К оглавлению журнала

УДК 550.4:552.578.2 © О.А.Шнип, 1997

УГЛЕВОДОРОДЫ ГАЗОВО-ЖИДКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В МИНЕРАЛАХ ГРАНИТОИДОВ ФУНДАМЕНТА НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ ОБЛАСТЕЙ

О.А.Шнип (ГАНГ им.И.М.Губкина)

Первые определения состава и характера газово-жидких включений в минералах появились в начале 40-х гг. С тех пор опубликовано значительное число работ по исследованию флюидов включений, однако по породам фундамента нефтегазоносных областей проводились лишь единичные определения. В большинстве анализов в составе флюидов включений в минералах гранитоидов и других магматических пород были определены Н2О, СО, CO2, Н2S, NaCI, KC1, CaCl2 и т.д., часто отмечаются метан и изредка более тяжелые УВ. В единичных случаях в составе газово-жидких включений в минералах магматических пород преобладают УВ. Так, в породах Хибин газово-жидкие включения образованы УВ состава C1-C4, иногда более тяжелыми, а также Н2, СО, CO2 общим содержанием от 0,5 до 130,0 см3/кг породы [4 ].

В настоящей статье приводятся результаты определений состава включений в минералах гранитоидов фундамента Западно-Сибирской плиты (табл.1)и северной части Зондского шельфа (табл. 2). Геология и нефтегазоносность этих районов описаны во многих публикациях [1,2 ]. Отметим, что в фундаменте Межовской площади Западной Сибири и Зондского шельфа открыты промышленные скопления УВ, а на месторождении Белый Тигр (Вьетнам) ведется их промышленная разработка.

Аналитические определения проводились в лаборатории ВНИИгеосистем под руководством В.Д.Нартикоева. Как изве стно, флюиды (газы и жидкости) в магматических породах разделяются на две группы: открытых пустот (легкоизвлекаемые) и закрытых пустот (трудноизвлекаемые) . Последние можно выделить только путем механического разрушения образца в условиях глубокого вакуума. Обычно флюиды закрытых пустот в виде обособленных включений (вакуолей), не сообщающихся между собой, заключены в капиллярах, каналах роста минералов и пустотах специфических минеральных структур. В данном случае именно такие флюиды и анализировались.

Для извлечения флюидов использовалась методика В.Д.Нартикоева и Г.М.Гигашвили (1985). Образец дробился до размеров 0,25 мм и высушивался в потоке горячего воздуха. Затем отбиралась проба образца массой Зги помещалась в вакуумную низкофоновую ступку, где измельчалась до состояния пудры. В условиях глубокого вакуума (66,7 Па) жидкие фазы включений переходили в газообразное состояние. Выделенная газовая фаза анализировалась на хроматографах “Цвет-560”, “Цвет-100” и ХПМ4 со специальным метонатором. Таким образом определялось содержание H2, O2, N2, СО, CO2 и УВ состава C1 - C6. Гелий анализировался с помощью модифицированного течеискателя ПТИ-7А.

Образцы пород изучались в шлифах с помощью люминесцентной микроскопии при увеличении в 500-600 раз. Во всех пробах отмечалось интенсивное насыщение кварцевых зерен включениями размером не более 0,01 мм. Наблюдалась самая разнообразная конфигурация включений:

прямоугольные, петельчатые при преобладании овальных и округлых. Отмечено расположение включений цепочками, иногда параллельными граням кристаллов.

Суммарное содержание флюидов во включениях колеблется в широких пределах — от 8 до 224 см3/кг породы. Среднее содержание УВ и водорода приведено в табл. 3.

Основные компоненты флюидов рассматриваемых пород — метан и водород в разных соотношениях. Количество тяжелых УВ наиболее велико в гранитах фундамента Зондского шельфа, и именно эти породы содержат наиболее богатые высокодебитные залежи нефти [ 1 ].

