Нефтегазогенерационный потенциал среднеюрских углей Улуг-Хемского бассейна

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Среднеюрское угленакопление прослеживается на обширных территориях Сибири и Азии. Эти отложения в Улуг-Хемском угольном бассейне, расположенном на юге Восточной Сибири (Республика Тыва, Россия), являются доступным для изучения стратиграфическим аналогом углистых материнских пород Западной Сибири (тюменская свита J2tm), а также нефтегазоносных бассейнов северо-запада Китая (формация Сишаньяо J2x). Изучение их генерационных свойств позволит сделать прогноз зон распространения потенциальных углистых материнских пород на сопредельных слабоизученных территориях. Цель и методы. Оценка углеводородного потенциала углей и углистых пород Улуг-Хемского бассейна на основе результатов пиролиза Rock-Eval. Результаты и выводы. По данным пиролиза угли среднеюрского возраста Улуг-Хемского бассейна имеют значительный углеводородный потенциал. Кероген представлен смесью II и III типов, витринитом и липтинитом в разных соотношениях. Для углей Межегейского и Элегесткого месторождений потенциал генерации жидких и газообразных углеводородов в существенной мере реализован. Оценка количества углеводородов, которое могло быть произведено углями в ходе нафтидогенеза, достигает очень высоких значений – 100–170 мг УВ/г породы. Сопоставление полученных нами характеристик по углеводородам-биомаркерам и мацеральному составу среднеюрских улугхемских углей с опубликованными данными по ряду одновозрастных углистых нефтегазоматеринских пород бассейнов северо-западного Китая и Западной Сибири позволяет говорить о родстве их органического вещества. Углеводородный потенциал органического вещества среднеюрских углей и их аналогов может быть реализован в условиях осадочных бассейнов сопредельной Монголии, еще не известных своей нефтегазоносностью.

Полный текст

Введение

Для оценки типа органического вещества нефтематеринских пород и его генерационного потенциала широко применяется экспрессный метод пиролиза по типу Rock-Eval [1]. Органическое вещество (ОВ) ископаемых углей в ряде случаев обладает значительным нефтегазоматеринским потенциалом и может выступать в качестве породы – генератора ископаемых углеводородов (УВ) [2]. Данная работа является продолжением цикла исследований геохимии ОВ и петрографического состава среднеюрских углей Улуг-Хемского бассейна. Проведенные нами ранее исследования состава углеводородов-биомаркеров в экстрактах из этих углей показали, что их ОВ представлено остатками наземной и водной растительности [3, 4].

Геологическое строение

Улуг-Хемский угольный бассейн расположен на юге Восточной Сибири. Этот бассейн в виде обширной отрицательной структуры, заполненной юрскими озерными осадками, сформировался на постгерцинском и салаирском основании практически одновременно с целой серией аналогичных структур в Монголии и Китае. Угленосный разрез бассейна представлен элегестской J1el и эрбекской J2er свитами нижней и средней юры, соответственно, которые перекрываются слабоугольными салдамской J3sl и бомской J3-K1bm свитами верхней юры – нижнего мела. Максимально угленасыщенной является эрбекская свита, содержащая наиболее выдержанный и имеющий промышленное значение угольный пласт Улуг мощностью от 0,5 до 20 м [5]. По кровле пласта Улуг эрбекская свита расчленена на две подсвиты, возраст которых обоснован в объеме ааленбайоса и бата соответственно [6]. Палинокомплекс байоса в нижнеэрбекской подсвите аналогичен споро-пыльцевому комплексу байоса, прослеженному в средней подсвите итатской свиты с пластом рабочей мощности «Итатский» и в бородинской свите с пластом «Бородинский» Канско-Ачинского бассейна [7].

Материалы и методы

Исследованы образцы ископаемых углей пласта Улуг эрбекской свиты (J2er) из четырех местонахождений. Это разрезы Межегейского, Каа-Хемского и Элегестского месторождений, а также естественный выход пласта Улуг на горе Бегреда.

Углепетрографические исследования включали изучение мацерального состава под микроскопом ПОЛАМ 312-Р и Olimpus BX-60 в шлифах в проходящем и отраженном свете методом подсчета не менее 500 точек в каждом образце. Замеры отражательной способности витринита в аншлифах проводились на микроскопе-спектрофотометре МСФП-2 (ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск) при длине волны 546 нм в воздушной среде и пересчитывались в значения отражательной способности витринита в иммерсионной среде (Ro).

Для пиролитических исследований образцы измельчались до порошкообразного состояния вручную и после просеивания использовали навеску породы массой от 10 до 100 мг для пиролиза и измерения общего органического углерода (ТОС) в режиме Bulk Rock на приборе Rock-Eval 6 компании Vinci Technologies. Пиролиз Rock-Eval включал программируемый нагрев от 300 до 650 °C (25 °C/мин) породы в инертной атмосфере.

