Генетические типы нефтей продуктивных отложений юго-восточной части Западной Сибири

Изучение свойств и состава нефти продуктивных отложений определенного региона и их генетическая типизация является важным аспектом комплексного геолого-геохимического исследования нефтегазоносности района с целью оценки перспектив и определения дальнейших направлений поиска и разведки залежей углеводородных флюидов (УВ-флюидов).

В юго-восточной части Западной Сибири залежи нефти и газа находятся в основном в юрских отложениях тюменской (^г-^Ы, продуктивные пласты Ю2-Ю15) и васюганской (Ък-13ок, пл. Ю1) свит, но значительный объем УВ-флюидов сосредоточен в залежах палеозойского комплекса — коре выветривания палеозоя (пласт М) и породах палеозойского складчатого основания, по которым кора выветривания не развита (пласт М1).

Палеозойский нефтегазоносный комплекс Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна (НГБ) к настоящему времени, несмотря на многолетнее изучение, все же остается недостаточно изученным объектом, только в редких случаях целенаправленные поиски месторождений углеводородного сырья проводились в нём. Принимая во внимание острую проблему воспроизводства минерально-сырьевой базы крупнейшего нефтегазодобывающего региона России, необходимо детальное изучение палеозойского комплекса, содержащего залежи нефти и газа как во внутри палеозойских резервуарах, так и в верхней части на контакте с мезозойскими отложениями.

В данной работе подробно рассмотрен молекулярный состав нефтей палеозойских и юрских залежей и проведен биомаркерный анализ для обоснования генетической типизации нефтей. На основании геохимической интерпретации молекулярного состава нефтей и данных изотопного состава углерода предпринята попытка установления источников флюидов залежей палеозойского комплекса, подтверждены предположения об источниках УВ в залежах тюменской и васюганской свит. Выявление вероятных нефтепроизводящих пород является одной из первоначальных задач системного подхода в поиске новых залежей нефти и газа, поэтому данная работа является актуальной в свете применения полученных данных для разработки методик поиска перспективных объектов в палеозойских отложениях юго-востока Западно-Сибирского НГБ.

Цель работы — выявление нефтепроизводящих толщ в палеозойских и юрских отложениях юго-восточной части Западной Сибири на основании биомаркерного анализа молекулярного состава углеводородов, гетероатомных соединений нефти и изотопного состава насыщенной и ароматической фракций нефти.

В задачи исследования входило:

1. Изучение и обобщение материалов по геологическому строению и нефтегазоносности палеозойских отложений рассматриваемой территории;

2. Изучение молекулярного состава нефтей палеозойских и юрских залежей современными хроматографическими и масс-спектрометрическими методами, а также изотопного состава углерода насыщенной и ароматической фракций;

3. Геолого-геохимическая интерпретация данных о молекулярном составе нефтей и распределении биомаркеров для определения типов исходного органического вещества (ОВ), условий его накопления, катагенетической зрелости для выделения потенциальных нефтематеринских пород (НМП);

4. Обзор геохимических критериев и биомаркерных параметров, предложенных отечественными и зарубежными исследователями, и выделение из них наиболее информативных для использования в геолого-геохимической интерпретации и типизации нефтей, а также обобщение геохимических данных о составе ОВ возможных нефтематеринских пород;

Фактический материал.

Основой диссертационной работы явились результаты исследования молекулярного состава и свойств 15-ти образцов нефтей палеозойских (скважины Северо-Останинская-7, Еллей-Игайская-2, Верх-Тарская-3, Малоичская-2 и -6, Калиновая-6, Нижнетабаганская-4 и -17, Южно-Табаганская-130, Урманская-2) и юрских (скважины Вартовская-300, Верх-Тарская-2, Столбовая-Р-1, Южно-Табаганская-23, Нижнетабаганская-17) отложений юго-восточной части ЗападноСибирского НГБ из коллекции кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУрезультаты исследования изотопного состава насыщенной и ароматической фракции 8-ми нефтей из палеозойских коллекторов, выполненные в лаборатории института ГЕОХИ. Исследование нефтей проводилось в рамках проекта по изучению доюрских нефтяных систем Западной Сибири «Программы сотрудничества „Шелл“ — МГУ» при непосредственном участии автора. В работе также использована представительная база данных, включившая опубликованные и фондовые материалы ранее выполненных геохимических (пиролитических и химико-битуминологических) исследований ОВ потенциальных нефтепроизводящих пород юго-восточной части Западно-Сибирского НГБ.

