книги из ГПНТБ / Зингер А.С. Ореолы рассеяния нефтяных и газовых залежей

0,10 мг/л; д) примерным равенством углеводородных и кисло­ родсодержащих соединений, определяемых в составе OB под­ земных вод по данным инфракрасной спектроскопии; е) зна­ чениями отношений:

Указанный комплекс прямых показателей нефтегазоносности по OB и газовой составляющей подземных вод с учетом отмеченных значений концентраций компонентов данного ком­ плекса, характерных для фоновых вод, использован и для оп­ ределения ореольного рассеяния залежей нефти и газа.

Более подробные доказательства генетической связи этих компонентов (показателей) с нефтью и газом, или отнесение их к ингредиентам залежей нефти и газа, так же как и обосно­ вание значений фоновых концентраций, приведены в моногра­ фии, касающейся газогидрохимических критериев нефтетазоносностй локальных структур (А. С. Зингер, 1966), и мы на них останавливаться не будем.

В связи с определившейся в последнее время возможнос­ тью использования в нефтепоисковом отношении еще одного представителя класса ароматических углеводородов — толуо­ ла и получением нового материала, иллюстрирующего широ­ кие поисковые возможности метода инфракрасной спектроско­ пии, ниже рассматриваются эти два направления изучения со­ става OB подземных вод.

ТОЛУОЛ В СОСТАВЕ OB ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Впервые определение толуола в подземных во­

востока Русской платформы. Несмотря на использование раз­ личных методик *, полученные данные о количественном со-

* Определение толуола проводилось А. А. Карцевым и др. по мето­ дике, специально разработанной М. Б. Дуловой и О. Д. Дитерихс (1969); нами использован метод М. Г. Голубевой (1961), применяемый для оп­ ределения бензола.

держании толуола, об основных закономерностях его распре­ деления Б подземных водах и возможностях использования в качестве гидрохимического показателя нефтегазоносности для названных районов в целом оказались весьма близкими между собой.

Изучение толуола проводилось в подземных водах и рас­ солах хлоркальциевого типа самой различной минерализации, достигающей 272 г/л (табл. 7). В законтурных и внутриконтурных водах нефтяных, газонефтяных и газовых залежей уста­ новлено содержание толуола в количестве от следов до 1,5 мг/л. В пределах чувствительности метода толуол не обна­ ружен в водах непродуктивных структур и в водах горизонтов, залегающих на небольших глубинах от дневной поверхности, в зоне активного водообмена. На продуктивных структурах, в водах горизонтов, не содержащих залежей нефти и газа, то­ луол, как правило, также не обнаружен.

Распределение концентраций толуола не находится в види­ мой связи ни с величиной минерализации подземных вод, ни с литологическим составом водовмещающих пород. Основным источником, определяющим появление толуола в подземных водах, являются залежи нефти и газа. Поэтому толуол, как и бензол, может рассматриваться в качестве прямого гидрохими­ ческого показателя нефтегазоносности. Подтверждением этого положения является не только установленная закономерность наличия толуола в водах продуктивных горизонтов, но и от­ сутствие его в водах, не испытывающих влияния залежей нефти и газа.

Не менее важна и определенная зависимость изменений концентраций толуола (как и бензола) от удельного веса и со­ става нефтей, с которыми контактируют подземные воды (рис. 10). На графике, иллюстрирующем указанную закономер­ ность, нанесены результаты определения бензола и толуола только в водах, контактирующих с нефтяными залежами (приконтурные и внутриконтурные воды).

Непосредственный контакт нефти и пластовых вод отра­ жает реальную картину влияния физико-химических свойств нефти на растворимость таких трудно растворимых в воде жидкостей, как углеводороды.

Четко прослеживается закономерное увеличение концентра­ ций бензола и толуола параллельно с уменьшением удельного веса нефтей, температуры начала кипения и соответственно с возрастанием легких фракций нефтей (до 100 и 150°С).

Подземные воды, контактирующие с утяжеленными и тяже-

53

МК-Н4ЧЛЛЬНЛР TfMriEBÛT^Pû ККП(киС'в РІ н(Ф т іі*

начальными точками кипения и, следовательно, характеризую­ щимися отсутствием фракций до 100°, а также отсутствием или незначительным содержанием фракций до 150°, не содержат бензола и толуола.

Таким образом, представленная зависимость изменения содержаний бензола и толуола от удельного веса и состава нефтей, раскрывающая генетический смысл связи углеводоро­ дов залежей с углеводородами водорастворенного органиче­ ского вещества, довольно сложна. Она не проявляется при об­ щем сопоставлении типов нефтей и содержаний в водах аро­ матических углеводородов, тем более в условиях существенно различных термодинамических параметров залежей, как это показано В. Н. Корценштейном (1968) для Южного Мангыш­ лака и Южного Предкавказья.

