» » Геохимическая классификация нефтей

Геохимическая классификация нефтей

06.08.2016

Существует достаточно много классификаций нефтей, разработанных на основе изучения и обобщения их физико-химических свойств и состава. В большинстве случаев эти классификации создаются для каких-либо конкретных регионов. При этом для сравнения выбираются характерные признаки в составе нефтей, приуроченных к продуктивным отложениям какого-либо конкретного возраста. Эти классификации имеют большое практическое значение, но применить их к другим регионам, как правило, не представляется возможным.
Нас же сейчас интересуют универсальные классификации, позволяющие их использовать без привязки к какой-либо территории. К такому типу, безусловно, можно отнести классификацию нефтей, разработанную Е.В. Соболевой и А.Н. Гусевой, учитывающую изменения достаточно общего, но высокоинформативного показателя - плотности нефтей. Эту классификацию для удобства сравнения мы свели в табл. 4.8.
Геохимическая классификация нефтей

Учитывая, что плотность нефти является одним из важнейших химических и геохимических характеристик, эта классификация представляет большой практический интерес. Приведем другую классификацию нефтей этих же авторов, по содержанию в нефтях серы (табл. 4.9).
Имеется классификация нефтей по содержанию в них асфальтеново-смолистых веществ.
Геохимическая классификация нефтей

Здесь выделяются три группы нефтей: малосмолистые - до 10 %, смолистые - 10-20 % и высокосмолистые - более 20 %.
В геохимии нефти широко используется классификация нефтей по групповому углеводородному составу, т.е. по содержанию в различных фракциях метановых, нафтеновых и ароматических углеводородов. Эта классификация нефтей впервые была разработана в ГрозНИИ (Грозненский нефтяной научно-исследовательский институт). Было выделено шесть основных классов нефтей (табл. 4.10).
Геохимическая классификация нефтей

Эта классификация базируется на групповом составе фракции НК-300 °С. Если в этой фракции содержание одного класса углеводородов превышает 50 %, то название типа нефтей дается по преобладающей группе углеводородов, например: 1 - метановые, 2 - нафтеновые, 3 - ароматические нефти и т.д.
Если во фракции содержание одной группы углеводородов более 25 %, но не превышает 50 %, то такие нефти относят к нефтям смешанного типа. По этому признаку выделяют: метано-нафтеновые, нафтенометановые, ароматическо-нафтеновые и нафтеново-ароматические нефти и т.д.
Если все три основных класса углеводородов содержатся приблизительно в одинаковых количествах, то их название дается по содержанию соответствующей группе углеводородов в порядке убывания.
С развитием новых аналитических методов исследований нефтей на молекулярном уровне появились классификации, учитывающие индивидуальный углеводородный состав нефтей.
Одной из первых таких работ стала классификация французского ученого М.А. Бестужева, который попытался дать представление о составе среднестатистической мировой нефти.
Общее представление об этой классификации можно получить, изучив рис. 4.30.
Геохимическая классификация нефтей

Основные сведения об углеводородах и неуглеводородных соединениях, входящих в состав усредненной нефти, приведены в табл. 4.11.
Одна из геохимических классификаций нефтей разработана Б. Тиссо и Д. Вельте. Авторы классифицировали нефти по содержанию в них алканов, циклоалканов (нафтенов), ароматических углеводородов, а также N-, S-, О-соединений (смол и асфальтенов) и серы. При создании классификации было учтено, что содержание в нефтях легких углеводородов может зависеть от вторичных факторов: миграционных процессов, изменения состава под влиянием термобарических и литохимических условий в залежах в течение истории геологического развития конкретной территории и т.д. Поэтому авторы использовали состав фракций нефтей, менее подверженных вторичным изменениям (выкипающих при температуре более 210 °С). Классификация нефтей в виде треугольной диаграммы приведена на рис. 4.31.
Расшифровка этой классификации нефтей приведена в табл. 4.12.
Геохимическая классификация нефтей

Как справедливо отмечают сами авторы, выделенные ими шесть классов нефтей распространены в природе крайне неравномерно. Подавляющее большинство нормальных (недеградированных) нефтей относится только к трем основным классам:
- парафиновые нефти, содержащие в основном алканы нормального строения и изоалканы (более 50 %) и серу в концентрации менее 1 %,
- парафиново-нафтеновые нефти, содержащие как алканы, так и циклоалканы в количестве более 50 %, а также серу (менее 1 %),
- ароматико-смешанные нефти, содержащие менее 50 % насыщенных углеводородов и серу в количестве более 1 %.
Рассказывая о своей классификации, авторы полагают, что при изучении нефтей в конкретном регионе и отнесении ее к определенному классу свой классификации, необходимо учитывать, что современный состав нефтей сформировался в результате определенной эволюции и превращения нефтей в течение геологического времени.
Так, например, термическая эволюция парафиново-нафтеновой нефти может привести к ее преобразованию в парафиновую.
Деградация (превращение) нефтей приводит к образованию нефтей ароматико-нафтенового или ароматико-асфальтенового класса.
Причем парафиновые и парафиново-нафтеновые нефти обычно деградируют, превращаясь в ароматико-нафтеновые нефти с содержанием серы менее 1 %. Ароматико-смешанные нефти обычно превращаются в ароматико-асфальтеновые с высоким содержанием серы (более 1 %).
Геохимическая классификация нефтей

