СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАЛЕОТЕМПЕРАТУРЫ ПО ГАЗОВОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ПОРОД Российский патент 1998 года по МПК G01V9/00 

Изобретение относится к общей геологии, включая поисковую геохимию на нефть и газ и другие полезные ископаемые.

Конкретно оно направлено на определение палеотемпературы по газовой составляющей пород различного генезиса и определение степени катагенеза для осадочных пород.

Методы определения палеотемператур разнообразны и включают исследования парагенезиса минералов, газовожидких включений, изменения глин в процессе литогенеза и др. Для осадочных пород в основном используется метод отражательной способности витринита [1]
Недостатком перечисленных методов является их узкая специализация в плане применения. Метод отражательной способности не применим к изверженным породам и при отсутствии витринита для осадочных.

Наиболее близким по решаемой задаче является способ [2] основанный на ступенчатом нагреве породы 50-60^oC, затем 200-350^oC и 550-600^oC. На каждом из указанных выше температурных интервалов нагрева измеряется суммарное количество углеводородов (УВ), по которым определяются характеристики нефтематеринских пород и степени преобразованности органического вещества пород.

Недостатком этого метода является также узкая специализация, так как метод применяется только для осадочных пород.

Целью изобретения является получение универсального способа определения палеотемператур пород различного генезиса.

Поставленная цель достигается тем, что исследуемый образец нагревают в широком температурном интервале, при этом заданный режим работы установки позволяет получать дискретные данные о составе газа с определением УВ и неуглеводородных компонентов через каждые 10^oC, фиксируют наименьшую температуру, при которой скачкообразно (более чем в 5 раз) увеличивается выход непредельных углеводородов, находят эту температуру в графе лабораторная температура (табл. 1) и определяют интервал палеотемператур и градацию катагенеза для осадочных пород.

Обоснованием заявленного способа явились теоретические предпосылки, высказанные авторами, и проведенные экспериментальные данные. Объектом исследования послужили породы четвертичного возраста, органическое вещество которых (С_орг 0,02-0,08%) находится на начальных стадиях преобразования. Эксперимент выполнен пиролиз-хроматографическим методом в широком температурном интервале 30-530^oC.

Известно, что абсолютные значения температур при лабораторном моделировании не соответствуют пластовым температурам. Однако по известным термодинамическим параметрам и выходу продуктов генерации углеводородов (УВ) возможно найти эквивалент пластовых и модельных температур. Ряд авторов (Мирошниченко А. М. 1967, Бостик Н. 1975 и др.) по составу керогена провели сопоставление стадий углефикации, пластовых (120-250^oC) и лабораторных (370-710^oC) температур (фиг. 1).

Воспользовавшись данными Бостика Н. и проэкстраполировав их в область низких температур, установили, что прямые, характеризующие лабораторную и пластовую температуры, пересеклись в точке, соответствующей 26^oC. Эта температура характерна для процессов, протекающих в приповерхностных условиях (фиг. 1). Данное значение было взято за начальную температуру при исследовании термодеструкции органического вещества. Дальнейшее повышение температуры проводилось через 10^oC с получением дискретных данных по газовому составу (фиг. 2). По особенностям газового пиролизата были выделены температурные интервалы (табл. 1). Из таблицы видно, что пластовые температуры соответствуют значениям энергии разрыва связи. Это объясняются тем, что температура есть отражение энергетического состояния вещества (Фримантл M. Химия в действии, ч. 1, М: Мир, 1991, с. 211). Нарушение последнего может происходить при повышении температуры, что приводит к разрыву межмолекулярных связей. Зная величину энергии связи, можно определить пластовую температуру.

Известно, что современные пластовые температуры, в основном, не соответствуют палеотемпературам. Палеотемпература находится в промежутке между пластовой и лабораторной (Т_лаб > Т_палео > Т_пласт). При быстро протекающих магматогенных процессах палеотемпература будет приближаться к лабораторной, а в условиях активного прогибания земной коры соответственно к современной пластовой.

Таким образом, по значению лабораторной температуры и особенностям состава газового пиролизата можно определять соответствующие интервалы палеотемпературы и градации катагенеза для осадочных пород.

