Скачать презентацию Геология нефти и газа Стадии преобразования
катагенез.ppt
- Количество слайдов: 59
Скачать презентацию Геология нефти и газа Стадии преобразования
Скачать презентацию Геология нефти и газа Стадии преобразования
Геология нефти и газа . Стадии преобразования
Пути преобразования органического вещества в процессе седиментации и диагенеза
Микронефть n n n В процессе преобразования ОВ в диагенезе = генерация некоторого количества жидких углеводородов – так называемой «микронефти» . Микронефть (по В. Б. Вассоевичу) – это наиболее миграционноспособная, наиболее восстановленная и нейтральная часть автохтонных битумоидов (в основном, масляной фракции), Состав: смесь углеводородов и растворенных в ней низкомолекулярных смол Доля диагенетических углеводородов возникающих при преобразовании ОВ - невелика. Микронефть изменяется вместе с вмещающими ее осадками и породами в ходе литогенеза.
Углеводороды На стадиях седиментогенеза–диагенеза главная роль принадлежит углеводородам (за счет жирных кислот, терпенов, стероидов и других изопреноидов) n 1) практически отсутствуют углеводороды от С 2 до С 9, С 10 С 14 играют ничтожную роль; n 2) преобладают метан (преимущественно уходящий из осадков в гидросферу) и твердые от С 15 и выше; n 3) среди н-алканов от С 22 до С 34 характерно преобладание нечетных над четными; n 4) коэффициент нечетности достигает 3 -5, снижаясь в ходе литогенеза ; n 5) среди нечетных н-алканов чаще всего преобладают С 29, затем С 27 и С 31 (иногда максимумы приходятся на С 25 и С 27). Коэффициент нечетности н-алканов уменьшается от континентальных обстановок к морским. n
Характеристика потенциально нефтематеринских осадков на стадиях седиментогенеза-диагенеза 1. Осадки на стадии седиментогенеза (глубина захоронения от 0 до 1 м, продолжительность n × 102 лет) – сильно обводненные (50– 90% воды) nпо гранулометрическому спектру: пелитовые или алевропелитовые nпо литологическому составу: неизвестковистые или с умеренным количеством карбонатного материала nколичество примеси сапропелевого, гумусосапропелевого или сапропелево-гумусового ОВ не ниже кларкового (Сорг – не менее 0, 8 %), содержащего липоиды – «битумы» живого вещества nгеохимическая обстановка может быть окислительная n
Характеристика потенциально нефтематеринских осадков на стадиях седиментогенеза-диагенеза 2. Осадки на стадии диагенеза (глубина от 1 до 200 м, продолжительность от n × 103 - n × 104 лет) – обезвоживающиеся (содержание воды 40– 60 %) nуплотняющиеся глинистые, мергелистые и алевритоглинистые. n Содержание ОВ снижается – восстановление окисных форм железа до карбонатных и (или) сульфидных. n. В морских и солоноватоводных бассейнах происходит обогащение серой за счет биохимического восстановления сульфатов (сульфатредукция) n. Формируется восстановительная или резко восстановительная обстановка, за счет жизнедеятельности микроорганизмов. n
Содержание, состав, закономерности n распределение и дифференциации основные ОВ основные закономерности дифференциации ОВ донных осадках определяются: природными биоценозами, характерными для различных природных обстановок, n особенностями седиментации терригенного минерального вещества и ОВ (литодинамические особенности и вещественный состав осадков), n геохимическими условиями донной среды - фациальными особенностями обстановок седиментации - раннего диагенеза ( степень сохранности исходного ОВ) n
Автохтонное ОВ Аллохтонное ОВ Обстановка Процессы Обстановка образования Проточные болота Предельное Разные разложение лигниноцеллюлозного материала, вынос продуктов разложения Периодически Аэробное Озера среди торфяных болот подсыхающие лесные разложение, болота фюзенизация Верховные и Аэробное, частично низинные торфяные анаэробное болота разложение, гелификация Озера, дельтовые Анаэробное, участки моря частично аэробное разложение Озера, Сапропелевые озера, Анаэробное лагуны, бухты, разложение. дельтовые участки моря, лагуны и т. д. Процессы образования Принос водами и частично ветром (споры, пыльца) липоидных компонентов разложившихся растений Поступление разложившихся остатков высших растений из окружающих торфяных болот Принос разложенного гумусового материала реками Исходный материал Тип ОВ Остатки высшей растительности (преимущественно лигниноцеллюлозный материал, а также макро- и микроорганизмы, работающие над их разрушением) Гумиты Смешанный материал с преобладанием остатков высшей растительности Сапропелитогумиты