Существует еще одна очень интересная классификация нефтей по способности ее компонентов к биодеградации (табл. 4.13).
В настоящее время в России общепризнан наиболее широко используется химическая типизация нефтей, разработанная Ал.А. Петровым. Поэтому на этой классифкации и логике ее построения мы остановимся более подробно.
Эта, с классической точки зрения химическая типизация нефтей, по своей сути является геохимической основой для выявления генетических особенностей распространения и сопоставления нефтей.
На основе результатов исследований Ал.А. Петров первоначально выделил два класса нефтей: А и Б. На рис. 4.32 показана диаграмма распределения углеводородов различных классов в нефтях.
На треугольной диаграмме хорошо видно разнообразие группового состава нефтей. Наиболее представительной оказалась группа нефтей «А» (Она сконцентрирована в центре диаграммы).
Эти нефти содержат приблизительно равные концентрации алканов, цикланов и аренов. Вторая группа нефтей «Б» характеризуется низким содержанием алканов (не выше 15 %) и широким разбросом соотношений ароматических и нафтеновых углеводородов.
Нефти этого класса расположены на диаграмме вдоль левой стороны треугольника. Между этими двумя типами нефтей расположены нефти переходных типов.
Сырые нефти основных и переходных групп были подвергнуты анализу методом газожидкостной хроматографии на капиллярных колонках. Эти исследования позволили классифицировать нефти на группы и подгруппы. Эти хроматограммы приведены на рис. 4.33.
Геохимическая классификация нефтей

Геохимическая классификация нефтей

Полученные хроматограммы Ал.А. Петров подразделил на две большие группы: нефти группы «А» и нефти группы «Б». Характерным признаком нефтей группы «А» является то, что на хроматограммах алканы нормального строения и изопренаны проявляются аналитически (хроматограммы в и г).
На хроматограммах группы «Б» пики нормальных алканов отсутствуют (хроматограммы а и б). Таким образом, Ал.А. Петров выделил четыре группы нефтей: A1, A2, Б1, Б2, отличающиеся друг от друга по групповому и индивидуальному углеводородному составу.
Принципиальные отличия выделенных типов нефтей приведены в табл. 4.14.
Интересно отметить, что выделенные типы нефтей образуют четко проявляющуюся зональность по глубине и по возрасту вмещающих пород (рис. 4.34).
Геохимическая классификация нефтей

Из рис. 4.34 следует, что максимальное количество залежей, содержащих нефти типов А2, Б2 и Б1 приурочены к глубинам 500-1000 м. Нефти типа A1 характерны для глубин более 2000 км. В целом, независимо от возраста вмещающих отложений, с увеличением глубины намечается постепенный переход от нефтей типа Б1 к нефтям типа А1. Эта особенность обусловлена как условиями генезиса нефти, так и характером ее дальнейших преобразований.
Завершая наш раздел о геохимических классификациях нефтей, нельзя не наметить пути дальнейшего развития исследований в этом очень важном для геологии нефти и газа научном и практическом направлении.
После выхода монографии «Углеводороды нефти», автором которой является Ал.А. Петров, по суш, основоположник современной молекулярной геохимии в России, прошло уже более 20 лет. Однако ни содержание этого труда, ни сформулированные проблемы, в частности необходимости создания генетической типизации нефтей, не потеряли своей актуальности и сегодня. В своей работе автор отмечал, что отсутствие генетической типизации нефтей в значительной степени тормозит эффективность геолого-геохимических исследований при поисках и разведке нефти и газа. И мы не можем не согласиться с Ал.А. Петровым.
Давайте еще раз очень кратко рассмотрим роль реликтовых углеводородов в геохимии нефти. В предыдущих главах мы неоднократно отмечали, что углеводородный состав нефтей зависит от четырех основных факторов. Состава и строения исходного органического вещества, катагенеза (керогена и нефтей), биодеградации, а также процессов изменения состава нефти в процессе ее миграции, аккумуляции и в самой залежи.
Геохимическая классификация нефтей

Практически из всех факторов только фактор преобразования исходных биологических молекул до углеводородов нефтяного уровня можно рассматривать как генетический. Поэтому в основе генетической типизации нефтей должны лежать закономерности состава и молекулярно-массового распределения реликтовых углеводородов. Эти углеводороды являются как бы «отпечатками пальцев» условий образования и дальнейшего преобразования нефтей в конкретном регионе. Уже сейчас в нефтях некоторых регионов идентифицированы реликтовые углеводороды, которые практически отсутствуют в нефтях других территорий. Это 12- и 13-метилалканы в нефтях Восточной Сибири, шестициклические моноароматические углеводороды в межсолевых отложениях Прикаспийской впадины и др.
Назрела острая необходимость создания генетических характеристик нефтей на уровне нефтегазоносных областей, для того чтобы на этой основе перейти к созданию генетической классификации для нефтегазоносных провинций, что позволит выявить принципиально новые аспекты геологической истории нефтей и ее связи с историей геологического развития территорий.
В частности, это поможет решить одну из сложнейших проблем таксономической индексации нефтей, то есть определения геологического возраста реликтовых углеводородов.