О включениях природных высокотемпературных сплавов со структурами твердофазного распада в коллекторах нефти и газа на больших глубинах
We have discovered the inclusions of natural high-temperature alloys with structures of the type of Widmanstatten figures within deep-lying petroliferous reservoirs.
Saved in:
| Date: | 2007 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3179 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | О включениях природных высокотемпературных сплавов со структурами твердофазного распада в коллекторах нефти и газа на больших глубинах / А.Е. Лукин // Доп. НАН України. — 2007. — № 10. — С. 106-111. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859591414422175744 |
|---|---|
| author | Лукин, А.Е. |
| author_facet | Лукин, А.Е. |
| citation_txt | О включениях природных высокотемпературных сплавов со структурами твердофазного распада в коллекторах нефти и газа на больших глубинах / А.Е. Лукин // Доп. НАН України. — 2007. — № 10. — С. 106-111. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | We have discovered the inclusions of natural high-temperature alloys with structures of the type of Widmanstatten figures within deep-lying petroliferous reservoirs.
|
| first_indexed | 2025-11-27T16:21:32Z |
| format | Article |
| fulltext |
2,1 км. Основание же ее было сложено мезозойско-кайнозойскими осадками мощностью до
10 км, собранными в складки и прикрытыми четвертичным плиоцен-антропогеновым пла-
щом. Также с позднего плиоцена в краевой части Закарпатского прогиба формировалась
Выгорлат-Гутинская гряда современного рифтогенного вулканизма с дифференцирован-
ными лавами и туфами базальтов, андезито-базальтов и андезитов мощностью до 0,5 км.
1. Дерябин Н.И. Рудные формации Украины. – Киев: София, 2006. – 305 с.
2. Дерябин Н.И. Тектонические стадии земной коры и их металлогения. – Киев: София, 2006. – 231 с.
3. Дерябин Н.И. О тектонической границе Западного Донбасса с Днепровско-Донецкой впадиной //
Доп. НАН України. – 2006. – № 4. – С. 108–112.
4. Китык В.И. Соляная тектоника Днепровско-Донецкой впадины. – Киев: Наук. думка, 1970. – 202 с.
Поступило в редакцию 28.03.2007Институт геологических наук
НАН Украины, Киев
УДК 553.98:550.4:551.21:549.214
© 2007
Член-корреспондент НАН Украины А.Е. Лукин
О включениях природных высокотемпературных
сплавов со структурами твердофазного распада
в коллекторах нефти и газа на больших глубинах
We have discovered the inclusions of natural high-temperature alloys with structures of the type
of Widmanstatten figures within deep-lying petroliferous reservoirs.
Промышленные скопления нефти и газа на глубинах более 4 км, включая ряд крупных,
а также крупнейших и гигантских месторождений, установлены в 70 осадочных бассейнах
мира. Для интервала 4–7 км суммарные разведанные запасы составляют около 4 млрд т
нефти и свыше 8,5 трлн м3 газа. Что же касается прогнозных ресурсов, то их оценка в значи-
тельной мере зависит от тех или иных представлений о закономерностях нефтегазонакоп-
ления (источники углеводородов, фазово-геохимическая зональность нафтидов в разрезе
литосферы и, в частности, стратисферы, нефтегазоносность глубокозалегающих комплек-
сов, морфология резервуаров и условия их экранирования). При этом особое значение име-
ет вопрос о природе коллекторов. С термодинамической точки зрения процессы изменения
осадочных отложений с глубиной (диагенез → катагенез → метагенез → региональный
метаморфизм) аналогичны процессам физики спекания [1], и их результатом является ре-
дукция пустотного, прежде всего первично-порового, пространства.
Данные петрографических исследований алевропесчаных пород различных угленосных
бассейнов свидетельствуют о том, что уже на стадиях катагенеза МК2 — МК3, соответствую-
щих газовым — жирным углям, первичные терригенные коллекторы отсутствуют. Более
того, кварцевые песчаники (а в особенности алевролиты и ритмиты) подвергаются про-
цессам вторичного окварцевания уже на стадии МК1 (длиннопламенные угли). Поэтому
сохранение первичных коллекторов на больших глубинах возможно только для разрезов
106 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №10
с весьма растянутой катагенетической зональностью, характерной, прежде всего, для кай-
нозойских глубоких прогибов с лавинным характером седиментации и широким развитием
явлений недоуплотнения. В более древних, в частности палеозойских, формациях основ-
ными факторами ингибирования катагенетических процессов, торможения структурных
преобразований песчаных пород и консервации их порового пространства являются углево-
дороды (УВ). Насыщение порового пространства нефтью или углеводородным газом в той
или иной мере (в зависимости от структуры порового пространства, содержания остаточ-
ной воды, соотношения полной, открытой и эффективной пористости) тормозит процессы
растворения минералов под давлением и аутигенно-минеральной цементации (в частности,
образование регенерационного и внутрипорового SiO2 цемента).