n Литодинамические условия обстановок осадконакопления По степени активности придонной гидро- и литодинамики обстановки подразделяется на четыре категории : активные, умеренно активные, слабоактивные и пассивные n. Для литодинамически активных обстановок : nвыдержанные по площади среднезернистые осадки (пределы изменения Md для абразионных - 0, 1 -0, 16 мм, для приливного мелководья - 0, 1 -0, 23 мм) с высокой степенью переработанности материала и низкой сорбционной емкостью, nнизкое содержание ОВ (средние значения Сорг - от 0, 2 до 0, 34 %) nмалые концентрации реакционноспособных форм железа при полном отсутствии железа , связанного серой сульфидной n
Литодинамические условия обстановок осадконакопления и вещественно-структурные особенности осадков n n Для умеренно активных обстановок : типичны разнозернистые хорошо-, средне- и плохосортированные осадки, невыдержанные по литологическому составу - от галечниковых до песчано -глинисто-алевритовых (средние величины Md изменяются от 0, 05 до 0, 12 мм) средние содержания С орг - от 0, 5 до 0, 86 % средние содержания Fe общ меняются от 1, 0 до 2, 0 %, Fe закис - от 0, 38 до 0, 62 %, Fe сульф – до 0. 04 %
Литодинамические условия обстановок осадконакопления и вещественно-структурные особенности осадков n n n n литодинамически слабоактивные и пассивные обстановки : тонкодисперсные - преимущественно глинисто-алевритовые , алеврито-глинистые, глинистые осадки Среднее Md, не более 0, 04 мм Преобладание процессов аккумуляции над процессами транспортировки и размыва накопление исходного терригенного ОВ Средние содержания Cорг - от 1, 14 до 1, 78 % (при максимальных до 15 %) Средние концентрации реакционноспособного железа - более 1, 7%, Fe закис - от 0, 85 до 1, 07 %, существенно возрастает содержание Fe сульф - до 0, 08 % Feзакис/Feокис в осадках - критерий изменения геохимических условий от окислительных до слабовосстановительных и восстановительных по мере снижения активности гидро- и литодинамических процессов
Основные закономерности распределения ОВ дельтовые, прибрежно-морские и шельфовые обстановки седиментации n. В ОВ доминирует аллохтонный органический материал наземного происхождения. n близко основной источник поступления ОВ в донную среду - почвенно-растительный слой водоразделов n Растительные биоценозы субарктики характеризуются бедным видовым составом, в котором незначительная доля цветковых и преобладают лишайники и мхи при слабом развитии кустарничковых. n Специфические условия тундровой зоны севера (обводненность, открытость денудируемых покровов и т. д. ), способствуют интенсивным процессами физического выветривания и быстрому вовлечению аллохтонного органического материала в процесс транспортировки. n
Низкие температуры субарктического пояса - ограниченное развитие продуктивной активности гидробионтов и относительно слабое проявление автохтонного ОВ в осадках прибрежноморских и континентальных обстановок седиментации. n специфика северного умеренного гумидного литогенеза: n основное значение имеют процессы механической денудации (терригенное осадконакопление) n Доминирует ОВ терригенного растительного происхождения. n
Количественное распределение ОВ в зависимости от литодинамики бассейнов седиментации n n n Валовый показатель распределения ОВ в осадках Сорг тесно связан с литодинамическими условиями бассейнов седиментации Средние значения содержания Сорг: 0, 14 % в песках приливного мелководья до 1, 78 % в осадках пляжа 0, 097 % в озерно-болотных.
