Региональные закономерности распределения смол и асфальтенов в нефтях Западной Сибири

Исследования по геохимии нефтей Западной Сибири имеют полувековую историю. В 1956—1959 годы А. И. Богомоловым и В. А. Успенским были проведены аналитические исследования первых проб западносибирских нефтей. Крупные монографические работы и статьи по геохимии и по геологии западносибирских нефтей были опубликованы А. Э. Конторо-вичем с сотрудниками в последующие годы (Конторович и др., 1967, 1974; Конторович, Стасова, 1964, 1978). Наиболее полная информация содержится в обобщающей монографии (Конторович и др., 1975). В этих работах впервые была проведена типизация нефтей Западной Сибири, закартированы закономерности изменения их плотности, содержания серы, гетероциклических соединений и пр.

В 1960—1970-е годы на картах информация по северным районам Западной Сибири была представлена единичными пробами. В 1980-е годы было начато планомерное изучение нефтегазоносности неоком-ских отложений Ямало-Ненецкого автономного округа. Одновременно ряд скважин были пробурены до 5 и более километров. Во многих из этих скважин были получены промышленные притоки нефти и конденсатного газа, а также зафиксированы нефте- и газопроявления. Таким образом, впервые появилась возможность построить для юрских отложений северной половины Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна не карты прогноза свойств нефтей, а в силу малочисленности точек схематические карты изменения основных параметров нефтей, которые могут использоваться как инструмент для прогноза нефтей и кон-

денсатов с определенными свойствами в перспективных, но малоизученных районах. Схематические карты распределения физико-химических свойств нефтей построены в ИНГГ СО РАН под руководством академика А. Э. Конторовича авторским коллективом: Л. С. Борисовой, Д. В. Косяковым, В. О. Красавчиковым, Е. П. Стрехлетовой (Борисова и др., 2011). При построении этих карт были учтены структурно-геологические особенности соответствующих комплексов (рис. 1) (Конторович и др., 2001). Данные карты могут служить основой не только для дифференциации прогнозных ресурсов нефти по качеству, но и для выработки оптимальных схем их транспортировки и переработки. При этом к важнейшим свойствам нефтей относится содержание в них смол и асфальтенов. Целью настоящего сообщения является установление пространственных закономерностей распределения гетероциклических компонентов (смол и асфальтенов) в нефтях основных ре- гиональных резервуаров ЗападноСибирского нефтегазоносного бассейна.

Результаты и обсуждение

Многолетние исследования нефтеносности изучаемой территории свидетельствуют, что в центральной части Западной Сибири в отложениях юры и мела локализуются нефти морского генезиса, образованные в глубоководных осадках с сероводородным заражением (баженовская свита) (Конто-рович, 1984, 2004; Конторович и др., 2013), высокосернистые (с содержанием серы > 3 %) с относительно высоким содержанием смол и асфальтенов (больше 20 %) по градации А. Э. Конторовича и др. (1975). В северных районах Западной Сибири, где в морских осадках ба-

Рис. 1. Схематическая карта нефтегазогеологического районирования Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции с добавлением нефтегазоносных районов (Нефтегазоносные…, 1994)

Fig. 1. Schematic map of oil and gas geological zoning of the West Siberian oil and gas province (with the addition of oil and gas regions (Oil and gas bearing…, 1994)

женовского времени существовали менее восстановительные условия, полностью отсутствовало сероводородное заражение (Конторович, 1984, 2004; Конторович и др., 2013), а современный уровень катагенеза существенно выше (Фомин, 2011), в юрских и неокомских отложениях локализуются малосмолистые (с содержанием смол от 0 до 10 % по градации Конторовича и др., 1975) безасфальтеновые нефти.

Нефти юрского комплекса

Нефти нижнесреднеюрского нефтегазоносного комплекса. Зоны распространения высокосмолистых и смолистых нефтей в нижнесреднеюрских отложениях — Сургутский и Вартовский районы Среднеобской нефтегазоносной области (НГО), а также частично некоторые районы Каймысовской и Фроловской НГО приведены на рис. 2 (Борисова, 2019¹; Нефтегазо-

носные…, 1994). Область распространения нефтей средней смолистости занимает практически всю территорию Сургутского района Среднеобской НГО, северную часть Демьянского и центральную часть Каймысовского районов Каймысовской НГО . Единичные залежи нефтей с низким содержанием смол локализуются в нижнесреднеюрских отложениях на юго-востоке и севере Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна.

