Геология нефти и газа (Еременко Н.) - часть 15

114______ 

Гл. V. Природные битумы

 

§ 3. Рассеянные   (дисперсные)   Оитумы   в   горных   породах 

115 

и др.). Приведенные на рис. 
29 спектры люминесценции 

упомянутых 

циклических 

углеводородов  сняты  при 

температуре  196°  С  в  н-

гексановых  растворах.  При 

обычных 

температурах 

спектры 

получаются 

расплывчатыми 

и 

не 

поддаются расшифровке.

 

Н.  В.  Майнштейн  (1959) 

указывает  на  наличие  в 

маслах  битумов  из  со-

временных  осадков  и  почв 

алкилбензолов,  нафталина, 

фенантрена, 

пирена, 

трифинилена, 

хризена, 

флюорена,  бензантрацена, 

бензпирена и коронена.

 

Методом  электроногра-

фии  также  удается  изучить 

некоторые  углеводороды, 

содержащиеся  в  битумах. 

На  рис.  30  приведена 

элсктронограмма 

нормального 

парафина, 

выделенного  из  битума, 

который  получен  из  от-

ложений  карбона  Дне-

провско-Донецкой впадины.

 

Наиболее  слабоизучен-

ной  составной  частью  би-

тумов  являются  асфаль-

тены.  Новые  данные  в  этом 

направлении получены К. Ф. 

Р о д и он ов о й ,  

Е. 

П. 

Шишениной  и  Ю.  М. 

Королевым (табл. 28 и 29).

 

Асфальтены  рассеянных 

битумов 

представляют 

собой 

сложную 

смесь 

нейтральных 

поли-

циклических ароматиче-

 

ских  соединений  различной 

степени 

конденсиро-

ванности  с  примесью  кар-

боновых  кислот  и  фенолов 

до 5—12%. Подтверждается 

наличие  в  асфальтенах 

Костиковых 

связей,  со-

держащих серу.

 

Большая часть углерода, 

содержащегося 

в 

рас-

сеянном  состоянии  в  по-

родах,  не  входит  в  состав 

битума. Это иллюстрируется 

цифрами,  приведенными  в 

табл. 

30. 

Наблюдается 

следующее 

среднее 

содержание  органического 

углерода  в  стра-тисфере  по 

типам  пород  (в^кг  на  1  л

3

 

породы):

 

Глинистые породы .   .16—20 

Алевритовые   »       .   . 8—10 

Песчаные         »        .   . 4—5 

Карбонатные   »       .   . 4—5 

Среднее для  всех  типов пород     

. . . .  10—12,5

 

Для  полного  предста-

вления  о  составе  органи-

ческого  вещества,  содер-

жащегося  в  породах,  необ-

ходимо  изучать  не  только 

его  битумную  часть,  а  весь 

объем.  К  сожалению,  ме-

тоды  исследований  в  этом 

отношении  крайне  ограни-

чены;  по  существу  опре-

деляются  лишь  общий  ор-

ганический  углерод, азот  и 

гуминовые 

вещества. 

Попытка 

использовать 

такие  определения  для 

геохимических 

выводов 

была  сделана  еще  в  1926— 
1927  гг.  А.  Д.  Архангель-

ским, затем П. Траском

 

' .     8*

 

116 

 

 

 

Гл. V. Природные   битумы

 

в  США  и  впоследствии  многими  другими  исследователями.  Наиболее 

часто  в  этих  случаях  используется  коэффициент  G/N,  который  для 

органического вещества осадочных пород колеблется

 

 

Рис.   29.   Спектры   люминесцентных   фракций   ароматических   углеводородов 

масел, выделенных из битумов глин (по А. А.  Ильиной)

 

л — верхнего Майкопа, скважины Северо-Асфальтовой  площади;   б — бобриковского   гори-

зонта, скважины Зимовской площади| в — бобриковского   горизонта   Горючкинской   пло-

щади.

