geolmsuВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 4. ГЕОЛОГИЯMoscow University Bulletin. Series 4. Geology0579-9406Издательский Дом МГУ10.33623/0579-9406-2021-1-85-98geolmsu-398Research ArticleСтатьиВлияние состава пород высокоуглеродистых формаций на процесс генерации нефти и газа (результаты лабораторного моделирования)Rock shale mineral composition influence on oil and gas generation process (results from laboratory experiments)КалмыковА. Г.KalmykovA. G.

геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, ст. науч. с., канд. хим. н.

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

a.g.kalmykov@gmail.comГафуроваД. Р.GafurovaD. R.

геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, инженер, канд. геол.-минер. н.

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

gilyazetdinova_91@mail.ruТихоноваМ. С.TikhonovaM. S.

геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, инженер

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

mgtikhonova@gmail.comВидищеваО. Н.VidishchevaO. N.

геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, аспирант

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

vid6877@yandex.ruИвановаД. А.IvanovaD. A.

геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, инженер

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

dane4ka.ivanova@yandex.ruМанькоИ. Э.MankoI. E.

геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, специалист;

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

irinaslivko@bk.ruКоростД. В.KorostD. V.

учебно-научный центр Юнеско-МГУ по морской геологии и геофизике, ст. науч. с., канд. геол.-минер. н.

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

dkorost@marine-rc.ruБычковА. Ю.BychkovA. Yu.

геологический факультет, кафедра геохимии, профессор, док. геол.-минер. н.

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

andrewbychkov@rambler.ruКалмыковГ. А.KalmykovG. A.

геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, профессор, докт. геол.-минер. н.

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

gera64@mail.ruФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»РоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation202127012022118598Copyright © Калмыков А.Г., Гафурова Д.Р., Тихонова М.С., Видищева О.Н., Иванова Д.А., Манько И.Э., Корост Д.В., Бычков А.Ю., Калмыков Г.А., 20222022Калмыков А.Г., Гафурова Д.Р., Тихонова М.С., Видищева О.Н., Иванова Д.А., Манько И.Э., Корост Д.В., Бычков А.Ю., Калмыков Г.А.Kalmykov A.G., Gafurova D.R., Tikhonova M.S., Vidishcheva O.N., Ivanova D.A., Manko I.E., Korost D.V., Bychkov A.Y., Kalmykov G.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.geol.msu.ru/jour/article/view/398

Представлены результаты лабораторного моделирования гидротермальных процессов преобразования органического вещества (ОВ) в породах баженовской свиты и доманикового горизонта. Кратковременное воздействие на образцы высокой температурой (350 С) при высоком давлении (300 атм) в присутствии воды позволило имитировать процессы, которые могли протекать в пласте, и достичь степени 70%-ной преобразованности керогена в породах, изначально содержащих незрелый кероген или кероген низкой степени преобразованности. Установлено, что количество генерируемых в результате крекинга жидких углеводородных соединений (УС) в целом линейно зависит от содержания ОВ в породе, тогда как генерация газа описывается степенной функцией. Минеральный состав пород не влияет на размеры образующихся пор, но в ряде случаев дополнительно контролирует количество формирующихся УС и состав получаемых жидких продуктов. Показано, что увеличение количества карбонатного материала в породах замедляет процесс формирования нефти и газа, в продуктах присутствует меньше легких компонентов, отсутствует ряд гопанов. При этом высокая концентрация кремнистого материала в породе при малой доле других компонентов и, вероятно, наличие пирита могут стимулировать процесс генерации, что в некоторых случаях увеличивает количество получаемых «синтетических» нефти и газа, а также достигать большего разнообразия продуктов реакции. Полученные результаты позволяют подробнее рассмотреть процессы формирования отдельных УС при гидротермальных процессах, выявить катализаторы и ингибиторы механизма генерации, а также с практической точки зрения предложить условия промышленного воздействия на пласты для разработки технологий повышения нефтедобычи и образования нефти с контролируемым составом.

