Наличие битуминозных веществ в породах - один из важнейших диагностических признаков нефтегазоносных отложений. Несмотря на развитие методов детальных геохимических исследований ОВ осадочных пород, люминесцентный анализ при определении концентрации битуминозных веществ все еще имеет первостепенное значение, так как в практике нефтяной геологии приходится сталкиваться с большим числом образцов, часто содержащих незначительное количество битумоидов. В таких случаях определение битумоидов другими аналитическими методами затруднено. Цель нашей работы - дальнейшее совершенствование люминесцентного метода, когда применение спектроколориметра “Spekol” создает предпосылки получения более достоверных данных.

В настоящее время широко используются люминесцентные методы анализа битумоидов и нефтей [1]. Для определения количественного и качественного состава битумоидов и нефтей используют ртутно-кварцевую лампу. Она очень удобна для проведения массовых анализов, и с ее помощью можно дать достаточно достоверную качественную характеристику изучаемых образцов. Однако количественные определения, проводимые путем эталонного сравнения интенсивности люминесценции растворов, возбуждаемой ртутно-кварцевой лампой, весьма приближенны.

Более точные количественные определения битумоидов проводят фотометрированием при помощи различных фотометров и фотоколориметров [1, 2]. В отраслевой геохимической лаборатории МИНХиГП для этих целей был применен спектрофотоколориметр “Spekol”. Этот прибор позволяет определять содержание битумоида с точностью до четвертого знака. Он работает по принципу однолучевого измерения по отклонению стрелки. Свет ртутно-кварцевой лампы известной длины волны с помощью системы линз попадает на исследуемый образец, а далее на селеновый фотоэлемент высокой чувствительности. Измеряемый фотоэлектронный ток служит мерой исходящей мощности излучения (мерой интенсивности люминесценции образцов). Отклонение стрелки на шкале прибора указывает на присутствие битумоида. Количественное содержание последнего определяется по кривой, построенной для эталонной коллекции, отражающей зависимость интенсивности люминесценции от _: концентрации битумоида в растворе. С повышением последней интенсивность люминесценции (возрастает и на определенном этапе достилает своего максимального значения. Дальнейшее увеличение концентрации приводит к снижению интенсивности люминесценции образцов (концентрационное тушение).

Для выяснения зависимости интенсивности свечения битумоидов от литологического состава вмещающих пород были составлены эталонные коллекции ХБА для аргиллитов, доломитов глинистых и доломитов чистых. Породы одновозрастные (R) взяты на одной площади (Куюмбинская, Восточная Сибирь).

Как и следовало ожидать, ХБА из аргиллитов, содержащие максимальное количество смол из трех рассматриваемых групп пород, имеют и большую интенсивность люминесцентного свечения ( рис. 1 , кривая 1). ХБА глинистых доломитов люминесцируют менее интенсивно (см. рис. 1 , кривая 2), ХБА чистых доломитов - слабо (см. рис. 1 , кривая 3).

Результаты показывают, что хлороформенные растворы битумоидов, полученные из различных по литологическому составу одновозрастных пород, люминесцируют по-разному: легкие битумоиды, содержащие больше УВ и меньше смол, люминесцируют менее интенсивно и, наоборот, битумоиды с большим количеством смолисто-асфальтеновых компонентов - более интенсивно. Таким образом, для точного определения концентрации битумоида интенсивность его свечения необходимо соотносить с эталонной кривой, построенной для породы того же литологического состава.

Изменение цвета и интенсивности люминесценции для отдельных представителей битумного ряда определяется количественным соотношением входящих в их состав групповых компонентов (масла, смолы, асфальтены). Поскольку одинаковые по литологии породы имеют близкий по количественному соотношению компонентный состав, можно предположить, что они будут близки и по интенсивности люминесценции.

Для составления коллекций были взяты образцы различных литологических разностей мезозойско-кайнозойского возраста из районов Средней Азии (Фергана, Таджикистан, Восточная Туркмения), а также палеозойских и допалеозойских отложений Восточной Сибири (см. таблицу).

Первые же кривые, полученные для ХБА, выделенных из доломитов, показали, что, несмотря на различие в возрасте (рифей и нижний кембрий) и глубины залегания, интенсивность люминесценции образцов близка ( рис. 2 ).

Кривые, отображающие изменения интенсивности люминесценции от концентрации для ХБА мергелей (два образца), также достаточно близки. При этом для малых концентраций ХБА мергелей и доломитов наблюдается хорошее соответствие ( рис. 3 , кривые 1, 3), С повышением концентрации интенсивность люминесценции растворов битумоидов, выделенных из мергелей, становится выше по сравнению с доломитами.