 

"5^- 

Т а б л и ц а   30

 

Содержание органического углерода и битума, извлеченного 

хлороформом, в породах третичного возраста Северо-Восточного Кавказа, %

 

 
 

 
 

Гуми-

 

 

Органиче-

 

 

Органиче-

 

 

 
 

 
 

Возраст

 

 

Порода

 

 

новые 

ве-

 

 

ский С до 

экстрак-

 

 

ский С 

после эк-

 

 

Би-

тумы

 

 

Место взятия 

образца

 

 

 
 

 
 

щества

 

 

ции

 

 

стракции

 

 

 
 

 
 

Средний     миоцен

 

 

Глина

 

 

0,0

 

 

0,35

 

 

0,30

 

 

0,06

 

 

Яман-Су

 

 

То же

 

Песчаник

 

0,62

 

1,57

 

0,95

 

0,83

 

То же

 

»

 

Глина

 

2,93

 

3,09

 

3,05

 

0,07

 

»

 

Олигоцен

 

Мергель

 

0.0

 

2,06

 

1,61

 

0,66

 

»

 

Нижний   плиоцен

 

»

 

0,0

 

0,073

 

0,07

 

0,003

 

Арджи-Акх

 

Эоцен

 

 

»

 

 

0,0

 

 

0,073

 

 

0,07

 

 

0,004

 

 

Элистатки

 

 

 

 3. Рассеянные   (дисперсные)   битумы   в   горных   породах 

 

117

 

 

 

к довольно широких пределах (от 8 до 230) и не дает возможности 

выявить четкую закономерность (в связи с отсутствием точных методов 

определения азота в породах). И. А. Юркевич для характеристики 

органического вещества пород предложил использовать окис-ляемость  

этого  вещества  при  нагревании  

растворов  окислителей. П. Ф. 

Андреев в этих же  целях 

рекомендует   использовать   опре-

деление   выхода  «летучего»  углерода 
(при 550° С в течение 30 мин в   

атмосфере   азота),   сравнительную    

окисляемость    (1н    раствором 

КМп0

4

) и определение содержания 

карбоксильных групп (при помощи 

уксуснокислого кальция). Испытание    

метода    определения «летучего»   

углерода   в   породах, проведенное О.   

П. Четвериковой в   

битуминологической   лаборатории   

ВНИГНИ,   показало,   однако, 

отсутствие воспроизводимости 

данных    анализа.    В    последние 

годы  предпринимаются    попытки 

изучения        органического       ве-

щества   пород,   выделенного   путем    

растворения     и     удаления 

неорганической      части      пород. 

Такие   исследования    проводятся в       

битуминологической       лаборатории    

ВНИГНИ   К. Ф. Роди-оновой,    О.     

П.     Четвериковой, Т.    Ю.    

Пентиной.    Установлено три   типа   

остаточного   органического   вещества:     
1)   гумусовый; 2) сапропелевый и 3) 

смешанный, связанные с условиями   

седимен-тогенеза и диагенеза. 

Установлена зависимость  между   

типом   остаточного   органического   

вещества и углеводородным составом 

масел. Изучением состава гуминовых 

кислот (элементарного и кислородсодержащих функциональных групп — 

СООН, ОН,  ОСН

3

) устанавливаются степень углефикации органи-

ческого вещества  (от торфяной до  раннекаменноугольной),  состав 

исходного органического материала, направленность и длительность 

его первоначального превращения.

 

 

 
 
 

 

Рис. 30. Электронограмма нормального 

парафина,  выделенного  из  битума, 

полученного  из  отложений  карбона 

Дпенровско-Донецкой впадины (но  В. 

А. Анурову).

 

Размеры   сторон    элементарной    ячейки

 

кристалла (в А): о = 7,44 5, в = 4 ,9 6 2,  с = = 

73,4.

 

 
118  

 

 

          

Гл. V. Природные   битумы

 

Довольно  широко  проводятся  в  различных  вариантах  работы  по 

изучению  окисляемости.  Однако  методы  окисляемости  косвенные. 

