Е.С. ЛАРСКАЯ, О.П. ЗАГУЛОВА, Э.В. ХРАМОВА, М.С. ТЕЛКОВА (ВНИГНИ)

Ранее были зафиксированы признаки того, что при эмиграции, миграции и аккумуляции происходит многоступенчатая дифференциация мигрирующей смеси, существенно трансформирующая ее состав на стадиях как генерации, так и перемещения и аккумуляции(Максимов С.П., Ларская Е.С., Сухова А.Н., Стадийность образования Оренбургского газоконденсатного месторождения // Геология нефти и газа.— 1979.— № 2.— С. 34—41.). Влияние практически всех факторов особенно отчетливо фиксировалось в исследованных объектах в групповом составе битумов и нефтей, значительно меньше изучены трансформации УВ. Многими исследователями разделяется точка зрения о том, что так называемые реликтовые УВ (некоторые группы алканов, стераны, тритерпаны и др.) полностью наследуются от материнского ОВ синбитумами, сохраняются в почти неизмененном виде в нефтях независимо от влияния катагенных, миграционных, аккумуляционных и гипергенных факторов. Поэтому сходство реликтовых УВ в синбитумах нефтегазоматеринских пород (НГМП) и нефтях считается генетическим, и на этом основании делаются попытки установить источник нефтей той или иной залежи.

По преобладающему типу генерирующего ОВ осадочный чехол провинции был разделен на три совокупности нефтегазоматеринских отложений. Для первой из них (О – D₃f) характерно преобладающее сапропелевое ОВ; для второй (D₃fm – P₁a) – сапропелевое и гумусовое; для третьей совокупности (P₁k – Т) – гумусово-сапропелевое при несколько увеличивающейся роли гумусовой составляющей и трансформации типа исходной флоры. Для каждой совокупности отложений характерно своеобразие развития процесса катагенеза ОВ, разные гипсометрическое и термобарическое положения зоны максимума битумообразования, а также характер изменения состава битумов в зоне катагенеза и при миграции. Более того, в рассматриваемой провинции по закономерностям состава битумов (сингенетичных, смешанных и миграционных) в каждой совокупности можно выделить по две возрастные подсовокупности, при этом четко прослеживается изменение содержания метано-нафтеновой фракции (МНФ), парафинов, нафтенов разной цикличности, содержания и формы кривой распределения н-алканов, состава ароматических УВ как в синбитумах от одной подсовокупности к другой, так и от синбитумов к смешанным и миграционным и нефтям в пределах одной и нескольких подсовокупностей.

Отложения подсовокупности¹, охватывающие ордовикско-нижнедевонские толщи, изучены в районах Хорейверской, Ижма-Печорской, Косью-Роговской впадин, валов Макариха-Салюкинского и Сорокина и Среднепечорского поперечного поднятия. Содержание МНФ в сингенетичных битумах составляет 21–42 %, в смешанных 16–51. В общем невысокая даже в зоне максимума доля парафинов в МНФ в этих двух типах битумов колеблется от 40 до 60 %. Среди нафтеновых УВ значительную роль играют моно- и особенно бициклические структуры. Низкая цикличность характерна и для ароматической фракции сингенетичных и смешанных битумов: в них преобладают бензольные УВ, а среди последних – алкил-бензолы.

В составе МНФ доля н-алканов довольно высока, около 22 %. Распределение индивидуальных нормальных алканов из сингенетичных и смешанных битумов карбонатных пород имеет вид сравнительно пологой кривой с максимумом в области молекул C₂₁ – С₂₆. Легкие н-алканы (С₁₁ – C₁₈) составляют не более 10 % (от суммы н-алканов), основную роль играют н-алканы C₁₉ – C₂₄ и C₂₀ – C₃₅, доля которых равна соответственно 43–44 и 37–46 % от суммы н-алканов. Отношение пристан/фитан в сингенетичных и смешанных битумах ордовикских и силурийских отложений Хорейверской впадины составляет 0,6, а нижнедевонских вала Сорокина – 1 –1,2.

