27.03.2021

Обоснованные и еще нерешенные вопросы генезиса нефти и газа и их значение для прогноза нефтегазоносности


Прошло более 20 лет с того времени, как по инициативе геологической службы Министерства нефтяной промышленности были начаты сначала во ВНИГРИ, а затем и в других научных центрах крупные плановые исследования по проблеме генезиса нефти и газа. За это время выполнен огромный объем геолого-геохимических исследований. Он позволяет сегодня судить об условиях генезиса нефти и газа не только на основе общих геологических представлений, как было 20-30 лет назад, но и комплекса многочисленных и разносторонних геохимических данных и основанных на них теоретических расчетах.

Надо отдать должное прозорливости ученых, стоявших у истока этих исследований. Ряд идей, высказанных И.М. Губкиным, Н.Б. Вассоевичем, В.А. Соколовым, В.А. Успенским, А.Ф. Добрянским и др. учеными, находит сейчас подтверждение; из предположений за это время они превратились в строго обоснованные научные положения, подтверждаемые массовыми геохимическими определениями и данными о закономерном распределении нефтегазоносности в осадочных бассейнах.

Важнейшим выводом является твердо установленное положение, что не существует каких-то особых и специфических процессов нефтегазообразования. Эти процессы являются обязательным и неизбежным следствием направленного катагенетического преобразования рассеянного органического вещества (РОВ), фоссилизированного в субаквальных осадках. Они связаны с погружением и литогенезом осадков самого широкого фациального спектра: сильно обогащенных сапропелевым органическим веществом (ОБ) глинистых и карбонатно-глинистых "доманикоидных" отложений; осадков, содержащих всего от сотых до первых десятых долей процента сильно окисленного в диагенезе сапропелевого РОВ; и даже морских осадков с существенно гумусовым OB в типично угленосных бассейнах,

И только сочетание различных факторов - генетического типа и концентрации OB, интенсивности его диагенетических преобразований, строения разреза и объема осадков, геотермических условий, глубины погружения бассейна, особенностей геологической истории бассейна и т.п. - определяет реализацию процессов нефте- и газообразования в том или ином масштабе. Именно сочетанием этих многочисленных разнообразных факторов определяется интенсивность нефте- и газообразования, во многом влияющая на величину возможных потенциальных ресурсов бассейна, от почти нулевых, как в Московской синеклизе, до значительных, как в Западно-Сибирском мегабассейне.

Определить с достаточной достоверностью вероятный масштаб процессов нефте-и газообразования на основе установленных положений теории генезиса нефти и газа теперь уже вполне возможно для любого бассейна еще на ранней стадии поисково-разведочных работ.

К 1964-1966 гг. в России, во Франции и в США был накоплен большой экспериментальный материал, характеризовавший катагенез РОВ. Было установлено увеличение концентрации в РОВ битумоида и углеводородов (УВ) при погружении пород на глубины до 2-3 км. Результаты этих исследований позволили Н.Б. Вассоевичу в 1967 г. прийти к выводу о неравномерности процесса нефтеобразования и проявлении, обычно на Д-Г стадиях катагенеза РОВ, главной фазы нефтеобразования (ГФН). В историческом аспекте при литогенезе осадочных пород и преобразовании содержащегося в них OB следует говорить именно о проявлении главной фазы нефтеобразования. В аспекте изучения структуры бассейна и его вертикальной зональности следует выделять главную зону нефтеобразования. Ho это не исключающие друг друга понятия, кап считают некоторые исследователи, а отражение в разных аспектах одного и того же явления нефтеобразования.

Накопленные за прошедшее с 1967 г. время новые данные, характеризующие самые различные бассейны, позволяют утверждать, что представление ГФН можно считать твердо установленным положением теории генезиса нефти. Во время проявления ГФН происходит деструкция значительной части полимерлипидных компонентов РОВ, образуется и эмигрирует из материнских пород преобладающая масса сложных по составу битуминозных веществ, в том числе и нефтяных углеводородов. Геохимические критерии позволяют уверенно диагностировать РОВ материнских пород, прошедших ГФН.