Результаты и обсуждение

Мацеральный состав углей

В составе углей пласта Улуг наблюдается преобладание компонентов группы витринита (от 71 до 100 %) (рис. 1). Среди них доминирует бесструктурный гелинит (66–99 %), в меньшей степени представлены телинит (от 0 до 21 %) различной степени сохранности и обрывки колотелинита. Повышенные содержания телинита с хорошей степенью сохранности клеточной структуры характерны для образцов с горы Бегреда, а также углистых алевролитов в основании пласта Улуг на Каа-Хемском месторождении.

 

Рис. 1. Компонентный состав органического вещества углей пласта Улуг Улуг-Хемского бассейна: 1 – Элегестское, 2 – Межегейское, 3 – Каа-Хемское месторождения, 4 – обнажение Бегреда

Fig. 1. Maceral composition of the Ulug coal bed in Ulug-Khem Basin: coal deposits: 1 – Elegest, 2 – Mezhegey, 3 – Kaa-Khem, 4 – Begreda outcrop

 

Содержание инертинитовых компонентов варьирует от 0 до 29 %. При этом наиболее повышенные значения (6–29 %) зафиксированы в углях на горе Бегреда, где они представлены в основном фюзинитом (1–16 %), реже макринитом (0–24 %), тогда как в образцах остальных разрезов суммарно группа инертинита не превышает 3,4 %.

В состав группы липтинита в изученных углях входят мацералы кутинита, споринита, резинита и липтодетринита общим содержанием до 5,4 %. Среди них преобладает кутинит (до 4 %), тогда как споринит, резинит и липтодетринит не превышают 1 %. Каа-хемские угли наиболее обогащены липтинитом.

В межегейских углях с наибольшей по геохимическим данным долей аквагенного органического вещества примененными микроскопическими методами липтинитовые компоненты не обнаруживаются. Диагностика липтинита (альгинита) на высоких стадиях катагенеза затруднена [8–10] из-за изменения им своих оптических свойств.

Таким образом, угли средеюрского пласта Улуг по своему углепетрографическому составу сложены преимущественно витринитом, второстепенными компонентами являются мацералы группы инертинита и некоторые мацералы группы липтинита, которые в совокупности характеризуют гумусовое ОВ.

Углеводородный потенциал улуг-хемских углей

Результаты пиролитических исследований представлены в табл. 1 и на рис. 2.

Водородный индекс исследованных образцов изменяется от 8 до 321 мг УВ/г TOC, что указывает на присутствие в разрезе интервалов с ОВ, обладающим различным генерационным потенциалом. Показатель отражательной способности витринита Ro варьирует от 0,57 до 0,73 %. Термическая зрелость, определяемая по параметру Тmax, изменяется в исследуемых углях Улуг-Хемского бассейна от 423 до 451 °С. Взаимосвязь этих двух параметров имеет линейный характер в зоне Ro=0,51,5 % и соответствует органическому веществу, находящемуся на градации катагенеза МК11 –МК2. Подобная катагенетическая зональность была показана на гумусовом материале из Гыданской параметрической скважины № 130 на севере Западной Сибири [11].

То есть нами исследованы породы, как ещё не вступившие в главную фазу нефтеобразования, так и достигшие её пика. Сам же углеводородный потенциал (S2) в ряде исследованных углей достигает очень высоких значений, доходящих до 247 мг УВ/г породы.

Сопоставим результаты, полученные при исследовании различных разрезов угленосной толщи Улуг-Хемского бассейна (рис. 2).

ОВ углей, отобранных из обнажения Бегреда, по результатам пиролиза относится к террагенному типу, является довольно окисленным и обладает самым низким из всех исследованных образцов генерационным потенциалом. Степень их термической преобразованности соответствует началу главной зоны нефтеобразования (МК11, Rо=0,56–0,60 %). Каа-хемские угли, напротив, отличаются довольно значительным для угля водородным индексом (243<HI<321 мг УВ/г ТОС) и минимальным кислородным (OI), обладают высоким углеводородным потенциалом, их ОВ характеризуется как слабопреобразованное (МК11). Межегейские угли имеют достаточно высокий остаточный потенциал и по степени зрелости ОВ соответствуют главной фазе нефтеобразования. Углеводородный потенциал образца элегестского угля в значительной мере реализован, так как низкое значение HI в нём сочетается с повышенным значением Tmax.

Сравнительный анализ данных по углям Каа-Хемского и Элегесткого месторождений может свидетельствовать о принадлежности их ОВ к одной линии термической эволюции керогена преимущественно II–III типа. Отсюда следует, что повышение термической зрелости от 423 до 447 °C Тmax или градации катагенеза от МК11 до МК2 в случае ОВ каа-хемского типа приводит к образованию до 122 мг УВ/г породы с последующей их эмиграцией из углистой толщи.