Распределение ХБА увеличивается с ростом содержания Сорг в осадках n Минимальные средние значения - в осадках литодинамически активных обстановок (0, 006 %) и максимальные - в слабоактивных (0, 022 %). n Значения ХБА/Сорг - от 1, 0 до 2, 6 %, что характерно для осадков на раннедиагенетической стадии, nвариации ХБА/Сорг свидетельствуют о различии в интенсивности преобразования ОВ в различных генетических типах осадков n Максимальные содержания масляной фракции битумоидов, (более 90 % представлено углеводородами) - в осадках шельфа, эстуариев (до 67, 6 %) n. Минимальны - для береговых абразионных (7 -8 %) n В маслах преобладают метано-нафтеновые углеводороды (57 -87 %), моно-, биароматические составляют 3 -9 %, полиароматические - 8 -22 %. n
Распределение ХБА Максимальные содержания метано-нафеновых углеводородов - в осадках аккумулятивных обстановок эстуариев (0, 0045 %) n В составе метано-нафтеновой фракции: n преобладают н-алканы (57 -94 %). Интервал н-алканов - С 17 -С 40. n. Коэффициент нечетности н-алканов отражает преобладание ОВ гумусового типа n. Аналитические данные подтверждают преобладание ОВ гумусового типа n Количество ОВ гумусового типа несколько уменьшается в общем содержании ОВ при переходе от континентальных осадков к морским. n
Роль фациального фактора n n Содержание, распределение ХБА, групповой состав и состав углеводородной составляющей в оснвном зависит от фациальной обстановки Литодинамически активные обстановки - зона неблагоприятная для аккумуляции и сохранности ОВ (низкая сорбционная емкость отложений, отсутствие органического детрита, активного газообмена для создания окислительного режима). Условия в осадках остальных генетических типов в разной степени благоприятны для аккумуляции ОВ, в том числе углеводородов. Наличие сорбционно-активного алеврито-глинистого матрикса, дисперсного ОВ, преобладание нейтральных до восстановительных геохимических условий обеспечивают аккумуляцию углеводородов и их сохранность в условиях раннего диагенеза.
Катагенез органического вещества Катагенез - стадия изменения осадочной горной породы в результате увеличения глубины погружения и пластовой температуры, следует за диагенезом и предшествует метаморфизму n интенсивное уплотнение пород n два этапа: ранний (начальный) и поздний (глубинный) n. Граница - температура 90 -120 С, при давлении около 100 Мпа n. Снижение общей пористости до 15 % ( глубина 2, 5 -5 км) n начальный катагенез характеризуется относительно слабой уплотненностью пород n поздний катагенез сильное уплотнение ; физические признаки различных литологических типов пород отличаются меньше, чем при начальном катагенезе. n
Катагенез рассеянного органического вещества (РОВ) Катагенез РОВ - один из важнейших показателей при прогнозировании нефти и газа. n связь нефтегазоносности и катагенеза ( «метаморфизма» ) ОВ - установлена на углях n теория углеродного коэффициента (основные залежи нефти и газа находятся там, где значения углеродного коэффициента сравнительно невысоки и стадия «метаморфизма» углей не выше жирной) n n. На этапе катагенетической истории ОВ nглавные факторы его преобразования - температура и давление, а также - геологическое время. nэтап постдиагенетических изменений : n для углей - углефикация и метаморфизм, nдля РОВ - углефикация, метаморфизм, катагенез. n