Величина  измеряемой  в  анализе  окисляемости  зависит  не  только  от 

количества  органического  вещества  в  породах,  но  и  от  степени  его 

метаморфизма:  на  позднекаменноугольной  стадии  оно  в  условиях 

мокрого  окисления  остается  практически  неизмененным;  в  связи  с 

этим  и  метод  определения  С

орг

  мокрым  сожжением  по  Кнопу  для 

древних пород не пригоден. Кроме того, в породах часто присутствуют 

восстановленные формы Fe, Mn, на окисление которых

 

также  расходуется  КМп0

4

 

или 

К

2

Сг

8

0

7

 

при  определении  окис-

ляемости.

 

В  распространении  битумов  в 

осадочных  породах  удается  отметить 

некоторые  закономерности.  Так,  в 
1948—1949  гг.  автор  отметил  связь 

между  количеством 

битума 

в 

неогено-

 

вых  и  палеогеновых  поросу  дах 

Северо-Восточного  Кавказа  и  их 

гранулометрическим  составом.  На 

рис. 31 довольно четко видна прямая 

зависимость  между  содержанием  би-

тумов  и  глинистой  фракцией.  Чем 

больше 

порода 

обогащена 

глинистой  фракцией,  тем  больше 

содержится  в  ней  битума    В 

дальнейшем 

работами 

многих 

исследователей (Н.Б. Вас-соевич, К. Ф. 

Родионова,  В.  А.  Успенский  и  др.) 

эта  эмпирическая  закономерность 

была 

Подтверждена 

для 

различных 

по 

возрасту 

отложений  во  многих   районах.    

Тогда      же  была    отмечена    еще   

одна      особенность—  по          мере      

уменьшения      содержания      битума  

в    породах      одного    и    того      же    

лито-логического      типа     степень     

его          восстановленности 

увеличивается. 

 

§ 3. Рассеянные  (дисперсные)  битумы   в   горных  породах 

 

119

 

 
 

Кавказа  такой  закономерности  не  отмечается.  Для  неогеновых  и 

палеогеновых  отложений  Кавказа  можно  говорить  о  большей  вос-

становленности  битума  в  более  глинистых  породах.  Наконец,  следует 

подчеркнуть,  что  битумы  пород  эвапоритовых  фаций  (по  Н.  Б.  Вас-

соевичу)  отличаются  обычно  повышенным  содержанием  серы  и  ас-

фальто-смолистых веществ.

 

М.  Л.  Дантон  и  Дж.  М.  Хант  (1964)  отмечают  для  молодых  и 

современных  осадков  США  наличие  прямой  связи  менаду  общим  со-

держанием  в  них  органического  вещества  и  суммой  углеводородов 

С

4

—С

8

 в битумах.

 

 

Однако эта особенность не всегда четко прослеживается. Н. М. Страхов 
и К. Ф. Родионова на примере Волго-Уральской области показали 
увеличение содержания битумов и степени их восстановленности по 
мере возрастания карбонатности пород. Следует отметить, что для 
неогеновых, палеогеновых и меловых отложений

 

 
 

Рис. 31. Зависимость между грапуло- метрическим 
составом пород и содержанием в них битума. 
Кайнозойские от ложения северо-восточного 
Кавказа. 

Цифры по оси абсцисс: 1 -- глина алевритовая; 
3 — глина алевритово-песчаная; a — глина 
песчано-алевритовая; 4 — алеврит глинистый; 
5 — алеврит песчано-глинистый; 6 — алеврит 
глинисто-песчаный;    1 — песчаник   
глинисто-алевролитовый;   * — песчаник   
алсвцолитово- глинистый;   9 — хлидолит     
глинисто-алеврилитовын;   10 — хлидолит      
алевритово-глинистый

 

ГЛАВА   VI

 

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ КАК ВМЕСТИЛИЩЕ 

НЕФТИ И ГАЗА

 

1. Пористость   горных  пород

 

бонатности  песчаников  менилитовых  и  эоценовых  отложений  Бит-

ковского  газонефтяного  и  Долинского  нефтяного  месторождений.  По 

своему  происхождению  поры  и  другие  пустоты  в  породе  могут  быть 

подразделены на первичные и вторичные.