Битумы с высокой долей миграционной примеси (b_хл=20–50 и 50–75 %) изучены из нижнесилурийских отложений Макариха-Салюкинского вала и нижнедевонских вала Сорокина. Содержание МНФ в битумах (ХБА_М) нижнего силура колеблется от 13 до 20 % и уменьшается по мере возрастания b_хл. В составе МНФ 39–52 % парафиновых УВ, среди нафтенов преобладают би- и трициклические структуры, н-алканов 10–19 %, легкие н-алканы почти отсутствуют (4–9 %), преобладают средние и тяжелые. Потеря легких н-алканов из нижнесилурийских битумов в районе Макариха-Салюкинского вала связана, возможно, не столько с миграционной дифференциацией, сколько с влиянием палеогипергенеза в этом районе. В нижнедевонских миграционных битумах вала Сорокина содержание МНФ составляет 35–49 %, парафинов в ней 44–50, среди нафтенов преобладают бициклические структуры, но моно- и трициклических тоже значительное количество (по 11 – 14 %). Среди ароматических УВ превалируют бензольные, а среди н-алканов – C₁₉–C₂₅, т. е. доля легких УВ здесь увеличивается.

Наиболее существенным отличием отбензиненных фракций нефтей от битумов является значительно более высокое содержание МФН (до 51–65 %). Вместе с тем доля парафинов в МНФ примерно такая же, как и в синбитумах (50–60 %). Для нефтей, как и битумов, характерны пониженное количество нафтеновых УВ и низкая их цикличность (с преобладанием бициклических до 15–16 %). Среди ароматических основную долю составляют бензольные (а среди них алкилбензолы – 25–31 %). Для нефтей характерна пологая форма кривой распределения н-алканов (нефти валов Сорокина, Макариха-Салюкинского и Ижма-Печорской впадины), среди них преобладают С₁₁ – C₁₈ и С₁₉ – С₂₄ с максимумом в области C₁₅ – С₂₆. Перечисленные черты сходства составов битумов и нефтей могут свидетельствовать в пользу их родства.

Битумы из подсовокупности 1² среднедевонско-франских отложений исследованы в районах Ижма-Печорской впадины, Печоро-Кожвинского и Колвинского мегавалов, Среднепечорского поперечного поднятия. Характерной особенностью этих битумов является увеличение содержания МНФ во всех типах по сравнению с подсовокупностью 1¹, особенно в миграционных разностях (возможно, это связано с наличием региональной саргаевской покрышки). Количество парафинов в МНФ этих битумов колеблется от 40 до 75 %. Характерным генетическим свойством синбитумов (сапропелевого ОВ) является пологая форма кривых распределения н-алканов в МНФ (рисунок), сходная с распределением их в битумах ордовика –нижнего девона. В смешанных битумах максимум н-алканов сдвинет в более легкую часть.

В нефтях доля легких н-алканов С₁₂ – С₁₈ примерно в 2 раза больше, чем в синбитумах, а высокомолекулярных С₂₅ – С₃₅ не превышает 15–25 % от суммы н-алканов.

Вторая совокупность отложений (D₃fm – P₁ar) наиболее широко развита в пределах исследуемой провинции.

Отложения подсовокупности 2¹ изучены в пределах Хорейверской и Ижма-Печорской впадин, Колвинского мегавала, валов Сорокина и Лайского, Среднепечорского поперечного поднятия в интервале катагенеза ПК_2-3 – МК₄. Для битумов характерно невысокое содержание МНФ. Возможно, это явление вторичного характера, обусловленное отсутствием хороших покрышек. В смешанных битумах оно также низко (менее 30 %), а в миграционных – 15–22 % (нижний фамен, турне, вал Сорокина). Содержание парафинов в МНФ битумов сингенетического фона составляет 32–58 %, в смешанных – 26–52, в миграционных – 21–49. Особенностью состава битумов этой подсовокупности является повышение роли би- и особенно трициклических нафтеновых УВ. В ароматической фракции битумов (так же, как и в первой совокупности) преобладают бензольные УВ, а среди них – алкилбензолы.

Под влиянием существенной примеси гумусового О В н-алканы синбитумов этой подсовокупности (площади Носовая, Таравей) характеризуются специфическим составом. Так, форма кривой распределения н-алканов в МНФ изменяется и имеет уже острый максимум (см. рисунок), который находится в области С₂₃ – С₂₆. Содержание н-алканов в МНФ составляет 10,5–20, изопреноидов – 0,6–5,9 %, отношение пристан/фитан – 0,8–2 в зависимости от сохранности битумов при размыве толщ.

