Файл: Учебное пособие по дисциплине Геология и геохимия нефти и газа.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 858
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
по дисциплине «Геология и геохимия нефти и газа»
2.10.3. Контроль знаний модуля 2_10
Контроль знаний модуля Введение
Таблица 2. Состав нефти (В.В. Доценко; 2007)
1.3.8. Контроль знаний модуля 1_3
5.1 Круговорот углерода в природе, его энергетические
источники и значение для образования нефти и газа
2.7.3 Факторы вторичной миграции нефти и газа
2.7.9. Контроль знаний модуля 1_7
Подавляющая часть - 99,0-99,1 % ежегодной биопродукции Земли полностью минерализуется на путях транспортировки к областям седиментации, а также на аэробном этапе диагенеза.
Минерализация ОВ происходит в окислительных геохимических условиях. При этом образуется вода, углекислый газ и простые легко растворимы в воде вещества: сульфат-ионы (SО42-), аммоний (NН4+) и фосфат-ионы (РО43-).
В восстановительных анаэробных условиях на стадии диагенеза одновременно с разложением исходного ОВ идут реакции синтеза, полимеризации и конденсации промежуточных продуктов его молекулярного распада. При этом ОВ сильно уменьшается в объеме и изменяется качественно.
В области континентальной седиментации анаэробные условия характерны для болот, озёр и речных долин. Здесь биологическая продукция, связанная как высшей растительностью, так и фито- и зоопланктоном накапливается среди минеральных осадков преимущественно в концентрированной форме.
В области морской седиментации анаэробные условия существуют в относительно закрытых заливах, эпиконтинентальных морях, на континентальных склонах и шельфах. Здесь исходное ОВ представлено в основном фитопланктоном и накапливается среди минеральных осадков преимущественно в рассеянной форме.
5.4 Состав преобразованного органического вещества
В областях морского осадконакопления, при преобладании восстановительных геохимических условий, формируется ОВ сапропелевого типа. Оно разделяется на следующие три фракции: битумоиды, сапропелевые кислоты и сапрогумины.
В областях континентального осадконакопления образуется ОВ гумусового типа, состоящее из четырех фракций: битумоидов, фульвовых кислот (ФК), гуминовых кислот (ГК) и гуминов.
Битумоиды представляют собой вещества, которые извлекаются из осадков и осадочных пород органическими растворителями. Иногда их называют геолипидами или битуминозными веществами (БВ). Состоят они из асфальтенов, смол и УВ масляной фракции. Главной фракцией являются асфальтены. Их количество составляет 60-70 %.
Фульвовые кислоты
(ФК) - это высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты, растворимые в воде, минеральных кислотах, слабых растворах щелочей и органических растворителях. Воду они окрашивают в желтый или бурый цвет. Образуются ФК в результате полимеризации промежуточных продуктов разложения растительности. Их молекулярная структура состоит из алифатических и ароматических группировок, являющихся остатками углеводных и аминокислотных компонентов ОВ. Кислотная природа ФК обусловлена наличием карбоксильных и фенолгидроксильных функциональных групп. Молекулярный вес фульвокислот колеблется от 200 до 50'000.
Гуминовые кислоты (ГК) – это темноокрашенные высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты циклического строения. Они являются продуктом конденсации фульвокислот, которые можно рассматривать как незрелые ГК. Молекулярный вес ГК лежит в пределах от 1'000 до 100'000. Они очень слабо растворяются в воде и не растворяются в минеральных кислотах, но хорошо растворяются в слабых растворах щелочей. Основу ГК составляют разнообразные ароматические, гетероциклические и алифатические группировки, а также до 15 видов функциональных групп, среди которых выделяются кислые: карбоксильные (–СООН) и фенолгидроксильные (–ОН) группы.
