1975). В северных районах Западной Сибири, где в морских осадках баженовского времени существовали менее восстановительные условия, полностью отсутствовало сероводородное заражение (Конторович, 1984, 2004; Конторович и др., 2013), а современный уровень катагенеза существенно выше (Фомин, 2011), в юрских и неокомских отложениях локализуются малосмолистые (с содержанием смол от 0 до 10 % по градации Конторовича и др., 1975) безасфальтеновые нефти.
Нефти юрского комплекса
Нефти нижнесреднеюрского нефтегазоносного комплекса. Зоны распространения высокосмолистых и смолистых нефтей в нижнесреднеюрских отложениях — Сургутский и Вартовский районы Среднеобской нефтегазоносной области (НГО), а также частично некоторые районы Каймысовской и Фроловской НГО приведены на рис. 2 (Борисова, 20191; Нефтегазоносные…, 1994). Область распространения нефтей средней смолистости занимает практически всю территорию Сургутского района Среднеобской НГО, северную часть Демьянского и центральную часть Каймысовского районов Каймысовской НГО. Единичные залежи нефтей с низким содержанием смол локализуются в нижнесреднеюрских отложениях на юго-востоке и севере Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна.
Аналогично зонам распространения высокосмолистых нефтей расположены области нефтей с высоким содержанием асфальтенов (> 3.0 %): северо-запад Сургутского и юг Вартовского районов Среднеобской НГО, Юганский район, северная часть Демьянского, северо-запад Каймысовского районов Каймысовской НГО (рис. 2).
Единичные пробы нефтей с высоким содержанием асфальтенов встречаются на севере Среднеобской НГО, в центральной части Салымского района Фроловской НГО, а также в Красноленинской, Приуральской и Каймысовской НГО (Борисова, 20191; Нефтегазоносные…, 1994). Нефти с содержанием асфальтенов от 2.0 до 3.0 % локализуются в Сергинском районе Приуральской НГО, в Пудинском и Александровском районах Васюганской НГО. На остальной территории Западной Сибири нефти из нижнесреднеюрских залежей характеризуются содержанием асфальтенов не выше 1.0 %. На севере Надым-Пурской и на юге Гыданской НГО встречаются практически безасфальтенистые нефти.
Нефти верхнеюрского нефтегазоносного комплекса. В нефтях верхнеюрского нефтегазоносного комплекса содержание смол не менее контрастно, чем в нефтях из нижнесреднеюрских залежей (среднее — 5.5 %). Наиболее смолистые (до 11.0 %) — нефти Среднеобской, Каймысовской и Фроловской НГО. В общем случае региональная направленность изменения содержания смол, как и для нефтей нижнесреднеюрского комплекса, выражается в уменьшении этого параметра от нефтеносных центральных и южных районов Западной Сибири к преимущественно газоконденсатоносным северным и арктическим территориям (рис. 3) (Нефтегазоносные…, 1994). На востоке бассейна встречаются нефти с содержанием смол < 3.0 %.
Подобная картина характерна и для распределения концентраций асфальтенов в нефтях: с концентрацией асфальтенов выше 5.0 % встречаются нефти на северо-западе Сургутского, на юго-западе Вартовского районов Среднеобской НГО, на севере Демьянского и северо-западе Каймысовского районов Каймысовской НГО (рис. 3). Единичные пробы нефтей с содержанием асфальтенов свыше 4.0 % располагаются в Салымском районе Фроловской НГО, в Красноленинском районе Красноленинской НГО, на юге Демьянского района Каймысовской НГО. На большей части востока и северо-востока Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна содержание асфальтенов в нефтях не превышает 1.0 % (Борисова, 20191; Нефтегазоносные…, 1994).
Нефти мелового комплекса
Содержание смол и асфальтенов в нефтях меловых отложений отдельно рассмотрено для двух нефтегазоносных горизонтов: берриас-готеривского и готерив-аптского.
Нефти берриас-готеривских нефтегазоносных отложений. Основная масса нефтей берриас-готеривского нефтегазоносного горизонта сходна по составу и свойствам с верхнеюрскими нефтями. Однако зоны нефтей с высоким и средним содержанием смол в шельфовых песчаниках берриас-готеривских отложений распространяются в более восточные районы Западной Сибири.
Наиболее смолистые нефти (с содержанием смол > 9.0 %) локализуются в центральных и южных областях Сургутского района Среднеобской НГО (рис. 4) (Борисова, 20191; Нефтегазоносные…, 1994). Зона распространения нефтей с содержанием смол > 5.0 % захватывает центральные и южные районы Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна. Единичные пробы смолистых нефтей встречаются также в юго-восточной части Харампурского района Пур-Тазовской НГО и на юге некоторых районов Надым-Пурской НГО, где локализуются нефти с содержанием смол от 3.0 до 5.0 %, а иногда и выше. На большей же территории севера Западно-Сибирского мегабассейна содержание смол в нефтях менее 3.0 %: Ямальской, Гыданской (Антипаютинской) и Пур-Тазовской НГО, севере Губкинского района Надым-Пурской НГО. На юге Средневасюганского района Васюганской НГО, в центральной части Салымского района Фроловской НГО также встречаются единичные пробы малосмолистых нефтей (с содержанием смол < 3.0 %).