В отличие от мергелей и доломитов для ХБА известняков наблюдался больший разброс кривых. Однако все семь образцов показали, что интенсивность свечения не превышает 500 отн. ед. и близка к интенсивности свечения доломитов. Некоторый разброс кривых для битумоидов известняков можно соотнести с различным местонахождением пород и некоторым изменением в связи с этим компонентного состава.

Для ХБА песчаников получены кривые с хорошей воспроизводимостью для различных образцов независимо от местонахождения глубины залегания, внешнего вида.

Люминесценция ХБА, полученных из алевролитов, близка по своей интенсивности к люминесценции ХБА из песчаников. Интенсивность свечения 10-го эталона ХБА алевролитов (5-й и 6-й образцы) составила 1120 отн. ед., для 10-го эталона ХБА песчаника (11-й образец) - 1040 отн. ед.

В отличие от предыдущих пород ХБА аргиллитов дали два пика интенсивности. Наибольшая интенсивность свечения первой группы находится в пределах 1300-1400 отн. ед., в то время как для второй группы она не превысила 500-600 отн. ед. и близка к люминесценции известняков и доломитов. Установлено, что высокая интенсивность свечения соответствует тем образцам, карбонатность которых не превышает » 3-5 %.

Хлороформенные битумоиды, выделенные из глин, обладают наибольшей интенсивностью свечения из всех рассмотренных пород. Для них же наблюдается и наибольший разброс для максимума интенсивности от 1500 (2-й образец до 2000 (1-й образец) отн. ед.

Таким образом, для ХБА пород литологически однородных полученные кривые лежат в определенных пределах. Поэтому для каждой из них была построена эталонная кривая зависимости интенсивности люминесценции от концентрации битумоида в растворе (см. рис. 3 ). Эталонные кривые рассчитаны по усредненным значениям интенсивности люминесценции, полученным для всех приведенных в таблице литологически однородных образцов.

Относительная погрешность определения составляет ±5 % для эталонов 1-8. Для 10-го она равна +15%, уменьшаясь вновь до ±5 % при дальнейшем увеличении концентрации. При измерении относительных ошибок использован метод, описанный В.И. Романовским [3].

По интенсивности свечения ХБА все рассмотренные породы можно разделить на три группы.

В первую группу входят известняки (10-й эталон) с интенсивностью свечения (отн. ед.) 450-500, доломиты - 450-550 и мергели - 750-800.

Вторую группу составляют песчаники и алевролиты. Значения их интенсивности свечения близки между собой: для 10-го эталона ХБА песчаников она лежит в пределах 950-1025 отн. ед., для ХБА алевролитов - 1100-1120 отн. ед.

К третьей группе принадлежат аргиллиты (карбонатность которых не превышает 3-5 %) и глины. Первые дают пик интенсивности 1300-1400 отн. ед. Наивысшей люминесценцией обладают ХБА, полученные из глин. Для них характерен наибольший разброс предельного значения интенсивности люминесценции от 1500 до 2000 отн. ед.

Таким образом, эталонные кривые могут быть использованы для определения концентрации битумоида в различных литологических разностях. Применение кривых позволит проводить количественный анализ битумоида в породе быстро, с большей точностью, без предварительного составления эталонных коллекций.

1. Флоровская В.Н. Люминесцентно-битуминологический метод в нефтяной геологии. М., МГУ, 1957.
2. Ботнева Т.А., Ильина А.А. Люминесцентно-спектральные характеристики нефтей и возможности их использования при геохимических исследованиях. - Труды ВНИГНИ, М., 1970, вып. 97, с. 159-166.
3. Романовский В.И. Основные задачи теории ошибок. М., Гостехиздат, 1967.

Таблица

Образцы пород, используемые для приготовления эталонных коллекций

Рис. 1. Изменение интенсивности люминесценции ХБА с увеличением концентрации битумоида, выделенного из аргиллита (1), доломита глинистого (2), доломита чистого (3)

Рис. 2. Кривые интенсивности люминесценции ХБА доломитов образцов первого (1), второго (2), третьего (3)

Рис. 3. Эталонные кривые зависимости интенсивности люминесценции ХБА доломитов (1), известняков (2), мергелей (3), песчаников (4), алевролитов (5), аргиллитов (6), глин (7) от их концентрации.