georesГеоресурсыGeoresources1608-50431608-5078Georesursy LLC10.18599/grs.2023.3.15geores-44Research ArticleГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПОИСК, РАЗВЕДКА И РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВGEOLOGICAL-GEOCHEMICAL RESEARCH, PROSPECTING, EXPLORATION AND DEVELOPMENT OF HYDROCARBON FIELDSТрансформация состава смолисто-асфальтеновых компонентов террагенного органического вещества сверхглубоких скважин Сибири в мезо- и апокатагенезеComposition transformation of terrigenous organic matter resinous-asphaltene components in super-deep wells in Siberia during meso- and apocatagenesisДолженкоК. В.DolzhenkoK. V.

Кирилл Васильевич Долженко – кандидат геол.-минерал. наук, научный сотрудник лаборатории геохимии нефти и газа

630090, Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3

Kirill V. Dolzhenko – Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Researcher at the Laboratory of Oil and Gas Geochemistry

3 Ak. Koptyug ave., Novosibirsk, 630090

kirka.nsk@gmail.comБорисоваЛ. С.BorisovaL. S.

Любовь Сергеевна Борисова – доктор геол.-минерал. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории геохимии нефти и газа;

доцент кафедры геологии месторождений нефти и газа

630090, Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3

Lyubov S. Borisova – Dr. Sci. (Geology and Mineralogy), Leading Researcher at the Laboratory of Oil and Gas Geochemistry;

Associate Professor of the Department of Petroleum and Gas Field Geology, Geological and Geophysical Faculty

3 Ak. Koptyug ave., Novosibirsk, 630090

ФоминА. Н.FominA. N.

Александр Николаевич Фомин – доктор геол.-минерал. наук, главный научный сотрудник лаборатории геохимии нефти и газа;

заведующий кафедрой геологии месторождений нефти и газа

630090, Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3

Alexander N. Fomin – Dr. Sci. (Geology and Mineralogy), Chief Researcher at the Laboratory of Oil and Gas Geochemistry;

Head of the Department of Petroleum and Gas Field Geology, Geological and Geophysical Faculty

3 Ak. Koptyug ave., Novosibirsk, 630090

ПоповаИ. Д.PopovaI. D.

Ирина Дмитриевна Попова – инженер лаборатории геохимии нефти и газа;

студент магистратуры кафедры геологии месторождений нефти и газа

630090, Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3

Irina Dmitrievna Popova – Engineer at the Laboratory of Oil and Gas Geochemistry;

Graduate student at the Department of Petroleum and Gas Field Geology, Geological and Geophysical Faculty

3 Ak. Koptyug ave., Novosibirsk, 630090

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А.Трофимука СО РАНРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН; Новосибирский государственный университетРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State UniversityRussian Federation202306042024253119128Copyright © Долженко К.В., Борисова Л.С., Фомин А.Н., Попова И.Д., 20242024Долженко К.В., Борисова Л.С., Фомин А.Н., Попова И.Д.Dolzhenko K.V., Borisova L.S., Fomin A.N., Popova I.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geors.ru/jour/article/view/44

На примере органического вещества (ОВ) из отложений Тюменской (СГ-6) и Средневилюйской-27 (СВ-27) сверхглубоких скважин Сибири прослежена эволюция элементного состава гетероциклических компонентов рассеянного ОВ в катагенезе. В ходе мезокатагенеза состав асфальтенов и смол террагенного ОВ претерпевает направленные изменения: идет падение содержаний водорода и кислорода, обогащение углеродом, графитизация структуры. В апокатагенезе за счет высокотемпературной деструкции, с одной стороны, происходит конденсация отдельных блоков асфальтенов и их переход в нерастворимую форму (формирование эпиасфальтеновых керогенов). С другой стороны, более легкая часть асфальтенов идет на новообразование углеводородов и образование газов – отмечены рост концентраций первых в процентах относительно остаточных битумоидов, а также структурные перераспределения внутри бензольных и спиртобензольных смол. По всем изученным параметрам элементного состава установлено симбатное (однонаправленное) преобразование смолистых и асфальтеновых компонентов битумоидов СГ-6 и СВ-27 в жестких термобарических условиях. Полученные результаты рекомендуется учитывать при прогнозе новых зон нефтегазонакопления в глубокопогруженных горизонтах.