Процессы преобразования РОВ катагенез» - Катагенез по Н. Б. Вассоевичу начальный или слабый катагенез (протокатагенез), соответствующий начальным изменениям породы и ранне- средне- и позднебуроугольным подстадиям превращения ОВ. nумеренный катагенез (мезокатагенез), - изменения осадочных пород, соответствующие каменноугольной стадии превращения ОВ. n. Поздний, сильный катагенез (апокатагенез) - изменения осадочной породы, которые сопоставляются с антрацитовой стадией превращения ОВ. nподстадии катагенеза разделяются на градации, соответствующие маркам донецких углей ПК 1, ПК 2, МК 1, МК 2 и т. д. n. Н. Б. Вассоевич отказывался от термино «метаморфизм» для РОВ - вмещающие его породы являются нормальными неметаморфизованными осадочными породами (седиментитами). n в зоне реального метаморфизма угли отсутствуют - они графитизированы. n
Углеобразование стадия торфа + стадии углей n. В первой стадии n среда - обводненное болото, а «кровля» - атмосфера n. Главный фактор изменения растительного вещества - микроорганизмы n. Вторая стадия n перекрытие торфяника кровлей, болото исчезает. n. Превращение торфа в уголь и изменение этого угля в геологической истории, называется углефикацией n углефикация - совокупность вторичных процессов, наложенных на дифференцированное в торфяном болоте вещество nторф превращается в бурый уголь, и последовательно , в каменный и до антрацита. n. По отношению к термину «углефикация» термин «метаморфизм» является частным, так как не охватывает процессы превращения торфа в бурый уголь. n
Углефикация Под степенью углефикации (группой углефикации, стадией углефикации, для каменных углей - стадией или степенью метаморфизма) понимается совокупность определенных физических и химических свойств углей, а также петрографические особенности, обусловленные процессом углефикации. n По степени углефикации угли делятся на n бурые (Б 1, Б 2, Б 3), n длиннопламенные (Д), nгазовые (Г), жирные (Ж), n каменные (К), отощенно-спекающиеся (ОС), тощие (Т), nполуантрациты (ПА) и антрациты (А 1, А 2, А 3, А 4). n
Отражательная способность витринита - ОСВ n n n углепетрографическое изучение катагенеза РОВ по отражательной способности витринита (ОСВ) (показатель преломления) В качестве наиболее универсального показателя для всех стадий углефикации ОВ используются ОСВ и содержание водорода в нем Определение степени катагенеза РОВ важно в связи с прогнозом нефтегазоносности. (теоретические вопросы, в частности влияние температуры, давления и геологического времени на катагенез РОВ) Температура - ведущий фактор катагенеза, менее важна роль давления наиболее остродискуссионен и спорен вопрос о роли геологического времени в данных процессах.
n Показатель температуры и палеотемпературы - степень углефикации органического вещества, фиксируемая величиной отражательной способности витринита - разновидность углистого вещества. при воздействии на витринит температуры: увеличение отражательной способности . используется относительное значение ОСВ (в процентах) которое обозначают символом «R» . в масляной (Rо) или воздушной (Rа) среде. n
Градации катагенеза n n n выделенные градации определяются соответствующим уровнем температуры (палеотемпературы), фиксируются отражательной способностью витринита (R), и степенью катагенетического преобразования ОВ диапазоны изменений: протокатагенез ПК с тремя подградациями - ПК 1, ПК 2, ПКз - от 20 до 50°С, R - от 6 до 7 ед. ; мезокатагенез 1 (МК 1) - от 50 до 100°C, R - от 7, 1 до 7, 8 ед. ; мезокатагенез 2 (МК 2) - от 100 до 135°С, R - от 7, 9 до 8, 5 ед. ; мезокатагенез 3 (МК 3) -от 135 до 165°С, R - от 8, 6 до 9, 5 ед. ; мезокатагенез 4 (МК 4) - от 165 до 185°С, R - от 9, 6 до 10, 0 ед. ; мезокатагенез 5 (МК 5) - от 185 до 205°С, R - от 10, 1 до 11, 0 ед. ; апокатагенез 1 (АК 1) - от 205 до 220°С, R - от 11, 0 до 12, 0 ед. ; и т. д.