Ещё один разрез с высокой степенью термической преобразованности ОВ угля – это Межегейское месторождение. Здесь, судя по высоким значениям HI, при повышенном до 451 °C Тmax содержится ОВ II–III типов со значительным вкладом II типа. Незрелых аналогов этого ОВ в изученных разрезах Улуг-Хемского бассейна нами не обнаружено. Поэтому оценку уже реализованного углеводородного потенциала углистого вещества межегейского типа можно условно дать с применением данных по образцам тюменской свиты (J2tm) из Западно-Сибирских разрезов, наиболее насыщенных богатым водородом ОВ [12]. Эта оценка позволяет получить впечатляющие 179 мг УВ/г породы уже реализованного межегейским углём потенциала.

 

Таблица 1. Результаты пиролиза Rock-Eval, TOC и отражательная способность витринита среднеюрских углей Улуг-Хемского бассейна

Table 1. Rock-Eval parameters, TOC and vitrinite reflectance Ro values of samples from the Middle Jurassic rocks of the Ulug-Khem Basin

Образец

Sample

S1

S2

PI

Tmax

S3

TOC

HI

OI

S1+S2

MPI-1

Rc, %

Ro, %

MU-18-1

1,33

230,48

0,01

450

2,42

80,54

286

3

231,81

1,33

1,17

0,71

MU-18-2

1,00

228,05

0

450

2,82

85,64

266

3

229,05

1,42

1,22

0,68

MU-18-3

1,4

222,12

0,01

448

2,04

80,81

275

3

223,52

1,37

1,18

0,70

MU-18-4

1,07

205,28

0,01

451

2,84

82,96

247

3

206,35

1,32

1,17

MU-18-5

1,63

236,22

0,01

451

2,10

83,67

282

3

237,85

1,31

1,15

MU-18-6

1,13

246,86

0

450

2,16

88,50

279

2

247,99

1,20

1,10

E-17

1,81

90,62

0,02

447

16,41

78,13

116

21

92,43

1,08

1,02

UE-17-3

1,77

67,41

0,03

449

51,63

72,21

93

71

69,18

0,73

UE-17-4

2,07

93,19

0,02

450

37,64

77,33

121

49

95,26

0,71

UE-17-5

1,94

72,96

0,03

450

45,83

71,9

101

64

74,90

0,72

KKh-4-14

2,52

157,15

0,02

427

4,53

62,62

251

7

159,67

0,35

0,58

-

KKh-3-14

1,54

74,86

0,02

427

1,83

28,53

262

6

76,40

0,41

0,62

0,57

KKh-8-14

1,99

85,93

0,02

430

1,67

30,89

278

5

87,92

0,34

0,58

KKh-9-14

2,47

166,09

0,01

427

4,29

68,33

243

6

168,56

0,32

0,56

KKh-270-3

2,69

224,83

0,01

423

3,29

76,56

294

4

227,52

KKh-270-4

3,95

236,08

0,02

426

3,64

80,06

295

5

240,03

KKh-270-5

3,52

238,20

0,01

424

3,60

80,35

296

4

241,72

KKh-270-6

2,80

198,29

0,01

427

2,83

69,11

287

4

201,09

KKh-270-7

0,92

41,60

0,02

424

1,02

14,96

278

7

42,52

KKh-269-1

4,00

206,19

0,02

427

2,73

64,23

321

4

210,19

KKh-269-2

2,67

233,40

0,01

423

2,85

78,93

296

4

236,07

0,58

KKh-269-3

2,69

240,78

0,01

424

3,23

78,39

307

4

243,47

KKh-269-4

4,48

229,22

0,02

425

3,26

76,13

301

4

233,70

0,59

KKh-269-5

2,33

218,14

0,01

425

4,58

82,15

266

6

220,47

0,58

BG-229-1

0,17

4,05

0,04

435

21,80

48,71

8

45

4,22

0,07

0,41

BG-229-2

0,29

5,94

0,05

432

23,84

53,23

11

45

6,23

0,04

0,39

0,60

BG-229-3

0,29

5,95

0,05

436

23,91

56,29

11

42

6,24

0,04

0,39

0,59

BG-229-4

0,57

40,20

0,01

433

33,89

59,34

68

57

40,77

0,21

0,50

0,58

BG-229-5

0,5

38,91

0,01

434

32,31

58,51

67

55

39,41

0,22

0,50

0,59

BG-229-6

0,57

45,06

0,01

435

27,05

50,65

89

53

45,63

0,18

0,48

0,56

BG-229-8

0,78

23,35

0,03

431

20,08

40,66

57

49

24,13

0,12

0,44

0,58

BG-229-9

0,56

26,47

0,02

432

27,07

50,35

53

54

27,03

0,16

0,47

0,57

BG-229-10

0,66

42,26

0,02

433

33,91

59,44

71

57

42,92

0,16

0,47

0,57

Примечание: S1 – свободные и адсорбированные УВ, мг УВ/г породы; S2 – УВ-продукты пиролиза, мг УВ/г породы; PI – индекс продуктивности =S1/(S1+S2); Tmax – температура максимального выхода УВ при пиролизе, °C; S3 – выход двуокиси углерода, мг CO2/г породы; TOC – содержание органического углерода, %; НI – водородный индекс =S2×100/TOC, мг УВ/г TOC; OI – кислородный индекс =S3×100/TOC, мг CO2/г TOC; MPI-1=1,5*(3MP+2MP)/(P+9MP+1MP), где MP – метилфенантрен, P – фенантрен; Rc=0,6MPI+0,4; Ro – отражательная способность витринита, %.

