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:
Bibliographic Details
Date:2007
Main Author: Лукин, А.Е.
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