The evolution of the elemental composition of dispersed organic matter (DOM) heterocyclic components during catagenesis was traced via studying samples from the Tyumen (SG-6) and Srednevylyuy-27 (SV-27) super-deep wells of Siberia. During mesocatagenesis, the composition of terrigenous DOM asphaltenes and resins undergoes directed changes: a decrease in hydrogen and oxygen content, enrichment with carbon, and graphitization of the structure. During apocatagenesis, due to high-temperature destruction, on the one hand, there is a condensation of individual blocks of asphaltenes and their transition to an insoluble form (formation of epiasphaltenic kerogens – EPAK). On the other hand, the lighter part of the asphaltenes goes into the formation of hydrocarbons and gas formation – a relative increase in the concentration of the former in % by mass of residual bitumoids is noted, as well as structural redistributions within benzene and spirit-benzene resins. In all studied parameters of the elemental composition, a symmetrical (unidirectional) transformation of resinous and asphaltene components of bitumoids from the SG-6 and SV-27 wells under harsh thermobaric conditions is noted. The obtained results should be taken into account when predicting new oil and gas accumulation zones in deep-laid horizons.

асфальтенысмолыэлементный составкатагенезтеррагенное органическое веществосверхглубокие скважиныasphaltenesresinselemental compositioncatagenesisterrigenous organic mattersuper-deep wellsРабота выполнена при поддержке проекта ФНИ № FWZZ-2022-0011.The work was carried out with the support of the FNI FWZZ-2022-0011 project.ReferencesБорисова Л.С. (2004). Гетероциклические компоненты рассеянного органического вещества и нефтей Западной Сибири. Геология и геофизика, (7), с. 884–894.Borisova L.S. (2004). Heterocyclic components of dispersed organic matter and oils in Western Siberia. Geologiya i geofizika, (7), pp. 884–894. (In Russ.)Борисова Л.С. (2008). Геохимические особенности состава и структуры гетероциклических компонентов рассеянного органического вещества в мезо- и апокатагенезе (на примере скважины Тюменской СГ-6). Литологические и геохимические основы прогноза нефтегазоносности: Сб. материалов Междунар. науч.-практ. конф. СПб.: ВНИГРИ, с. 93–98.Borisova L.S. (2008). Geochemical features of the composition and structure of heterocyclic components of dispersed organic matter in meso- and apocatagenesis (on the example of the Tyumen SG-6 well). Lithological and geochemical basis for predicting oil and gas potential: Proc. Int. Sci. and Pract. Conf. St. Petersburg: VNIGRI, pp. 93–98. (In Russ.)Борисова Л.С. (2012). Введение в геохимию высокомолекулярных компонентов нефти. Новосибирск: НГУ, 90 с.Borisova L.S. (2012). Introduction to the geochemistry of high molecular weight components of oil. Novosibirsk: Novosibirsk State University, 90 p. (In Russ.)Борисова Л.С. (2016). Асфальтены – наследники генетического кода керогена. Геология нефти и газа, (6), с. 75–78.Borisova L.S. (2016). Asphaltenes – successors of the genetic code of kerogen. Geologiya Nefti I Gaza = Russian Oil And Gas Geology, 6, pp. 75–78. (In Russ.)Борисова Л.С., Конторович А.