Таким образом, сталкиваясь с продуктивным песчаным коллектором на больших глу-
бинах, последователи учения о главных фазах нефте- и газообразования в его ортодоксаль-
ном варианте обычно допускают, что он был заполнен нефтью (газом) до погружения на
соответствующие глубины. Столь распространенные во второй половине прошлого столе-
тия представления хорошо увязывались с основными положениями осадочно-миграционной
теории. Из них, в свою очередь, вытекали представления о чрезвычайной длительности
(“капля за каплей” миллионы лет) формирования залежей (месторождений) и об их преи-
мущественно древнем возрасте. Так, по мнению многих исследователей (Н.Ф. Балуховский,
В.А. Витенко, Б.П. Кабышев, Б.Д. Гончаренко и др.), многочисленные газоконденсатные,
а также нефтяные, нефтегазовые и газовые залежи в нижнекаменноугольных отложени-
ях центральной части Днепровско-Донецкой впадины (ДДВ) начали образовываться еще
в раннем карбоне и формировались на протяжении серпуховского, башкирского и москов-
ского ярусов, т. е. этапа длительностью до 30–40 млн лет и более. Это обусловило заполне-
ние большого количества седиментационно-палеогеоморфологических и палеоструктурных
ловушек древними (ранне- и среднекарбоновыми) залежами, сохранение на больших глуби-
нах кварцево-песчаных коллекторов с высокими фильтрационно-емкостными свойствами,
соответствующими IV–II (иногда I) классам.
К сожалению, такая, казалось бы, логичная схема не выдерживает критики с геотермо-
динамической и флюидодинамической точек зрения, а главное — опровергается сугубо эм-
пирическими данными изучения природы порового пространства по его морфологическим
особенностям, характеру цементации и составу аутигенных минералов. Мономинеральные
кварцевые песчаники, с которыми связаны основные продуктивные горизонты нижнего
карбона ДДВ, где открыто 96 месторождений с углеводородными залежами на глубинах
свыше 4 км, особенно показательны в этом отношении1.
Максимальный приток нефти на глубинах свыше 5 км (94 м3/сут) получен на Карай-
козовском месторождении (скв. 2) в интервале 4981–5196 м из серпуховского (горизонты
С-5–С-6) вторично-порового коллектора. Пластовое давление в нефтяной залежи составило
55 МПа, температура 124 ◦С (для сравнения следует отметить, что пластовая температу-
ра нефтяной залежи месторождения Лейк-Вашингтон в дельте р. Миссисипи на глубине
6543 м составляла свыше 200 ◦С).
Наибольшая по глубине отметка промышленного притока газа в ДДВ — 6300 м (Пере-
возовское месторождение, скв. 1, визейский ярус, горизонт В-22, абс. дебит 35000 м3/сут).
Эта наиболее глубокая среди НГБ Евразии газоконденсатная залежь характеризуется на-
1Из них на 43 месторождениях залежи (преимущественно газоконденсатные) залегают на глубинах
свыше 5 км. Их суммарные запасы категорий А+В+С1+С2 составляют свыше 300 млн т условного топлива.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №10 107
чальным пластовым давлением 113,58 МПа (коэффициент аномалийности 1,78) и темпера-
турой 146,2 ◦С [2].