Аналогично зонам распространения высокосмолистых нефтей расположены области нефтей с высоким содержанием асфальтенов (> 3.0 %): северо-запад Сургутского и юг Вартовского районов Среднеобской НГО, Юганский район, северная часть Демьянского, северо-запад Каймысовского районов Каймысовской НГО (рис. 2).

Единичные пробы нефтей с высоким содержанием асфальтенов встречаются на севере Среднеобской НГО, в центральной части Салымского района Фро-ловской НГО, а также в Красноленинской, Приуральской и Каймысовской НГО (Борисова, 20191; Нефтегазоносные…, 1994). Нефти с содержанием асфальтенов от 2.0 до 3.0 % локализуются в Сергинском районе Приуральской НГО, в Пудинском и Александровском районах Васюганской НГО. На остальной территории Западной Сибири нефти из нижнесреднеюрских залежей характеризуются содержанием асфальтенов не выше 1.0 %. На севере Надым-Пурской и на юге Гыданской НГО встречаются практически безасфаль-тенистые нефти.

Нефти верхнеюрского нефтегазоносного комплекса. В нефтях верхнеюрского нефтегазоносного

a

b

Рис. 2. Схематическая карта распределения смол (a) и асфальтенов (b) в нижнесреднеюрских нефтях Западной Сибири

Fig. 2. Schematic map distribution of resins (a) and asphaltenes (b) in the Lower-Middle Jurassic oils of Western Siberia

комплекса содержание смол не менее контрастно, чем в нефтях из нижнесреднеюрских залежей (среднее — 5.5 %). Наиболее смолистые (до 11.0 %) — нефти Среднеобской, Каймысовской и Фроловской НГО. В общем случае региональная направленность изменения содержания смол, как и для нефтей нижнесреднеюрско- го комплекса, выражается в уменьшении этого параметра от нефтеносных центральных и южных районов Западной Сибири к преимущественно газоконденсатоносным северным и арктическим территориям (рис. 3) (Нефтегазоносные…, 1994). На востоке бассейна встречаются нефти с содержанием смол < 3.0 %.

a

b

Граница Западно-Сибирского седиментационного бассейна

Условные обозначения

Граница распространения отложений

Граница перспективных для обнаружения залежей нефти и газа территорий

Зона отсутствия отложений в осадочном бассейне

Малоперспективные и бесперспективные земли

Березовский газоносный район

Граница сплошного распространения песчаников в горизонте Ю,

Область отсутствия песчаников горизонта Ю- и вогулкинской толщи

Шкала содержания смол в нефтях, %

Граница распространения песчаников вогулкинской толщи

Граница области доказанной нефтеносности баженовской и абалакской свит в зоне отсутствия горизонта Ю. и вогулкинской толщи

Шкала содержания асфальтенов в нефтях, %

Рис. 3. Схематическая карта распределения смол ( a ) и асфальтенов ( b ) в верхнеюрских нефтях Западной Сибири Примечание. Границы распространения юрских и меловых отложений, песчаников в горизонте Ю₁, песчаников вогулкин-ской толщи, области доказанной нефтеносности баженовской и абалакской свит, шельфовых песчаников и в пластах группы А выполнены сотрудниками ИНГГ СО РАН под руководством А. Э. Конторовича

Fig. 3. Schematic distribution map of resins ( a ) and asphaltenes ( b ) in Upper Jurassic oils of Western Siberia.

Note. The distribution boundaries of Jurassic and Cretaceous deposits, sandstones in the Ю₁ horizon, sandstones of the Vogulka formation, proven oil-bearing area of the Bazhenov and Abalak formations, shelf sandstones and in the A-group. Formations were outlined by employees of the IPGG SB RAS under the supervision of A. E. Kontorovich

Подобная картина характерна и для распределения концентраций асфальтенов в нефтях: с концентрацией асфальтенов выше 5.0 % встречаются нефти на северо-западе Сургутского, на юго-западе Вар-товского районов Среднеобской НГО, на севере Демь-янского и северо-западе Каймысовского районов Кай-мысовской НГО (рис. 3). Единичные пробы нефтей с содержанием асфальтенов свыше 4.0 % располагаются в Салымском районе Фроловской НГО, в Красноленинском районе Красноленинской НГО, на юге Демьянского района Каймысовской НГО. На большей части востока и северо-востока Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна содержание асфальтенов в нефтях не превышает 1.0 % (Борисова, 20191; Нефтегазоносные..., 1994).