Э. (1991). Методические рекомендации по схеме изучения асфальтенов для целей диагностики нефтепроизводящих пород и количественной оценки перспектив нефтегазоносности. Новосибирск: Изд-во СНИИГГиМС, 28 с.Borisova L.S. (2019). The Origin of Asphaltenes and Main Trends in Evolution of Their Composition During Lithogenesis. Petroleum Chemistry, 59(10), pp. 1118–1123. https://doi.org/10.1134/S0965544119100037Борисова Л.С., Фурсенко Е.А., Костырева Е.А., Тимошина И.Д. (2019). Комплекс химических и физических методов получения и исследования компонентов органического вещества пород и нафтидов (методическое руководство). Новосибирск: РИЦ НГУ, 84 с.Borisova L.S., Fomin A.N. (2020). Transformation of Resin–Asphaltene Components of Dispersed Organic Matter in the Meso- and Apocatagenesis Zone. Petroleum Chemistry, 60(6), pp. 648–658. https://doi.org/10.1134/S0965544120060031Вассоевич Н.Б. (1967). Теория осадочно-миграционного происхождения нефти. Известия АН СССР, серия геологическая, (11), с. 137–142.Borisova L.S., Fursenko E.A., Kostyreva E.A., Timoshina I.D. (2019). Complex of chemical and physical methods for obtaining and studying components of organic matter in rocks and oil deposits (methodological guide). Novosibirsk: RIC NSU, 84 p. (In Russ.)Габинет М.П., Габинет Л.М. (1988) Катагенетическая зональность и распределение залежей нефти и газа на больших глубинах в отложениях Предкарпатского прогиба и палеозоя Днепровско-Донецкой впадины. Условия нефтеобразования на больших глубинах. М.: Наука, с. 121–126.Borisova L.S., Kontorovich A.E. (1991). Methodological recommendations on the scheme for studying asphaltenes for the purpose of diagnosing oil-producing rocks and quantitatively assessing the prospects for oil and gas potential. Novosibirsk: SNIIIGGIMS, 28 p. (In Russ.)Граусман В.В., Мейен С.В. (1987). Стратиграфия верхнепалеозойских отложений Вилюйской синеклизы. Известия Академии наук СССР. Серия геологическая, (10), с. 54–60.Dindoin V.M. (1973). EPR spectroscopy and its possibilities in organic geochemistry. Tr. SNIIIGGIMS, (166), pp. 37–54. (In Russ.)Диндойн В.М. (1973). Спектроскопия ЭПР и ее возможности в органической геохимии. Тр. СНИИГГиМС, Новосибирск: СНИИГГиМС, Вып. 166, с. 37-54.Dolzhenko K.V., Fomin A.N., Melennevsky V.N. (2019). Geochemical characteristics of terrigenous organic matter from the Upper Paleozoic complex of the Viluy Syncline and some features of its transformation under thermobaric conditions at great depths. Georesursy = Georesources, 21(4), pp. 4–12. https://doi.org/10.18599/grs.2019.4.77-84Долженко К.В., Фомин А.Н., Меленевский В.Н. (2019). Геохимическая характеристика террагенного органического вещества верхнепалеозойского комплекса Вилюйской синеклизы и некоторые особенности его преобразования под действием термобарических условий больших глубин. Георесурсы, 21(4), с. 77–84. https://doi.org/10.18599/grs.2019.4.77-84Faizullina E.M., Zhukova A.V., Solovyeva I.L. (1992). Empirical model of transformation of chemical structure of sapropelic dispersed organic matter in the catagenesis and apocatagenesis zone. Coll. papers: Modeling of oil generation processes. Moscow: Nauka, p. 56. (In Russ.)Зеличенко И.А., Неручев С.Г., Половникова И.А., Рогозина Е.А., Филатов С.С., Климова Л.И. (1978). Особенности катагенетического преобразования гумусовых разностей рассеянного органического вещества. Накопление и преобразование органического вещества современных и ископаемых осадков. М.: Наука, с. 119–125.Fomin A.N. (2011). Catagenesis of organic matter and oil and gas potential of Mesozoic and Paleozoic deposits of the West Siberian megabasin. Novosibirsk: IPGG SB RAS, 331 p. (In Russ.)