The paper presents the results of the hydrothermal processes of organic matter transformation in the rocks of the Bazhenov Formation and the Domanik horizon laboratory modeling. Shortterm exposure of samples to high temperatures (350 C) and reservoir pressures (300 atm) in the presence of water made it possible to simulate the processes that could take place in the reservoir, and to transform kerogen up to 70% in the rocks initially containing immature kerogen or kerogen in the beginning of the oil window. It was found that the amount of liquid hydrocarbon compounds generated during cracking mainly linearly depends on the content of organic matter in the rocks, while the gas generation is described by a rate function. The mineral composition of rocks does not affect the size of the formed pores, but in some cases it controls the amount of formed hydrocarbon compounds and the composition of the liquid products. It is shown that the increase in the amount of carbonate material in the rocks inhibits oil and gas generation process, there are lower amounts of light components in the products, and some of hopanes are absent. At the same time, high concentrations of siliceous material in the rocks with low amount of other components and, probably, the presence of pyrite can stimulate the generation process, in some cases allowing an increase in the amount of produced “synthetic” oil and gas, to achieve a greater variety of reaction products. The results obtained in general make it possible to examine the processes of individual hydrocarbon compounds formation during hydrothermal processes, to identify catalysts and inhibitors of the generation mechanism, and also, from a practical point of view, to propose conditions for reservoirs stimulation and development of technologies for increasing oil production and generation of oil with a controlled composition in situ.