Параллельно с ростом смолистости нефтей закономерно изменяется и содержание асфальтенов: в нефтях севера и востока Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна содержание асфальтенов не превышает 1.0 %: Ямальской, Гыданской (Антипаютинской), Пур-Тазовской и Надым-Пурской НГО (за исключением единичных проб в некоторых районах Васюганской НГО) (рис. 4) (Борисова, 20191). В центральных районах Западно-Сибирского мегабассейна нефти с содержанием асфальтенов < 1.0 % также отмечаются на юге, севере и на востоке Вартовского и Сургутского районов Среднеобской НГО и в центральных частях Приобского и Салымского районов Фроловской НГО. Нефти с высоким содержанием асфальтенов, доходящим до 5.0 %, встречаются спорадически в Сургутском районе, на юго-востоке Ноябрьского района Среднеобской НГО, на северо-востоке Салымского района Фроловской НГО. На юге Западной Сибири в основном локализуются нефти с содержанием асфальтенов от 2.0 до 3.0 %.
Нефти готерив-аптского нефтегазоносного горизонта. В региональном плане нефти в пластах А и ТП (аналог пластов А на севере Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна) распространены не только в центральной и западной частях бассейна, но и занимают значительную площадь на востоке и на севере Западной Сибири (Ермилов и др., 2004; Нефтегазоносные…, 1994). Нефти готерив-аптских отложений в среднем более смолистые, чем нефти берриас-готеривского комплекса.
Зональность распределения смол в нефтях готерив-аптского нефтегазоносного комплекса в целом идентична зональности распределения плотности этих нефтей. В северных областях Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна распространены малосмолистые нефти. Зона распространения нефтей с содержанием смол менее 3.0 % совпадает с областью локализации лёгких нефтей (Ямальская, Гыданская НГО, частично Пур-Тазовская (Тазовский и север Сузунского районов) и Надым-Пурская (Надымский, Уренгойский и север Губкинского районов) НГО) (рис. 5). В пределах этих же НГО зона малосмолистых нефтей (с содержанием смол от 3.0 до 5.0 %) совпадает с зоной распространения более тяжёлых нефтей: Южно-Ямальский район Ямальской НГО, Напалковский и Мессовский районы Гыданской НГО, юг Сузунского и Мангазейского районов Пур-Тазовской НГО.
Смолистые нефти (с содержанием смол > 9.0 %) в отложениях готерив-аптского нефтегазоносного комплекса встречаются в Сургутском районе, в центральной части Вартовского района Среднеобской НГО, в Варьеганском районе Надым-Пурской НГО, в ряде районов Фроловской НГО (рис. 5) (Ермилов и др., 2004). На остальных территориях юга и юго-востока Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна нефти характеризуются содержанием смол от 7.0 до 9.0 %. Нефти с содержанием смол от 5.0 до 7.0 % встречаются в северных и восточных районах Среднего Приобья.
Для нефтей готерив-аптского нефтегазоносного комплекса характерно незначительное содержание асфальтенов: на севере и арктических территориях — не более 1.0 % (Ямальская, Гыданская (Антипаютинская), Надым-Пурская (за исключением южных частей Губкинского, Вэнгапурского и Варьеганского районов) и Пур-Тазовская НГО (за исключением нефтей Сузунского районов, где концентрация асфальтенов варьирует от 1.0 до 2.0 %) (Борисова, 20191; Ермилов и др., 2004) (рис. 5). С содержанием асфальтенов от 1.0 до 2.0 % также встречаются нефти в Варьеганском районе Надым-Пурской НГО, на севере и востоке Среднеобской НГО, в некоторых районах Фроловской НГО. Нефти с высоким процентом асфальтенов (свыше 4.0 %) расположены в центральной части востока Вартовского района Среднеобской НГО, в Салымском районе Фроловской НГО, в Демьянском районе Каймысовской НГО. На остальных территориях юга Западной Сибири концентрация асфальтенов составляет от 2.0 до 4.0 %.
Специфической особенностью многих залежей нефтей пластов группы А является то, что они расположены в горизонтах, где могли развиваться процессы биодеградации (температуры пластов менее 70 °С) (Борисова, 20191; Ермилов и др., 2004). Как известно, под влиянием биодеградации даже неглубокой стадии растёт плотность нефтей, содержание в них асфальтово-смолистых веществ.
Выводы
Изучены пространственные закономерности распределения смол и асфальтенов в нефтях основных региональных резервуаров Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна. Проведенные исследования показывают, что от центральных районов в северном, северо-восточном и юго-восточном направлениях наблюдается уменьшение содержания в нефтях смол и асфальтенов.