Граничные Шкала углефикации ОСВ 0 С Т Группа Стадия 10 Rа усл. ед Ro, % стадий углефикаци в воздухе масле и 60– 70 Шкала катагенеза по Н. Б. Вассоевичу в Градация Подстадия 100– 120 140– 160 58 < 0, 26 ПК 1 Б 2 (02) 58– 66 0, 26– 0, 41 ПК 2 66– 70 0, 41– 0, 50 ПК 3 Д (I) 70– 90 Б 1 (01) Б 3 (03) Бурые угли 70– 75 0, 50 -0, 62 МК 1 75– 85 0, 62 -0, 94 МК 2 85– 91 0, 94 -1, 17 МК 3 Каменные Г (II) угли Ж (III) 170– 180 К (IY 91– 99 1, 17 -1, 56 ОС (Y) 99 -108 1, 56 -2, 00 МК 5 Т (YI) 108 -116 2, 00 -2, 50 АК 1 А 1 (YII-YIII) 116 -130 2, 50 -3, 40 АК 2 А 2 (YIII-IX) 130 -138 3, 40 -4, 40 А 3 (IX) 138 -150 4, 40 -5, 50 АК 3 -4 Мезокатаге нез МК 4 180 -210 Протокатаг енез До 350 Антрациты Апокатагенез
Измерения ОСВ n n n Измерения проводятся в поляризованном монохромном свете в воздухе (Ra) и в кедровом масле Ro. В начале катагенеза содержание углерода в ОВ составляет 60 %, выход летучих веществ 63 % и ОСВ, Rо – 0, 25 %. Растет уровень катагенетического изменения ОВ: растет содержание углерода и ОСВ, Rо ; выход летучих веществ падает На границе катагенеза и регионального метаморфизма : ОВ полностью реализует свой нефтегазовый потенциал и превращается в органический графит - содержание углерода в ОВ достигает 100 %, выход летучих веществ – равным 0
Катагенез РОВ Дифференциация ОВ, начавшаяся в диагенезе nгеологические параметры стадий катагенеза: температура, глубина погружения пород и соответствующее геостатическое давление. n Граница между диагенезом и катагенезом (торфяной и буроугольной стадиями) проходит на глубине 100 -300 м, геостатическое давление - 25 -100 кг/см 2. n. Граница между прото- и мезокатагенезом (буроугольной и каменноугольной стадиями) соответствует глубинам 1, 5 -2 км и геостатическому давлению 340 -400 кг/см 2, n. Граница между мезо- и апокатагенезом - на границе 6 -7 км с геостатическим давлением 1500 -1800 кг/см 2. n. Общая направленность изменений ОВ – обогащение его углеродом, перераспределение водорода и, особенно, гетероэлементов – азота, серы и кислорода. nв РОВ осадочных пород увеличивается доля битумоидов n n. Процесс преобразования ОВ в зоне катагенеза: n потеря массы без привноса компонентов извне. n
Постадийная характеристика процессов преобразования ОВ в катагенезе n n n 1. Ранний катагенез. Буроугольная стадия. Продолжительность стадии n· 105 – n· 107 лет. Глубина захоронения - 0, 1 - 2, 5 км. Нефтематеринские породы - глинистые, мергелистые и алеврито-глинистые. Глины преимущественно иллитовые, с примесью других глинистых минералов Пористость пород снижается до 20 -15 %, а объемный вес скелета породы возрастает до 2, 2 - 2, 3 г/см 3. Гуминовые кислоты постепенно теряют способность растворяться в щелочах. Жирные кислоты частично декарбоксилируются, частично полимеризуются. Битуминозные компоненты приобретают менее кислый
1. Ранний катагенез. Буроугольная стадия Геохимическая обстановка – восстановительная. Сохраняется застойный n режим подземных вод Основные процессы – разукрупнения (укрупнения) молекул ОВ. Сорбция наиболее высокомолекулярных и кислых компонентов. Декарбоксилирование кислот. n Образование СО 2 и в меньшем количестве СН 4 n За счет декарбоксилирования кислот происходит дополнительное образование углеводородов, главным образом за счет жирных кислот. n
Средний катагенез. Каменноугольная стадия n n n 2. Средний катагенез. Каменноугольная стадия. Продолжительность – n· 107 лет. Глубина захоронения осадков - 1, 6– 10 км. Нефтематеринские породы те же, что и на предыдущей стадии, но более уплотненные Пористость пород снижается до первых процентов, объемный вес скелета увеличивается до 2, 6 -2, 65 г/см 3. Битумоиды становятся еще более нейтральными и более легкими, в них возрастает роль масляной фракции Геохимическая обстановка – восстановительная. Создаются области питания пористых пород водами и области их разгрузки.
Средний катагенез. Каменноугольная стадия n n n n Основные процессы – перераспределение водорода в ряде компонентов ОВ и потеря гетероэлементов Битумные компоненты дифференцируются: часть сорбируется и выпадает в твердую фазу, часть становится более легкой, нейтральной, существенно углеводородной. Изосоединения переходят в нормальные. Стадия зрелой микронефти – завершается процесс дополнительной генерации углеводородов усиливается преобразование углеводородов: возникают менее крупные молекулы. Растет роль метановых углеводородов, частично за счет нафтеновых, наименее устойчивых. Микронефть по своим свойствам все больше приближается в капельно-жидкой нефти (т. е. к макронефти).