 

§  1.  ПОРИСТОСТЬ  ГОРНЫХ ПОРОД

 

В  прошлом  столетии  Д.  И.  Менделеев  высказал  мысль  о  том,  что 

нефть  пропитывает  горные  породы  подобно  тому,  как  вода  пропиты-

вает  губку.  Эта  идея  подтвердилась  в  процессе  развития  нефтяной 

промышленности. Обычно вода, жидкие и газообразные  углеводороды 

заполняют пустоты в горных породах: поры и трещины.

 

Все  тела  в  природе  имеют  пустоты  или  поры,  но  особенно  ото 

характерно  для  обломочных  пород.  Между  отдельными  частицами, 

слагающими  такую  породу,  существуют  пустоты.  Суммарный  объем 

пустот  в  породе,  включая  поры,  каверны,  трещины  и  т.  д.,  называют 

о б щ е й   (абсолютной)  или  т е о р е т и ч е с к о й   п о р и с т о с т ь ю .  

Величина объема нор, выраженная в процентах по отношению ко всему 

объему 

породы, 

называется 

к о э ф ф и ц и е н т о м  

п о р и с т о с т и :

 

 

где  k

n

 — коэффициент   пористости;

 

2п — суммарный объем всех пустот в породе; V — 

объем породы.

 

От  чего  же  зависит  величина  коэффициента  пористости  в  обло-

мочных породах? Рассмотрим тело, состоящее из равновеликих шариков. 

Коэффициент пористости такого тела, как это доказал К. С. Слихтер в 

прошлом  столетии,  не  зависит  от  размера  зерен-шариков.  Величина 

объема пор  зависит от взаимного расположения зерен и  характера их 

укладки (рис. 32, 33, 34). При наименее плотной укладке равновеликих 

зерен шарообразной формы коэффициент пористости равен 47,6%. Эта 

величина является теоретическим максимумом возможного объема пор. 

Поскольку  обломочные  породы  сложены  частицами,  не  имеющими 

строго  шарообразной  формы,  и  нередко  скреплены  цементом,  объем 

содержащихся в них пор зависит от формы частиц (табл. 31), степени их 

сортированности  и  наличия  цемента.  На  рис.  35  представлены 

экспериментальные  данные  об  изменении  абсолютной  (общей) 

пористости в зависимости от кар- 

 

 

 

Рис.  34.  Наименее-

плотное  расположение 

зерен.  Теоретический 

объем пор 47,6%.

 

Т а б л и ц a   3f

 

Зависимость общей пористости н проницаемости обломочных 

пород от различных причин

 

                 Факторы, от которых не 

                 зависят пористость или 

                        проницаемость 

 

 Общая  пористость       Взаимное расположение и укладка

 

Зерен 

 Форма зерен и степень их

 

окатанности  

      Степень отсортированности частиц,

 

слагающих породу

 

        Наличие цементирующего вещества

 

Трещиноватость породы

 

П роницаемость                    Размер пор и их количество

 

Размер зерен

 

    Плотность укладки и взаимное 

расположение зерен 

Отсортированность

 

Цементация

 

Конфигурация пор

 

Взаимосообщаемость пор

 

Трещпноватость породы

 

П е р в и ч н ы м и   называются  пустоты,  образовавшиеся  одно-

временно  с  самой  породой.  В т о р и ч н ы   м  и  называются  пустоты, 

которые возникли в уже сформировавшихся породах.

 

В  породе  не  все  поры  сообщаются  между  собой;  газы  и  жидкости, 

содержащиеся  в  изолированных  порах,  не  могут  перемещаться  по 

породе. Объем пустот породы, взаимосообщающихся между собой, 

 

 

121 

Рис.  32.  Наиболее 

плотное  располо-

жение  зерен.  Тео-

ретический  объем 

пор 25,8%.

 

Рис.  33.  Располо-

жение  зерен  [срод-

ней плотности.

 

Теоретический 

объем пор 36,7%.

 

Свойства 

породы 

Факторы, от которых 

зависят пористость и 

проницаемость 

Размер зерен и размер, 

пор

 

Свойства проходящих

 

через породу жидких

 

или газообразных

 

веществ