Использование схематических карт для основных региональных резервуаров (нижняя и средняя юры в целом, верхняя юра (горизонты П, Ю0, Ю1), неоком, апт-альб-сеноман), включающих для каждого резервуара схемы содержания в нефтях смол и асфальтенов, позволяет выявить районы преимущественной локализации нефтей различных генетических типов, уточнить прогноз качества углевородных флюидов, а также может служить основой для дифференциации начальных и прогнозных ресурсов нефти при количественной оценке перспектив нефтегазоносности Западной Сибири.
1. Борисова Л. С., Косяков Д. В., Красавчиков В. О., Фурсенко Е. А. Региональные закономерности изменения физико-химических свойств нефтей нижнего мела // Геология нефти и газа. 2011. № 5. С. 56—63.
2. Ермилов О. М., Карогодин Ю. Н., Конторович А. Э., Тер-Саакян Ю. Г., Агалаков С. Е., Беляев С. Ю., Борисова Л. С., Букреева Г. Ф., Бурштейн Л. М., Гордеев В. Н., Дмитрук В. В., Жилина И. В., Конторович В. А., Красавчиков В. О., Супруненко О. И., Чупова И. М., Фурсенко Е. А. Особенности геологического строения и разработки уникальных залежей газа Крайнего Севера Западной Сибири. Новосибирск: СО РАН, 2004. 141 с.
3. Конторович А. Э. Образование нефти и газа в земной коре // Справочник по геологии нефти и газа. М.: Недра, 1984. С. 451—473.
4. Конторович А. Э. Очерки теории нафтидогенеза. Новосибирск: СО РАН, 2004. 548 с.
5. Конторович В. А., Беляев С. Ю., Конторович А. Э., Красавчиков В. О., Конторович А. А., Супруненко О. И. Тектоническое строение и история развития Западно-Сибирской геосинеклизы в мезозое и кайнозое // Геология и геофизика. 2001. Т. 42, № 11—12. С. 1832—1845.
6. Конторович А. Э., Нестеров И. И., Салманов Ф. К., Сурков В. С., Трофимук А. А., Эрвье Ю. Г. Геология нефти и газа Западной Сибири. М.: Недра, 1975. 679 с.
7. Конторович А. Э., Стасова О. Ф. К геохимии нефтей Западно-Сибирской низменности // Геология и геофизика. 1964. № 2. С. 13—24.
8. Конторович А. Э., Стасова О. Ф. Типы нефтей в осадочной оболочке Земли // Геология и геофизика. 1978. № 8. С. 3—13.
9. Конторович А. Э., Бабина Н. М., Богородская Л. И., Винокур Б. Г., Зимин Ю. Г., Колганова М. М., Липницкая Л. Ф., Луговцов А. Д., Мельникова В. М., Парпарова Г. М., Рогозина Е. А., Стасова О. Ф., Трушков П. А., Фомичев А. С. Нефтепроизводящие толщи и условия образования нефти в мезозойских отложениях Западно-Сибирской низменности. Л.: Недра, 1967. 223 с.
10. Конторович А. Э., Полякова И. Д., Стасова О. Ф., Трушков П. А., Бабина Н. М., Богородская Л. И., Данилова В. П., Зуева Т. В., Колганова М. М., Липницкая Л. Ф., Мельникова В. М., Фомичев А. С. Органическая геохимия мезозойских нефтегазоносных отложений Сибири. М.: Недра, 1974. 192 с.
11. Конторович А. Э., Конторович В. А., Рыжкова С. В., Шурыгин Б. Н., Вакуленко Л. Г., Гайденбурова Е. А., Данилова В. П., Казаненков В. А., Ким Н. С., Костырева Е. А., Москвин В. И., Ян П. А. Палеогеография Западно-Сибирского осадочного бассейна в юрском периоде // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 8. С. 972—1012.
12. Нефтегазоносные бассейны и регионы Сибири. Вып. 2. Западно-Сибирский бассейн / А. Э. Конторович, В. С. Сурков, А. А. Трофимук, В. Е. Андрусевич, С. А. Афанасьев, Е. А. Гайдебурова, В. В. Гребенюк, В. П. Данилова, Н. П. Запивалов, Ю. Н. Карогодин, В. А. Каштанов, В. А. Конторович, В. И. Краснов, М. А. Левчук, В. Н. Меленевский, В. И. Москвин, Л. В. Смирнов, А. Н. Фомин, А. С. Фомичев, Г. С. Фрадкин (под ред. А. Э. Конторовича). Новосибирск, 1994. 201 с.
13. Фомин А. Н. Катагенез органического вещества и нефтегазоносность мезозойских и палеозойских отложений Западно-Сибирского мегабассейна. Новосибирск, 2011. 331 с.