Впечатляют значения максимальных дебитов газа из глубокозалегающих терригенных
коллекторов, полученные на месторождениях Сахалинском нефтегазоконденсатном (скв. 14,
4755–4780 м, 2722 тыс. м3/сут), Валюховском газоконденсатном (скв. 1, 5347–5393 м, гори-
зонт Т-1, 2240 тыс. м3/сут; скв. 2, 5198–5213 м, 1968 тыс. м3/сут) и Рудовском газокон-
денсатном (скв. 1, 5750–5750 м, горизонт Т-1, 1020 тыс. м3/сут) в диапазоне начальных
пластовых давлений от 52 до 60 МПа и температур от 124 до 138 ◦С. Все соответствующие
залежи (как и основная часть большого количества остальных промышленных скоплений
УВ в глубокозалегающих турнейских, визейских и серпуховских отложениях) экранируют-
ся глинистыми покрышками и приурочены к вторично-поровым терригенно-гранулярным
коллекторам нижнего карбона, которые осложнены разнообразными диаклазами (включая
многочисленные трещины флюидоразрыва). Их открытая пористость достигает 22%. Дан-
ные изучения аутигенных минералов, сингенетичных углеводородонасыщенной пустотнос-
ти, опровергают представления о консервации первичного порового пространства песчаных
пород, сформированными свыше 250–300 млн лет назад углеводородными залежами. Эти
коллекторы представляют собой трещинно-кавернозно-вторично-поровые пневматолито-ги-
дротермальные метасоматиты, которые по комплексу минералого-геохимических и гидро-
геохимических показателей сформировались на нео- и актуотектоническом этапах [2–4].
Возраст приуроченных к ним залежей (они всегда сопровождаются оторочками опреснен-
ных гидрокарбонатных и смешанных хлоридно-гидрокарбонатных вод с низкой, но различ-
ной степенью минерализации на контакте с литокатагенными хлорокальциевыми рассола-
ми) не превышает 1 млн лет [4].
Субстратом этих коллекторов-метасоматитов являются катагенетически преобразован-
ные (в диапазоне МК2 — МК5, а на глубинах свыше 7 км, по-видимому, — до апока-
тагенеза и метагенеза) кварцевые песчаные породы, разнообразных по фациальному со-
ставу и форме тел (русла, бары и т. п.) кварцевых песчаников, пористость которых ко
времени формирования нефтегазоносных коллекторов была редуцирована до 1–3%. Рас-
пространение вторичных коллекторов контролируется в общем столбообразными, но при-
хотливыми по морфологии прерывистыми зонами и связано с наложенным воздействи-
ем восходящих высокоэнтальпийных флюидов, близких по химизму к гранитизирующим
трансмагматическим флюидам [5]. Установленная совокупность аутигенных гипогено-ал-
логенетических минералов и их последовательность в целом согласуются с такими пред-
ставлениями. Формирование вторичного коллектора-метасоматита по плотному кварци-
ту-песчанику включает в себя щелочную (калишпаты, анальцим, альбит, Са-цеолиты, ги-
дрослюды, карбонаты, сульфиды) и кислую (минералы SiO2, диккит, триклинный као-
линит) стадии [3, 4]. Ранее минералогия и геохимия этих коллекторов была изучена на
мезо- и микроуровнях. Электронно-микроскопическое сканирование и рентгеноспектраль-
ное зондирование (растровый электронный микроскоп РЭМ-106, лаборатория литологии
ЧО УкрГГРИ, операторы И.М. Райский, И.И. Самойленко) газоконденсатных вторичных
коллекторов в нижнекаменноугольных (турне, визе, серпухов) комплексах центральной
части ДДВ на глубинах свыше 4 км (Андреяшевское, Камышнянское, Краснозаводское,
Свиридовское, Семереньковское, Яблуновское и другие месторождения) подтвердили сде-
ланные ранее выводы и существенно дополнили их открытием разнообразных самородных
металлов и интерметаллических соединений, которые, наряду с углеводородами, относя-
тся к терминальным генерациям во вторичном поровом пространстве. Во всех изученных
108 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №10
(свыше 100) образцах керна коллекторов установлено присутствие: самородного железа
с различными примесями (Ni, Cr, Mn, РЗЭ и др.), титана, хрома, меди, цинка, свинца, оло-
ва, сурьмы, алюминия и разнообразных интерметаллических соединений, твердых раство-
ров, природных сплавов. Степень концентрации их во вторичных коллекторах варьирует
в широких пределах. В ряде проб содержание некоторых дисперсных самородно-металли-
ческих частиц (ДСМЧ), неравномерно распыленных в породе, столь велико, что фиксиру-
ется по данным рентгеновской дифрактометрии (от нескольких десятых долей процента
до 1–3%). Это относится, прежде всего, к самородному железу, а также к титану, цинку,
иногда алюминию. Степень чистоты, состав и содержание примесей в ДСМЧ варьируют
в широких пределах. В целом ассоциация различных металлов, установленных в качест-