Недавно установлено, что при катагенезе РОВ неравномерным является не только процесс нефтеобразования, но и газообразования. Почти одновременно и независимо друг от друга С.Г. Неручевым, А.М. Акрамходжаевым и В.П. Строгановым сформулировано положение о главной фазе газообразования (ГФГ).

Диаметрально противоположное понимание ГФГ у В.П. Строганова по сравнению с другими авторами потребовало подробных пояснений, которые даны нами в специальной работе. Здесь достаточно указать, что представления В.П. Строганова о проявлении ГФГ в начале катагенеза основаны на ошибочном понимании работы В.А. Успенского двадцатилетней давности, противоречат современному уровню изученности катагенеза OB, а потому не должны приниматься во внимание. Наиболее интенсивно образование углеводородного газа, преимущественно метана, происходит сначала на стадии диагенеза осадков, причем преобладающая часть его рассеивается и не может служить источником газа в залежах. Затем при дальнейшем погружении осадков газообразование почти совсем прекращается; довольно слабо оно проявляется даже на ГФН и лишь после ее завершения достигает максимальной интенсивности на ГФГ, обычно при погружении осадков на глубины до 4—5 км, и при достижении OB в них K-T-ПА-стадий катагенетического преобразования. Проявление ГФГ установлено по комплексным геохимическим данным, характеризующим превращение сапропелевого POB, и детальными исследованиями катагенеза существенно гумусового РОВ пород среднего карбона Донбасса; доказано, что усиление генерации метана на ГФГ характерно также и для концентрированного гумусового OB углей. Проявление ГФГ при нормальном геотермическом режиме недр на глубинах около 4-5 км подтверждается резким падением содержания водорода в OB, максимальной насыщенностью метаном пластовых вод и, наконец, всем хорошо известной вертикальной зональностью в распределении нефти и газа.

Проявление ГФГ в глубинной части бассейнов в период после завершения ГФН определяет наблюдаемую в вертикальном разрезе бассейнов смену нефтяных залежей газоконденсатными и газовыми и имеет принципиальное значение для прогноза нефтегазоносности. Наиболее погруженные структурно-тектонические зоны бассейнов, в которых вслед за ГФН проявилась ГФГ, почти совершенно лишены нефти и могут содержать лишь газоконденсатные и газовые залежи. Это положение твердо установлено и не вызывает сомнений.

Установленная последовательность и глубинная зональность проявления ГФН и ГФГ в значительной мере определяют закономерное распределение нефте- и газоносности в бассейнах и размещение основных запасов нефти в глубинной зоне, расположенной гипсометрически чуть выше зоны проявления ГФН. Это положение может и должно использоваться при прогнозе нефтегазоносности. Что касается распределения запасов газа, этот вопрос пока недостаточно ясен. Основная масса газа генерируется при достижении породами глубин 4-5 км, которые во многих бассейнах еще слабо разведаны. Эта зона бассейнов безусловно перспективна на газ, хотя, возможно, не содержит основных его запасов из-за высокой миграционной способности газа и смещения его вверх по разрезу осадков.

Исследованиями ВНИГРИ в последние 10-12 лет разработаны методы, позволяющие по изменениям в составе битумоидных компонентов и уменьшению их концентрации в РОВ количественно оценивать масштаб эмиграции нефтяных УВ из материнских пород в пласты-коллекторы.

Основой для этого служат установленные явления так называемого покисления битумоидов и резкого истощения РОВ битумоидными компонентами в процессе погружения осадков, особенно после завершения ГФН. Явления нарастающего "покисления" битумоидов в зоне ГФН установлены также в отдельных глинистых пачках материнских толщ в связи с увеличением эмиграционных потерь УВ вблизи от коллектора, в который происходила их разгрузка. Подтвержденное затем во многих бассейнах эти закономерности уже в течение ряда лет используются при диагностике нефтепроизводивших отложений и определении массы нефти, эмигрировавшей в коллекторы, что необходимо для прогноза нефтеносности и определения возможных потенциальных ресурсов нефти. Работа B.C. Вышемирского, А.Э. Конторовича и А.А. Трофимука, в которой изложены эти основные положения миграции рассеянных битумоидов, как известно, недавно заслужила высокую оценку АН России - присуждение премии акад. И.М. Губкина,