Поздний катагенез. Антрацитовая стадия. n 3. Поздний катагенез. Антрацитовая стадия. Продолжительность – n· 107 – n· 108 лет. Глубина захоронения осадков - от 8– 10 до 12– 15 км.
Нефтематеринские породы –сильно уплотненные глинистые, алеврито-глинистые сланцы, аргиллиты, с ничтожной пористостью и объемным весом, почти равным удельному. Сохраняются лишь следы битуминозных компонентов. n Основные процессы - молекулярная перестройка глинистых минералов, новообразование и растворение минералов. n ОВ теряет гетерогенные элементы, а также водород, главным образом, в виде СН 4 - стадия разложения остаточной микронефти. К концу стадии микронефть исчезает полностью и образуется метан. n Генетическое определение нефти : нефть представляет собой аккумуляцию широко распространенных в стратисфере и первоначально рассеянных в осадочных горных породах жидких (в основном) гидрофобных продуктов фоссилизации ОВ, возникавших и изменявшихся на разных стадиях литогенеза, преимущественно на стадиях катагенеза (По Н. Б. Вассоевичу) n
Вертикальная геохимическая или термобарическая зональность процесса нефте- и газообразования n n Гипотеза Д. Уайта – смена фазового состояния с глубиной Распределение нефти и углеводородных газов зависит от величины углеродного коэффициента или степени метаморфизма углей. геохимическая зональность связана с изменением давления и температуры в разрезе осадочного чехла В. А. Соколов выделил четыре геохимические зоны: 1) биохимическую, 2) переходную, 3) термокаталитическую и 4) газовую.
Вертикальная геохимическая или термобарическая зональность процесса нефте- и газообразования n 1. Биохимическая зона располагается на глубине до 150 м и производит в основном углекислый газ и метан, а также другие газы (Н 2, Н 2 S, NН 3, N 2) и некоторое количество битумоидов. Это зона диагенеза, где главным фактором преобразования ОВ является геохимическая деятельность микроорганизмов.
Вертикальная геохимическая или термобарическая зональность процесса нефте- и газообразования 2. Переходная зона : глубины от 150 до 1000 -1500 м n. Минимум интенсивности образования УВ. Это зона протокатагенеза. Первичное биогенное ОВ завершает свое преобразование под воздействием микроорганизмов и переходит в новую, нерастворимую форму. n. Главные факторы дальнейшего преобразования - температура, которая в переходной зоне ещё недостаточно высокая n
Вертикальная геохимическая или термобарическая зональность процесса нефте- и газообразования n n n 3) Термокаталитическая зона - глубины от 1000 -1500 до 6000 м характеризуется образованием жидких УВ и жирных газов. Это зона мезокатагенеза.
Вертикальная геохимическая или термобарическая зональность процесса нефте- и газообразования 4. Газовая зона находится на глубинах свыше 6000 м. В ней образуется только метан. n
Вертикальная зональность, или стадийность процесса нефтеи газообразования - закономерное изменение интенсивности и фазового состояния УВ в процессе их генерации, в зависимости от изменения геохимических и термобарических условий в нефтегазопроизводящих породах на разных глубинах разреза стратисферы.
главная фаза нефтяное окно n n n нефтеобразования (ГФН): этап резкого образования жидких УВ в мезокатагенезе назван Н. Б. Вассоевичем главной фазой нефтеобразования (ГФН). Зарубежные исследователи назвали ГФН нефтяным окном. По Н. Б. Вассоевичу (1967) ГФН - это этап в геохимической истории погружающейся осадочной толщи, находящейся на глубинах примерно 2 -4 км и при температуре от 80 до 150 °С, на котором потенциально нефтематеринские породы реализуют свой нефтепроизводящий потенциал. Интервал разреза осадочных пород, в котором проявляется главная фаза нефтеобразования, Н. Б. Вассоевич назвал главной зоной нефтеобразования (ГЗН).
