В качестве первого примера приведем исследование по выяснению генезиса нефтей Паханческой площади, скв. № 1, залегающих в отложениях перми и силура. Из этой скважины были отобраны нефть из интервала испытания 2223 - 2273 м, залегающая в отложениях перми, а также нефть с глубины 4268 - 4334 м - из отложений силура. Кроме того, были отобраны породы разного возраста: D3f vt+src+dm (3921,35 - 3943,62 м); S2p (4062,7 м); S2ld (4075,87м); S1w (4327,52 - 4396,88 м). На основании комплексного геохимического изучения (химико-битуминологическая характеристика пород, исследование индивидуального и группового состава нефтей и ОВ) ОВ пород девонских (доманик) и силурийских отложений и нефтей, залегающих в перми и силуре, было показано, что (рис. 8, 9):
- нефти Паханческой площади, скв. № 1, залегающие в отложениях перми (интервал испытания 2223 - 2273м) и силура (интервал испытания 4268 - 4334 м), генерированы разными нефтематеринскими толщами;
- в образовании нефтей Паханческой площади, скв. № 1, залегающих в отложениях перми и силура, не принимало участие РОВ пород доманиковых формаций - D3f vt+src+dm;
- в генерации нефти, залегающей в отложениях силура Паханческой площади, скв. № 1 нельзя исключить роль ОВ силурийских отложений, несмотря на их плохие нефтематеринские возможности.
В качестве второго примера установления генетического сходства или различия нефтей, залегающих в одной и той же скважине на разных глубинах, являются нефти Восточно-Сарутаюского месторождения той же Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. Нефть, залегающая в отложениях перми, отобранная из пласта с интервалом испытания 1900 - 2100 м, имела низкую плотность, а нефти, залегающие в отложениях девона на глубине 4526,4 - 4562 м и 4561 - 4661 м, имели плотность значительно выше. Логичным было предположить, что нефть, залегающая в пермских отложениях, мигрировала из девонских, что привело к облегчению ее углеводородного состава.
Однако на основании исследования закономерностей распределения алифатических и алициклических углеводородов-биомаркеров мы нашли, что эти нефти не имеют генетического родства и что миграции из девонских отложений в пермские не было. Одним из критериев генетического различия пермских и девонских нефтей являлся найденный нами новый гомологический ряд гомодиагопанов С31 - С35 [19].
Еще одним примером являются нефти месторождения «Медынское-море», расположенного на одной из линейно вытянутых структур морского продолжения Медынского вала Варандей-Адзьвинской зоны. Медынская структура представляет собой блоковое поднятие амплитудой более 1000 м. Мезозойские (триасовые, юрские и меловые) и палеозойские (верхнедевонские, каменноугольные и пермские) отложения там были вскрыты скв. № 1 [20].
Для исследования были отобраны пробы нефтей из каменноугольных (С2m-С1s, 1185 - 1300 м и С1, 1352 - 1450 м) и девонских (D3f, 2364 - 2394 м) пластов и образцы пород из каменноугольных (С1t, 1715,5 - 1717,5 м) и девонских (D3f, D3fm, 1739,8 - 2250,2 м) отложений. Исследователей удивил тот факт, что нефти, залегающие в каменноугольных отложениях, имеют плотность значительно выше, чем нефти, залегающие глубже, в девонских отложениях.
Нами, на основании изучения распределения УВ на молекулярном уровне и группового состава нефтей и РОВ пород, установлено, что:
- в образовании каменноугольных нефтей месторождения «Медынское-море» (C2m-C1s, 1185 - 1300 м и С1, 1352 - 1450 м) принимало участие РОВ пород как каменноугольных, так и фаменских отложений;
- РОВ пород каменноугольных и фаменских отложений близко между собой и резко отличается от РОВ пород франского яруса;
- нефти каменноугольных и франских отложений имеют разное происхождение;
- нефть франского яруса (D3f, 2364 - 2394 м) генерирована РОВ пород более глубоких горизонтов.