Note: S1 – free and adsorbed hydrocarbons, mg HC/g rock; S2 – pyrolysis hydrocarbon products, mg HC/g rock; PI – productivity index [S1/(S1+S2)]; Tmax – temperature of the maximum yield of hydrocarbon generation during pyrolysis, °C; S3 – oxidizable carbon, mg CO2/g rock; TOC – total organic carbon, %; HI – hydrogen index [(S2/TOC)×100, mg HC/g TOC]; OI – oxygen index [S3×100/TOC, mg CO2/g TOC]; MPI-1=1.5*(3MP+2MP)/(P+9MP+1MP), MP – methylphenanthrene, P – phenanthrene; Rc=0,6MPI+0,4; Ro – vitrinite reflectance, %.

 

Рис. 2. Диаграмма HI–Tmax, характеризующая тип ОВ и зрелость углей и углистых пород Улуг-Хемского и других среднеюрских бассейнов: 1–4 – рис. 1; 5 – угли тюменской свиты J2tm, Западная Сибирь [12]; 6 – угли J1-2 Монголии [13]; 7 – свита Сишаньяо J2x, Джунгарский бассейн [14]]; 8 – горючие сланцы J2 Монголии [13]

Fig. 2. HI vs. Tmax diagram describing the kerogen type and maturity of organic matter in coals and carbonaceous deposits of the Ulug-Khem Basin in comparison with other Middle Jurassic basins: 1–4 – Fig. 1; 5 – coals of Tyumen Formation J2tm, West Siberia [12]; 6 – J1-2 coals of Mongolia [13]; 7 – Xishanyao Formation J2x, Junggar Basin [14]; 8 – J2 oil shales of Mongolia [13]

 

Среднеюрское угленакопление и известная нефтегазоносность

Среднеюрское угленакопление прослеживается на обширных территориях Сибири и Центральной Азии. Угли пласта Улуг Улуг-Хемского бассейна с установленным высоким генерационным потенциалом являются стратиграфическим аналогом тюменской свиты Западной Сибири. В последние годы в связи с истощением ресурсов УВ, связанных с основной материнской баженовской свитой, возрастает роль нижне- и среднеюрских отложений для прогнозирования перспективных площадей и горизонтов. Так, повышенные генерационные свойства тюменской свиты установлены во Фроловской, Красноленинской, Средне-Обской, Каймысовской, Васюганской, Пайдугинской нефтегазоносных областях, а также в Карабашском нефтегазоносном районе [12, 15, 16] (рис. 3). Наступление главной фазы нефтеобразования зависит от типа ОВ, для гумусового ОВ требуются более жесткие термобарические условия. Для тюменской свиты основная генерация и миграция микронефти проявляется на глубинах 3–3,5 км [17].

Залежи нефти, образованные из юрских углей и ассоциированных с ними обогащенных ОВ аргиллитов, обнаружены в бассейнах на северо-западе Китая (рис. 3). Во впадине Фукан Джунгарского бассейна юрские породы мощностью до 500 м залегают на глубинах от 0 до 9000 м. С мелового периода до конца палеогена в южной части впадины Фукан было накоплено около 3000 м отложений, что позволило юрским нефтегазоматеринским породам (НГМП) войти в «нефтяное окно». Нефтегазогенерационный потенциал среднеюрской свиты сишаньяо J2x озерного генезиса обоснован по результатам пиролиза и биомаркерного анализа. Согласно данным компьютерного моделирования юрские нефтегазоматеринские породы достигли главной зоны нефтеобразования в конце мелового периода [18]. Юрские НГМП во впадине Фукан генерировали нефть, но меньше, чем основные среднепермские и среднетриасовые НГМП.

В восточной части Таримского бассейна среднеюрские углистые отложения формации Kezilenuer J2k мощностью 0–570 м перекрыты меловыми и кайнозойскими образованиями мощностью до 1,2–4 км, являются НГМП с керогеном преимущественно III типа [19].