Исаев В.И., Рылова Т.Б., Гумерова А.А. (2014). Палеоклимат западной Сибири и реализация генерационного потенциала нефтематеринских отложений. Известия Томского политехнического университета, 324(1), с. 93–101.Frolov V.I., Syundyukov Sh.A., Bakin V.E. (1987). On the catagenesis of organic matter in deep-seated horizons of the central part of the Viluy syncline. Doklady AN SSSR, 297(2), pp. 442–444. (In Russ.)Каширцев В.А. (2018). Углеводороды, окклюдированные асфальтенами. Геология и геофизика, 59(8), с. 1211–1219. https://doi.org/10.15372/GiG20180806Gabinet M.P., Gabinet L.M. (1988). Catagenetic zonality and distribution of oil and gas deposits at great depths in the deposits of the Subcarpathian Trough and the Paleozoic of the Dnieper-Donetsk Basin. Conditions of oil formation at great depths. Moscow: Nauka, p. 121. (In Russ.)Конторович А.Э., Богородская Л.И., Голышев С.И. (1985а). Закономерности фракционирования изотопов углерода в седикахитах. Геология и геофизика, 26(9), с. 34–42.Grausman V.V., Meien S.V. (1987). Stratigraphy of Upper Paleozoic deposits of the Viluy Syncline. Izvestiya AS USSR, Geology series, 10, pp. 54–60. (In Russ.)Конторович А.Э., Богородская Л.И., Голышев С.И. (1985б). Распределение стабильных изотопов углерода в седикахитах различной генетической природе. Геология и геофизика, 26(7), с. 3–11.Isaev V.I., Rilova T.B., Gumerova A.A. (2014). Paleoclimate of Western Siberia and realization of the generative potential of oil-bearing deposits. Izvestiya TPU = Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 324(1), pp. 93–101. (In Russ.)Конторович А.Э., Борисова Л.С. (1994). Состав асфальтенов как индикатор типа рассеянного органического вещества и нефтей Западной Сибири. Геохимия, 11, с. 1660–1667.Kashirtsev V.A. (2018). Hydrocarbons occluded by asphaltenes. Russian Geology and Geophysics, 59(8), pp. 975–982. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2018.07.017.Конторович А.Э., Бурштейн Л.М., Лившиц В.Р. (2021). Теория нафтидогенеза: количественная модель эволюции аквагенного органического вещества в катагенезе. Геология и геофизика, 62(8), с. 1026–1047. https://doi.org/10.15372/GiG2021119Kontorovich A.E., Bogorodskaya L.I., Golyshev S.I. (1985a). Regularities of carbon isotope fractionation in sedicahytes. Geologiya i geofizika, (9), pp. 34–42. (In Russ.)Конторович А.Э., Данилова В.П., Диндойн В.М. (1973). Изменение химического состава гумусового органического вещества и его парамагнитных свойств в зоне катагенеза. Доклады АН СССР. Серия геологическая, 209(6), с. 1431–1434.Kontorovich A.E., Bogorodskaya L.I., Golyshev S.I. (1985b). Distribution of stable carbon isotopes in sedicahytes of different genetic nature. Geologiya i geofizika, (7), pp. 3–11. (In Russ.)Конторович А.Э., Долженко К.В., Фомин А.Н. (2020). Закономерности преобразования террагенного органического вещества в мезо- и апокатагенезе. Геология и геофизика, 61(8), с. 1093–1108. https://doi.org/10.15372/GiG2020116Kontorovich A.E., Borisova L.S. (1994). Composition of asphaltenes as an indicator of the type of dispersed organic matter and oils of Western Siberia. Geokhimiya, (11), pp. 1660–1667. (In Russ.)Конторович А.Э., Парпарова Г.М., Трушков П.