ИССЛЕДОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ ГОРНЫХ РАСТВОРОВ

А.А. Карцев, О.П. Абрамова, М.Я. Дудова (МИНХ и ГП им. акад. И.М. Губкина)

В сб. «Методы и направления исследования органических веществ подземных вод»,  ч.2, вып. 96. М. 1975.- с.146-149

В последние годы уделяется значительное внимание исследованию растворов, отжимаемых из почв, илов и горных пород в условиях высоких давлений. Сравнительно хорошо изучен минеральный состав этих растворов. Исследование органических веществ, их роли в развитии различных процессов почвообразования, миграции микрокомпо­нентов, редукции сульфатов и железа проводилось ранее лишь в иловых и почвенных растворах /А.А. Роде (1949 г.), В.Н. Симаков (1954 г.), Н.Д. Старикова (1959 г.) и др./.

Вопросы изучения органической составляющей так называемых горных растворов рассмотрены впервые в работах А.А. Карцева и др. [3].

Под горными растворами следует понимать сумму всех видов физически связанных вод водоупорных и проницаемых пород, а также капиллярные и защемленные свободные воды, сингенетичные содержащим их породам и отжимаемые под прессом.

Для выделения горных растворов нами применялась известная методика П.А. Крюкова [2]. Исследуемые образцы пород отпрессовывались в специально изготовленных пресс-формах с помощью гидравлнческого пресса, обеспечивающего нагрузки до 10 000 кг/см2. Во избе­жание влияния внешних источников поступления органических веществ отжимаемый горный раствор, все подготовительные операции, предшествующие процессу отжатия, выполнялись с соблюдением особых мер предосторожностей. Контрольные определения для установления чистоты эксперимента показали вполне удовлетворительные результаты.

Содержание органического углерода в горных растворах (определено методом сухого сожжения по Л.П. Крыловой)

Геологический возраст Интервал изученного разреза, м. Литологический состав Естественная влажность, % Сорг, мг/л
Палеоген 155-266 Глина 14,49 43,1
323-383 -“- 11,57 52,5
383-444 -“- 8,60 130,0
456-486 -“- 8,10 115,0
Верхний мел 807-810 Мергель - 58,8
Нижний мел 2785-2790 Аргиллит 1,46 117,8
3044-3049 -“- 1,02 250,8
3057-3062 -“- 0,21 268,2
Верхняя юра 2039-2044 Известняк 0,86 249,0
2170-2118 -“- 1,09 243,0
Средняя юра 3289 Аргиллит 2,0 270,0
3360-3365 -“- 0,28 431,8
Палеозой 2431-2435 Глина 1,9 49,0

Отжатию подвергались образцы кернов мезозой-кайнозойских и палеозойских отложений Восточной Туркмении. В полученных горных растворах были выполнены определения нелетучих и летучих органических веществ, впервые сделана попытка качественной их идентификации.

Содержание нелетучего органического углерода Сорг определяли методом сухого сжигания, по Л.П. Крыловой [I]. Результаты анализов приведены в таблице. Как видно из этой таблицы, содержание нелетучего органического углерода в исследованных горных растворах колеблется от десятков до нескольких сотен миллиграммов на литр. Отмечается, что максимальные концентрации приурочены к горным растворам глинистых и аргиллитовых пород. С увеличением геологического возраста в целом по разрезу концентрация органического углерода возрастает от 43,1 в палеогене до 431,8 мг/л в юре

В пределах изучаемой территории наиболее обогащены дисперсным органическим веществом нижне-среднеюрские, верхне-юрско-неокомские и альбские глинистые толщи. Их принято называть нефтегазоматеринскими. В этом отношении интересно, что наибольшие концентрации (сотни миллиграммов на литр) органического углерода приурочены к горным растворам, выделенным из глинистых разностей пород средней верхней юры и нижнего мела (неокома). Менее высокие содержания (десятки миллиграммов на литр) отмечены для пород различного литологического состава палеогена, верхнего мела и палеозоя.

Выполненное по методике Е.Л. Быковой определение летучего органического углерода показало, что содержание его в общем имеет тот же порядок, что и нелетучего органического углерода.

Проведенные исследования с применением метода тонкослойной хроматографии показали, что в горных растворах молодых (палеогеновых) пород имеются нафтеновые кислоты (до 20 мг/л), что свидетель­ствует о существенной их доле в составе органических компонентов горных растворов.

           В пробах горных растворов из более древних пород при хроматографировании в системе петролейный эфир - серный эфир (7 - 3) обнаружены органические вещества с Rf=0.96. Химический состав их пока не установлен, но судя по Rf и системе, в которой проводи­лось хроматографирование, выделенные вещества следует отнести к соединениям неполярного характера, очень вероятно, что это углеводороды.

Полученные предварительные результаты изучения качественного состава органических веществ хорошо увязываются с представлениями о стадийности процессов нефтеобразования и существовании главной стадии нефтеобразования в условиях среднего катагенеза осадочных отложений. Так, в более молодых породах горные растворы содержат кислородсодержащие органические компоненты, которые, по-видимому, переходят в раствор в пластовых водах на ранних стадиях уплотнения глин. На больших глубинах в составе горных растворов имеются нейтральные органические компоненты типа углеводородов.

Количественная характеристика органических веществ горных растворов показывает, что на долю высвобождающихся при уплотнении осадочных пород «возрожденных» вод приходится до сотен миллиграммов на литр растворенных органических веществ. Такие значительные количества имеют большое значение для процессов нефтеобразования, главная фаза которых наступает, по-видимому, при погружении осадочных пород на глубины порядка 1500-2000 м.

Таким образом, сделаны лишь первые шаги по идентификации качественного состава органических веществ горных растворов. Большой интерес для дальнейших их исследований представляет изучение органических веществ, генетически связанных с нефтью, например, суммы битуминозных компонентов, ароматических углеводородов группы бензола и других. Обнаружение их в горных растворах позволит исследователям с большей степенью обоснованности подойти к расшифровке процессов нефтеобразования и нефтенакопления, диагностике нефтематеринских пород и нефтематеринских вод.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Крылова Л.П. Определение углерода органического вещества природных вод методом сухого сожжения. Гидрохимические материалы. т. 26. Изд. АН СССР, 1957.
  2. Крюков П.А. Горные, почвенные и иловые растворы. Изд-во «Наука», Новосибирск, 1971, 220 с.
  3. Карцев А.А., Абрамова О.П., Дудова М.Я., Ходжакулиев Я.А. О составе органических компонентов горных растворов. Изв. вузов, сер. «нефть и газ», № 9, 1970, с.24-25.