СРАВНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАТИВНОСТЬ ДАННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДОРАСТВОРЕННОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА КОЛЛЕКТОРСКИХ ГОРИЗОНТОВ, ПОРОВЫХ РАСТВОРОВ И ВОДОРАСТВОРИМОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ВОДОУПОРНЫХ ТОЛЩ

М.И. Суббота, А.Ф. Романюк, А.В. Готгильф

  В кн: «Исследования в области органической  гидрогегохимии нефтегазоносных бассейнов». М., Наука, 1982. с. 63-66.

Для правильной интерпретации результатов исследования 0В, растворен­ного в подземных водах, необходимо иметь полное представление о том, из каких участков и какая вода извлекается из горной породы, какова связь 0В с породой. Органическое вещество, содержащееся в водах глубо­копогруженных горизонтов нефтегазоносных бассейнов, может быть сингенетичным (образуется в седиментационных и древнеинфильтрационных водах), параавтохтонным (образуется в водоупорах и пласте-коллекторе) и аллохтонным (привнесённым в результате миграции). Основную массу ВРОВ составляет параавтохтонное 0В, образовавшееся на стадиях ГФН и ГФГ.

В настоящее время водорастворенные 0В исследуются в пластовых водах (ВРОВ), в поровых растворах (ОВПР) и определяется полное содер­жание растворимых 0В главным образом в глинистых породах (ВРиОВ).

В пластовых водах определяются ВРОВ, состоящие из разнообразных групп органических веществ (Copг,  Схл,  Nхл, жирные кислоты, орга­нические кислоты и пр.), некоторые индивидуальные компоненты — бен­зол, толуол и смеси фенолов, нафтеновых кислот и пр. Общее суммарное содержание всех 0В в пластовых водах достаточно точно не определяется (особенно летучих), и неизвестно, какие именно 0В, содержащиеся в воде, формируют нефтяные залежи, какие 0В в пластовой воде находятся постоянно, создавая только фон, а какие 0В проходят "транзитом" из зон нефтеобразования до ловушек, где они накапливаются, формируя нефтя­ные залежи.

Вблизи залежей нефти в водах наблюдается ореол рассеяния УВ. Однако в зоне ореола рассеяния нефтяных УВ наблюдаются повышенные концентра­ции и таких 0В, которых в самой залежи очень мало. Причина этого явле­ния недостаточно ясна.

Водорастворенные 0В легче исследовать, чем 0В поровых растворов или водорастворимые 0В глинистых покрышек (водоупоров), и поэтому большинство исследований посвящено 0В водоносных горизонтов. Однако работы, в которых приводятся данные об 0В водоупоров (часто являющих­ся одновременно нефтематеринскими или нефтепроизводящими толщами), представляют не меньший интерес. Эти исследования значительно расширя­ют возможности органической гидрогеохимии как нефтепоисковой науки.

Органические вещества поровых растворов (ОВПР) изучаются не более 10 лет. Из-за малого объема отжимаемого из пород раствора в них опреде­лялись только отдельные группы 0В (Copг или Copг-нелет и органические кислоты, иногда фенолы и др.). Поровые растворы представляют собой воды, заполняющие поры преимущественно глинистых пород, тонкие капил­ляры, микротрещины, удерживаемые в породах замкнутой системой микрополостей и силами межмолекулярного сцепления. По данным Г.В. Бо­гомолова, Л.И. Матвеевой и других, поровые растворы присутствуют и в уплотненных коллекторских толщах.

Поровые растворы в отличие от свободных (подвижных) вод пластов-коллекторов относятся к связанным водам, но связь эта непрочная, и при механическом воздействии на породу часть поровых растворов относитель­но легко переходит в свободное состояние.

Таким образом, поровые растворы представляют собой промежуточную группу вод между прочно связанными и свободными водами. Они способ­ны насыщаться солями, органическими веществами и газами и переносить их при отжатии в породы-коллекторы. Поровые растворы по своим хими­ческим свойствам почти не отличаются от свободных вод, находящихся в поровых коллекторах, а с точки зрения гидродинамики стоят ближе к связанным водам.

Граничные условия, при которых поровые растворы можно называть перовыми, провести трудно, так как лабораторные условия отжима вод не являются стандартными. Они зависят от величины давления и темпера­туры, создаваемой экспериментатором. По этой причине авторы ранее предлагали называть поровые растворы, отжимаемые в лабораторных условиях, перовыми отжимами. Если же перед отжимом порода увлаж­няется, такую воду лучше называть водной отжимкой, так как в этих слу­чаях мы отжимаем не поровые растворы, а искусственно введенную воду, которая насыщается некоторым количеством растворимых компонентов.

Фактических материалов по изучению 0В поровых растворов накоплено еще очень мало, что объясняется сложностью существующих установок для отжима воды из плотных пород и необходимостью иметь специальное помещение.

