Углеводородный состав нефтей отражает природу и условия процессов, протекающих в ходе их формирования. Достоверную информацию о типе исходного органического вещества, степени созревания, литологических особенностях вмещающих пород, фациальной обстановке, степени гипергенного изменения флюидов можно получить при комплексном использовании широкого спектра биомаркеров - стеранов и тритерпанов состава C₁₉-C₃₅ [2], Для их анализа применяются компьютеризованная хроматомассспектрометрия и массфрагментография. Вместе с тем следует отметить, что легкие нефти и конденсаты не содержат высокомолекулярные биомаркеры, а в случае их низкой концентрации и (или) высокой катагенной зрелости нефтей. когда биомаркеры достигают равновесных значений, масс-спектры становятся малоинформативными.

В связи с этим постоянно актуальна проблема поисков новых путей получения дополнительных сведений и новых методов исследования, позволяющих корректировать информацию и таким образом избегать ошибочных выводов при оценке степени катагенеза и генетического родства или различия органического вещества. Одним из таких путей, на наш взгляд, является изучение распределения аренов состава C₈ в продуктах термопиза высокомолекулярных фракций нефтей и керогена.

В настоящей статье предпринята попытка сопоставить данные по распределению аренов состава С₈ в продуктах термолиза высокомолекулярных фракций нефтей и керогена с составом стеранов в нефтях и битумоидах.

Относительную концентрацию этилбензола как в нефтях, так и в продуктах термолиза асфальтенов нефтей и битумоидов можно использовать в качестве генетического показателя (Гордадзе Г.Н. и др., 1986, 1992, 1994). Его высокая концентрация (17-18 %) свидетельствует об исходном органическом веществе сапропелевого морского или озерного типов, тогда как более низкие концентрации (13-14 %) говорят о гумусовом континентальном фациальном типе. Вместе с тем необходимо отметить, что эта закономерность характерна лишь для низкой и средней стадий зрелости органического вещества (Тмакс 435-445 °С).

При выяснении генетического родства или различия органического вещества и нефтей на основании распределения аренов состава С₈ лучше всего сравнивать относительные концентрации этилбензола. орто- и метаксилолоа. В случае сапропелевого исходного органического вещества первичными продуктами генезиса, скорее всего, являются этилбензол и ортоксилол (их концентрации значительно выше равновесной), в то время как мета- и параксилолы (их концентрации ниже равновесной) образуются из ортоксилола в процессе катагенеза. Чисто гумусовое органическое вещество продуцирует преимущественно этилбензол и метаксилол (их концентрация значительно выше равновесной). При этом в процессе катагенеза из метаксилола образуются орто- и параксилолы (их концентрации ниже равновесной). Установлено, что даже в присутствии катализатора алюмосиликата этилбензол не изомерируется в ксилолы, так же как и ксилолы не образуют этилбензол (Гордадзе Г.Н. и др., 1986). Следовательно, в процессе катагенеза этилбензол, с одной стороны, и орто-, мета- и параксилолы - с другой преобразуются независимо друг от друга.

Эта особенность не распространяется на органическое вещество высокой степени зрелости (Тмакс 450 °С). В этом случае даже при сапропелевом исходном органическом веществе относительная концентрация этилбензола уменьшается до концентрации, характерной для гумусового исходного органического вещества (за счет крекинга с образованием бензола и толуола). Одновременно увеличиваются концентрации мета- и пара-ксилолов при параллельном понижении содержания ортоксилола (таким образом, изомеры ксилола постепенно приближаются к равновесному состоянию), хотя относительная концентрация метаксилола не превышает 50 %, как это бывает при гумусовом исходном органическом веществе (Гордадзе Г.Н. и др., 1986). Схематически это представлено на рис. 1.

Следовательно, при определении степени зрелости органического вещества морского генезиса на основании распределения аренов состава C₈ необходимо пользоваться отношением (мета -- + параксилол)/ортоксилол, а в случае континентального органического вещества - (орто-- + параксилол)/метаксилол.