ГК широко распространены в ОВ осадков и молодых осадочных пород континентального происхождения, торфах и бурых углях. В землистых разностях бурых углей их содержание достигает 80 и более %, а в блестящих разностях, по мере развития процесса углефикации их содержание снижается уже до 10 %. ГК составляют основу почвенного гумуса, и тем самым обуславливают плодородие почв.
ФК и ГК содержатся в морских осадках, куда они поступают с речным стоком.
Сапропелевые кислоты (сапрогуминовые кислоты) – это аналоги гуминовых кислот, образующиеся в морских осадках при преобразовании остатков планктона. В отличие от ГК, сапропелевые кислотыимеют в основном алициклическое строение, повышенное содержание водорода, а также - азота и летучих веществ.
Гумины и сапрогумины – это фракции соответственно ГК и сапрогуминовых кислот. Они нерастворимы в воде, водном растворе щелочей и минеральных кислот и занимают промежуточное положение между гуминовыми и сапрогуминовыми кислотами и нерастворимым ОВ. Это продукты конденсации соответственно ГК и сапрогуминовых кислот.
Таким образом, ОВ преобразуемое на разных подстадиях диагенеза отличается степенью конденсации и ароматизации молекулярных структур и, следовательно,
насыщенностью их водородом, а также отличается количеством кислородсодержащих и других функциональных групп. Пути преобразования ОВ в процессе седиментогенеза и диагенеза показаны на рисунке 10.
Рисунок - 2. Пути преобразования органического вещества в процессе
седиментации и диагенеза (по В.И. Ермакову и др., 1990)
5.5 Генетические и геохимические типы
нерастворимого органического вещества
На подстадии протокатагенеза, которая развивается после диагенеза и предшествует катагенезу, происходит конденсация и укрупнение молекул гуминовых и сапрогуминовых кислот и веществ. В результате они переходят в новую форму ОВ – кероген или нерастворимое ОВ (НОВ).
Кероген – это нерастворимая в органических растворителях, кислотах и щелочах, фракция ОВ. Её доля в ОВ осадочных пород составляет 80-90 %. Другая часть ОВ осадочных пород приходится на битумоиды.
Рассеянные формы керогена или НОВ прочно связаны с минеральной частью породы и отделяются от неё методом обогащения. При этом последовательно используют соляную и плавиковую (фтористоводородную - НF кислоту). Концентрат керогена представляет собой порошок коричневого или черного цвета, напоминающий растворимый кофе.
Классификации НОВ. НОВ или кероген классифицируется по разным принципам: 1) по условиям седиментации; 2) по фациально-генетическим признакам; 3) в зависимости от вклада в состав ОВ различных исходных молекулярных структур живого вещества (ЖВ); 4) в зависимости от изменения атомных отношений водорода к углероду (Н/С) и кислорода к углероду (О/С) и другим принципам.
1. В классификации ОВ по условиям седиментации выделяется автохтонное и аллохтонное ОВ. Автохтонное ОВ образуется за счет биопродукции живого вещества той же среды, в которой формируется осадок, а аллохтонное ОВ формируется за счет биопродукции, поступающей в бассейн седиментации из другой среды. Например, в морских бассейнах аллохтонным является гумусовое ОВ, которое поступает с континентов с речным стоком и эоловыми выносами.
2. В классификации ОВ по фациально-генетическим признакам выделяется: сапропелевое, гумусовое, смешанное (сапропелево-гумусовое или гумусово-сапропелевое)
и липтобиолитовое ОВ.
Сапропелевое ОВ образуется в областях морской седиментации и связано с преобразованием бактериями фито- и зоопланктона, а также бентоса. Молекулярные структуры ОВ этого типа возникают, главным образом, за счет липидов и аминокислот.
Гумусовое ОВ генетически связано с высшими растениями. Образуется оно в основном за счет углеводов и лигнина.
Липтобиолитовое ОВ как и гумусовое связано с высшими растениями, но образовано оно геохимически устойчивыми веществами высших растений – восками, смолами, кутикулой и пробковой тканью. Липтобиолитовое ОВ сильно отличается по химическому составу от остальной части гумусового ОВ и лежит ближе к сапропелевому ОВ. Однако оно мало распространено в природе и выделяется среди концентрированных форм ОВ.
