Органическое вещество в литогенезе Лекция 10 Нефтегазоматеринские породы

Органическое вещество в литогенезе Лекция 10 Нефтегазоматеринские породы

Нефтегазоматеринские породы • Итогом геохимических исследований ОВ является выделение нефтегазоматеринских пород и оценка их генерационного потенциала. • Важнейшими критериями выделения НГМП являются: • количество ОВ (Сорг. ); • качественный состав ОВ (сапропелевое или смешанное - существенно сапропелевое); • степень катагенетической превращенности пород и ОВ;

Нефтегазоматеринские свиты (НГМС) • НГМ-свита — парагенетическая ассоциация обогащенных автохтонным ОВ пород, рождающая в процессе литогенетической эволюции УВ, способные к аккумуляции • Неотъемлемым свойством НГМ породы должна быть способность рождать и отдавать УВ, в том числе, и жидкие (микронефть). Последовательные этапы эволюции нефтегазоматеринской свиты. «потенциально нефтегазоматеринская свита» (ПНГМ-свита) отвечает этапу начального существования объекта от седиментогенеза до раннего протокатагенеза включительно, когда генерационные свойства объекта только сложились и готовы к реализации. В геологии известно немало случаев, когда нефтегазоматеринский потенциал объектов так и остался нереализованным вследствие недостаточной зрелости (глинистые сланцы). «нефтегазопроизводящая свита» характеризует этап реализации потенциала (от конца ПК до начала АК), генерация УВ происходит и в настоящее время там, где НГМ-свиты находятся в зоне максимальных за их историю Т. «нефтегазопроизводившая свита» , предполагает генерацию УВ только в геологическом прошлом. Однако этот термин имеет двоякое значение. Во-первых, он может означать прекращение генерации УВ на каком-то этапе эволюции НГМ-свиты (вследствие восходящих движений, снижения теплового потока и др. ), когда генерационный потенциал еще не исчерпан. Для каждого конкретного объекта выделение НГМ-свиты проводится с учетом • • • уровня катагенетической зрелости.

Катагенез ОВ баженовского горизонта (на основании Ro) • На фоне унаследованного теплового потока на отдельных участках имели место фазы термального прогрева и гидротермальной деятельности, ускорявшие процессы нефтегенерации. • Гидротермы сопровождались образованием высокотемпературных минералов (цирконов в коре выветривания, кварц-карбонатных жильных пород)

Генерация углеводородных флюидов из керогена (ПК 3 -МК 4) ПК 3 “oil window” кероген МК 1 -МК 3 МК 4 -МК 5 Increase of resistivity in source rock as a function of increase of oil saturation -Bakken Formation, Williston Basin (Meissner, 1978)

Количество ОВ (Сорг) • Степень обогащения породы ОВ должна быть таковой, чтобы НГМ порода имела способность рождать и отдавать УВ, в том числе, и жидкие (микронефть). • Нижним пределом концентрации Сорг в породе, с которого начинается отдача УВ (в случае сапропелевого и/или существенно сапропелевого ОВ), является значение 0, 1% на породу — при средних градациях катагенеза (МК). • При смешанном типе ОВ гумусово-сапропелевом концентрация Сорг должна быть более 0, 2% • В породах безкарбонатных и низкокарбонатных (в глинистых и глинисто-алевритовых) за нижний концентрационный предел Сорг необходимо принимать величину несколько большую — не 0, 1, а 0, 2% на породу. • Это связанно с тем, что в силикатных породах значительно выше изначальное содержание минеральных окислителей, прежде всего окисного Fe, поэтому и ОВ в них более окислено в анаэробном диагенезе и прочих равных условиях нефтематеринский потенциал его ниже.

Количество ОВ (Сорг) • НГМ породы, содержащие сапропелевое и/или существенно сапропелевое ОВ, по концентрациям в них Сорг поделены на следующие группы (вес. %): • 1) породы со сверхрассеянной формой ОВ (Сорг < 0, 1); • 2) субдоманикоидные (0, 1 -0, 5); • 3) доманикоидные (0, 5 -5, 0); • 4) доманикитные (5, 0 -25, 0). • 5) собственно сапропелиты, Сорг > 25 % • К НГМ (точнее — к микро. НГМ, т. е. отдающими микронефть) по концентрации Сорг относятся породы всех вышеперечисленных групп, кроме первой. • Граница доманикоидов и доманикитов проходит при Сорг=5 вес. %. Близко к медианному и среднеарифметическому значениям Сорг в стратотипических разрезах доманиковой формации D 3 – север Русской плиты (по сотням определений). • Доманиковая формация состоит из доманикитов (Copr > 5 -22%, с модой 7 -9%) и из доманикоидов (Сорг = 0, 55%, с модой 0, 8 -1, 5 %). Субдоманикоиды (Сорг = 0, 1 -0, 5%) крайне редки, породы со сверхрассеянной формой не встречаются. • На рубеже субдоманикоидных и доманикоидных пород (0, 5%) отмечается смена свойств и особенностей пород — как правило, сероцветные породы переходят в темноцветные (коричневые и черные).