Еще одним интересным примером использования закономерностей распределения нефтяных углеводородов является исследование нижнембрийских пород-коллекторов Восточной Сибири, где мы показали, что они являются одновременно и нефтематеринскими толщами [21]. К такому выводу мы пришли на основании комплексного детального изучения литологии, петрофизики и закономерностей распределения углеводородов-биомаркеров (н-алканов, изопренанов, стеранов, терпанов) и углеводородов алмазоподобного строения в растворимом органическом веществе (экстрактах) и продуктах термолиза нерастворимого органического вещества (керогена). Как показали наши исследования, кероген, в основном, представлял собой циано-бактериальные образования, находящиеся в пустотном пространстве коллекторов. Дополнительным подтверждением того, что коллектор является нефтематеринской толщей, считается близкое распределение углеводородного состава на молекулярном уровне в нефтях, отобранных из тех же отложений. Полученные результаты свидетельствуют о пересмотре представлений о нефтематеринских толщах юга Сибирской платформы и тем самым расширяют возможности поиска и разведки новых нефтяных месторождений.
В настоящее время, когда запасы нефти легкой и средней плотности истощаются, большая роль придается вопросам поиска и разведки месторождений нетрадиционных источников углеводородного сырья (мальтов, асфальтов и асфальтитов). Тем более, что эти объекты имеют геологические запасы, в несколько раз превышающие запасы нефтей. В этой связи несомненный интерес ученых представляет выявление источников месторождений асфальтитов - одной из групп твердых природных битумов, производных нефти, образующихся в результате ее изменений на поверхности земли или на небольших глубинах.
Одним из интересных представителей залежей асфальтитов является асфальтит Ивановского месторождения Оренбургской области (залегающей в пермских отложениях на глубине 400 м), которое расположено на юго-восточном склоне Русской платформы в пределах малокиленской системы прогибов. В этом асфальтите содержится около 69 % асфальтенов, 18 % масел и 13 % смол [22]. Запасы асфальтита Ивановского месторождения оценены в 10 млн т.
Нами, на основании изучения углеводородов-биомаркеров (н-алканов, изопренанов, стеранов и терпанов) в масляной фракции и в продуктах мягкого термолиза асфальтенов асфальтита Ивановского месторождения Оренбургской области, убедительно показано, что асфальтит генерирован в карбонатных толщах, сугубо восстановительных, морских условиях. Причем несмотря на то, что асфальтит залегает в пермских отложениях, он находится во вторичном залегании и его источником являются отложения девона-ордовика [23]. нефть органический порода
В заключение приведем один интересный пример, касающийся происхождения нефти биогенным путем. В нашей стране есть удивительное и уникальное место - природная лаборатория микроорганизмов, которая находится в кальдере вулкана Узон (Кроноцкий заповедник, Камчатка). Здесь наблюдаются нефтепроявления, изучению которых посвящены многие работы [24--31]. Ученые полагают, что кальдера вулкана Узон представляет собой уникальную природную лабораторию современного образования нефти, возраст которой не превышает 50 лет. Первоначально предполагалось, что нефть Узона образовалась за счет абиогенного синтеза, а позднее, что она образовалась за счет переработки нескольких источников органического вещества, включая липиды высшей наземной растительности и простейшие водоросли [25].
Нами, на относительно небольшой нефтяной площадке кальдеры были отобраны образцы грунтов, залегающих при разных температурах - от 35 до 65 °С. Методом высокопроизводительного секвенирования 16S рРНК выявлены два типа микробных сообществ. Как показали наши исследования, по закономерностям распределения УВ-биомаркеров (н-алканов, изопренанов, н-алкилциклогексанов, стеранов и терпанов), как в растворимой, так и продуктах термолиза нерастворимой части ОВ пород, выделены четыре типа слабопреобразованного ОВ и показана их непосредственная связь с найденным прокариотным разнообразием [32, 33].