А. (1967). Метаморфизм органического вещества и некоторые вопросы нефтегазоносности (на примере мезозойских отложений Западно-Сибирской низменности). Геология и геофизика, 8(2), с. 16–29.Kontorovich A.E., Burstein L.M., Livshits V.R. (2021). The Theory of Naphthidogenesis: A Quantitative Model of the Catagenetic Evolution of Aquatic Organic Matter. Russ. Geol. Geophys, 62(08), pp. 840–858. https://doi.org/10.2113/RGG20214360Конторович А.Э., Полякова И.Д., Колганова М.М., Соболева Е.И. (1988). Превращение органического вещества в мезо- и апокатагенезе. Советская геология, 7, с. 26–36.Kontorovich A.E., Danilova V.P., Dindoyan V.M. (1973). Changes in the chemical composition of humic organic matter and its paramagnetic properties in the catagenesis zone. Doklady AN SSSR, Geolog. ser., 209(6), pp. 1431–1434. (In Russ.)Конторович А.Э., Рогозина Е.А. (1967). Масштабы образования углеводородных газов в мезозойских отложениях Западно-Сибирской низменности. Тр. СНИИГГиМС. Новосибирск: СНИИГГиМС, Вып. 65: Геология и нефтегазоносность юго-востока Западно-Сибирской плиты, с. 13–25.Kontorovich A.E., Dolzhenko K.V., Fomin A.N. (2020). Transformation of Terrestrial Organic Matter during Mesocatagenesis and Apocatagenesis. Russ. Geol. Geophys., 61(8), pp. 891–905. https://doi.org/10.15372/RGG2020116Меленевский В.Н., Полякова И.Д., Гладкий Ю.Г. (1989). Катагенетические преобразования органического вещества Вилюйской синеклизы. Геология нефти и газа, 9, с. 37–38.Kontorovich A.E., Parparova G.M., Trushkov P.A. (1967). Metamorphism of organic matter and some issues of oil and gas potential (on the example of Mesozoic deposits of the West Siberian Plain). Geologiya i geofizika, (2), pp. 16–29. (In Russ.)Неручев С.Г. (1983). Газообразование при катагенезе органического вещества осадочных пород. Л.: Недра, 164 с.Kontorovich A.E., Polyakova I.D., Kolganova M.M., Soboleva E.I. (1988). Transformation of organic matter in meso- and apocatagenesis. Sovetskaya geologiya, (7), pp. 26–35. (In Russ.)Полякова И.Д., Богородская Л.И., Соболева Е.И. (1991). Преобразование органического вещества угленосных отложений Вилюйской синеклизы на больших глубинах. Геохимия нефтегазоносных отложений Сибири. Новосибирск: СНИИГГиМС, с. 48–57.Kontorovich A.E., Rogozina E.A. (1967). Scale of hydrocarbon gas formation in Mesozoic deposits of the West Siberian Lowland. Geology and oil and gas potential of the southeast of the West Siberian Plate. Tr. SNIIGGiMS, (65), pp. 13–25. (In Russ.)Семенов В.П., Железняк М.Н. (2013). Геотермические условия Вилюйской синеклизы. Криосфера Земли, XVII(4), с. 3–10.Melenevsky V.N., Polyakova I.D., Gladkiy Y.U. (1989). Catagenetic transformations of organic matter in the Viluy syncline. Geologiya Nefti i Gaza = Russian Oil And Gas Geology, (9), pp. 37–38. (In Russ.)Силина Н.П., Каплан З.Г., Кунаева Н.Т., Клиндухов В.П. (1992). Экспериментальная модель преобразования асфальтенов в зоне катагенеза (на примере клареновых углей Донбасса). Сборник трудов: Моделирование процессов нефтеобразования. М.: Наука, с. 63–69.Modern methods of analysis in organic geochemistry (1973). Ed. by A.E. Kontorovich. Tr. SNIIGGiMS, (166), 100 p. (In Russ.)Современные методы анализа в органической геохимии (1973). Под ред. А.Э. Конторовича. Тр. СНИИГГиМС, Новосибирск: СНИИГГиМС, Вып. 166, 100 с.Neruchev S.G. (1983). Gas generation during catagenesis of organic matter in sedimentary rocks. Leningrad: Nedra, 64 p. (In Russ.)