СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗРЕЛЫХ НЕФТЕМАТЕРИНСКИХ ПОРОД Российский патент 2005 года по МПК G01N30/02 G01V9/00 

Изобретение относится к геологии, включая поисковую геохимию на нефть, и может быть использовано для оценки перспективности территорий нефтематеринских пород на нефть и газ.

При проведении геологоразведочных работ на нефть и газ важным этапом является выявление в разрезе потенциально нефтематеринских пород и знание, достигла ли нефтематеринская порода зрелости, необходимой для начала генерации нефти в количествах, достаточных для образования промышленных скоплений нефти.

Существуют различные способы определения зрелости нефтематеринских пород.

Известен способ определения зрелых нефтематеринских пород по результатам пиролиза нефтематеринских пород в инертной атмосфере (Тиссо Б., Вельте Д. Образование и распространение нефти и газа. М.: Мир, 1981, 501 с.). Данный метод дает лишь приближенную оценку.

Известен способ, основанный на определении детального состава веществ, а именно анализ соотношения различных легких углеводородов бензиновой фракции (Тиссо Б., Вельте Д. Образование и распространение нефти и газа. М.: Мир, 1981, 501 с.). Недостатком этого способа является отсутствие легких углеводородов в керне, обусловленное потерей при хранении.

Известен способ, основанный на определении нормальных и изопреноидных алканов (Тиссо Б., Вельте Д. Образование и распространение нефти и газа. М.: Мир, 1981, 501 с.). Способ прост в исполнении. К недостаткам следует отнести большое влияние на его величину особенностей литологического состава пород, экстракты из одной и той же нефтематеринской породы показывают различную зрелость.

Известен способ, основанный на определении четных и нечетных н-алканов (Хант Дж. Геохимия и геология нефти и газа. М.: Мир, 1982, 703 с.). Способ прост в исполнении, но недостатком его является существенная зависимость состава алканов от типа нефтематериского органического вещества.

Наиболее близким к патентуемому является способ определения катагенеза органического вещества нефтегазоматеринских толщ, включающий отбор образцов осадочных пород, выделение из них нерастворимого органического вещества, изготовление прозрачного двустороннеполированного углепетрографического шлифа, микроскопическое его изучение в проходящем и отраженном свете с определением отражательной способности микрокомпонентов, о катагенезе органического вещества судят по замерам отражательной способности сорбомикстинита в воздухе (Ra), при этом при показателе отражательной способности Ra в интервале от 52 до 61 фиксируют зону начального мезокатагенеза, в интервале значений от 61 до 64 фиксируют зону среднего мезокатагенеза, в интервале значений Ra от 64 до 70 - зону глубинного мезокатагенеза (патент RU №2085974, G 01 V 8/00, 9/00). Данный способ не позволяет учесть влияние на значение отражательной способности условий формирования сорбомикстинита, который является продуктом преобразования различных остатков планктоногенного органического вещества, а также присутствия терригенной составляющей. Это привносит ошибку в определение отражательной способности и снижает достоверность определения зрелых нефтематеринских пород, органическое вещество которых начало генерировать нефть в количествах, достаточных для образования залежей. Невозможно выявить влияние литологического состава пород на изменение отражательной способности сорбомикстинита по разрезу нефтематеринской породы. Этот способ не позволяет сопоставлять зрелость нефтей и нефтематернинских пород ввиду отсутствия сорбомикстинита в нефтях. Способ является трудоемким и довольно длительным (10-15 дней). Нерастворимое органическое вещество получают из породы путем ее переработки агрессивными и вредными для здоровья веществами, такими, как соляная и плавиковая кислота, что обязывает соблюдать строгие меры техники безопасности и использовать специальное оборудование.

Задачей изобретения является создание не сложного в исполнении и информативного способа определения зрелых нефтематеринских пород.

Технический результат изобретения выражается в повышении достоверности и экспрессности определения зрелых нефтематеринских пород.

Технический результат достигается тем, что в способе определения зрелых нефтематеринских пород, включающем отбор породы, выделение органического вещества и его анализ, согласно изобретению выделяют из породы растворимое в органических растворителях органическое вещество, хроматографируют его и детектируют 4-метилдибензтиофен (4МДБТ) и 1-метилдибензтиофен (1МДБТ) и при значении отношения 4МДБТ/1МДБТ >0,9 нефтематеринскую породу считают зрелой.