Таким образом, как видно из приведенных выше примеров, эффективные поиск, разведка и разработка нефтяных месторождений невозможны без применения методов органической геохимии углеводородов и изучения закономерностей их распределения на молекулярном уровне в нефтях, конденсатах и рассеянном органическом веществе пород. В основе же органической геохимии лежит органическая или осадочно-миграционная гипотеза происхождения нефти.
Литература
1. Тиссо Б., Вельте Д. Образование и распространение нефти. М.: Мир, 1981. 501 с.
2. Хант Дж.М. Геохимия и геология нефти и газа. М.: Мир, 1982.
3. Петров А.А. Углеводороды нефти. М.: Наука, 1984. 260 с.
4. Waples D.W., Machihara T. Biomarkers for geologist. A practical guide to the application of ster‡nes and triterpanes in petroleum geology // AAPG Methods in Exploration Series 9. Tulsa, Oklahoma: American Association of Petroleum Geologists, 1991. 91 p.
5. Гордадзе Г.Н. Термолиз органического вещества в нефтегазопоисковой геохимии. М.: ИГиРГИ, 2002. 336 с.
6. Конторович А.Э. Очерки теории нафтидогенеза (избранные статьи) / научн. ред. д-р геол.-мин. наук С.Г. Неручев. Новосибирск: изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2004. 545 с.
7. Peters K.E., Walters C.C., Moldowan J.M. The Biomarker Guide, 2nd Edition. V.I. Biomarkers and Isotopes in the Environment and Human History. Cambridge University Press. 2005. 471 p; V. II. Biomarkers and Isotopes in Petroleum Exploration and Earth History. Cambridge University Press, Cambridge. 2005. 679 p.
8. Гордадзе Г.Н. Углеводороды в нефтяной геоxимии. Теория и практика. М.: Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина, 2015. 559 с.
9. Нефтематеринские формации, нефти и газы докембрия и нижнего-среднего кембрия Сибирской платформы / Т.К. Баженова, М.В. Дахнова, Т.П. Жеглова / Под ред. д-ра г.-м. н. А.И. Варламова; канд. г.-м. н. А.П. Афанасенкова. М.: ВНИГНИ, 2014. 128 с.
10. Тихомолова Т.В., Гордадзе Г.Н. О равновесии углеводородов в нефтях и температурах их образования // Геология нефти и газа. 1971. № 8. С. 48-49.
11. Гордадзе Г.Н., Тихомиров В.И. Об источниках нефтей на северо-остоке Татарстана // Нефтехимия, 2007. Т. 47. № 6. С. 422-431.
12. Романов А.Г., Морозов О.Н., Гируц М.В., Тихомиров В.И., Гордадзе Г.Н. Типизация нефтей Самарской области по углеводородам-биомаркерам // Нефтехимия. 2010. Т. 50. № 6. С. 424-430.
13. Конторович А.Э., Стасова О.Ф. Геохимия юрских и палеозойских нефтей юго-восточных районов Западно-Сибирской плиты и их генезис // Проблемы геологии и нефтегазоносности доюрских отложений Западно-Сибирской плиты. Тр. СНИИГГиМС, вып. 255. Новосибирск, 1977. С. 46-62.
14. Барташевич О.В. Нефтегазопоисковая битуминология. М.: Недра, 1984. 244 с.
15. Барташевич О.В., Зорькин Л.М., Зубайраев С.Л. Геохимические методы поисков нефтяных и газовых месторождений / под ред. Л.М. Зорькина, Н.В. Лопатина. М.: Недра, 1980. 300 с.
16. Гордадзе Г.Н., Матвеева И.А. Сравнительная информативность геохимических показателей по аренам состава C8 и высокомолекулярным биомаркерам // Геология нефти и газа. 1995. № 1. С.35-39.
17. Гордадзе Г.Н., Зонн М.С. Новая геохимическая информация, получаемая на основе термолиза дебитуминизированных пород и ее использование при корреляции в системе «материнская порода-нефть» // Материалы II Международной конференции «Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа». Москва, МГУ, 1998.