Сурков В.С, Девятов В.П., Жеро О.Г. (1993). Структура земной коры района Тюменской сверхглубокой скважины. Геология и геофизика, 34(1), с. 120–126.Polyakova I.D., Bogorodskaya L.I., Soboleva E.I. (1991). Transformation of organic matter in coal deposits of the Viluy syncline at great depths. Geochemistry of oil and gas deposits in Siberia. Tr. SNIIGGiMS, pp. 48–57. (In Russ.)Трофимук А.А., Конторович А.Э. (1965). Некоторые вопросы теории органического происхождения нефти и проблема диагностики нефтепроизводящих толщ. Геология и геофизика, 6(12), с. 3–14.Semenov V.P., Zheleznyak M.N. (2013). Geothermal conditions of the Viluy syncline. Kriosfera Zemli = Earth’s Cryosphere, XVII(4), pp. 3–10. (In Russ.)Файзуллина Е.М., Жукова А.В., Соловьева И.Л. (1992). Эмпирическая модель преобразования химической структуры сапропелевого рассеянного органического вещества в зоне катагенеза и апокатагенеза. Сборник трудов: Моделирование процессов нефтеобразования. М.: Наука, с. 56–63.Silina N.P., Kaplan Z.G., Kunaeva N.T., Klindukhov V.P. (1992). Experimental model of asphaltene transformation in the catagenesis zone (using clarain coals of the Donbass as an example). Coll. papers: Modeling of oil generation processes. Moscow: Nauka, p. 63. (In Russ.)Фомин А.Н. (2011). Катагенез органического вещества и нефтегазоносность мезозойских и палеозойских отложений Западно-Сибирского мегабассейна. Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 331 с.Snowdon L.R., Volkman J.K., Zhang Z., Tao G., Liu P. (2016). The organic geochemistry of asphaltenes and occluded biomarkers. Organic Geochemistry, 91, pp. 3–15. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2015.11.005Фролов В.И., Сюндюков Ш.А., Бакин В.Е. (1987). О катагенезе органического вещества глубоких горизонтов центральной части Вилюйской синеклизы. Доклады АН СССР, 297(2), с.442–444.Surkov V.S, Devyatov V.P., Zhero O.G. (1993). Structure of the earth’s crust in the area of the Tyumen super-deep well. Geologiya i geofizika, (1), pp. 120–126. (In Russ.)Borisova L.S. (2019). The Origin of Asphaltenes and Main Trends in Evolution of Their Composition During Lithogenesis. Petroleum Chemistry, 59(10), pp. 1118–1123. https://doi.org/10.1134/S0965544119100037Trofimuk A.A., Kontorovich A.E. (1965). Some issues of the theory of organic origin of oil and the problem of diagnosing oil-bearing strata. Geologiya i geofizika, (12), pp.3-14. (In Russ.)Borisova L.S., Fomin A.N. (2020). Transformation of Resin–Asphaltene Components of Dispersed Organic Matter in the Meso- and Apocatagenesis Zone. Petroleum Chemistry, 60(6), pp. 648–658. https://doi.org/10.1134/S0965544120060031Vassoevich N.B. (1967). Theory of sedimentary-migratory origin of oil. Izvestiya AS USSR, Geol. ser., (11), pp. 137–142. (In Russ.)Snowdon L.R., Volkman J.K., Zhang Z., Tao G., Liu P. (2016). The organic geochemistry of asphaltenes and occluded biomarkers. Organic Geochemistry, 91, pp. 3–15. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2015.11.005Zelichenko I.A., Neruchev S.G., Polovnikova I.A., Rogozina E.A., Filatov S.S., Klimova L.I. (1978). Features of catagenetic transformation of humic matter in dispersed organic matter. Accumulation and transformation of organic matter in modern and ancient sediments. Moscow: Nauka, pp. 119–125. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.