Схема распределения Сорг. в отложениях баженовской свиты 2% 4% 9% 14% 20%

Литологический состав НГМ пород • В фациальном профиле осадочных пород — от конгломератов до глин (аргиллитов), и глинисто-карбонатных пород концентрация автохтонного ОВ находится в прямой зависимости от количества глинистой (пелитовой) примеси. • Наиболее благоприятны отложения пелитовой структуры – глины (аргиллиты), глинистые алевролиты. • В ряду карбонатных - глинистые карбонаты - мергели - карбонатные аргиллиты последние члены по концентрации ОВ не уступают чисто глинистым породам, а нередко превосходят их. Для этих пород существенную роль играет петрографический тип карбонатной составляющей, определяемый фациальной принадлежностью породы: наивысшие концентрации ОВ приурочены к хемогенным и фитогенным (водорослевым) карбонатам. Минералогический состав может быть как кальцитовый, так и доломитовый и смешанный. • • • Обогащенные сапропелевым ОВ нередко бывают и кремнистые породы, в особенности их глинистые разности (глинистые силициты). Такие породы слагают, например, пиленгскую свиту (миоцен) Сахалина, встречаются в баженовской свите (J 3) Западной Сибири, доманиковой свите (D 3) Русской плиты, куонамской свите (S 1 -2) Сибирской платформы и в других формациях.

Литологический состав НГМ пород • В песчаных, а тем более в грубозернистых породах содержание сапропелевого ОВ обычно ничтожно (менее n-0, 01%). • Однако песчаные породы Рz 3 и Mz-Kz, т. е. генетически связанные с эпохами, когда высшая растительность завоевала континенты, нередко бывают обогащенные гумусовым ОВ в детритной форме 1— 2% на породу. • Для песчано-алевритовых пород до. Рz-Рz 1 обогащение ОВ связано с детритом донных бурых водорослей (Laminarites, Vendotenia). • Примером формации, сложенной подобными породами, могут служить ламинаритовые слои котлинского горизонта V 2 Русской плиты. Такие породы в до. Рz-Рz 1 встречаются редко. • Бурые водоросли (Phaeophita) обладают крайне низким содержанием липидов (1— 3%), и их геохимическое поведение близко к таковому гумусового ОВ. • Формации, сложенные такими песчано-алевритистыми породами, могут рассматриваться лишь как газоматеринские свиты (ГМ-свиты).

Нефтегазоматеринские свиты (до. Pz-Pz 1 -2) Качество ОВ • Классификация пород по признаку концентрации Сорг и все их свойства относятся исключительно к объектам, содержащим сапропелевое и/или существенно сапропелевое ОВ, биоценотически представленное планктонными водорослями (альгинит) и/или зоосоставляющей (хитинит), иногда с небольшой примесью бентосных водорослей (псевдовитринит). • Такие объекты представляют НГМ-свиты, сформированные в эпохи, когда не существовало высшей наземной флоры и накапливающееся в бассейнах ОВ было гарантировано от примесей компонентов, аллохтонных по отношению к самому бассейну. • • Подобные НГМ-свиты наиболее характерны для бассейнов древних платформ и их краевых частей. • ОВ осадочных пород чаще всего формировалось за счет ограниченного числа групп организмов.

Группа альгинита Альгиниты (остатки водорослей) – преобразованные остатки белково-целлюлозных компонентов. По степени разложения: талломоальгинит – форменные остатки водорослей (комочки в шлифах) - в проходящем свете желтые, в отраженном – серые цвета; коллоальгинит – более разложившаяся бесструктурная масса –в проходящем свете красновато-коричневые, в отраженном – светло-серые цвета. В УФ свете – не люминисцируют.

Нефтегазоматеринские свиты (Pz 3 , Mz и Kz ) • В Pz 3, Mz и Kz чисто сапропелитовые породы редки, особенно в морских фациях. • В Kz часто встречаются сапропелитовые доманикоидные и доманикитные формации озерного генезиса аридных зон, например, формация Грин Ривер Северной Америки. • НГМ-свиты Pz 3, Mz и Kz накапливались во времена, когда континенты были уже заселены высшей растительностью, плохо окисляющейся даже в зоне аэрации. Это приводило к сносу растительного детрита в бассейны седиментации, на огромных пространствах бассейнов в осадках захоронялось смешанное гумусово-сапропелевое ОВ. • И только на участках акваторий, значительно удаленных от источников сноса и в озерных котловинах аридных зон могли накапливаться чистые сапропелиты. • В эти эпохи накопление ОВ в существенно большей степени зависело от климатических условий,

Нефтегазоматеринские свиты (Pz 3 , Mz и Kz ) • Следствием сноса континентального растительного детрита в бассейны явилось общее увеличение концентрации ОВ практически во всех типах пород, особенно в терригенных. • Поскольку за генерацию жидких УВ ответственны прежде всего сапропелиты, то при смешанных разностях ОВ нижний предел концентрации Сорг для НГМП становится расплывчатым и неоднозначным. • Это значение заведомо выше 0, 1— 0, 2%, каковым оно является для пород с чисто сапропелевым ОВ.