Из табл. 2 видно, что в ряде случаев анализировались породы из разных интервалов отбора керна в одной скважине. Обобщение результатов показывает, что обычно с ростом глубины отбора образца увеличивается содержание метана во включениях. Количество УВ состава C2 – C6от глубины в общем случае не зависит.

Весьма важен вопрос о способе капсулирования УВ-флюидов в породах фундамента. Возможны следующие пути захвата этих флюидов минералами гранитоидов:

1. УВ являются частью минералообразующей среды и захватываются минералами в процессе их магматической кристаллизации при понижении температуры. Для рассматриваемых пород такой вариант с нашей точки зрения маловероятен. Для его реализации надо допустить, что УВ состава C2 – C6, выдерживают температуру не менее 700 °С, в то же время эти УВ разлагаются по реакциям типа

изо- C4H10 а C2H6+ C2H4;

C2H6 а C2H4 + H2;

C2H6 а С + CH4 + H2,

протекающим при температурах 500-700 °С [5 ]. Кроме того, известно, что в подвижной флюидной фазе остаточных магматических растворов преобладают галоидные, бикарбонатные, сульфатные соединения с силикатами, металлами, металлоидами [З], а во включениях изучаемых пород таких соединений не найдено.

2. УВ входят в состав пневматолитово-гидротермальных флюидов, куда они могли попасть путем вытяжки из нефтесодержащих вмещающих пород [3 ]. Пневматолитовые и гидротермальные процессы протекают в широком диапазоне температур — от 50 до 600 °С. Как указывает Н. П. Ермаков, “прилипая к граням растущих кристаллов, эмульсионные капли жидких УВ капсулируются в последних часто вместе с материнскими водными растворами” [3, с.27 ]. Такой вариант здесь тоже маловероятен, поскольку во включениях не найдено и следов пневматолитово-гидротермальных флюидов, характерных для гранодиоритов рассматриваемых районов. Постмагматические процессы привели здесь к образованию цеолита, кальцита, сульфидов и т.д. [1,2].

3. В случае образования магматических пород в результате регионального метаморфизма, сопровождаемого метасоматозом и анатексисом, первоисточником УВ могли оказаться первичные толщи, содержащие ОВ. В этом случае, как и в предыдущем, УВ вместе с флюидами другого состава могли капсулироваться в породах в процессе перекристаллизации и роста кристаллов.

4. Наиболее вероятен следующий механизм образования УВ-включений в породах фундамента Западной Сибири и Зондского шельфа. Первоначально газово-жидкие включения образовались синхронно с формированием гранитоидов или в результате проявления гидротермальных процессов, и тогда они могли иметь состав, типичный для таких пород. По терминологии Н.П.Ермакова (1978), это “нормальные” включения. Затем эти породы подвергались интенсивным тектоническим воздействиям [1,2 ], что привело к образованию системы микротрещин и разгерметизации вакуолей. Появлявшиеся в гранитоидах газово-нефтяные флюиды вытесняли флюиды “нормальных” включений и занимали их место. Возможность такого процесса описана Э.Рёддером (1987), С.В.Соколовым, Д.Н.Хитаровым и Н.И.Александровой (1986).

И.А.Петерсилье, Н.Г.Закржевская, С.В.Икорский и другие исследователи пород Хибин рассматривали генетическую связь УВ-включений с минералами магматических комплексов как доказательство их неорганического происхождения. Однако Л.Н.Когарко и Б.П.Романчев (1977) посчитали, что обогащенные углеводородами включения, которые они изучали в хибинских апатитах и нефелинах, следует считать вторичными, за исключением включений в поздних пегматитах. В рассматриваемых породах УВ-включения также, скорее всего, имеют вторичное происхождение. Что касается времени и способа появления в гранитоидах нефти и газа, то эти проблемы не решены окончательно ни для Западно-Сибирской плиты, ни для Зондского шельфа. Преобладающая точка зрения такова: УВ-флюиды перетекли в выступы фундамента путем латеральной миграции из прилегающих к ним продуктивных пород осадочного чехла.