Главная фаза нефтеобразования n n n В составе нефтей, формирующихся в ГФН наиболее полно наследуются фрагменты химической структуры исходного ОВ. В фазу начала и прогрессирующего развития нефтеобразования первичная миграция битумоидов настолько затруднена, что состав возникающих в небольших количествах нефтей определяется в основном миграционной способностью отдельных фракций битумоидов, а не особенностью битумоидов нефтематеринских толщ. В фазу затухания катагенетическое преобразование ОВ приводит к тому, что связь состава формирующихся и эмигрирующих жидких углеводородов с составом исходного ОВ проявляется также слабо. В настоящее время оценка количества формирующихся углеводородов остается дискуссионной. Разноречивы и данные различных исследователей о градациях катагенеза, соответствующих проявлению ГФН: МК 1, МК 2, МК 3.
n n Преобразование рассеянного ОВ начинается и завершается метанообразованием. Второй, после биохимического, и более значительный этап газообразования происходит на больших глубинах на границе мезо- и апокатагенеза - главная фаза газообразования (ГФГ), а интервал разреза осадочных пород, в котором она проявляется, определена как главная зона газообразования (ГЗГ) (С. Г. Неручев , 1973) Глубинам проявления ГФГ соответствуют более жёсткие термобарические условия. ГФН и ГФГ подчёркивают временную составляющую, а ГЗН и ГЗГ пространственную составляющую процесса нефте- и газообразования.
n n n Особенности проявления вертикальной геохимической зональности нефте- и газообразования зависят от следующих факторов: геотектонических условий и проявления тектоно - и флюидодинамики, генетического типа ОВ, геотермического градиента времени воздействия различных температур и давлений на нефтегазопроизводящие породы и других.
Характеристика главных зон нефте- и газообразования n n n n n Главная зона нефтегазообразования - градации МК 1 (Д) – МК 2 (Г): температура от 80 -90 до 150 -160 °С, ОСВ (Ro) - от 0, 5 до 0, 85 %. Глубины ГЗН зависят: от геотектонических условий, скорости погружения потенциально нефтепроизводящих пород: в платформенных условиях - от 1, 5 до 3, 5 км, в глубоких впадинах платформ и в альпийских прогибах - от 3, 5 до 7, 5 км. источником энергии для эмиграции нефти и газа является аномально высокое поровое давление, которое создается при Генерации нефти и газа (превышающее на 10 -20 МПа нормальное гидростатическое давление). В конце градации МК 2 при температуре около 150 -160 °С происходит исчерпание полимерлипидных молекулярных структур ОВ - резкое прекращение процесса нефтеобразования.
Главная зона газообразования n n n n n Температура изменяется от 160 -170 до 250 -260 °С. Показатель ОСВ (Ro) растёт от 0, 85 до 3, 5 %. В ГЗГ образуется метана больше, чем на всех предыдущих подстадиях катагенеза, метан становится основным газовым компонентом. ГЗГ развивается в породах, с любыми генетическими типами ОВ не постепенно, а импульсивно, Образуя два максимума газообразования в интервале градаций от МК 3 до АК 2 Первый максимум газообразования - зона генерации жирных газов или первичных газоконденсатных систем в пределах градации МК 3. Интенсивность генерации УВ выше у сапропелевого ОВ по сравнению с гумусовым. Состав газов: метан, большое количество его гомологов и низкокипящих нефтяных УВ. Второй максимум газообразования - зона генерации сухих газов (метана) в пределах градаций МК 5–АК 2. Интенсивность генерации метана выше у гумусового ОВ по сравнению с сапропелевым ОВ. ГЗГ фиксируется на глубинах от 3, 5 до 7, 5 км на платформах от 7 до 17 км в глубоких впадинах платформ, в альпийских краевых и межгорных прогибах.