Растворимое в органических растворителях органическое вещество, полученное экстракцией полярным органическим растворителем (наиболее распространенные - хлороформ, смесь спирта и бензола), пропускают через хроматограф. В течение процесса хроматографии проводят детектирование элюируемых из колонки компонентов. Для этого можно использовать различные виды детекторов, которые являются чувствительными к углеводородным или серосодержащим компонентам (в зависимости от аппаратурного оформления хроматографа). Наиболее удобными детекторами в плане определения метилдибензтиофенов являются масс-селективный и фотометрический, т.к. не обязывают проводить выделение сероароматического концентрата из экстракта. Если используются такие детекторы, как катарометр или пламенно-ионизационный, то перед хроматографическим анализом необходимо из исследуемого экстракта выделить сероароматический концентрат с последующим его анализом.

Отношение 4МДБТ/1МДБТ определяется по отношению площадей пиков, соответствующих 4-метилдибензтиофену и 1-метилдибензтиофену на масс-фрагментограмме или хроматограмме (в зависимости от типа используемого детектора). О зрелости нефтематеринской породы судят по отношению содержания 4-метилдибензтиофена к содержанию 1-метилдибензтиофена (4МДБТ/1МДБТ), определяемого по результатам хроматографического анализа экстрактов из пород, при этом породу считают зрелой, если это отношение больше 0,9, т.к. значения параметра 4МДБТ/1МДБТ, определенные для нефтей, больше этого значения. В испарителе хроматографа устанавливают температуру 330-350°С, соответственно - начальную температуру термостата капиллярной колонки хроматографа 45-70°С и конечную температуру 279-310°С для обеспечения разделения определяемых веществ и последовательного выхода всех компонентов смеси из колонки.

Пример выполнения заявляемого способа.

Для определения зрелости нефтематеринской породы Западной Сибири, баженовской свиты, была подобрана коллекция кернового материала пород баженовской свиты. В коллекцию кернового материала включены площади, отличающиеся глубиной залегания баженовской свиты, пластовой температурой, являющейся ведущим фактором созревания.

Отобранные образцы кернового материала осадочных пород подвергают механическому дроблению и истиранию до размера зерен менее 0,5 мм, далее гильзы из фильтровальной бумаги, заполненные измельченной породой, помещают в аппарат Сокслета, в котором проводят извлечение органических веществ из породы при помощи хлороформа. Окончание экстракции контролируют сменой растворителя в экстракционной колбе, если свежая порция растворителя после 10-12 часов экстракции приобретает слабую по сравнению с начальной окраску, операция считается оконченной.

Далее после отгона растворителя проводят хроматомасс-спектрометрический анализ полученных экстрактов.

При анализе используют хроматомасс-спектрометр «Hewlett Packard» 6890/5973, снабженный масс-селективным детектором (МСД), и применяют программное обеспечение системы ChemStation для сбора и обработки результатов анализа.

Используют капиллярную колонку типа HP-l-MS (30 m ×0,25 mm); фаза - 100% диметилполисилоксан. Микрошприцем пробу в количестве 0,2 мкл вводят в испаритель хроматомасс-спектрометра, в котором установлена температура 350°С. Одновременно через испаритель продувают газ-носитель гелий со скоростью 0,7 мл/мин. Анализируемую смесь направляют в капиллярную колонку хроматографа, в которой предварительно с помощью термостата колонки устанавливают начальную температуру 45°С. Время анализа при этой температуре составляет 3 мин. Задав скорость повышения (программирования) температуры 3°С/мин, доводят температуру термостата колонки до 310°С. Время термостатирования при этой температуре 30 мин.

После капиллярной колонки хроматографа компоненты анализируемой смеси направляют в масс-селективный детектор. Идентификация пиков 4-метил- и 1-метилдибензтиофенов осуществлялась путем построения масс-фрагментограммы по 198 массе, соответствующей характеристическому иону для метилзамещенных дибензтиофенов и дальнейшего сопоставления спектрограммы интересующего вещества со спектрограммой, считанной из библиотеки.

По результатам хроматомасс-спектрометрического анализа определены соотношения различных компонентов, зависящие от уровня зрелости нефтематеринской породы, такие, как 4МДБТ/1МДБТ и Ki (изопреноидный коэффициент). Параметр 4МДБТ/1МДБТ измеряется с большой точностью и наименее зависим от литологического состава пород и типа исходного органического вещества, а изопреноидный коэффициент, является распространенным и легко определяемым параметром зрелости органического вещества, однако сильно зависит от литологии пород. Он определяется по отношению содержания изопреноидных углеводородов пристана и фитана к содержанию алканов нормального строения н-С₁₇Н₃₆ и н-C₁₈H₃₈.