ЛИТЕРАТУРА

1. Геология и нефтегазоносность фундамента шельфа Южного Вьетнама /В.П.Гаврилов, А.Д.Дзюбло, В.В.Поспелов, О.А.Шнип //Геология нефти и газа. - 1995. - № 4. - С.25-29.

2. Доплатформенные комплексы нефтегазоносных территорий СССР / М.Ю.Васильева, Е.Г.Журавлев, В.С.Князев и др. - М.: Недра, 1992.

3. Ермаков Н.П., Долгов Ю.А. Термобарогеохимия. - М.: Недра, 1979.

4. Петерсилье И.А. Геология и геохимия природных газов и дисперсных битумов некоторых геологических формаций Кольского полуострова. -М.-Л.: Наука, 1964.

5. Эрих В.Н. Химия нефти и газа. - М.-Л.: Химия, 1966.

ABSTRACT

The article presents the results of determinations of inclusions composition in granitoids of the West Siberian plate’s basement and the northern part of the Sunda shelf. The main components of the rocks discussed are methane and hydrogen in different proportions. Very large quantities of heavy hydrocarbons are contained in granites of the Sunda shelf s basement and just these rocks contain the richest high flow rate oil reservoirs. The most possible seems to be the following mechanism of hydrocarbon inclusions forming in rocks of the West Siberia and Sunda shelf s basement. Initially, gaseous-liquid inclusions were formed simultaneously with granitoids or as a result of hydrothermal processes manifestation. Then, these rocks were subjected to intensive tectonic effects resulted in formation of microflssures system and depressurization of vacuoles. Gas-oil fluids appeared in granitoids have displaced primary fluids and occupied their place. Thus, hydrocarbon inclusions are most probably of secondary origin.

Таблица 1

Состав газово-жидких включений в минералах гранитоидов фундамента Западно-Сибирской плиты, см3/кг породы

Образец

Порода

Скважина

Интервал глубин, м

Н2

СO + +СO2

СH4

С2H6

С2H4

С3H8

С3H6

изо- С4H10

н - С4H10

С4H8

изо- С5H12

н- С5H12

изо- С6H14

н- С6H14

1

Мелкозернистый гранит

16 Деминская

1244-1246

2.830

2,260

15,9600

0,3400

Не опр

0.5100

Не опр

Не опр.

Не опр

Не

опр.

Не

опр

Не

опр

Не опр.

Не опр-

2

Мелкозернистый плагиогранит

28 Деминская

1334-1337

2.430

1.820

2.4300

0.1800

0.5400

3

Мелкозернистый гранит

20 Деминская

1318-1319

0,610

0.740

7.7500

0.1500

0,2000

“”

4

Гранит

1 Михайловская

1884-1886

0.010

2,880

Сл

-

-

“”

“”

5

91 Приозерная

3105-3113

8,143

12.993

3.5513

0,1020

0.0527

0.0311

0,0105

0,0038

0.0216

0,0024

0,0038

0,0058

0,0048

0,0062

6

Гранит гидротермально измененный

92 Приозерная

3066-3080

5,291

1,443

0,7047

0,0544

0,0582

0.0241

0,0072

0,0077

0,0149

0.0024

0,0087

0,0048

7

Гранит микроклиновый

3 Межовская

2313-2318

7,200

1.728

0.8074

0.0610

0,0504

0,0259

0,0072

0,0038

0.0178

0,0014

0,0038

0.0058

-

-

8

Гранит

6 Межовская

2140

7,200

0.480

0.3254

0.0494

0.0336

0,0216

0.0043

0,0014

0.0154

0.0019

0,0290

0,0058

0.0125

0.0058

Примечание. Определения состава включений в гранитоидах фундамента Западно-Сибирской плиты (образцы 1-4) из работы [4].

Таблица 2 

Состав газово-жидких включений в минералах гранитоидов фундамента Зондского шельфа, см3/кг породы

Порода

Скважина

Глубина, м

He

H2

CH4

C2H6

C2H4

C3H8

C3H6

изо-C4H10

н-C4H10

C4H8

изо- C5H12

н- C5H12

изо- C6H14

н- C6H14

Месторождение Белый Тигр

Гранит

БТ-2

3236,0

0,0008

21,340

22,7780

10,3903

5,5852

2,2350

2,9844

Не опр.