Мы сравнили основные геохимические показатели, характеризующие состав и тип ОВ, чтобы выяснить, как ОВ улуг-хемских углей соотносится с ОВ одновозрастных материнских пород бассейнов с известной нефтегазоносностью (табл. 2). Несмотря на некоторые различия в наборе биомаркеров между среднеюрскими углями, аргиллитами и горючими сланцами рассматриваемых бассейнов, они показывают уникальный набор биомаркеров материнских пород юрских угленосных толщ: доминирование среднецепочечных н-алканов (преимущественно С23), преобладание стерана С29, высокое значение Pr/Ph, низкое содержание Ts и гомогопанов C34–C35. Большинство исследователей приходят к выводу, что тип исходного ОВ среднеюрских пород был смешанный с разной долей гумусовой и сапропелевой составляющих [3, 18, 20, 21]. Их соотношения могут существенно варьировать даже на небольших расстояниях (в пределах 10 км). Примером тому являются угли межегейского месторождения с явно выраженной аквагенной компонентой в отличие от элегестских (табл. 2). Наличие биомаркеров хвойной растительности, ряда дитерпеноидов – филлокладана, нор-лабдана, нор-изопимарана, изопимарана, 4β(H) нор-изопимарана – в китайских углях [22] и 4β(H)-19-норизопимарана, кадалена, 6-изопропил-1-изогексил-2-метилнафталина и ретена в улуг-хемских [3], является их общей чертой, указывая на значительный вклад хвойных в образовании гумусовой составляющей ОВ углей. Среднеюрские растения-углеобразователи Улуг-Хемского бассейна описаны в [23].

 

Рис. 3. Схематическая карта угленосных бассейнов и перспективных на углеводороды площадей с нефтегазоматеринскими породами среднеюрского возраста: 1 – территория исследования; бассейны J1–2: 2 – угольные; 3 – с мощностью <750 м и/или буроугольные; 4 – перспективные на УВ, мощностью >2700–3000 м; 5 – площади с НГМП среднеюрского возраста [8, 9, 12]; 6 – горючие сланцы J1-2. Бассейны: I – Тунгусский (C-P); II – Кузнецкий (C-P); III – Минусинский (C-P); IV – Канско-Ачинский (J1-2); V – Иркутский (J1-2); VI – Улуг-Хемский (J1–2); VII – Западно-Сибирский; VIII – Ленский (K); IX – Горловский (C-P); X – Карагандинский (C); XI – Экибастузский (C); XII – Майкубенский (J); XIII – Хархираа (C); XIV – Mонгол-Алтай (C); XV – Южно-Гобийский (P, J); XVI – Их-Богд (J); XVII – Южный Хангай (P, J, K); XVIII – Онги-Ривер (P, J, K); XIX – Орхон-Селенга (J, K); XX – Восточно-Гобийская провинция (P, J, K); XXI – Джунгарский (P, T, J)

Fig. 3. Contour map of coal-bearing basins and potential for hydrocarbons areas with Middle Jurassic source rocks: 1 – studied area; J1-2 basins: 2 – coal; 3 – with thickness <750 m and/or lignites; 4 – potential for hydrocarbons with >2700–3000 m in thickness; 5 – areas with Middle Jurassic source rocks [8, 9, 12]; 6 – oil shale J1-2. Basins: I – Tunguska (C-P); II – Kuznetsky (C-P); III – Minusinsk (C-P); IV – Kansk-Achinsk (J1-2); V – Irkutsk (J1-2); VI – Ulug-Khem (J1-2); VII – West Siberian; VIII – Lensk (K); IX – Gorlovsky (C-P); X – Karaganda (C); XI – Ekibastuz (C); XII – Maikubensky (J); XIII – Harhiraa (C); XIV – Mongol-Altai (C); XV – South Gobi (P, J); XVI – Ikh-Bogd (J); XVII – Southern Khangai (P, J, K); XVIII – Ongi River (P, J, K); XIX – Orkhon-Selenga (J, K); XX – East Gobi Province (P, J, K); XXI – Junggar (P, T, J)

 

В петрографическом составе углей Улуг-Хемского, Джунгарского и Таримского бассейнов витринит является доминирующей компонентой. Содержание инертинита может варьировать в разных разрезах до 30 % в улуг-хемских и до 60 % в джунгарских. В углях северо-запада Китая содержится больше липтинитовой компоненты – до 30 % против 19 % в улуг-хемских по данным геологоразведочных работ. Мацеральный состав рассматриваемых углей указывает на III тип керогена со вкладом керогена II типа в состав ОВ.

Нижне-среднеюрские отложения относятся к потенциальным нефтематеринским на слабо изученных площадях в центральной части сопредельной Монголии [13, 24]. Анализ геологического строения угленосных бассейнов Монголии [25] позволил нам выделить три угленосных бассейна – Их-Богд, Онги-Ривер и Южный Хангай (рис. 3) в Долине Озёр, в которых нижне-среднеюрские угленосные толщи могут находиться в главной зоне нефтеобразования. К тому же разрезы этих бассейнов включают еще и пермские породы, являющихся ведущими НГМП в Джунгарском бассейне. В Долине Озёр формация Бахар (J1-2) сложена конгломератами, песчаниками, сланцами и углями, которые местами перемежаются c вулканическими породами. Максимальная мощность формации достигает 2700 м. По аналогии с Джунгарским бассейном региональной покрышкой юрского нефтегазоносного комплекса могут служить глинистые отложения мелового возраста, представленные здесь формацией Андхудаг (K1) мощностью до 700 м и сложенные углистыми аргиллитами, горючими сланцами, а также песчаниками с прослоями тонких известняков и мергелей [25]. Все три бассейна в разной степени были затронуты процессами орогенеза в кайнозое. Из них бассейн Южный Хангай был наиболее подвергнут деформациям и складкообразованию, что снижает потенциал обнаружения сохранившихся залежей УВ в его пределах.