Стадийность и зональность газообразования Газообразование протекает на всех этапах трансформации РОВ – от седиментогенеза до глубокого метагенеза. n гумусово-гумоидная составляющая ОВ генерирует преимущественно метан, n за счет полимерлипидных составляющих РОВ на определенных градациях катагенеза формируются гомологи метана. n. Углекислый газ образуется – от начальных стадий изменения ОВ до зон глубокого апокатагенеза и метагенеза. nмаксимум генерации сероводорода и азота (аммиака), приходится на период диагенеза. n
Основные этапы в процессе термокаталитического превращения ОВ пород Генерация преимущественно диоксида углерода и незначительного количества метана на этапе протокатагенеза (ПК 1 -ПК 3). Образование залежей углеводородов в зоне протокатагенеза за счет аккумуляции генерирующихся летучих продуктов маловероятно. n 2. Генерация основной массы нефти в отложениях с сапропелевым и гумусо-сапропелевым ОВ на этапе начального мезокатагенеза (МК 1 -МК 2, проявление ГФН). Генерация и одновременная эмиграция нефтяных углеводородов из материнских пород в пластыколлекторы ---- формирование основной массы нефтяных залежей. 1. n
Основные этапы в процессе термокаталитического превращения ОВ пород 3. Интенсивная генерация углеводородного газа и первичных газоконденсатных систем на градации МК 3, в начале проявления ГФГ. После интенсивного нефтеобразования происходит формирование первичных газоконденсатных скоплений и газоконденсатно-нефтяных залежей. n 4. Генерация основной массы метана на градациях катагенеза МК 5 -АК 2 во времени проявления второго максимума газообразования ГФГ, что создает условия для образования на этом этапе залежей сухого метана. n 5. Генерация газов с высоким содержанием кислых компонентов (СО 2, Н 2 S) на градациях АК 3 -4 после завершения ГФГ и прекращения интенсивной генерации метана n
n n Размещение ГФГ под ГФН. А. Э. Конторович выделил два пика усиленного газообразования в процессе изменения РОВ: верхний, соответствующий градациям ПК 3 -МК 1, и нижний – на уровне МК 4 -МК 5.
Нефте- и газоматеринский потенциал осадочных пород Осадочные породы, содержащие ОВ, способное генерировать нефть и (или) газ в катагенезе в количествах, достаточных для формирования при благоприятных условиях промышленных скоплений УВ являются нефте- и (или) газоматеринскими. n Основным показателем продуцирующих свойств пород служит удельная газо- и битумогенерация в единицах массы или объема. Удельный нефтематеринский потенциал определяется количеством нефти в миллиграммах на 1 г породы или в килограммах на 1 т (1 м 3) породы, которое может образоваться за всё время её нахождения в зоне катагенеза. n. Газоматеринский потенциал оценивается количеством газа в кубических метрах на 1 т или 1 м 3 породы. n Масштабы генерации УВ определяются генетическим типом, степенью катагенетического преобразования и концентрацией ОВ в породе. n
Нефтематеринские породы За минимальную концентрацию ОВ, способную обеспечить промышленную нефтеносность, принимают 0, 4 -0, 5 % для глинистых пород и 0, 1 -0, 2 % для карбонатных пород, при достаточной толщине (мощности) n. Нефтематеринские породы оценивают и классифицируют по величине генетического потенциала в килограммах на тонну или в миллиграммах на грамм следующим образом: менее 2 – порода, не производящая нефть, но обладающая небольшим газовым потенциалом; 2 -6 нефтематеринская порода с умеренным потенциалом; более 6 - нефтематеринская порода с высоким потенциалом. (Б. Тиссо и Д. Вельте, 1981) n. Породы с очень высокими значениями генетического потенциала (более 100 кг/т или мг/г) имеют очень высокие концентрации ОВ n. I или II типа - нефтепроизводящие при нахождении в ГЗН, nлибо - горючий сланец при глубине погружения, не достигающей ГЗН. n
Фазы процесса генерации нефти n n Нефтематеринские породы имеют три стадии развития: потенциально нефтематеринскую, нефтепроизводящую и постнефтематеринскую. В соответствии с интенсивностью процесса генерации нефти в едином цикле нефтеобразования в осадочной породе А. Э. Конторовичем и С. Г. Неручевым (1971 г. ) выделены следующие фазы: 1) созревания потенциально нефтепроизводящих отложений; 2) начала и прогрессивного развития нефтеобразования; 3) главная фаза нефтеобразования; 4) затухания нефтеобразования; 5) существования нефтепроизводивших отложений.
Скачать презентацию Геология нефти и газа Стадии преобразования
катагенез.ppt