Горское месторождение
сверхвязкой нефти
Мударисова Р.А., Успенский Б.В., Волков Ю.В., Хасанова Н.М., Баранова А.Г.

Казанский (Приволжский) федеральный университет,
Институт проблем экологии и недропользования АН
В работе рассмотрено неоднородное строение карбонатных пород-коллекторов среднеказанского возраста Горского месторождения сверхвязкой нефти (СВН), тектонически приуроченного к Восточному борту
Мелекесской впадины, по парамагнитным меткам (ПМ). Применение метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) для изучения карбонатных пород широко распространено, так как позволяет получить информацию об особенностях формирования, неоднородности строения карбонатных пород, детализировать их строение для решения многих задач, в том числе расчленения и геологической корреляции верхнепалеозойских отложений.
Объект исследования
Объект изучения — продуктивные карбонаты Горского месторождения сверхвязкой нефти (СВН), занимающего в административном положении граничную часть южной территории Республики Татарстан и Самарской области. Основными продуктивными отложениями месторождения являются оолитовые и реликтово-органогенные пористые доломиты камышлинского слоя казанского яруса, толщиной до 20 м. Камышлинские отложения имеют сложное фациальное строение и поделены [1] на два слоя:
  1. доломит оолитовый, реликтово-органогенный, кавернозный, реже загипсованный, с открытой пористостью 4,6–27 %, битумонасыщенностью по массе 0,4–10,9 %;
  2. доломит оолитовый, кавернозный, загипсованный, реликтово-органогенный, глинистый с открытой пористостью 7,5–31 %, битумонасыщенностью по массе 1,1–11 %.
По данным микроописания керна среди коллекторов нижнеказанского подъяруса встречаются следующие разности:
  1. оолитовый доломит без четко выраженного центра и лучей (псевдооолитовый);
  2. доломит оолитовый, с четко выраженным центром и сферическими оболочками;
  3. доломит мелкокомковатый, реликтово-органогенный, местами оолитовый;
  4. доломит тонкозернистый, местами глинистый, реже комковато-пористый. Битумонасыщение пород первого и второго типа сплошное, более или менее интенсивное. Характерной особенностью пород является развитие крупнокристаллического вторичного гипса по микротрещинам и крупным порам.
Метод исследования
Для исследования методом электронно-парамагнитного резонанса (ЭПР) выбраны 33 до/после экстракции образца кернового материала из 7 скважин с отбором 0,5–1,5 м с продуктивных отложений.

Методика выполнения работ методом ЭПР: образцы кернового материала измельчались в агатовой ступке, далее измельченные пробы, массой от 20 до 100 мг, помещались в установку EPRSpectrometerCMS 8400 при частоте 9,3 ГГц с амплитудой разверстки H = 500 Гс. В качестве стандарта выбран сигнал ЭПР Cr+3 в корунде. Образцы вначале нагревались до температур
350, 600 °C, затем охлаждались до комнатной температуры
23 °C. Спектры ЭПР регистрировались с помощью программы EPRSCAN. Использовался алгоритм выявления парамагнитных центров (ПЦ), разработанный при изучении пермских отложений в работах [2, 3, 4].

Явление ЭПР, впервые открытое в 1940-х годах Завойским Е.К., основано на резонансном поглощении сверхвысокочастотной энергии переменного поля парамагнитным веществом, находящимся в сильном постоянном магнитном поле.

По интенсивности ионов марганца Mn2+ определяют относительную оценку карбонатности пород, состав карбонатов (кальцит, доломит). ПЦ также отражают состав сульфатной, терригенной (кварцевой) составляющих, ожелезненность. Фиксируются диагностические признаки, используемые при реконструкции обстановок осадконакопления. К их числу относятся ПЦ: ионы Mn2+, Fe3+, Fe2+; ион-радикалы SO3–, SO2–, РO2–; радиационные Е'-центры в кварце; углеродные радикалы С600, С350.