ве главных и примесных компонентов ДСМЧ, отражает аномальную геохимию (Fe, Cr,
Ni, платиноиды, Au, Zn, Pb, Cu, Hg, Sn, РЗЭ и др.) плюмтектонических очагов, возни-
кающих на границе ядра и мантии [6]. Это существенно меняет представления об исто-
чниках высокоэнтальпийных восстановительных углеводородно-металлоносных флюидов,
которые традиционно, особенно после публикаций Э.Б. Чекалюка, связываются с верхней
мантией (астеносферой). Интенсивная зараженность самородно-металлическими частица-
ми нефтегазоносных вторичных коллекторов кристаллического фундамента, вулканоген-
ных комплексов и глубокозалегающих осадочных отложений свидетельствует о том, что
основные источники формирующих их флюидов, как и очаги возникновения мантийных
плюмов, связаны не с верхней, а с несравненно — более мощной по объемам, энергетике
и ресурсам высокоэнтальпийных восстановленных флюидов — нижней астеносферой, роль
которой играют внешнее ядро и слой D». Об этом свидетельствует присутствие в ассо-
циации с ДСМЧ самородного кремния, муассанита, когенита, карбида титана и ванадия
(рис. 1). Однако наиболее впечатляющим подтверждением реальности процессов внедре-
ния суперглубинных флюидов в объемах данного исследования является присутствие сре-
ди ДСМЧ относительно крупных (до 200–220 мкм в поперечнике) включений продуктов
кристаллизации высокотемпературных расплавов, которые обнаруживают различные при-
знаки структурных изменений, связанных с шоковым охлаждением (корки закаливания,
структуры твердофазного распада типа видманштедтовой и др.) (рис. 2). М.И. Новго-
родова в своей известной классификации закономерных сообществ самородных металлов
отнесла такие образования к ассоциации самородных металлов метеоритов, включающих
никелистое железо с малыми количествами самородной меди и сопутствующими им фо-
сфидами, нитридами, карбидами и сульфидами [7, с. 273]. При этом она подчеркивает,
что “аналоги их (. . . продуктов кристаллизации высокотемпературных расплавов и по-
следующего твердофазного распада сложного по составу непривычного твердого раствора
с характерными видманштедтовыми структурами распада) в земных геологических обра-
зованиях не известны” [7, с. 274]. Поскольку участие метеоритов в формировании этих
коллекторов исключается, то приходится допустить сугубо земное происхождение таких
включений в ассоциации с ДСМЧ различного состава, а также карбидами, силицидами,
самородным кремнием и разнообразными сульфидами. Они являются прямыми индикато-
рами внедрения в осадочную толщу НГБ суперглубинных высокотемпературных флюидов,
поскольку, судя по аналогии с метеоритным железом, для образования видманштедтовых
структур нужны сбросы температуры диапазоном порядка 2000–3000 ◦С. В земных усло-
виях это возможно лишь при условии достаточно быстрого подъема флюидов от границы
ядро — мантия до верхних слоев земной коры. Признаки явного участия энергии и ве-
щества глубинных геосфер в функционировании различных углеводородогенерирующих
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №10 109
Рис. 1. Парагенез минералов системы Fe−Cr(Ni)−Si−C в газоконденсатных вторичных коллекторах — ме-
тасоматитах, образованных на субстрате кварцитов-песчаников нижнего карбона ДДВ:
а — природный твердый раствор хрома, железа и углерода (возможно изовит [Cr1Fe3]23C6) в виде пленки
на пластинке Fe−Mg-хлорита (1 ) и самородный кремний (2 ) (Камышнянское месторождение, скв. 2, 5160–
5176 м);
б — муассанит (1 ), пирит с примесью индия (2 ) в кристаллическом агрегате с диккитом и самородным
железом (Свиридовское месторождение, скв. 5, 5830–5842,8 м);
в — карбид титана и ванадия (с примесью гафния) — минерал, близкий к хамрабаевиту, но без железа
(Андреяшевское месторождение, скв. 14, 4652–4668 м);
г — метаколлоидный агрегат хамрабаевита (карбида титана, ванадия и железа, с примесью родия, ниобия,
гафния и марганца), муассанита (?) и когенита (?) с дисперсной смешаннослойной фазой “гидрослюда —
смектит”
110 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №10
Рис. 2. Включение во вторичной поре (микрокаверне) песчаного коллектора природного высокотемпера-
турного (рас)плава титана и ванадия с образованием структуры твердофазного распада при шоковом охла-
ждении (Свиридовское месторождение, скв. 5, 5830–5842 м, турнейский продуктивный горизонт Т-1):
а — включение со структурой типа видманштедтовой; б — детали этой структуры
систем в соответствии с основными положениями синергетической теории нафтидогене-
за [8] существенно меняют наши представления об углеводородном потенциале больших
глубин.
