Введение к работе
Актуальность проблемы. В основе современных представлении о закономерностях созревания ОВ и распространения залежей нефти лежит осадочно-мнградионная теория, в которой отдается предпочтение внешнему по отношению к нефтепроизводяцей системо —ту>отг"я?"с?пму ro^ftffftfwwn. Видимо этим, отчасти. обьясняет-ся тот факт, чте тепловая энергия зеаных недр в геологическое вреия выступает в качестве основных факторов внешнего воздействия в большинстве эксперниентально-теорвтичеташх моделей преобразования ОВ. Однако нельзя отрицать, что очаги нефтвобразова-нпя тяготеют не только к наиболее прогретым горззоатса осадочного чехла, но и к аонам^а-активным геодинамическим рампгоа, создащкм в горных породах переменное поле объёмных напряжений.
Экспериментальное моделирование процессов тектонической активизации нефтегенерационных процессов несспзвенна представляет научно-практический интерес, тем более, что исследования проводятся в изотермическом реяпме /21С/. Такой температурные режим характерен для верхних горизонтов осадочного чехла, где создаются тектонические напряжения, превосходящие в десятки раз величину литостатической нагрузки /Выдгамирскпй, Пецпха и др./ .
Актуальной является и методическая схема изучения нефте-материнских пород, позволившая обнаружить эффект, образования свободных форм ОВ из связанных и явление увеличения нефтегене-рационного потенциала материнской породы после пластичеокой деформации.
Эти эксперименты позволят повысить достоверность прогнозных оценок масштабов генерации нефтяных УВ в пределах дислоцированных структур.
Цель работы. Исследование генерационных возможностей материнской породы в условиях, когда внешнее тепловое воздействие не выступает в качестве определящего фактора процесса образования нефти, а нефтепроизводящей породой является образец со -средним генерационный, потенциалом и катагенетически незрелым ОВ /ДГ2 по Страхову/. Образец подвергается пластической деформации в ходе всестороннего неравномерного сзатия.
Основные задачи исследования:
экспериментальное подтверждение роли деформации, как мощного фактора, ускоряющего процесс созревания ОВ и генерации нефтяных ТВ;
разработка и внедрение методической схемы изучения нефтемате-ринских пород /НМЛ/, предусматривающей исследования как органической, так и минеральной компоненты естественных образцов и искусственных композиций;
выбор оптимального режима экспериментов по моделирование условий погребенного состояния в пределах геодинамически активных участков осадочного чехла;
выявление взаимообусловленного характера фпзика-химичвского совершенствования минеральной матрицы и преобразования ОВ;
анализ процессов формирования очагов генерации УВ на примере естественно-геологической модели нефтегазонакопления в пределах северо-восточной части Припятского прогиба.
Обоснование выбора объекта для моделирования. При воспроизведении условии погребенного состояния на образцах горных пород необходимо учитывать не только эволюцию геологических условий, но и флуктуации теплового потока, и кинетику процессов взаимодействия минерального и органического вещества, протекавдих в условиях естественных температур в течение геологического време-
ни. Помимо всего этого приходится вводить ограничения на величины барических нагрузок с учётом объёмно-напряжённого состояния в палео условиях. Избежать все эти"дополнительные условия" можно только в одном случае: проводить моделирование с современными осадками.
В качестве объекта для моделирования условий погребённого
состояния без внешнего теплового воздействия были взяты осадки пшерсолёного /до 270 г/л / бессточного озера Карачи /Западная Сибирь, Баабинская степь/ . Фоссилизация 0В проходила, в восстановительных условиях: рН 8,4; Eh 104; Сорг 3,7$; протокероген П2^ типа; нефтегенерационный потенциал /Sj+%/ равен 1,4 + 4,44 /кг УВ/т / .
Научная новизна. Впервые на основе комплексного исследования результатов лаоораторного моделирования, проводимого без участия внешнего теплового поля, с природными образцами получены экспериментальные доказательства возможности образования нефтяных УВ из ископаевого ОВ в ходе пластических деформаций материнских пород.
Данные эксперимента, в частности, появление свободных ли-пидов в деформированном образце свидетельствуют о том, что поле переменных объёмных напряжений соизмеримо по эффективности воздействия на НМЛ с различным по продолжительности и интенсивности внешним термическим воздействием.