Нефти мелового комплекса

Содержание смол и асфальтенов в нефтях меловых отложений отдельно рассмотрено для двух нефтегазоносных горизонтов: берриас-готеривского и готе-рив-аптского.

Нефти берриас-готеривских нефтегазоносных отложений. Основная масса нефтей берриас-готеривского нефтегазоносного горизонта сходна по составу и свойствам с верхнеюрскими нефтями. Однако зоны нефтей с высоким и средним содержанием смол в шельфовых песчаниках берриас-готеривских отложений распространяются в более восточные районы Западной Сибири.

Наиболее смолистые нефти (с содержанием смол > 9.0 %) локализуются в центральных и южных областях Сургутского района Среднеобской НГО (рис. 4) (Борисова, 20191; Нефтегазоносные., 1994). Зона распространения нефтей с содержанием смол > 5.0 % захватывает центральные и южные районы ЗападноСибирского нефтегазоносного бассейна. Единичные пробы смолистых нефтей встречаются также в юговосточной части Харампурского района Пур-Тазовской НГО и на юге некоторых районов Надым-Пурской НГО, где локализуются нефти с содержанием смол от 3.0 до 5.0 %, а иногда и выше. На большей же территории севера Западно-Сибирского мегабассейна содержание смол в нефтях менее 3.0 %: Ямальской, Гыданской (Антипаютинской) и Пур-Тазовской НГО, севере Губкинского района Надым-Пурской НГО. На юге Средне-васюганского района Васюганской НГО, в центральной части Салымского района Фроловской НГО также встречаются единичные пробы малосмолистых нефтей (с содержанием смол < 3.0 %).

Параллельно с ростом смолистости нефтей закономерно изменяется и содержание асфальтенов: в нефтях севера и востока Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна содержание асфальтенов не превышает 1.0 %: Ямальской, Гыданской (Антипаютинской), Пур-Тазовской и Надым-Пурской НГО (за исключением единичных проб в некоторых районах Васюганской НГО) (рис. 4) (Борисова, 20191). В центральных районах Западно-Сибирского мегабассейна нефти с содержанием асфальтенов < 1.0 % также отмечаются на юге, севере и на востоке Вартовского и Сургутского районов Среднеобской НГО и в центральных частях Приобского и Салымского районов Фроловской НГО. Нефти с высоким содержанием ас- фальтенов, доходящим до 5.0 %, встречаются спорадически в Сургутском районе, на юго-востоке Ноябрьского района Среднеобской НГО, на северо-востоке Салымского района Фроловской НГО. На юге Западной Сибири в основном локализуются нефти с содержанием асфальтенов от 2.0 до 3.0 %.

Нефти готерив-аптского нефтегазоносного горизонта. В региональном плане нефти в пластах А и ТП (аналог пластов А на севере Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна) распространены не только в центральной и западной частях бассейна, но и занимают значительную площадь на востоке и на севере Западной Сибири (Ермилов и др., 2004; Нефтегазоносные., 1994). Нефти готерив-аптских отложений в среднем более смолистые, чем нефти берриас-готе-ривского комплекса.

Зональность распределения смол в нефтях готе-рив-аптского нефтегазоносного комплекса в целом идентична зональности распределения плотности этих нефтей. В северных областях Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна распространены малосмолистые нефти. Зона распространения нефтей с содержанием смол менее 3.0 % совпадает с областью локализации лёгких нефтей (Ямальская, Гыданская НГО, частично Пур-Тазовская (Тазовский и север Сузунского районов) и Надым-Пурская (Надымский, Уренгойский и север Губкинского районов) НГО) (рис. 5). В пределах этих же НГО зона малосмолистых нефтей (с содержанием смол от 3.0 до 5.0 %) совпадает с зоной распространения более тяжёлых нефтей: Южно-Ямальский район Ямальской НГО, Напалковский и Мессовский районы Гыданской НГО, юг Сузунского и Мангазейского районов Пур-Тазовской НГО.