Среднеюрские витринитовые угли бассейна Онги-Ривер по мацеральному составу близки улуг-хемским углям и содержат до 11 % липтинита и 1–2 % инертинита. По данным пиролиза Rock-Eval, изотопным характеристикам и биомаркерным показателям [13] среднеюрские горючие сланцы центральной Монголии, перекрывающие угольные пласты, имеют сходство с углями Улуг-хемского (межегейскими и каа-хемскими) и Джунгарского бассейнов и относятся к керогену II типа, а угли в этих бассейнах – к керогену III, как некоторые угли Улуг-Хемского и Джунгарского бассейнов (рис. 2, табл. 2). Таким образом, в бассейнах Их-Богд и Онги-Ривер можно ожидать преимущественно газовые скопления углеводородов, не исключая возможности генерации жидких.

 

Таблица 2. Сравнительная характеристика углеводородов-биомаркеров битумоидов среднеюрских отложений Сибири, северо-запада Китая и Монголии

Table 2. Comparison of biomarker parameters of bitumens from the Middle Jurassic deposits of Siberia, China and Mongolia

Месторождение/

Локация

Field/Location

Свита

Formation

Литология

Lythology

Максимум концентрации н-алканов

Dominant n-Alkane

CPI

Pr/ Ph

Pr/n-C17

Ph/n-C18

C27 St (%)

C28 St (%)

C29 St (%)

C29 St

(S/S+R αα)

(%)

Ts/Tm

Улуг-Хемский угольный бассейн (Россия)/Ulug-Khem coal Basin (Russia) [3, 4]

Каа-Хемское/Kaa-Khem

эрбекская

Erbek

уголь

coal

С23

1,62

7,62

1,05

0,10

4

15

81

0,36

0,02

Элегестское/Elegest

С23

1,23

5,95

5,02

0,61

2

10

88

0,44

0,16

Межегейское/Mezhegey

С1923

1,08

2,52

0,71

0,23

17

23

60

0,40

0,54

Западной Сибири (Россия)/West Siberia (Russia) [20]

Юг ЗСНП/Southern WS

тюменская

Tyumen

аргиллиты

mudstones

С2125

1,25

3,62

1,33

22

23

55

0,43

0,05

Джунгарский бассейн (Китай)/Junggar Basin (China) [18, 22]

Выступ Байцзяхай

Baijiahai Ledge

Сишаньяо

Xishanyao

аргиллит

mudstones

С23

1,16

6,29

2,43

0,37

Зона Гумуди/Gumudi zone

С18

0,99

0,49

0,49

0,56

Манас/Manas

уголь

coal

С23

1,1

3,4

2

17

81

0,5

Сишаньяо/Xishanyao

С23

1,7

3,8

3

17

80

0,02

Таримский бассейн (Китай)/Tarim Basin (China) [22]

Awate

Kezilenuer

уголь/coal

С22

nc

nc

5

12

83

0,45

Цагаан-Овоо (Монголия)/Tsagaan-Ovoo (Mongolia) [13]

TSO-1602

Khamar-khoovor

горючие сланцы

oil shale

С23

2,24

1,50

1,1

0,57

10

18

72

0,19

 

Заключение

Методом пиролиза Rock-Eval исследован углеводородный потенциал улуг-хемских углей из четырех местонахождений. Установлено, что угли Каа-Хемского месторождения имеют значительный углеводородный потенциал при относительно низком катагенезе, а генетически близкие угли Элегесткого месторождения более термически преобразованы. Эти угли относятся к единой линии трансформации органического вещества, а повышение зрелости от 425 до 450 °С по шкале Тmax ведёт к реализации до 100 мг УВ/г породы углеводородного потенциала. Угли Межегейского месторождения могли генерировать ещё больше углеводородов, так как сохранили высокий углеводородный потенциал даже при зрелости 450 °С по шкале Тmax пиролиза Rock-Eval.

Анализ литературных данных свидетельствует о том, что породы, имеющие органическое вещество аналогичное по составу улуг-хемским углям, развито в нефтегазоносных бассейнах Китая, а также Западной Сибири. В связи с полученными результатами можно обратить внимание на осадочные бассейны в Монголии, еще не известные своей нефтеносностью, где одновозрастные и сходные по составу исследованным углям породы залегают на значительных глубинах. Вариативность состава среднеюрских углей позволяет прогнозировать реализацию ими в ходе нафтидогенеза как газообразных углеводородов, так и нефтяных.