Впервые в рамках одних и тех же рентгено-структурных форм обнаружены физико-химические превращения минеральной матрицы, вызванные пластической деформацией образца.
В эксперименте было установлено, что процессы деформации затрагивают и кероген, в котором происходят структурные превращения. Они выражаются в снижении энергии активации доминирую-
щего типа связи, что в свою очередь приводит к более полной реализации керогеном своего нефтегенерационного потенциала /НШ/.
Практическая_ценнрсть. Результаты проведенных экспериментов свидетельствуют о возможности существования нефтей, ооразо-вавпшхся вследствие генерации активированным пластической деформацией керогеном нафтено-ароматических соединений. Факт образования нефтяных УВ из ископаемого ОБ без участия внешнего тепла указывает на необходимость более гибкого подхода к температурным условиям начала главной фазы нефтеобразования /ГФН/ /Неручев С.Г., Конторович А.Э., Царев В.П. и др./ Из этого вытекает насущная необходимость пересмотра перспектив нефтеносности бассейнов с осадочным чехлом менее 2,0 км, находящихся в геодинамически активных зонах. При прогнозировании локальных скоплений нефти в пределах хорошо изученных площадей первоочередными объектами поиска могут стать наиболее деформированные участки природных резервуаров. Не исключена возможность получения притоков нефти из блоков высокоамплитудных дислокаций.
Реализация_работы. Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ИГиРГИ. Основная часть материалов диссертации вошла в виде оттедьных глав в отчёты за 1989 и 1990 годы по теме 465. Методическая схема исследования НШ внедрена в Институте химии нефти Сибирского Отделения АН СССР, Томск.
Апробация_работы. Результаты экспериментальных исследований были доложены на Конференциях молодых ученых: ИГиРГИ /Москва, 1988/; МГУ /Москва,1988/; ВНИГРИ /Ленинград,1989/, а также на 14 Международном совещании по органической геохимии /Париж,1989/, на УІ Всесоюзном совещании по моделированию процессов нефтегазообразования /Ленинград,1989/, на ежегодном
собрании Американской Ассоциации геологов-нефтяников в Сан-Франциско /США,1990/, на ежегодном семинаре экспериментаторов ГЕОХИ /Москва,1990/ и на Конференции молодых учёных, ИГиРГИ /Москва, 1990/ .
^_^1Щ_выносятся_след2щие_огаовные^10лджения^
— Мйтппииргікая схема изучения нефтематеринских пород, пред-
усматривающая параллельное исследование органической И ми-
неральной составляющих горных пород и искусственных композиций, как при рассмотрении естественно-геологических процессов, так и в ходе лабораторного моделирования. Экспериментально установленное явление четырехкратного увеличения количества свободных липидов и изменения их качественного состава в ходе деформации НЖ без внешнего теплового воздействия.
Выявленные тенденции синхронного превращения структурных форм индивидуальных органических соединений и молекул кристаллического вещества, подвергшихся воздействию неравномерного всестороннего сжатия.
Обнаруженное при деформации снижение энергии активации, доминирующего в керогенэ типа связи, которое приводит к высвобождению дополнительного количества УВ нетермокаталити-ческой природы.
Обьём_экспериментльных_и_аналитических В об-
>чей сложности на установках высокого давления было проведено 79 экспериментов с горными породами, современными осадками и искусственными композициями. Методом тонкослойной хроматографии /ТСХ/ были изучены липиды в 25 образцах. Проведено более 70 хроматогра-<т'Ических и хромато-,.ігсс-спектрометрических анализов. Пиролитиче-сі'ие исследования были выполнены с 15 образцами, дериватографи-
ческие-с 7 образцами, рентгено-структурные-с 32 образцами, электронографическиэс-с 6 образцами. Помимо этого, 12 образцов были изучены при помощи аналитической электронной микроскопии и 9 образцов были рассмотрены под растровым электронным микроскопом.
Публикации. Основные положено?, настоящей работы освещены в 7 печатных работах, 4 из которых - тезисы докладов на международных симпозиумах.
Структура и обьём работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы / 133 наименований / и графических приложений; Работа изложена на 151 странице, включает 26 рисунков и 21 таблицу .