Смолистые нефти (с содержанием смол > 9.0 %) в отложениях готерив-аптского нефтегазоносного комплекса встречаются в Сургутском районе, в центральной части Вартовского района Среднеобской НГО, в Варьеганском районе Надым-Пурской НГО, в ряде районов Фроловской НГО (рис. 5) (Ермилов и др., 2004). На остальных территориях юга и юго-востока ЗападноСибирского нефтегазоносного бассейна нефти характеризуются содержанием смол от 7.0 до 9.0 %. Нефти с содержанием смол от 5.0 до 7.0 % встречаются в северных и восточных районах Среднего Приобья.

Для нефтей готерив-аптского нефтегазоносного комплекса характерно незначительное содержание асфальтенов: на севере и арктических территориях — не более 1.0 % (Ямальская, Гыданская (Антипаютинская), Надым-Пурская (за исключением южных частей Губкинского, Вэнгапурского и Варьеганского районов) и Пур-Тазовская НГО (за исключением нефтей Сузунского районов, где концентрация асфальтенов варьирует от 1.0 до 2.0 %) (Борисова, 20191; Ермилов и др., 2004) (рис. 5). С содержанием асфальтенов от 1.0 до 2.0 % также встречаются нефти в Варьеганском районе Надым-Пурской НГО, на севере и востоке Среднеобской НГО, в некоторых районах Фроловской НГО. Нефти с высоким процентом асфальтенов (свыше 4.0 %) расположены в центральной части востока Вартовского района Среднеобской НГО, в Салымском районе Фроловской НГО, в Демьянском районе Каймысовской НГО. На остальных территориях юга Западной Сибири концентрация асфальтенов составляет от 2.0 до 4.0 %.

a

b

Рис. 4. Схематическая карта распределения смол ( a ) и асфальтенов ( b ) в нефтях шельфовых песчаников берриас-готе-ривских отложений

Fig. 4. Schematic distribution map of resins ( a) and asphaltenes ( b ) in oils from shelf sandstones of the Berriasian-Hauterivian deposits

Специфической особенностью многих залежей нефтей пластов группы А является то, что они расположены в горизонтах, где могли развиваться процессы биодеградации (температуры пластов менее 70 °С) (Борисова, 20191; Ермилов и др., 2004). Как известно, под влиянием биодеградации даже неглубокой стадии растёт плотность нефтей, содержание в них асфальтово-смолистых веществ.

Выводы

Изучены пространственные закономерности распределения смол и асфальтенов в нефтях основных региональных резервуаров Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна. Проведенные исследования показывают, что от центральных районов в северном, северо-восточном и юго-восточном направлениях на-

a

b

Gyda

Gyda oyab^sk

Noyabr'sl

Условные обозначения

Шкала содержания смол в нефтях, %

Граница перспективных для обнаружения залежей нефти и газа территорий

Граница распространения песчаников в пластах группы А

Шкала содержания асфальтенов в нефтях, %

^,MUreng?i

Nadym • /

Ureng ladym ^ •

Зона отсутствия отложений в осадочном бассейне

Малоперспективные и бесперспективные земли

Граница Западно-Сибирского седиментационного бассейна

Граница распространения

Рис. 5. Схематическая карта распределения смол ( a ) и асфальтенов ( b ) в нефтях из готерив-аптских отложений Западной Сибири

Fig. 5. Schematic distribution map of the of resins (a) and asphaltenes (b) in oils from the Hauterivian-Aptian deposits of Western Siberia блюдается уменьшение содержания в нефтях смол и асфальтенов.

Использование схематических карт для основных региональных резервуаров (нижняя и средняя юры в целом, верхняя юра (горизонты П, Ю0, Ю1), неоком, апт-альб-сеноман), включающих для каждого резервуара схемы содержания в нефтях смол и асфальтенов, позволяет выявить районы преимущественной локализации нефтей различных генетических типов, уточнить прогноз качества углевородных флюидов, а также может служить основой для дифференциации начальных и прогнозных ресурсов нефти при количественной оценке перспектив нефтегазоносности Западной Сибири.

Работа выполнена при поддержке проекта ФНИ № FWZZ-2022-0011.