1. Гегузин Я. Е. Физика спекания. – Москва: Наука, 1967. – 325 с.
2. Лукин А.Е., Шпак П.Ф. Нефтегазоносные бассейны Днепровско-Донецкого авлакогена и основные
геодинамические закономерности их формирования. – Киев: Ин-т геол. наук НАН Украины, 1993. –
48 с.
3. Лукин А. Е. Гипогенно-аллогенетическое разуплотнение – ведущий фактор формирования вторичных
коллекторов нефти и газа // Геол. журн. – 2002. – № 4. – С. 15–32.
4. Лукин А.Е. Глубинная гидрогеологическая инверсия как глобальное синергетическое явление: тео-
ретические и прикладные аспекты. Ст. 3. Глубинная гидрогеологическая инверсия и нефтегазонос-
ность // Там же. – 2005. – № 2. – С. 44–61.
5. Коржинский Д.С. Взаимодействие магм с трансмагматическими флюидами // Зап. Всесоюз. мине-
рал. о-ва. – 1977. – Вып. 2. – С. 173–177.
6. Лукин А. Е. Самородные металлы и карбиды – показатели состава глубинных геосфер // Геол.
журн. – 2006. – № 4. – С. 17–46.
7. Новгородова М.И. Самородные металлы в гидротермальных рудах. – Москва: Наука, 1983. – 287 с.
8. Лукин А. Е. О происхождении нефти и газа (геосинергетическая концепция природных углеводород-
но-генерирующих систем) // Геол. журн. – 1999. – № 1. – С. 30–42.
Поступило в редакцию 31.05.2007Институт геологических наук
НАН Украины, Киев
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №10 111
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-3179 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T16:21:32Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лукин, А.Е. 2009-07-02T13:05:49Z 2009-07-02T13:05:49Z 2007 О включениях природных высокотемпературных сплавов со структурами твердофазного распада в коллекторах нефти и газа на больших глубинах / А.Е. Лукин // Доп. НАН України. — 2007. — № 10. — С. 106-111. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3179 553.98:550.4:551.21:549.214 We have discovered the inclusions of natural high-temperature alloys with structures of the type of Widmanstatten figures within deep-lying petroliferous reservoirs. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Науки про Землю О включениях природных высокотемпературных сплавов со структурами твердофазного распада в коллекторах нефти и газа на больших глубинах Article published earlier |
| spellingShingle | О включениях природных высокотемпературных сплавов со структурами твердофазного распада в коллекторах нефти и газа на больших глубинах Лукин, А.Е. Науки про Землю |
| title | О включениях природных высокотемпературных сплавов со структурами твердофазного распада в коллекторах нефти и газа на больших глубинах |
| title_full | О включениях природных высокотемпературных сплавов со структурами твердофазного распада в коллекторах нефти и газа на больших глубинах |
| title_fullStr | О включениях природных высокотемпературных сплавов со структурами твердофазного распада в коллекторах нефти и газа на больших глубинах |
| title_full_unstemmed | О включениях природных высокотемпературных сплавов со структурами твердофазного распада в коллекторах нефти и газа на больших глубинах |
| title_short | О включениях природных высокотемпературных сплавов со структурами твердофазного распада в коллекторах нефти и газа на больших глубинах |
| title_sort | о включениях природных высокотемпературных сплавов со структурами твердофазного распада в коллекторах нефти и газа на больших глубинах |
| topic | Науки про Землю |
| topic_facet | Науки про Землю |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3179 |
| work_keys_str_mv | AT lukinae ovklûčeniâhprirodnyhvysokotemperaturnyhsplavovsostrukturamitverdofaznogoraspadavkollektorahneftiigazanabolʹšihglubinah |