Химическая формула известняка CaCO3, доломита CaMg(CO₃)₂, гипса CaSO₄2H₂O. Ионы марганца Mn2+ , кальция Ca2+ и магния Mg2+ имеют одинаковую валентность. Поэтому ионы марганца Mn2+ занимают в известняке позиции кальция Ca2+, а в доломите две позиции: кальция Ca2+ и магния Mg2+. По соотношению сигналов, которые занимают ионы Mn2+ относительно Ca2+ и Mg2+, можно определить палеографические условия, в том числе соляные и карбонатные растворы [3, 4].
Результаты и обсуждение
У исследуемых образцов наблюдается спектр ЭПР марганца Mn2+, состоящий из шести ярких интенсивных линий с пиками ядерного спина (I = 5/2), и осложненный менее интенсивными линиями остальных электронных и ядерных спиновых переходов. Шестая линия оценивает спектр марганца Mn2+. Спектр выглядит просто, имеется дефицит кальция Ca2+, поэтому марганец Mn2+ занимает свободную позицию кальция Ca2+.

Величина α является мерой заселенности позиции Ca2+ и Mg2+ и имеет эмпирическую формулу:

α = 15*I(Mg2+)/I(Ca2+),

где I — интенсивность Mn2+ в позиции Mg2+/Ca2+.

Рассуждение о соотношении магния Mg2+ и кальция Ca2+ важно для доломита. ЭПР фиксирует эту разницу. Если значение α≤2, то обстановка была температурно невысокая и образование доломитов шло вместе с гипсами и ангидритами. По спектрам ЭПР установлена доминирующая доломитовая минерализация (рис. 1).
Рис. 1.
а) Спектры ЭПР образца № 245 (300 м) (исходного и проэкстрагированнного) скважины № 8078 при полной (А) и выборочной (Б, В) развертке (I — интенсивность сигнала),
б) фото шлифа данного образца (оолитовый доломит) при одном николе (длина поля шлифа соответствует 1 мм)

Наблюдается дифференциация разреза камышлинского слоя. В верхней части разреза камышлинского слоя количество марганца колеблется в одних пределах, сильных изменений нет. Исходный и после экстракции образцы практически одинаковые, но они на уровне допустимых, и все они находятся в соседстве с гипсами. Отсутствие сульфат-радикалов говорит об умеренной солености бассейна седиментации и о морских условиях. Ширина линий в спектрах ЭПР и общее содержание марганца Mn2+ показывают терригенный снос в бассейн седиментации. Высокое содержание марганца Mn2+ и широкие линии (свыше 6–7 Гс) в образцах кернового материала оолитовых доломитов, возможно, указывают на влияние терригенного сноса на процессы осадконакопления. Наличие неорганических радикалов SO2– и SO3– в карбонатных минералах является показателем раннего диагенеза карбонатных илов при участии сингенетического органического вещества либо пресыщения иловых растворов сульфатными ионами. Вторичная кальцитизация, наиболее часто затрагивающая реликтово-органогенные и оолитовые разности доломитов, практически полностью уничтожает парамагнитные центры SO2– и SO3– в карбонатах, а также углеродные радикалы сингенетичного органического вещества С600, что также заметно практически при полном отсутствии данных радикалов в образцах. E'-центры относятся к кварцевой составляющей, нередко в составе пирокластики. E'-центры наблюдаются только в образцах скважин, расположенных в северной и южной частях Горского поднятия. ПЦ R указывают на присутствие растительных углефицированных остатков, что наблюдается во всех исследуемых образцах.

В нижней части разреза идет переход от доломита к смеси доломита и кальцита. Появляется дополнительная линия, которая принадлежит марганцу, который находится в кальците (рис. 2). Произошли вторичные изменения — перекристаллизация. В области радикала присутствует линия PO2–, это означает, что была активная микробиологическая деятельность. Фосфор был в органических соединениях. Очень интенсивный сигнал серный, неорганических радикалов SO2–, SO3– говорит о том, что кальцит сингенетичный, взаимодействующий с органикой, и об активных восстановительных условиях осадконакопления. Часть доломита вторична.