Проведенные во ВНИГРИ теоретические расчеты количественной стороны газообразования для гумусового и сапропелевого OB в широком диапазоне стадий метаморфизма дают основу для количественной оценки процесса газообразования в осадочных бассейнах и уже также используются в ряде организаций при прогнозе газоносности земель. Предложенная ВНИГРИ система теоретических расчетов генерации нефтяных и газообразных УВ, хотя и представляет для практики несомненный интерес, не может еще считаться совершенной. Поэтому создание законченной и стройной системы расчетов генерации жидких и газообразных УВ представляется важнейшей задачей ближайшего будущего, которая должна привлечь внимание ведущих исследователей.

Хотя основные положения теории генезиса нефти и газа достаточно хорошо обоснованы, подтверждены большим объемом исследовательских работ во многих бассейнах и используются при прогнозе нефтегазоносности земель и оценке потенциальных ресурсов, имеется еще немало нерешенных вопросов, знание которых позволило бы значительно расширить возможности и повысить достоверность и надежность прогнозов нефти и газа.

Умея достаточно достоверно оценивать количественную сторону генерации нефтяных и газообразных углеводородов в бассейнах, мы еще плохо, слишком приближенно и не всегда достаточно достоверно, можем определять их потенциальные ресурсы. Причиной является слабая изученность процессов миграции и аккумуляции углеводородов в коллекторах и слабое знание условий сохранности залежей. Разработка этих вопросов значительно отстала от разработки вопросов генерации нефти и газа OB и является одним из важнейших направлений дальнейших исследований, успешное развитие которых будет способствовать повышению достоверности прогнозов. В этом направлении наиболее актуальной представляется организация целенаправленных геохимических исследований по изучению количественной стороны закономерностей формирования и дифференциации растворенного OB пластовых вод в процессе погружения осадков. Необходимо расширение исследований сорбированного OB и миграционных проявлений битумоидов в породах-коллекторах.

Слабо разработаны количественные методы оценки процессов разрушения скоплений нефти и газа, которые в ряде случаев значительно уменьшают возможные потенциальные ресурсы бассейнов, определенные на генетической основе. Без знания величины потерь при миграции и аккумуляции углеводородов, а затем при разрушении их месторождений в течение десятков и даже сотен миллионов лет, к оценке потенциальных ресурсов нефти и газа подойти очень трудно.

Одной из наиболее важных задач практики является освоение ресурсов глубокопогруженных частей бассейнов на глубинах свыше 4—5 км. Для этого прежде всего необходимо знание закономерностей превращения РОВ пород и генерации углеводородов на глубинах, отвечающих апокатагенезу.

Исследованиями ВНИГРИ в последние годы на сравнительно немногочисленном материале охарактеризованы катагенетические превращения РОВ пород до глубин 8-9 км. На этой основе для бассейнов с нормальным геотермическим режимом сделан предварительный вывод о полном прекращении в этой зоне генерации нефти, о затухании процесса генерации углеводородного газа и об усилении генерации углекислоты. Актуальность окончательного и достаточно обоснованного решения этого вопроса в теории генезиса нефти и газа представляется чрезвычайно важной для обьективной оценки одного из основных предполагаемых резервов будущего - глубоких частей впадин - и должна привлечь к себе внимание исследователей.

Вместе с тем некоторые бассейны, например Прикаспийская впадина, из-за специфических геологических условий характеризуются пониженным геотермическим режимом и значительным смещением в сторону больших глубин зон проявления ГФН и ГФГ. Это увеличивает перспективы поисков углеводородов в такого типа бассейнах на значительно больших, чем обычно, глубинах,

Большое значение для установления закономерностей генерации углеводородов и размещения залежей нефти и газа в слабоизученных бассейнах имеет знание палеогеотермического режима недр, нередко весьма значительно отличающегося от современного. Объективные и достаточно точные методы оценки палеогеотермического режима недр в настоящее время еще не разработаны. Для этого следует уточнить возможности метода термолюминесценции, установить применимость метода определения палеотемператур по наблюдениям над термическими изменениями физических свойств магнитных минералов.