высокоуглеродистые формациибаженовская свитадоманиковый горизонтгидротермальное воздействиелабораторное моделирование преобразования керогенагенерация нефти и газастимулирование и ингибирование крекингаorganic-rich formationsBazhenov formationDomanik horizonhydrous pyrolysis experimentslaboratory modeling of kerogen transformationoil and gas generationstimulation and inhibition of crackingРаботы выполнены при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 18-35-20036)ReferencesБелецкая С.Н. Первичная миграция нефти. М.: Недра, 1990. 288 с.Белецкая С.Н. Первичная миграция нефти. М.: Недра, 1990. 288 с.Белецкая С.Н. Механизмы и факторы первичной миграции нефти. Моделирование первично-миграционных процессов // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2007. № 2.Белецкая С.Н. Механизмы и факторы первичной миграции нефти. Моделирование первично-миграционных процессов // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2007. № 2.Белкин В.И., Ефремов В.П., Каптелинин Н.Р. Модель коллекторов нефти баженовской свиты Салымского месторождения // Нефтяное хозяйство. 1983. № 10. С. 27–31.Белкин В.И., Ефремов В.П., Каптелинин Н.Р. Модель коллекторов нефти баженовской свиты Салымского месторождения // Нефтяное хозяйство. 1983. № 10. С. 27–31.Бурдельная Н.С., Бушнев Д.А., Мокеев М.В. Экспериментальное моделирование катагенеза средневолжского горючего сланца // Вестн. ин-та геол. Коми науч. центра Урал. отд. РАН. 2012. № 11. С. 18–22.Бурдельная Н.С., Бушнев Д.А., Мокеев М.В. Экспериментальное моделирование катагенеза средневолжского горючего сланца // Вестн. ин-та геол. Коми науч. центра Урал. отд. РАН. 2012. № 11. С. 18–22.Бычков А.Ю., Калмыков А.Г., Бугаев И.А. и др. Экспериментальные исследования получения углеводородных флюидов из пород баженовской свиты при гидротермальном воздействии // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2015. № 4. С. 34–39.Бычков А.Ю., Калмыков А.Г., Бугаев И.А. и др. Экспериментальные исследования получения углеводородных флюидов из пород баженовской свиты при гидротермальном воздействии // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2015. № 4. С. 34–39.Вашкевич А.А., Стрижнев К.В., Шашель В.А. и др. Прогноз перспективных зон в отложениях доманикового горизонта на территории Волго-Уральской нефтегазоносной провинции // Нефтяное хозяйство. 2018. №. 12. С. 14–17.Вашкевич А.А., Стрижнев К.В., Шашель В.А. и др. Прогноз перспективных зон в отложениях доманикового горизонта на территории Волго-Уральской нефтегазоносной провинции // Нефтяное хозяйство. 2018. №. 12. С. 14–17.Гарифуллина В.В., Веденина Н.Г. О выделении пластов-коллекторов доманиковых отложений по результатам углеродно-кислородного каротажа // Экспозиция нефть, газ. 2017. № 2. С. 55.Гарифуллина В.В., Веденина Н.Г. О выделении пластов-коллекторов доманиковых отложений по результатам углеродно-кислородного каротажа // Экспозиция нефть, газ. 2017. № 2. С. 55.Зубков М.Ю., Сонич В.П., Зарипов О.Г. Геологические и литолого-геохимические критерии промышленной нефтеносности отложений баженовской свиты Западной Cибири // Сб. науч. тр. ИГиРГИ «Проблемы нефтеносности баженовской свиты Западной Сибири». М., 1986. С. 5–14.Зубков М.Ю., Сонич В.П., Зарипов О.Г. Геологические и литолого-геохимические критерии промышленной нефтеносности отложений баженовской свиты Западной Cибири // Сб. науч. тр. ИГиРГИ «Проблемы нефтеносности баженовской свиты Западной Сибири». М., 1986. С. 5–14.Калмыков Г.А., Балушкина Н.С. Модель нефтенасыщенности порового пространства пород баженовской свиты Западной Сибири и ее использование для оценки ресурсного потенциала. М: ГЕОС, 2017. 247 с.Калмыков Г.А., Балушкина Н.С. Модель нефтенасыщенности порового пространства пород баженовской свиты Западной Сибири и ее использование для оценки ресурсного потенциала. М: ГЕОС, 2017. 247 с.Калмыков А.Г., Бычков А.Ю., Калмыков Г.А. и др. Генерационный потенциал керогена баженовской свиты и возможность его реализации // Георесурсы. 2017. Спецвып. Ч. 2. С. 165–172.Калмыков А.Г., Бычков А.Ю., Калмыков Г.А. и др. Генерационный потенциал керогена баженовской свиты и возможность его реализации // Георесурсы. 2017. Спецвып. Ч. 2. С. 165–172.Калмыков А.Г., Карпов Ю.А., Топчий М.С. и др. Влияние катагенетической зрелости на формирование коллекторов с органической пористостью в баженовской свите и особенности их распространения // Георесурсы. 2019. Т. 21, № 2. С. 159–171.Калмыков А.Г., Карпов Ю.А., Топчий М.С. и др. Влияние катагенетической зрелости на формирование коллекторов с органической пористостью в баженовской свите и особенности их распространения // Георесурсы. 2019. Т. 21, № 2. С. 159–171.Козлова Е.В., Фадеева Н.П., Калмыков Г.А. и др. Технология исследования геохимических параметров органического вещества керогенонасыщенных отложений (на примере баженовской свиты, Западная Сибирь) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2015. № 5. С. 44–53.Козлова Е.В., Фадеева Н.П., Калмыков Г.А. и др. Технология исследования геохимических параметров органического вещества керогенонасыщенных отложений (на примере баженовской свиты, Западная Сибирь) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2015. № 5. С. 44–53.Лопатин Н.П., Емец Т.П. Пиролиз в нефтяной геологии. М.: Наука, 1987. 143 с.Лопатин Н.П., Емец Т.П. Пиролиз в нефтяной геологии. М.: Наука, 1987. 143 с.Мормышев В.В., Завьялец А.