В составе нефтей различных нефтегазоносных бассейнов мира всегда наблюдается избыток толуола над бензолом. Не составляют исключения и нефти Нижнего Поволжья (табл. 8), где величина отношения бензола к толуолу, вне связи с раз-

54

личной стратиграфической приуроченностью залежей, всегда меньше единицы.

В отличие от нефтей в подземных водах, наоборот, содер­ жание бензола, как правило, превышает содержание толуола и величина отношения бензола к толуолу больше единицы (табл. 7). Более того, при низком содержании бензола в водах (порядка 0Д)3—0,04 мг/л и ниже) толуол вообще отсутствует. Установленный факт повышенного содержания в водах бензола находится в полном соответствии с общей закономерностью уменьшения значений истинной растворимости веществ, при­ уроченных к одному классу соединений, с увеличением их мо­

концентрации бензола и толуола убедительно указывает на не­ значительную роль мицеллярной растворимости в определении масштабов миграции углеводородов в жестких природных рас­ творах хлоркальциевого типа.

Как известно, решающим аргументом в пользу гидрогео­ логической гипотезы происхождения нефти в варианте, пред­ ложенном Е. Г. Бейкером (1960) являлось положение о пре­ обладающей роли мицеллярной растворимости в процессе миграции углеводородов в подземных водных растворах. Имен­ но повышенной мицеллярной растворимостью бензола в сла­ бых коллоидных электролитных растворах Е. Г. Бейкер и объ­ яснял преобладание в нефтях толуола над бензолом.

Проведенное изучение соотношений концентраций бензола и толуола не в искусственно приготовленных (как это делал Е. Г. Бейкер), а в природных растворах позволило получить бо­ лее реальные представления о действительной роли мицелляр­ ной растворимости, по крайней мере, для условий миграции углеводородов в высокоминерализованных водах хлоркальцие­ вого типа. Как отмечалось выше, эта роль весьма мала.

Совместное определение бензола и толуола в подземных водах других генетических типов и главным образом в седиментационных водах позволит всесторонне осветить влияние ми­ целлярной растворимости в процессе миграции углеводородов в природных растворах.

Значение толуола как гидрохимического показателя нефтегазоносности в целом близко к бензолу. Однако вследствие более сложного строения молекулы толуола и худшей раство-

56

римости он обладает меньшей миграционной способностью,, чем бензол, и значительно реже встречается в водах горизон­ тов, непосредственно не содержащих залежей нефти или газа. Следовательно, наличие толуола с еще большей вероятностью (по сравнению с бензолом) указывает на продуктивность имен­ но тех отложений, в водах которых толуол обнаружен.

ИНФРАКРАСНЫЕ СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ OB ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ВОДОВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД

Характеристика OB подземных вод, получае­ мая методом инфракрасной спектроскопии, по существу еще не получила широкого признания в качестве важного гидрохими­ ческого показателя нефтегазоносное™. Между тем хорошо из­ вестно, что методы прямого массового определения всех ком­ понентов и соединений О-В подземных вод аналитической хи­ мией пока не разработаны, и инфракрасная спектроскопия яв­ ляется, пожалуй, единственным средством наиболее полного познания всей сложной системы водорастворенной части OB.

Принципиальная возможность использования данных ин­ фракрасной спектроскопии, базирующаяся на отличии ОБ под­ земных вод регионов с неустановленной нефтегазоносностью (часть территории восточного склона Воронежского свода) и вод «пустых» и продуктивных структур и горизонтов, распола­ гающихся в пределах нефтегазоносных бассейнов, уже неод­ нократно подчеркивалась нами (А. С. Зингер, 1966; А. С. Зин­ гер, И. И. Сидоров, Т. Э. Кравчик, 1969).

К настоящему времени накоплен новый большой фактиче­ ский материал (около 200 проб подземных вод), позволяющий проследить характер изменений в соотношениях компонентно­ го состава OB подземных вод в зависимости от степени влия­ ния, оказываемого на их формирование залежами нефти и га­ за, а также OB водовмещающих пород.

Прежде всего, необходимо отметить, что наиболее яркой особенностью всех спектрограмм OB подземных вод «пустого» региона (рис. 1:1) является резко выраженное доминирование интенсивных и широких полос поглощения в области высоких частот 18О0—1І700 е ж - 1 (левая часть кривой), отражающих суммарное содержание кислородных соединений. Чаще всего в

(1956), указывает на преобладание в OB вод кислородных соединений, связанных либо с сингенетичным битумом, либо с

57

битумами современных осадков (1740 см-1), и на подчинен­ ное значение кислородных соединений, генетически связан­

циклические ароматические соединения, им отвечает лишь од­ на, едва выделяющаяся пика, с частотой поглощения 1610— 1612 см-К

Левая часть спектрограмм характеризуется, кроме того, узкими, довольно ясно выраженными полосами поглощения функциональных групп сложных парафиновых и нафтеновых

40

58