18. Гордадзе Г.Н., Соломатина И.П. Термолиз дебитуминизированных пород как метод исследования нефтематеринских толщ // Геология нефти и газа. 1994. № 8. С. 41-48.
19. Гордадзе Г.Н., Гируц М.В., Гордадзе Т.И., Русинова Г.В. О генезисе диагопана и его гомологов в нефтях // Нефтехимия. 2005. Т.45. № 2. С. 83-89.
20. Гордадзе Г.Н., Дзюбло А.Д., Зонн М.С., Матвеева И.А. Геохимическая корреляция органического вещества пород и нефтей месторождения «Медынское море» // Материалы III научно-технической конференции, посвященной 70-летию Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России». Москва, 2000.
21. Гордадзе Г.Н., Гируц М.В., Пошибаева А.Р., Постникова О.В., Пошибаев В.В., Антипова О.А., Рудаковская С.Ю., Кошелев В.Н, Мартынов В.Г. Карбонатные коллекторы как нефтематеринские толщи // Журнал Сибирского федерального университета. 2018. № 11 (4). С. 575-592.
22. Антипенко В.Р., Гончаров И.В. Состав масляной фракции асфальтита Ивановского месторождения Оренбургской области // Нефтехимия. 2011. Т. 51. № 5. С. 330-336.
23. Gordadze G., Kerimov V., Giruts M., Poshibaeva A., Koshelev V. Genesis of the asphaltite of the Ivanovskoe field in the Orenburg region, Russia // Fuel. V. 216. P. 835-842.
24. Коноплевa И.В., Власовa Л.Н., Немченковa Т.Н. Исследование генезиса нефтей Восточной Камчатки по углеводородам-биомаркерам // Геохимия. 2018. № 7. С. 709-717.
25. Bazhenova O.K., Arefiev O.A., Frolov E.V. Oil of the volcano Uzon caldera, Kamchatka // Org. Geochem. 1998. V. 29. No 1-3. P. 421-428.
26. Галимов Э.М., Севастьянов В.С., Карпов Г.А., Камалеева А.И., Кузнецова О.В., Коноплева И.В., Власова Л.Н. Углеводороды из вулканического района. Нефтепроявления в кальдере вулкана Узон на Камчатке // Геохимия. 2015. № 12. C. 1059-1068.
27. Конторович А.Э., Бортникова С.Б., Карпов Г.А., Каширцев В.А., Костырева Е.А., Фомин А.Н. Кальдера вулкана Узон (Камчатка) - уникальная природная лаборатория современного нафтидогенеза // Геология и геофизика. 2011. Т. 52. № 8. C. 986-990.
28. Варфоломеев С.Д., Карпов Г.А., Синал Г.А., Ломакин С.М., Николаев Е.Н. Самая молодая нефть земли // ДАН. 2011. Т. 438. № 3. C. 345--347.
29. Добрецов Н.Л., Лазарева Е.В., Жмодик С.М., Брянская А.В., Морозова В.В., Тикунова Н.В., Пельтек С.Е., Карпов Г.А., Таран О.П., Огородникова О.Л., Кириченко И.С., Розанов А.С., Бабкин И.В., Шуваева О.В., Чебыкин Е.П. Геологические, гидрогеохимические и микробиологические особенности нефтяной площадки кальдеры Узон (Камчатка) // Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 1-2. C. 56-88.
30. Simoneit B.R.T., Deamer D.W., Kompanichenko V. Characterization of hydrothermally generated oil from the Uzon caldera, Kamchatka // Appl. Geochem. 2009. V. 24. No 2. P. 303-309.
31. Mardanov A.V., Gumerov V.M., Beletsky A.V., Perevalova A.A., Karpov G.A., Bonch-Osmolovskaya E.A., Ravin N.V. Uncultured archaea dominate in the thermal groundwater of Uzon Caldera, Kamchatka // Extremophiles. 2011. V. 15. P. 365-372.