Научная новизна впервые для нефтей юго-востока бассейна выполнен биомаркерный анализ насыщенных, ароматических углеводородов (УВ) и гетероатомных соединенийвыявленные особенности молекулярного состава нефтей позволили установить типы исходного ОВ, фациальные условия его накопления и уровень катагенетической зрелости нефтейпредложена генетическая типизация, где выделены 4 типа нефтей палеозойских и юрских залежей юго-восточной части Западной Сибири, генерированные НМП разного возраста и генезисавыбраны наиболее коррелятивные молекулярные параметры в составе нефтей для юго-восточного района Западной Сибиривпервые на основе молекулярных параметров проведен расчет предполагаемого показателя отражения витринита НМП в период генерации нефтивпервые установлено, что для нефтей продуктивных отложений данного региона объективнее всего катагенетическую зрелость отражают метилфенантреновый индекс (МР1) и изопреноидный коэффициент (Кл).

В работе защищаются следующие основные положения:

1. Продуктивные отложения юго-восточной части Западной Сибири содержат 4 генетических типа нефти, выделенных на основе их молекулярного состава (распределение алканов, изоалканов, стеранов, гопанов, хейлантанов, ароматических стероидов, сераорганических соединений), обусловленного особенностями исходного ОВ и условиями накопления НМП. Для I типа нефти источником является континентальное гумусовое и озерное сапропелевое ОВ, для II — морское сапропелевое ОВ карбонатных нефтепроизводящих пород, для IIIморское сапропелевое ОВ глинистых отложений, нефти IV типа сформировались за счет смешения флюидов из разных НМП.

2. Источниками нефтей служат НМП разного генезиса: континентальные озерные и прибрежно-морские глинистые отложения, морские глинисто-кремнистые породы, морские глинисто-карбонатные отложения. Нефти, генетически связанные с глинисто-карбонатными НМП, приурочены к Тарскому мегавалу.

3. На основании биомаркерного анализа и геологического положения залежей изученных нефтей установлено, что НМП для нефтей I типа являются континентальные озерные тоарские глинистые аргиллиты тогурской свиты нижней юры и/или среднеюрские прослои глинистых аргиллитов тюменской свиты континентального и прибрежно-морского генезисадля II типа — лохковские глинистые известняки нижнего девонадля III типа — нижнефранские карбонатно-глинисто-кремнистые аргиллиты верхнего девона и баженовской свиты верхней юрынефти смешанного IV типа формировались за счет поступления углеводородных флюидов из НМП разного возраста и генезиса.

Практическая значимость данной работы заключается в научном обосновании методических приемов выделения по молекулярному составу нефтей их нефтематеринских пород в палеозойском разрезе юго-востока Западной Сибири и подтверждении некоторых выводов предыдущих исследователей, что дает возможность более уверенно судить об источниках нефти и газа и их миграции, а следовательно повысить надежность оценки геологического риска проведения дальнейших поисково-разведочных работ и выявления залежей углеводородных флюидов в палеозойских отложениях данного региона. Полученные в ходе исследования данные использовались представительством нефтяной компании «Шелл» в рамках формирования стратегии развития.

Апробация работы.

Результаты исследования по теме диссертации докладывались на конференциях: Международный конгресс по органической геохимии «IMOG-2007» (г. Торгуай, Великобритания), Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Молодые в геологии нефти и газа» в 2010 г. (ВНИГНИ, г. Москва) «Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2011» (МГУ, г. Москва). По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, включающих тезисы докладов на международных конференциях.