Рис. 2.
а) Cпектры ЭПР образца № 279 (315 м) скважины № 8078 при (А) и выборочной (Б, В) развертке (I — интенсивность сигнала),
б) фото шлифа данного образца (оолитовый доломит) при одном николе (длина поля шлифа соответствует 1 мм)

ИТОГИ
В ходе исследований установлено:
  1. по спектрам Mn2+ доминирует доломитовая минерализация в образцах камышлинских отложений;
  2. отсутствие сульфат-радикалов говорит об умеренной солености морского бассейна седиментации камышлинских отложений;
  3. в большинстве образцов отмечается присутствие растительных углефицированных остатков, вероятно, имеющих аутигенное происхождение.
ВЫВОДЫ
Изменения содержания марганца Mn2+, наличие или отсутствие неорганических радикалов SO2– и SO3– и других радикалов позволяет уточнить неоднородность строения карбонатных пород-коллекторов, обусловленную влиянием не только минералогических фаз, но и типов пустотного пространства.

Ранее в работе [5] показано, что оолитовые доломиты первично представляли собой фацию мелководных лагунных известковых образований, доломитизация которых могла быть связана как с влиянием морских вод повышенной солености, так и разбавлением в лагуне морских вод метеорными. Первая из моделей является предпочтительной, так как склоновая фация представлена брекчиевидными доломитами, но не известняками.
ЛИТЕРАТУРА
1. Виноходова Г.В., Эллерн С.С. О строении нижней части казанского яруса востока Мелекесской впадины и особенности распределения битумов. Казань: Казанский университет, 1985. С. 8–24.

2. Нургалиева Н.Г., Аникина Е.А., Хасанова Н.М. Строение турнейских нефтеносных известняков южного склона Южно-Татарского свода по данным петрофизических и геохимических исследований //
Нефтяное хозяйство. 2017. № 2. С. 46–49.

3. Нургалиева Н.Г., Хасанова Н.М., Габдрахманов Р.Р. Условия формирования отложений уржумского яруса по данным ЭПР // Ученые записки Казанского университета. Естественные науки. 2010. Т. 152. Кн. 1. С. 226–234.

4. Фахрутдинов Э.И., Нургалиева Н.Г., Хасанова Н.М., Силантьев В.В. Литолого-фациальные особенности нижнеказанских отложений по данным ЭПР опорного разреза // Ученые записки Казанского университета. Естественные науки. 2015. Т. 157. Кн. 3. С. 87–101.

5. Успенский Б.В., Валеева И.Ф. Геология месторождений природных битумов Республики Татарстан. Казань: Гарт, 2008. 348 с.
Мударисова Р.А., Успенский Б.В., Волков Ю.В., Хасанова Н.М., Баранова А.Г.

Казанский (Приволжский) федеральный университет, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Казань, Россия

rayshania@mail.ru
Материалы и методы
Ключевые слова
Для цитирования
Поступила в редакцию
УДК и DOI
Данные с результатами исследования кернового материала битуминозных карбонатов нижнеказанского яруса Горского месторождения РТ методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).
сверхвязкие нефти, СВН, тяжелые нефти, казанские отложения, нефтяной коллектор, битумы, электронный парамагнитный резонанс, ЭПР
Мударисова Р.А., Успенский Б.В., Волков Ю.В., Хасанова Н.М, Баранова А.Г. Литолого-фациальные особенности нижнеказанских отложений по данным ЭПР на примере Горского месторождения СВН // Экспозиция Нефть Газ. 2020. № 6. С. 48–51. DOI: 10.24411/2076-6785-2020-10115
30.09.2020
УДК 550.4.08
DOI: 10.24411/2076-6785-2020-10115

Рекомендованные статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (8552) 92-38-33
Made on
Tilda