Рассеянное 0В накапливается в повышенных количествах и лучше сохраняется в глинистых породах. Здесь образуются многие углеводо­родные, компоненты и растворимые в воде 0В, насыщающие затем поро­вые растворы. В пласт-коллектор водорастворимые 0В переносятся разны­ми путями, в том числе с выжимаемыми поровыми растворами. Следова­тельно, поровые растворы, пропитывающие нефтематеринские породы, погруженные на глубину, где осуществляется главная фаза нефтеобразования, содержат в единице объема больше 0В (в том числе УВ), чем пласто­вые воды. Лишь у кромки нефтяной залежи, где концентрируются 0В (и УВ), содержание ВРОВ в водоносном горизонте может превышать со­держание ОВПР из водоупорной толщи. Расчет ОВПР дается в миллиграм­мах на литр отпрессованного раствора.

Распределение в породах геологического разреза ВРОВЮ, ОВПР, ВриОВ и преобладающее направление миграции растворенного ОВ
1 – глинистые породы; 2 – песчанистые породы; 3 – нефтяная залежь; 4 – ВРОВ; 5- ОВПР; 6- ВРиОВ;

7 – главное направление миграции ОВ, в том числе УВ; 8 – вымывание (выщелачивание) водорастворимого ОВ; ВГ – водоносный горизонт; ВУГ– водоупорный горизонт; НМТ – нефтематеринская толща.

В процессе отжима поровых растворов под высоким давлением соз­даются условия, при которых за счет частичного освобождения связанных вод концентрация 0В в растворе может резко увеличиться. Но этот меха­низм еще недостаточно изучен.

Е.А. Барс и С.С. Коган предложили изучать все растворимые 0В, нахо­дящиеся в горных породах. ВРиОВ извлекаются из пород водой в аппара­те Сокслета. Расчет содержания ВРиОВ делается на 1 см3 порового прост­ранства. Содержание ВРиОВ можно весьма условно определять отдельно в открытых и в закрытых порах. Для этого сначала извлекаются ВРиОВ из целого куска породы (керна), а затем порода дробится и извлечение повторяется уже из разрушенной породы.

Общее количество растворимых 0В теоретически должно превышать 0В поровых растворов, находящихся в породе. В аппарате Сокслета извле­каются не только растворенные 0В, но и нерастворенные 0В, поглощенные породой, которые могут быть растворены в воде При данных термохими­ческих условиях. Водорастворимые 0В — это те 0В, которые содержатся в породе в любых с ней связях и потенциально способны раствориться в воде.

Нужно учитывать, что количество водорастворимых 0В, извлекаемых из породы, зависит от количества и состава рассеянного 0В, степени его метаморфизации, условий размельчения породы перед загруженном ее в ап­парат Сокслета и от возможностей сохранения летучих органических ком­понентов. По-видимому, на полноту извлечения 0В водой влияет и величи­на засоления изучаемой породы, и состав солей, переходящих в раствор.

Таким образом, константы ВРиОВ не всегда точно соответствуют полно­му количеству 0В в породе, теоретически способных раствориться в воде,— они несколько ниже. Чтобы иметь сравнимые результаты определений, необходимо установить стандартные условия извлечения 0В, а именно: степень раздробления породы, время экстракции, методы анализа всех компонентов 0В (летучих, нелетучих и пр.).

Между ОВПР, ВРиОВ и ВРОВ существует сложная взаимосвязь. При экстракции в лаборатории ВРиОВ в их состав попадают все 0В поровых растворов. При отжатии поровых растворов в состав ОВПР частично попа­дают и ВРиОВ пород. ВРОВ пополняются не только за счет ОВПР, но и в результате частичного "вымывания" из пород ВРиОВ и их диффузии.

 Следует отметить, что в водоносных горизонтах много свободной воды и относительно мало ВРОВ. В поровых растворах значительно меньше воды (так как основная масса воды связана), но они сильнее обогащены 0В. В состав ВРиОВ входят не только растворенные, но и рассеянные в поро­дах и поглощенные рассеянным 0В водорастворимые 0В, и поэтому их при­ходится на единицу воды больше, чем в поровых растворах.

Если извлечь из глинистой породы все растворимые в воде 0В, они бу­дут слагаться из ОВПР и водорастворимых 0В, связанных глинистыми минералами. Наблюдается следующая количественная зависимость: ВРиОВ > ОВПР > ВРОВ. Для сопоставления данных о количественном рас­пределении ВРиОВ и ОВПР необходимо производить расчет ОВПР не только в миллиграммах на литр, но и в миллиграммах на килограмм породы, а расчет ВРиОВ — в миллиграммах на кубический сантиметр пор и в мил­лиграммах на килограмм породы.

Количество ОВПР и ВРиОВ в природных условиях геологического раз­реза во времени непрерывно изменяется, то увеличиваясь в периоды усиле­ния процесса метаморфизации 0В и УВ горных пород, то уменьшаясь в периоды эмиграции 0В из глинистых пород в породы-коллекторы. Поэтому совместное изучение ВРиОВ, ОВПР и ВРОВ в одних и тех же разрезах очень полезно и в дальнейшем может привести к открытиям.

***