3. В классификации ОВ в зависимости от вклада в его состав различных исходных биохимических структур ЖВ, Н.Б. Вассоевич и др. выделили алиновый и арконовый типы. Алиновое ОВ в этой классификации соответствует сапропелевому типу, а арконовое ОВ - гумусовому типу.
При этом алиновое ОВ делится на два подтипа: алфиновый и амикагиновый.
В основе алфинового ОВ лежат липиды, поэтому оно характеризуется наличием длинных алифатических цепей. ОВ этого подтипа характерно для горючих сланцев.
В основе амикагинового или алцинового ОВ лежат углеводно-аминокислотные комплексы. Это фитопланктонное ОВ, подвергшееся бактериальной переработке. Оно характерно для материковых окраин.
В основе арконового или аренового ОВ, находятся лигнино-целлюлозные молекулярные структуры высших растений, потому оно состоит в основном из конденсированных аренов.
4. В геохимической классификации ОВ зависимости от изменения атомных отношений водорода к углероду (Н/С) и кислорода к углероду (О/С) выделяется три геохимических типа керогена: I, II и III. Эта геохимическая классификация составлена Б. Тиссо, Д. Вельте (1981). Она широко используется зарубежом, а в последнее время и в России.
Кероген I типа имеет очень высокое содержание водорода, отношение Н/С достигает 1,8, и низкое содержание кислорода, отношение О/С менее 0,1. Кероген I типа сопоставим с алфиновым ОВ.
Кероген II типа имеет достаточно высокое содержание водорода и повышенное содержание кислорода. Он широко распространен среди нефтепроизводящих пород и сопоставим с амикагиновым ОВ.
Кероген III типа содержит мало водорода, отношение Н/С менее 1,0, и много кислорода, отношение О/С лежит в пределах 0,2-0,3. Кероген этого типа накапливается преимущественно в осадках прибрежно-морских и озёрных бассейнов, вблизи от источников сноса терригенного материала и сопоставим с гумусовым или арконовым ОВ.
5.6 Концентрации органического вещества
в осадочных породах разных формаций
По степени концентрации ОВ осадочных пород подразделяется на три группы: концентрированное (КОВ), полуконцентрированное (ПКОВ) и рассеянное (РОВ).
КОВ содержит более 50 % ОВ. К этой группе относятся угли, торф и некоторые горючие сланцы.
ПКОВ содержит от 20 до 50 % ОВ. Это – горючие и углистые сланцы.
РОВ в начале мезокатагенеза содержит менее 20 % ОВ или менее 15 % Сорг.
О.К. Баженова и др. (2004) за границу между РОВ и КОВ принимают содержание Сорг = 2,5 %. Эта величина в четыре раза выше среднего содержания органического углерода в стратисфере, установленного В.А. Успенским и подтвержденного Н.Б. Вассоевичем (0,58 %).
В. Тиссо, Д. Вельте (1978), Дж. Хант (1979), Б. Томас (1983) и другие содержание Сорг в осадочных породах характеризуют следующим образом, в процентах: до 0,5 – ничтожное, 0,5-1,0 – низкое, 1,0-1,5 – среднее, 1,5-2,0 – высокое, 2-4 очень высокое и более 4,0 – превосходное.
По данным Н.Б. Вассоевича, Н.Н. Корниловой и В.В. Чернышева среднее содержание органического углерода в процентах от массы породы составляет: в ископаемых углях – 67, горючих сланцах – 16,5, доманикитах и баженитах – 6, глинах – 0,9, алевролитах – 0,45, песчаниках и известняках - 0,2, солях, сульфатах - 0,1. Среднее содержание Сорг в стратисфере - 0,58 %.
5.7 Формы нахождения органического вещества,