0,8596

1,1109

1,0404

  

БТ-2

3267,5

0,0011

21,210

23,9807

55,7340

2,5802

2,6465

0,7931

0,4732

0,5083

0,3089

0,2603

405

3294,7

7,2

7,271

74,2050

11,1065

2,6347

0,1329

9,0695

6,6930

7,9055

8,3905

2,7500

2,6045

405

3991,0

Не опр.

15,380

109,4140

13,9780

4,4812

2,3753

4,5583

0,5095

0,6840

0,4401

0,3201

425

3650,8

18,629

7,0060

0,3120

0,0162

0,0676

0,0093

0,0152

0,0372

0,0029

0,0191

0,0323

0,0310

  

425

4500,1

14,553

19,9238

2,8552

1,3958

0,0267

0,5350

0,6921

0,2498

0,3002

0,2575

0,2255

Гранодиорит

65

4103,78

7,277

5,2676

0,2557

0,0146

0,0403

0,0078

0,0112

0,0204

0,0024

65

4357,9

0,0008

4,290

8,0528

0,2920

0,0452

0,0028

0,0344

0,0257

Не опр.

0,0014

0,0061

65

4359,9

Не опр.

3,420

7,6772

0,4263

0,0091

0,0809

0,0069

0,0559

0,0502

0,0023

0,0165

0,0069

 

901

3979,7

4,873

140,4995

16,3194

 

7,4594

0,0404

6,8014

7,5296

7,1365

6,5336

7,1141

6,1221

901

4253,2

 “

4,780

93,9748

7,8057

2,8197

0,0421

1,7978

2,2975

2,3675

2,7627

0,9369

901

4413,0

0,0033

2,820

202,4515

10,3795

3,8475

1,5504

1,9406

Не опр.

0,5668

0,6118

0,2002

0,1669

504

4284,0

0,0024

10,310

17,7251

0,6502

0,0572

0,0295

0,0175

504

4378,4

0,0011

18,090

13,5393

0,3614

0,0242

0,0057

0,0324

0,0835

 

0,0011

Лейкодиорит

504

4379,1

0,0009

20,610

7,9985

0,2628

0,0347

0,0042

0,0323

0,0167

Месторождение Дракон

Гранит

ДР-6

3383,0

8,290

1,5583

0,0415

0,0099

0,0179

Не опр.

ДР-9

2631,8

0,0010

8,100

5,3709

0,1054

0,0196

0,0139

0,0125

0,0149

Гранодиорит

ДР-7

3698,1

0,0006

7,700

0,6091

0,0274

0,0085

0,0038

0,0011

0,0069

0,0046

0,0137

Диорит

ДР-2

2780,0

0,0004

12,490

0,3383

0,0095

. —

 

ДР-14

2802,8

Не опр.

5,423

1,3784

0,0882

0,0863

0,0227

0,0044

0,001

0,0118

0,0015

0,0025

0,0049

Таблица 3

Среднее содержание флюидов во включениях в минералах пород фундамента Западной Сибири и Зондского шельфа

Порода

H2

CH4

C2 – C4

C5 – C6

Сумма

Гранит Западной Сибири (n=8)

4,21

3,94

0,37

0,02

8,54

49,3

46,1

4,3

0,3

100

Гранит Зондского шельфа (n=8)

12,53

30,03 46,7

18,02 28,1

3,66

5,7

64,24

100

19,5

Гранодиорит Зондского шельфа (n=8)

7,06

54,42

8,15

3,84

73,47

9,6

74,1

11,1

5,2

100

Диорит Зондского

шельфа (n=3)

12,84

3,24

0,19

0,002

16,27

78,9

19,9

1,2

0.01

100

Примечания. 1. n- число определений. 2. Числитель - среднее содержание флюидов, см3/кг породы, знаменатель - содержание флюидов, %.