Майкопская нефтематеринская толща, Азербайджан (олигоцен-миоцен) Источник: Exploration Technologies, Inc. http: //www. eti-geochemistry. com/fieldtrip/images/figure 01. html

Классификация типов материнской породы Pepper and Corvi (1995, MPG) А – тип II S; В – тип II ; С - тип I ; D, E – тип III H; F – III-IV

Органофации A Описание органофации Морская, кремнистая или карбонатная/ эвапоритовая Содержание серы Высокое Обстановки осадконакопления/возраст Морские, зоны апвеллинга, бассейны без доступа терригенного материала (любой возраст) Международная классификация Морские водоросли, бактерии Пресноводные водоросли, бактерии Среднее Морские с доступом терригенного материала (любой возраст) «Тектонические» неморские бассейны, прибрежные равнины (Фанерозой) Некоторые затапливаемые прибрежные равнины (Mz и моложе) Тип II Тип I нефть Тип III Нефть, газ Тип III/IV газ Основная биомасса Морские водоросли, бактерии B C D E F Ø Ø Ø Морская, кремнистая Терригенная, неморская богатая восками Кутикулы высших растений, воски, лигнин; бактерии Низкое Терригенная, неморская бедная восками Лигнин Низкое Озерная, неморская Низкое Прибрежные равнины (Pz и моложе) Тип IIS Образующиеся флюиды нефть Выделяются по условиям осадконакопления и видам биопродуцентов органического вещества (ОВ). Связь между материнской породой и образующимися флюидами, что позволяет: Ø делать выводы типе флюида и составе нефти на основании геохимических исследований ОВ

Органофации Содержание серы Обстановки осадконакопления/возраст Международная классификация Морские водоросли, бактерии Высокое Тип IIS нефть Морская, кремнистая Морские водоросли, бактерии Среднее Тип II нефть C Озерная, неморская Пресноводные водоросли, бактерии Низкое Морские, зоны апвеллинга, бассейны без доступа терригенного материала (любой возраст) Морские с доступом терригенного материала (любой возраст) «Тектонические» неморские бассейны, прибрежные равнины (Фанерозой) Тип I нефть D E Терригенная, Кутикулы высших неморская растений, воски, богатая восками лигнин; бактерии Низкое Некоторые затапливаемые прибрежные равнины (Mz и моложе) Тип III Нефть, газ F Терригенная, неморская бедная восками Низкое Прибрежные равнины (Pz и моложе) Тип III/IV газ Описание органофации Основная биомасса A Морская, кремнистая или карбонатная/ эвапоритовая B Лигнин Образующиеся флюиды

Выводы • НГМ-свиты известны во всех системах палеозоя, мезозоя и кайнозоя, а также в венде и рифее. • Поскольку фиксируется синхронность циклов седиментации разных порядков для различных бассейнов, постольку возможна и корреляция НГМсвит между собой и прослеживание их на региональном, межрегиональном и даже на глобальном уровнях. • Наиболее распространенными в мире являются НГМ-свиты D 3, C 1 и I 3, а также Cm 1 -2, O 2, S 1, P 1, K 1 -K 2 cm, Pg 3 -N 1.

Оценка нефтематеринских свойств пород (CPI) I

Нефтематеринский потенциал –Пнм • • Пнм – это количественный или полуколическтвенный критерий, позволяющий судить о масштабах возможной генерации НМ-породой микронефти – нефти. Он определяется качеством и количеством содержащегося в ней ОВ. Разделяют понятия потенциал ОВ (Пнм) и потенциал породы Ппнм. 1. Породы могут содержать «благородный» алиновый тип ОВ, но его содержание в породе будет невелико. 2. Иной случай, порода богата ОВ арконового состава, обладающим ничтожным Пнм. 3. Мощная глинистая НМ-толща обладает богатейшим Пнм и Ппнм, но геологические условия неблагоприятны для эмиграции микронефти. Пнм остается нереализованным. Реализация Пнм охватывает восходящий этап процесса нефтеобразования (стадии диа- и катагенеза), этап «зрелости» (градации МК 1, МК 2, МК 3) и этап нисходящий (вторая половина мезокатагенеза).