Геолого-геохимические условия формирования нефтегазоносности Штокмановско-Лунинской мегаседловины

Глава 5. Геохимическая характеристика пластовых флюидов месторождений Штокмановско-Лунинской мегаседловины..

В пределах ШЛМС на сегодняшний день открыто три месторождения: Штокмановское и Ледовое газоконденсатные и газовое Лудловское месторождение. Газ всех месторождений по основным показателям компонентного состава является сухим, метановым, низкоазотным, бессернистым, низкоуглекислым, низкогелиеносным. Отмечается увеличение содержания в газе гомологов метана с глубиной.

Содержание стабильного конденсата в газе Штокмановского месторождения увеличивается с глубиной и составляет от 5,3 г/м³ до 14,1 г/м³. Плотность конденсатов изменяется в пределах 0,798-0,820 г/см³, температура начала кипения (н.к.) 71-85^oС, конца кипения 303-315^oС. Содержание серы 0,01-0,025%. В составе конденсатов присутствуют твердые парафины (от 0,01 до 0,09 %), смолы (от следов до 0,35%), асфальтены (от полного отсутствия до 0,07% ) (Гудкова и др. 1990).

Целью исследования было определение условий формирования залежей Штокмановского газоконденсатного месторождения на основе детальных геохимических исследований конденсатов.

Методика исследований. Аналитические исследования, по определению индивидуальных УВ и гетероатомных соединений в конденсатах Штокмановского месторождения включали методы газожидкостной хроматографии фракций н. к. - 150°С (С₅-С₉) и 200-500 °С (C₁₁-С₃₂) и определение биомаркеров циклоалканового и ароматического рядов методом хроматомасс-спектрометрии.

Наибольший интерес представляет генетическая характеристика флюидов. Однако конденсаты редко содержат высокомолекулярные биомаркеры, которые являются наиболее информативными с генетической точки зрения. Поэтому основное внимание в настоящей работе уделено изучению бензиновых фракций.

Углеводородный состав бензиновой фракции конденсатов отражает природу процессов, протекающих в ходе их формирования, по нему, с определенной долей достоверности, можно судить о типе исходного органического вещества, степени созревания, литологических особенностях вмещающих пород, фациальной обстановке, степени гипергенного изменения флюидов.

Были исследованы конденсаты Штокмановского месторождения из разных интервалов разреза скв. 1 (1920-1959м, 1954-1959м и 2212-2282м) и скв. 6 (1823-1860м) (рис. 1).

В групповом составе конденсатов преобладают нафтеновые углеводороды (42-49%). Среди них доминируют циклогексаны (ЦГ), их доля составляет 28-33%. Насыщенные УВ составляют 37-40% бензиновой фракции и среди них преобладают изоалканы (24-26%). В целом, по разрезу групповой состав бензиновой фракции исследованных конденсатов Штокмановского месторождения имеет схожие параметры.

Преобладание в составе УВ нафтеновых структур может быть следствием разных причин. Некоторые исследователи (Ал.А. Петров, В.А. Чахмахчев и др.) рассматривают этот факт как показатель слабой степени зрелости исходного ОВ, по другим представлениям (Н.Н. Немченко, В.А. Скоробогатов и др.) повышенные концентрации нафтеновых структур в конденсатах могут быть следствием существенно гумусовой природы исходного ОВ.

По результатам хроматографии бензиновой фракции были рассчитаны различные коэффициенты, являющиеся индикаторами литолого-фациальных условий формирования исходного ОВ и степени его катагенетической преобразованности,

В качестве индикаторов фациально-генетических типов исходного ОВ, В.А. Чахмахчев (2003) предлагает использовать ряд соотношений УВ бензиновой фракции. Например, морской сапропелевый тип ОВ способствует генерации УВ систем, обогащенных н-алканами, изоалканами и циклопентанами. Растительно-гумусовый тип ОВ континентальных фаций является источником повышенных содержаний в нафтидах изомеров циклогексановых УВ, аренов (бензол, толуол, изомеры ксилолов) и насыщенных УВ с четвертичным атомом углерода в молекулах. Анализ бензиновой фракции конденсатов Штокмановского месторождения свидетельствуют о преобладании гумусового материала в исходном для них ОВ.

Для определения степени катагенетической преобразованности штокмановских конденсатов были использованы некоторые соотношения УВ, изменяющиеся в зависимости от градации катагенеза, предложенные Т.Л. Виноградовой, В.А. Чахмахчевым, К. Томпсоном (рис. 2).

На рисунке видно, что по бензиновым индикаторам преобразованности вещества, конденсаты образовались из незрелого и слабозрелого ОВ (градации ПК - МК1).

Распределение нормальных и изопреноидных алканов средней части для всех исследованных конденсатов схожее. Во всех конденсатах максимум кривой н-алканов приходится на С₁₄-С₁₆ с резким снижением концентраций н-алканов состава С₁₈-С₂₆. Среди изопренанов во всех случаях значительно преобладает пристан (изо-С₁₉) и изо-С₁₆.

Часто высокие значения отношения пристан/фитан связывают с наличием углистого материала в исходном ОВ. Для исследованных конденсатов эти значения изменяются в пределах 5,7 - 12,5, что еще раз подтверждает выводы о преобладании континентальной составляющей в исходном ОВ и хорошо согласуется со значениями расчетных параметров бензиновой фракции.

Хроматомасс-спектрометрический анализ конденсатов показал, что гопановые УВ присутствуют в столь незначительных количествах, что их невозможно идентифицировать. Среди стеранов отмечаются только следы диастеранов. Удалось идентифицировать ароматические соединения: метилфенантрены и метилдибензотиофены, соотношения которых используются для определения степени преобразованности исходного органического вещества.

Среди соотношений ароматических соединений самым информативным является метилфенантреновый индекс (MPI-1 = 1,5 х [(2-МР) + (3-МР)] / [(P) + (1-MP) + (9-MP)]). Этот коэффициент основан на том, что с увеличением зрелости ОВ метильные гомологи 1-МР и 9-МР преобразуются в более устойчивые 2-МР и 3-МР. Кроме того, происходит метилирование фенантрена.

Значения метилфенантренового индекса (MPI-1) были связаны со значениями показателя отражательной способности витринита (Ro %) для различных типов углей, после чего стало возможным получение расчетных значений Ro, %. В исследуемых конденсатах Штокмановского месторождения MPI-I изменяется от 0,42 до 0,54, что соответствует Ro 0,5-0,6%, то есть слабозрелому ОВ (Виноградова Т.Л. и др., 2001).

Значения параметра 4-МДБТ/1-МДБТ, основанного на разной термодинамической устойчивости гомологов одного ряда, изменяются в широких пределах от 2 (R_o около 0,6%, слабозрелое ОВ) до 6,6 (R_о около 1%, зрелое ОВ). Коэффициент нечетности CPI - близок к 1, что соответствует зрелому ОВ.

Таким образом, значения коэффициентов - индикаторов степени преобразованности вещества, рассчитанные для конденсатов Штокмановского месторождения по результатам хроматомасс-спектрометрии, говорят о том, что конденсаты образовались из существенно гумусового ОВ, находящегося на разных стадиях катагенеза (от слабозрелого до зрелого ОВ).