Материалы, поясняющие сущность изобретения, приведены в таблицах:

Таблица 1. Параметры зрелости пород баженовской свиты, определенные различными способами.

Таблица 2. Значения параметра 4МДБТ/1МДБТ для нефтей, генетически связанных с породами баженовской свиты

В таблице 1 приведены результаты определения зрелости основной нефтематеринской породы Западной Сибири - баженовской свиты с использованием различных способов. Для сопоставления хроматомасс-спектрометрических данных для этих же образцов было проведено определение уровня зрелости по отражательной способности витринита углей (Ro) и по температуре максимального выхода углеводородов (Tmax) при пиролизе исследуемых образцов пород в инертной атмосфере.

Из таблицы 1 видно, что с увеличением отражательной способности витринита (Ro) происходит увеличение Tmax и соотношения между содержанием 4-метил- и 1-метилдибензтиофена (4МДБТ/1МДБТ). Величина Ki при этом уменьшается. Величина Ki существенно изменяется по разрезу нефтематеринской свиты одной и той же скважины, хотя в идеальном случае величина параметра зрелости должна оставаться постоянной. Колебания Ki по разрезу обусловлены изменением литологического состава пород.

Разброс значений величины 4МДБТ/1МДБТ по разрезу нефтематеринской свиты одной скважины значительно меньше, следовательно, точность этого параметра выше. Поскольку величина 4МДБТ/1МДБТ измеряется с большей точностью и меньше зависит от литологии и типа органического вещества и определяется только термодинамикой изомеризационного процесса перехода менее термодинамически стабильного 1-метил-изомера в более устойчивый 4-метил-изомер, то она лучше определяет порог зрелости (начало массовой генерации нефти) нефтематеринской породы. Минимальным значением параметра 4МДБТ/1МДБТ, при котором порода баженовской свиты является зрелой, следует считать минимальную величину этого параметра, определенную в нефтях этого региона, генетически связанных с породами баженовской свиты (таблица 2). Из таблицы 2 видно, что нет нефтей со значением параметра 4МДБТ/1МДБТ меньше 0,9. Значит, при значении параметра 4МДБТ/1МДБТ>0,9 порода баженовской свиты является зрелой, т.к. начала генерировать нефть в количествах, достаточных для образования промышленных залежей.

Вывод: на основании данных этой таблицы порода баженовской свиты Торцовой, Глуховской и Кузырской площадей является зрелой, а на остальных она не начала генерировать нефть в количествах, достаточных для образования залежей нефти.

Вывод: из таблицы видно, что значение параметра 4МДБТ/1МДБТ для нефтей, генетически связанных с баженовской свитой, больше 0,9, следовательно, при значении этого параметра для экстрактов из нефтематеринских пород больше 0,9 порода может считаться зрелой, т.е. способной генерировать нефть в количествах, достаточных для образования промышленных залежей.

Таким образом, предложенный способ определения зрелых нефтематеринских пород позволяет повысить скорость и достоверность их выявления, что важно для оценки перспектив нефтегазоносности территорий, а также определить очаг генерации залежи нефти.

Использование: изобретение относится к геологии, включая поисковую геохимию на нефть, и может быть использовано для оценки перспективности территорий нефтематеринских пород на нефть и газ. Сущность: после отбора породы выделяют из нее растворимое в органических растворителях органическое вещество, хроматографируют и детектируют 4-метилдибензтиофен (4МДБТ) и 1-метилдибензтиофен (1МДБТ) и нефтематеринскую породу считают зрелой при значении отношения 4МДБТ/1МДБТ>0,9. Технический результат: повышение достоверности и экспрессности определения зрелых нефтематеринских пород. 2 табл.

Способ определения зрелых нефтематеринских пород, включающий отбор породы, выделение органического вещества из породы и его анализ, отличающийся тем, что выделяют растворимое в органических растворителях органическое вещество из породы, хроматографируют и детектируют 4-метилдибензтиофен (4МДБТ) и 1-метилдибензтиофен (1МДБТ), при значении отношения 4МДБТ/1МДБТ>0,9 нефтематеринскую породу считают зрелой.