Примером конкретного применения изобретения является определение интервала палеотемпературы глины четвертичного возраста (образец N 43, Рассейнянская площадь, Литва) (табл. 2). Увеличение выхода C₄H₈ почти на порядок наблюдается при лабораторной температуре 110^oС, что соответствует пластовой 40-6О^oC. Степень катагенеза ПК₁.

Вторым примером применения изобретения является определение интервала палеотемпературы и градации катагенеза образца пород на Махновической площади Припятской впадины. При нагревании образца породы и определением состава газа через каждые 10^oC зафиксирован скачкообразный (более чем в 5 раз) выход непредельных углеводородов при температуре 290^oC, что соответствует степени катагенеза МК₁, (табл. 1). Эти данные согласуются с геологическими, основанными на определении степени катагенеза пород по отражательной способности витринита (10 P^a 72-74).

Примером применения изобретения для метаморфических пород является определение палеотемпературы по разрезу Мурунтаусской скважины СГ-10 (1225-3256 м). Было отобрано 125 образцов, по которым выполнен термогазохроматографический анализ. Статистическая обработка полученных данных велась отдельно по 3 литологическим разностям пород: метаалевролиты (n=47), окварцованнные метаалевролиты (n=41) и углистые алевролиты (n=37). В табл. 3 приведены аномальные значения индивидуальных компонентов. Геохимическая характеристика разреза приведена в табл. 4. В интервале глубин до 1270 м выделяется аномалия по CO₂. Сравнивая с экспериментальным материалом (табл. 1), видим, что CO₂ появляется в интервале температур 140-210^oC. В интервале 1300-2082 м отмечается аномалия по H₂S. Образование H₂S происходит при разрыве связей водорода с серой, азотом и углеродом при температуре более 220^oC. В интервале 2239-2811 м фиксируются аномалии по УВ, вплоть до C₆H₁₄. Сравнивая полученные данные с табл. 1, видим, что образование УВ до C₆H₁₄ в аномальных количествах возможно при температуре до 46О^oC. При более высокой температуре образуются в аномальных количествах УВ более легкого состава, что зафиксировано в скважине СГ-10 на глубине более 2811 м. Таким образом, в интервале глубин 1253-3072 м выделена температурная ступень 210-350-470^oC, которая согласуется с геологическими данными: 250-350-450^oC в интервале глубин 1600-3125 м, свидетельствующими об усилении степени регионального метаморфизма в данном регионе (Кременецкий А.А. Лапидус А.В. Скрябин В.Ю. Геолого-геохимические методы глубинного прогноза полезных ископаемых. М. Наука, 1990 г. с. 70).

Изобретение относится к общей геологии, включая поисковую геохимию на нефть и газ и другие полезные ископаемые. Способ определения палеотемпературы пород по их газовой составляющей заключается в том что отбирают образцы пород, нагревают их и через каждые 10^oC определяют состав выделившихся газов. Фиксируют температуру, при которой болев чем в 5 раз увеличивается выход непредельных углеводородов. Палеотемпературу породы определяют по предварительно полученной экспериментальной зависимости особенности состава выделившихся газов от лабораторной и соответствующей ей палеотемпературы для образца породы четвертичного возраста. 4 табл., 2 ил.

Способ определения палеотемпературы пород по их газовой составляющей, заключающийся в том, что отбирают образцы пород, осуществляют их ступенчатый нагрев и определяют состав выделившихся газов, по особенности которого судят о палеотемпературе, отличающийся тем, что предварительно осуществляют нагрев образца породы четвертичного возраста, органическое вещество которой находится на начальной стадии преобразования, с шагом через 10^o и определяют зависимость состава выделившихся газов от лабораторной и эквивалентной ей пластовой температуры, затем нагревают исследуемый образец и через каждые 10^o фиксируют состав выделившихся газов, определяют температуру, при которой скачкообразно более чем в 5 раз увеличивается выход непредельных углеводородов, и по этому составу газа в соответствии с предварительно полученной зависимостью определяют палеотемпературу.