×

Об авторах

Солангы Александровна Ондар

Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН

Email: ondarsa@tikopr.sbras.ru
ORCID iD: 0000-0001-7229-2880

кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник химико-технологической лаборатории

Россия, Кызыл

Дмитрий Алексеевич Бушнев

Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН; Институт геологии Федерального исследовательского центра Коми Научного центра УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: boushnev@geo.komisc.ru
ORCID iD: 0000-0002-3860-944X

доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией органической геохимии Института геологии Федерального исследовательского центра Коми Научного центра УрО РАН; главный научный сотрудник химико-технологической лаборатории Тувинского института комплексного освоения природных ресурсов СО РАН

Россия, Кызыл; Сыктывкар

Наталья Александровна Смирнова

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: smirnova@hw.tpu.ru

заведующая лабораторией геологии месторождений нефти и газа

Россия, Томск

Список литературы

  1. Methode rapid de caracterisation des rocks meres, de leur potential petrolier et leur degree devolution / J. Espitalie, L. Laporte, M. Madec, F. Marquis, P. Leplat, J. Paulet, A. Boutefeu // Revue de L'Institut Francais du Petrole. – 1977. – № 32. – P. 23–42.
  2. Wilkins R.W., George S.C. Coal as a source rock for oil: a review // International Journal of Coal Geology. – 2002. – Vol. 50 (1–4). – P. 317–361. DOI: https://doi.org/10.1016/S0166-5162(02)00134-9.
  3. Бушнев Д.А., Ондар С.А., Бурдельная Н.С. Геохимия органического вещества углей Улуг-Хемского бассейна // Геология и геофизика. – 2021. – Т. 62. – № 11. – С. 1499–1510. DOI: https://doi.org/10.15372/GiG2020156.
  4. Ондар С.А., Бушнев Д.А. Органическое вещество и геохимия углей среднеюрского возраста Межегейского месторождения (Улуг-Хемский бассейн, Тыва) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 11. – С. 71–80. DOI: https://doi.org/10.18799/24131830/2022/11/3603.
  5. Лебедев Н.И. Угли Тувы: состояние и перспективы освоения сырьевой базы. – Кызыл: ТувИКОПР СО РАН, 2007. – 180 с.
  6. Берзон Е.И., Петрухина О.Н. Стратиграфическое расчленение юрского разреза Улугхемского каменноугольного бассейна (Республика Тыва) // Региональная геология и металлогения. – 2016. – № 67. – С. 1–12.
  7. Смокотина И.В. Сравнительная палиностратиграфия байоса средней юры Улугхемского угольного бассейна и Канско-Ачинского бассейна // Юрская система России: проблемы стратиграфии и палеогеографии: Научные материалы седьмого Всероссийского совещания. – М., 18–22 сентября 2017. – М.: ГИН РАН, 2017. – С. 201–204.
  8. Угленасыщенность, петрографический состав и метаморфизм углей тюменской свиты Шаимского нефтегазоносного района (Западная Сибирь) / В.П. Алексеев, В.И. Русский, Ю.Н. Федоров и др. / под ред. В.П. Алексеева. – Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2006. – 158 с.
  9. Волкова И.Б. Органическая петрология. – Л.: Недра, 1990. – 299 с.
  10. Столбова Н.Ф., Исаева Е.Р. Петрология углей. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. – 77 с.
  11. Беляева Г.Л. Катагенетическая характеристика органического вещества пород Гыданской параметрической скважины // Вестник Пермского университета. Геология. – 2021. – Т. 20. – № 3. – С. 267–273.
  12. Условия осадконакопления и закономерности распределения органического вещества нижне-среднеюрского комплекса юго-западной части Западно-сибирского нефтегазоносного бассейна / И.К. Комков, А.В. Мордасова, М.В. Дахнова, С.В. Можегова, М.А. Большакова, Н.В. Пронина // Георесурсы. – 2022. – Т. 24. – № 2. – С. 150–171. DOI: https://doi.org/10.18599/grs.2022.2.15.
  13. Depositional environment and petroleum source rock potential of Mesozoic lacustrine sedimentary rocks in central Mongolia / B.-O. Erdenetsogt, S.K. Hong, J. Choi, I. Lee // Marine and Petroleum Geology. – 2022. – Vol. 140. – P. 105646. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2022.105646.
  14. Petroleum generation and expulsion characteristics of Lower and Middle Jurassic source rocks on the southern margin of Junggar Basin, northwest China: implications for unconventional gas potential / J. Guo, X. Pang, F. Guo, X. Wang, C. Xiang, F. Jiang, P. Wang, J. Xu, T. Hu, W. Peng // Canadian Journal of Earth Sciences. – 2014. – Vol. 51. – № 6. – P. 537–557. DOI: https://dx.doi.org/10.1139/cjes-2013-0200.
  15. Мусихин К.В. Условия формирования и сохранения коллекторских свойств пород и залежей углеводородов нижне-среднеюрских отложений Фроловской мегавпадины: автореф. дис. … канд. геол.-минерал. наук. – М., 2020. – 22 с.
  16. Углистое органическое вещество нижней и средней юры Западной Сибири и его роль в формировании углеводородных скоплений / И.В. Гончаров, Н.В. Обласов, В.В. Самойленко, С.В. Носова // Нефтяное хозяйство. – 2006. – № 8. – С. 19–23.
  17. Супруненко О.И., Тугарова М.А. Геохимия нафтидов. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2002. – 130 с.
  18. Ян Х., Соболева Е.В. Геолого-геохимические условия формирования состава нефтей залежей пермского и юрского нефтегазоносных комплексов впадины Фукан (бассейн Джунгария) // Георесурсы. – 2021. – Т. 23. – № 2. – С. 110–119. DOI: https://doi.org/10.18599/grs.2021.2.10.
  19. Tang X., Yang S., Hu S. Thermal and maturation history of Jurassic source rocks in the Kuqa foreland depression of Tarim Basin, NW China // Journal of Asian Earth Sciences. – 2014. – Vol. 89. – P. 1–9. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2014.03.023.
  20. Особенности состава битумоидов рассеянного органического вещества аргиллитов мезозойских отложений юга Западной Сибири / В.К. Шиманский, А.И. Шапиро, В.Ф. Васильева, Н.Б. Вишневская, Н.Т. Кунаева, Г.В. Туренкова // Нефтегазовая геология. Теория и практика. – 2006. – № 1. – С. 1–14.
  21. Organic geochemical characteristics and generating potential of source rocks from the Lower-Middle Jurassic coal-bearing strata in the East Junggar Basin, NW China / Y. Qian, T. Zhanga, Z. Wanga, J. Tuoa, M. Zhanga, C. Wua, C. Tiana // Marine and Petroleum Geology. – 2018. – Vol. 93. – P. 113–126. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2018.02.036.
  22. Sedimentology, organic geochemistry, and petroleum potential of Jurassic Coal Measures: Tarim, Junggar, and Turpan Basins, Northwest China / M.S. Hendrix, S.C. Brassell, A.R. Carroll, S.A. Graham // AAPG Bulletin. – 1995. – Vol. 79. – P. 929–959.
  23. Cреднеюрские растения-углеобразователи Улуг-Хемского бассейна (Республика Тыва, Россия) / Е.В. Бугдаева, С.А. Ондар, В.С. Маркевич, Д.А. Бушнев // Палеоботаника. – 2020. – Т. 11. – С. 48–73. DOI: https://doi.org/10.31111/palaeobotany/2020.11.48
  24. Erdenetsogt B.-O. Preliminary results of petroleum source rock evaluation of Mongolian Mesozoic oil shales // Геологийн асуудлууд. – 2023. – Vol. 15. – Iss. 01. – P. 46–57.
  25. Mongolian coal-bearing basins: geological settings, coal characteristics, distribution, and resources / B.-O. Erdenetsogt, I. Lee, D. Bat-Erdene, L. Jargal // International Journal of Coal Geology. – 2009. – Vol. 80. – Iss. 2. – P. 87–104. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.coal.2009.08.002