Битумы подсовокупности 2² (С – P₁a) также генерированы ОВ гумусово-сапропелевого типа, поэтому обладают рядом свойств, роднящих их с битумами подсовокупности 2¹. Вместе с тем из-за наложения ряда вторичных процессов, обусловленных отсутствием или наличием покрышек, имеются и некоторые различия в их составе.

Битумы этой подсовокупности изучены нами в районе Ижма-Печорской и Хорейверской впадин, Среднепечорского поперечного поднятия, Колвинского мегавала, валов Шапкино-Юрьяхинского, Макариха-Салюкинского и Сорокина и Малоземельской моноклинали. С наличием региональной кунгурской покрышки, возможно, связана значительная сохранность МНФ в составе сингенетичных, смешанных и миграционных битумов, и особенно в последних, которые очень широко распространены в этих отложениях. Парафинов в них до 50–60 %. В нафтеновой фракции на кривой молекулярно-массового распределения плоский максимум охватывает область моно- , би- , трициклических структур. Особенно (по сравнению с битумами первой совокупности) заметно возрастает роль последних, до 15–16 %. Среди ароматических так же, как и в битумах рассмотренных выше подсовокупностей, преобладают бензольные и алкилбензолы. Битумы пород подсовокупностей 2² и 2¹ отличаются распределением н-алканов в связи с увеличением в ОВ гумусового генерирующего материала, который обусловил усиление максимумов в области молекул с нечетным числом углеродных атомов. Кривая распределения н-алканов имеет ломаный вид с максимумом в области C₂₅ в синбитумах (см. рисунок). Относительное содержание средних и высокомолекулярных н-алканов среди суммы(С₁₁ – С₃₅) составляет 50–90 %, что не характерно для сапропелевого ОВ, где легких и средних С₁₁ –С₂₄ до 70 %, а в МНФ суммарное количество н-алканов равно 15–16 %. Отношение пристан/фитан колеблется от 1 до 1,3.

Воздействие гипергенеза, характерное для вала Сорокина, отразилось в уменьшении, а в некоторых случаях и в исчезновении н-алканов в битумах (даже при b_хл= 90 %) пород, взятых в ореоле влияния залежей.

В нефтях отложений подсовокупности 2² содержание МНФ в отбензиненной части колеблется в пределах 41 – 72 % (так же, как и в битумах), что значительно выше, чем в подсовокупности 2¹, парафинов – 31–49 %, они малоразветвленные, моноалкилзамещенные. Резко выраженный максимум в области моно-, би-, трициклических обособляется на кривой распределения нафтеновых УВ, вместе с тем увеличивается роль тетра- и пентациклических УВ (площади Хыльчую, Пашнинская, и особенно на валу Сорокина). Среди ароматических УВ преобладают бензольные, увеличивается содержание сероароматических. Среди бензольных преобладают алкилбензолы, но растет доля нафтено-ароматических. Исследование н-алканов из нефтей подсовокупности 2² проводилось только для района вала Сорокина (Р₁аr).

В отбензиненной нефти из скв. 31 Южный Таравей и скв. 8 Варандей содержание н-алканов составляет (в МНФ) не более 5,3 %, но и при таком количестве отмечается сдвиг максимума в область С₁₄ – С₁₈ (44 % от суммы н-алканов), отношение пристан/фитан 1,1, т. е. примерно такое же, что и в битумах. Форма линии распределения н-алканов имеет ломаный вид.

В третьей совокупности отложений также выделяются две подсовокупности: 3¹ (P₁k– Р₂) и 3² (Т₁ –Т₃).

Содержание МНФ в сингенетичных битумах пород подсовокупности 3¹ невелико, как правило, менее 30 %, а в смешанных и миграционных оно достигает 57 (при колебаниях 27–57 %). Доля парафинов в МНФ непостоянна и колеблется в разных типах битумов по-разному (30–55 в синбитумах, 25–68 % в смешанных и миграционных). Среди нафтеновых УВ в сингенетичных битумах кунгурских отложений валов Сорокина и Шапкино-Юрьяхинского и верхней перми в Ижма-Печорской и Хорейверской впадинах, Малоземельской моноклинали, Колвинского мегавала наблюдается наличие площадки максимума моно-, би-, трициклических УВ. В смешанных битумах (Р₂) и миграционных (P₁k – P₂) эта закономерность сохраняется. Среди ароматических УВ преобладают бензольные (и среди них то алкилбензолы, то нафтено-ароматические).