До сих пор недостаточно решенным и дискуссионным является вопрос о влиянии геологического времени на развитие процессов катагенетического превращения OB и генерации УВ. Окончательное и обоснованное решение его способствовало бы уточнению методов прогноза нефтегазоносности в бассейнах разного возраста. В этом направлении представляется необходимой постановка детальных исследований в НГБ, выполненных молодыми миоцен-плиоценовыми осадками.

Все основные положения теории генезиса нефти и газа разработаны при изучении НГБ в пределах континентального сектора земной коры. Есть основания полагать, что в большинстве своем они останутся справедливыми и для оценки бассейнов в пределах акваторий. He исключена, однако, специфичность проявления в этих условиях процессов нефтегазообразования.

Закономерности катагенетического превращения РОВ пород и основанные на них теоретические положения о генерации нефти и газа аргументированы многочисленными экспериментальными геохимическими данными на уровне элементного химического состава OB, компонентного состава битумоидов, группового и, частично, индивидуального состава УВ. Молекулярная структура РОВ и ее изменения в ходе катагенеза еще мало изучены.

Известные нам и не вызывающие сомнений основные закономерности генерации нефтяных и газообразных УВ являются лишь внешним выражением слабо познанных процессов катагенетических превращений РОВ, происходящих на молекулярном уровне. Пока изучена лишь внешняя сторона, но не внутренний механизм процессов генерации УВ нефти и газа, происходящих при метаморфизме OB, Мало изучены и процессы изотопной дифференциации генерирующихся соединений углерода, сопровождающие катагенетические преобразования OB.

По сравнению с органической геохимией в молекулярной биологии достигнут несоизмеримо более высокий уровень познания, приведший к целому ряду фундаментальных открытий. Исключительно многообещающим и важным представляется широкий выход на молекулярный и атомно-изотопный уровень исследований и в органической геохимии в приложении к дальнейшей разработке теории генезиса нефти и газа.

Без серьезного познания молекулярной структуры OB различных генетических типов, закономерностей ее деструкции и синтеза на различных этапах катагенеза при погружении осадков дальнейшее значительное развитие теории генезиса нефти и газа с получением принципиально новых результатов просто немыслимо. Без этого мы не сможем понять — почему на одном этапе катагенеза образуются только сложные битуминозные вещества и определенного состава нефтяные углеводороды, но почти не образуется газа, а на другом, наоборот, образуется только газ, но не образуются нефтяные углеводороды; не узнаем - почему на ГФН сапропелевое OB генерирует жирный газ, а на ГФГ - преимущественно метан; не сможем выяснить, отличается ли метан ГФН от метана, генерирующегося на ГФГ. He сможем уточнить и количественную сторону процесса генерации углеводородов. He зная детально и достоверно изотопной дифференциации в генерирующихся соединениях углерода, будем и дальше продолжать спорить о возможном источнике и условиях формирования различных газовых залежей, например газовых месторождений Западной Сибири.

Для решения этих и многих других вопросов необходимо начать в ведущих институтах серьезные систематические исследования РОВ на молекулярном и атомно-изотопном уровне с применением традиционных классических методов органической химии, новых физических методов исследования и достижений теории строения органических соединений. Это перспективное направление требует в ближайшие годы улучшения оснащения ведущих институтов современной лабораторной техникой.

Частичное повышение эффективности теоретических разработок в области генезиса нефти и газа может быть достигнуто путем координации и комплексирования исследований различных институтов с целью объединения их сил и лабораторно-методических возможностей для решения наиболее важных общих задач. Пока даже имеющиеся возможности используются недостаточно. Вопрос с координации и комплексировании исследований, ведущихся в различных научных центрах по проблеме генезиса нефти и газа, должен найти реальное решение.





Яндекс.Метрика