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Компонентный состав органического вещества углей пласта Улуг Улуг-Хемского бассейна: 1 – Элегестское, 2 – Межегейское, 3 – Каа-Хемское месторождения, 4 – обнажение Бегреда

Скачать (113KB)
3. Рис. 2. Диаграмма HI–Tmax, характеризующая тип ОВ и зрелость углей и углистых пород Улуг-Хемского и других среднеюрских бассейнов: 1–4 – рис. 1; 5 – угли тюменской свиты J2tm, Западная Сибирь [12]; 6 – угли J1-2 Монголии [13]; 7 – свита Сишаньяо J2x, Джунгарский бассейн [14]]; 8 – горючие сланцы J2 Монголии [13]

Скачать (268KB)
4. Рис. 3. Схематическая карта угленосных бассейнов и перспективных на углеводороды площадей с нефтегазоматеринскими породами среднеюрского возраста: 1 – территория исследования; бассейны J1–2: 2 – угольные; 3 – с мощностью <750 м и/или буроугольные; 4 – перспективные на УВ, мощностью >2700–3000 м; 5 – площади с НГМП среднеюрского возраста [8, 9, 12]; 6 – горючие сланцы J1-2. Бассейны: I – Тунгусский (C-P); II – Кузнецкий (C-P); III – Минусинский (C-P); IV – Канско-Ачинский (J1-2); V – Иркутский (J1-2); VI – Улуг-Хемский (J1–2); VII – Западно-Сибирский; VIII – Ленский (K); IX – Горловский (C-P); X – Карагандинский (C); XI – Экибастузский (C); XII – Майкубенский (J); XIII – Хархираа (C); XIV – Mонгол-Алтай (C); XV – Южно-Гобийский (P, J); XVI – Их-Богд (J); XVII – Южный Хангай (P, J, K); XVIII – Онги-Ривер (P, J, K); XIX – Орхон-Селенга (J, K); XX – Восточно-Гобийская провинция (P, J, K); XXI – Джунгарский (P, T, J)

Скачать (357KB)


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).