Распределение н-алканов в синбитумах из терригенных пород кунгура описывается кривой с основным максимумом в области С₁₆ – С₁₉. Количество н-алканов в МНФ колеблется от 10 до 20 %. Отношение пристан/фитан составляет 1 –1,3. Под влиянием залежей в распределении н-алканов битумов терригенных пород кунгура наблюдается резкое увеличение доли легких УВ – С₁₁ – С₁₈ и смещение максимума в область С₁₆ – С₂₀ (Варандей, Южный Таравей, Сандивей, Хыльчую, см. рисунок).

В нефтях верхнепермских отложений площади Хыльчую так же, как и в эпибитумах, отмечается очень высокое содержание МНФ в отбензиненной части – 73,2 %, парафинов – 54, состав нафтенов и битумов сходен, хотя доля три- и тетрациклических в первых несколько уменьшается. Среди ароматических УВ преобладают бензольные структуры. В составе н-алканов этих нефтей максимум приходится на область С₁₄ – С₁₇, высокомолекулярных алканов не более 10 %. В нефти месторождения Харьяга область максимума находится в широком интервале C₁₅ – С₂₇, а высокомолекулярных н-алканов содержится более 27 %. Отношение пристан/фитан в обеих нефтях 1,1–1,3.

Для сингенетичных битумов подсовокупности 3² (Т₁) характерно очень низкое содержание МНФ (до 10 %), что может быть связано с влиянием гипергенеза. При этом в смешанных и миграционных битумах доля этой фракции еще значительна (возможно, в локальных зонах с лучшими покрышками). В средне-верхнетриасовых синбитумах МНФ также мало, а в миграционных – этих УВ несколько больше, чем в сингенетичных, но меньше, чем в битумах нижнетриасовых толщ. Содержание парафинов в нижнетриасовых синбитумах достигает 40 %, а в смешанных и миграционных их доля увеличивается до 50–65 %. В средне-верхнетриасовых синбитумах и смешанных количество парафинов находится на том же уровне, а в миграционных и нефтях падает до 10 %. Среди нафтеновых У В в сингенетичных битумах нижнего триаса (Шапкино-Юрьяхинский вал) отмечено примерно равное содержание моно-, би-, три- и тетрациклических УВ (12–15 %), много гексациклических (до 7 %), в смешанных разностях эта картина сохраняется (Хорейверская впадина). Миграционные битумы изучены в пределах Колвинского мегавала, в них несколько преобладают моноциклические УВ, содержание остальных постепенно снижается от бициклических к гексациклическим (от 10 до 2 %). В сингенетичных битумах верхнего триаса состав нафтеновых УВ подобен таковому в нижнетриасовых толщах, в смешанных преобладают би-, три-, а в миграционных – три-, тетра- и пентациклические структуры. Среди ароматических УВ в синбитумах нижнего, среднего и верхнего триаса превалируют фенантреновые, а в смешанных и миграционных – бензольные (а в них нафтено-ароматические).

На кривой распределения н-алканов в МНФ битумов (подсовокупность 3² максимум приходится на молекулы с нечетным числом углеродных атомов, соответственно резко преобладают высокомолекулярные н-алканы (до 75 % от суммы). Количество н-алканов в МНФ намного больше, чем в битумах первых двух совокупностей (от 30 до 40 %). Отношение пристан/фитан меньше 1. В битумах из ореола влияния залежей резко нарушается фоновая характеристика распределения н-алканов. В результате гипергенного воздействия на битумы в пределах вала Сорокина в них практически потеряны все н-алканы.

Changes in the composition of oils and bitumens and the availability of their genetic relations in three sets of the sedimentary cover formations of the Timan-Pechora petroliferous province are considered in this study. It is established that the main indicators of their genetic relationship are increasing cyclicity of naphthene and aromatic hydrocarbons in oil and bitumen compositions and changing the shapes of n-alkanes distribution curves as humid material increases in the organic matter of the Upper Paleozoic compared to the Lower Paleozoic. The other indicators can be considerably affected by the factors of hypergenesis and pool collapse.

Типы битумов: 1 – сингенетичный, 2 – в ореоле влияния залежи, 3 – смешанный, 4 – миграционный. Подсовокупности отложений: 1¹ – ордовик-нижний девон, 1² – средний девон – фран, 2¹ – фамен – турне, 2² – визейско-артинские, 3¹ – кунгур – верхняя пермь, 3² – нижний, средний, верхний триас.