Объектом исследования являлись и специально подобранные нефти нафтенового основания типа Б и парафинового основания типа А разных нефтеносных районов. Подробности эксперимента описаны в работах Г.Н. Гордадзе и др. (1992), Н.С.Воробьевой [1].

Характеристика исследованных нефтей и распределение стеранов в нефтях и аренов состава С₈ в продуктах термолиза фракций, выкипающих выше 350 °С, приведена в табл. 1. Рассуждения об особенностях распределения аренов состава С₈, генерированных из разных источников (гумусового или сапропелевого), хорошо согласуются с данными по распределению высокомолекулярных биомаркеров (см. табл. 1).

По распределению стеранов С₂₇:С₂₈:С₂₉ и отношению пристан/фитан в нефтях можно прийти к выводу, что образцы 1-6 относятся к морскому, а образцы 7 и 8 к континентальному фациально-генетическому типам. В нефтях морских отложений отмечается наличие всех трех стеранов С₂₇-С₂₉ и отношение пристан/фитан варьирует в пределах 1.1-1,6, тогда как в нефтях из типично континентального вещества высших растений установлено преимущественное содержание стерана С₂₉ и отношение пристан/фитан равно 4.5 и 7,5. Отношение S диастеранов/S регулярных стеранов (0,6-1.9) указывает на генерацию этих нефтей в терригенных пародах.

Аналогичные выводы можно получить и при рассмотрении распределения аренов состава С₈ в продуктах термолиза фракций, выкипающих выше 350 °С. тех же нефтей. В термолизатах нефтей образцов 1-6 относительная концентрация этил-бензола варьирует а пределах 15,0-32,1 %, з метаксилола не превышает 50 % (ниже равновесной) и ортоксилола не ниже 20 % (выше равновесной). В образцах 6 и 7 для орто- и метаксилола наблюдается обратная картина. Для них же типична небольшая относительная концентрация этилбензола - соответственно 12,0 и 13,7 %. Такое распределение аренов состава С₈ характерно для нефтей континентального генезиса.

Для определения степени зрелости органического вещества на основании распределения стеранов обычно используется отношение между эпимерами стеранов - новообразованными изостеранами ( abb 20R + 20S) и исходными биостеранами (aaa 20R). По этому показателю рассматриваемые нефти имеют широкий диапазон коэффициента созревания. Так, значение Кэр 2,6-3,1 для нефтей свидетельствуют о том, что прогрев материнской породы эквивалентен началу нефтяного окна. Уровень катагенного созревания керогена, генерировавшего нефть Ван-Еганского месторождения, средний (Кэр¹ 3-4). Среди рассматриваемых образцов наиболее зрелые нефти месторождений Русское и Нафталанское (Кэр¹ 5,2 и 5.3 соответственно).

На рис. 2 видна хорошая сходимость данных по степени преобразованности органического вещества, оцененная по стерановым углеводородам и распределению аренов состава C₈ в термолизатах фракций нефтей, выкипающих выше 350 °С.

Хорошая корреляция данных наблюдается и при сравнении результатов по распределению аренов состава C₈, полученных в продуктах термолиза дебитуминизированных пород, со стеранами битумоидов и нефти.

Объектом исследования являлись породы и нефть из скв. 554 Салымского месторождения (образцы пород были любезно предоставлены М.С. Зонн).

Большинство исследователей предполагают, что нефть, залегающая в этих отложениях, образовалась за счет собственного органического вещества. Так, согласна данным А.Э.Конторовича, баженовские глины являются мощным генератором нефтей и углеводородных газов, и не только для самой баженовской свиты, но в ряде мест и для ниже- и вышележащих залежей (Конторович А.Э., 1978, 1982). По мнению О.В.Барташевич (1979. 1981), залежи нефти в отложениях баженовской свиты сингенетичны вмещающим породам, а битумоидная часть органического вещества, носящая "нефтяной характер", но обедненная низкомолекулярными алканами и цикланами, интерпретируется как результат первичной миграции (эмиграции). Эти площади и рассматриваются как наиболее перспективные для формирования скоплений.

Наши исследования на примере пород баженовской свиты и нефти скв. 554 Салымского месторождения подтвердили мнение О.В.Барташевич. Помимо этого, нами выявлено, что не вся порода участвует в образовании нефти, а лишь ее часть, наиболее близко залегающая к нефти.

В табл. 2 представлена геохимическая характеристика изученных пород. Содержания органического углерода очень высокие и варьируют от 10,33 до 15,11 %. количество хлороформенного битумоида (ХБ) - от 1,55 до 2,52 %.

В табл. 3 представлены данные по распределению аренов состава С₈ в продуктах термолиза дебитуминизированных пород, выкипающих при 340 °С, и в нефти. Там же представлены данные по распределению биомаркеров в битумоидах и нефти.

По распределениям аренов состава С₈ (рис. 3, рис.4 ) можно прийти к следующим выводам.

1. Относительная концентрация этилбензола свидетельствует о морском генезисе и варьирует в пределах 15,1-24,2 %, причем наиболее близки к нефти продукты термолизэ пород, залегающих на глубине 2733,8-2736,7 и 2736-2739 м (образцы 3 и 4).

2. Наблюдается тенденция приближения к равновесной смеси относительных концентраций орто-и метаксилола. Их относительные концентрации также близки в нефти и продуктах термолиза образцов 3 и 4.

3. Относительные концентрации параксилола в продуктах термолиза и в нефти практически одинаковы (см. рис. 2).

4. По отношению (мета - + параксилол)/ортоксилол (коэффициент степени зрелости) продукты термолиза образцов 3 и 4 также наиболее близки к нефти.

Распределение стеранов С₂₇:С₂₈:С₂₉ и отношение пристан/фитан свидетельствуют о том, что и битумоиды, и нефти относятся к морскому фациально-генетическому типу. Однако битумоиды резко отличаются друг от друга степенью преобразованности органического вещества, несмотря на их довольно близкое пространственное расположение. Согласна значениям Кэр¹ наиболее зрелыми являются битумоиды пород образцов 3 и 4, и в отличие от битумоидов пород образцов 1 и 2 они наиболее близки к нефти. В принципе такую близость этих коэффициентов в битумоидах пород образцов 3 и 4 и в нефти можно было бы объяснить и влиянием близзалегающей нефти, но когда такая же закономерность наблюдается и по распределению аренов состава С₈ в продуктах термолиза дебитуминизированных пород. можно однозначно заключить об участии в нефтеобразовании именно этих пород.

Интересно отметить, что аналогичный вывод можно сделать и на основании распределения н-алканов в битумоидах и нефти. На рис. 5 видно подобное бимодальное распределение н-алканов в битумоидах пород образцов 2-4 и в нефти.

Таким образом, на основании изучения распределения аренов состава C₈ в продуктах термолиза дебитуминизированных пород и стеранов в битумоидах и нефти можно заключить, что в образовании нефти скв. 554 Салымского месторождения принимала участие только часть пород баженовской свиты.

1. Биометки нефтей Западной Сибири/ Н.С.Воробьева, З.К.Земскова, В.Г.Пунанов и др. // Нефтехимия. - 1992. - Т.32. - № 5. -С.405-419.

2. Петров Ал.А. Геохимическая типизация нефтей // Геохимия. - 1994. - № 6, - С.876-891.

Рис.1. СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ АРЕНОВ СОСТАВА C₈

Sg/Sр.с. = (Sдиастеранов / Sрегулярных стеранов) С₂₇-С₂₉; К_эр¹=abb20(S+R)/aaa20R;

K² = (мета- + параксилол)/ортоксилол.

К² = (орто- + параксилол)/метаксилол.

1 - 4 -интервал отбора пород, м: 1- 2724-2727; 2 - 2727-2731; 3 - 2733,8-2736,0; 4 - 2736-2739; 5 - интервал отбора нефти 2751,8-2754,0 м

Рис.4. СООТНОШЕНИЕ СТЕПЕНИ СОЗРЕВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПО СТЕРАНАМ (1) И АРЕНАМ СОСТАВА С₈ (2), САЛЫМСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ, СКВ. 554

Усл. обозначения см. на рис. 3

Примечание см. в табл. 1.