Н. Схема строения и обоснование режима разработки пласта Ю 0 Салымского месторождения // Особенности подсчета запасов нефти в баженовских отложениях Западной Сибири. Тюмень: СибНИИНП, 1985.Мормышев В.В., Завьялец А.Н. Схема строения и обоснование режима разработки пласта Ю 0 Салымского месторождения // Особенности подсчета запасов нефти в баженовских отложениях Западной Сибири. Тюмень: СибНИИНП, 1985.Санникова И.А., Ступакова А.В., Большакова М.А. и др. Региональное моделирование углеводородных систем баженовской свиты в Западно-Сибирском бассейне // Георесурсы. 2019. Т. 21, № 2. С. 203–212.Санникова И.А., Ступакова А.В., Большакова М.А. и др. Региональное моделирование углеводородных систем баженовской свиты в Западно-Сибирском бассейне // Георесурсы. 2019. Т. 21, № 2. С. 203–212.Сонич В.П. Тип коллектора в породах баженовской свиты и механизм его образования // Особенности подсчета запасов нефти в баженовских отложениях Западной Сибири. Тюмень: СибНИИНП, 1985.Сонич В.П. Тип коллектора в породах баженовской свиты и механизм его образования // Особенности подсчета запасов нефти в баженовских отложениях Западной Сибири. Тюмень: СибНИИНП, 1985.Стенников А.В., Бугаев И.А., Калмыков А.Г. и др. Экспериментальное исследование гидротермального получения нефти из пород доманиковой свиты // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2017. № 6. С. 64–69.Стенников А.В., Бугаев И.А., Калмыков А.Г. и др. Экспериментальное исследование гидротермального получения нефти из пород доманиковой свиты // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2017. № 6. С. 64–69.Ступакова А.В., Калмыков Г.А., Коробова Н.И. и др. Доманиковые отложения Волго-Уральского бассейна — типы разреза, условия формирования и перспективы нефтегазоносности // Георесурсы. 2017. Спецвыпуск. Ч. 1. С. 112–124.Ступакова А.В., Калмыков Г.А., Коробова Н.И. и др. Доманиковые отложения Волго-Уральского бассейна — типы разреза, условия формирования и перспективы нефтегазоносности // Георесурсы. 2017. Спецвыпуск. Ч. 1. С. 112–124.Топор Н.Д., Огородова Л.П., Мельчакова Л.В. Термический анализ минералов и неорганических соединений. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987. 190 с.Топор Н.Д., Огородова Л.П., Мельчакова Л.В. Термический анализ минералов и неорганических соединений. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987. 190 с.Ma C., Elsworth D., Dong C. et al. Controls of hydrocarbon generation on the development of expulsion fractures in organic-rich shale: Based on the Paleogene Shahejie Formation in the Jiyang Depression, Bohai Bay Basin, East China // Marin. Petrol. Geol. 2017. Vol. 86. P. 1406–1416.Ma C., Elsworth D., Dong C. et al. Controls of hydrocarbon generation on the development of expulsion fractures in organic-rich shale: Based on the Paleogene Shahejie Formation in the Jiyang Depression, Bohai Bay Basin, East China // Marin. Petrol. Geol. 2017. Vol. 86. P. 1406–1416.Espitalie J., Bordenave M.L. Rock-Eval pyrolysis / Applied petroleum geochemistry. P.: Technip ed., 1993. P. 237–361.Espitalie J., Bordenave M.L. Rock-Eval pyrolysis / Applied petroleum geochemistry. P.: Technip ed., 1993. P. 237–361.Gilyazetdinova D., Korost D. Studying of shale organic matter structure and pore space transformations during hydrocarbon generation // Springer series in geomechanics and geoengineering. Advances in laboratory testing and modelling of soils and shales. 2017. P. 382–387.Gilyazetdinova D., Korost D. Studying of shale organic matter structure and pore space transformations during hydrocarbon generation // Springer series in geomechanics and geoengineering. Advances in laboratory testing and modelling of soils and shales. 2017. P. 382–387.Kobchenko M., Panahi H., Renard F. et al. 4D imaging of fracturing in organic-rich shales during heating // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2011. Vol. 116, № B12.Kobchenko M., Panahi H., Renard F. et al. 4D imaging of fracturing in organic-rich shales during heating // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2011. Vol. 116, № B12.Lafargue E., Espitalie I.J., Broks T.M., Nyland B. Experimental simulation of primary migration // Advances in Organic Geochemistry. 1993. Vol. 22. P. 575–586.Lafargue E., Espitalie I.J., Broks T.M., Nyland B. Experimental simulation of primary migration // Advances in Organic Geochemistry. 1993. Vol. 22. P. 575–586.Rudkiewicz J.L., Brevart O., Connan J., Montel F. Primary migration behaviour of hydrocarbons: from laboratory experiments to geological situations through fluid flow models // Advances in Organic Geochemistry. 1994. Vol. 22, N 3–5. P. 631–639.Rudkiewicz J.L., Brevart O., Connan J., Montel F. Primary migration behaviour of hydrocarbons: from laboratory experiments to geological situations through fluid flow models // Advances in Organic Geochemistry. 1994. Vol. 22, N 3–5. P. 631–639.Saif T., Lin Q., Bijeljic B., Blunt M.J. Microstructural imaging and characterization of oil shale before and after pyrolysis // Fuel. 2017. Vol. 197. P. 562–574.Saif T., Lin Q., Bijeljic B., Blunt M.J. Microstructural imaging and characterization of oil shale before and after pyrolysis // Fuel. 2017. Vol. 197. P. 562–574.Stuart R. Stock, Microcomputed Tomography, methodology and applications. Taylor & Francis Group, 2009.Stuart R. Stock, Microcomputed Tomography, methodology and applications. Taylor & Francis Group, 2009.Teixeira M. G., Donzé F., Renard F. et al. Microfracturing during primary migration in shales // Tectonophysics. 2017. Vol. 694. P. 268–279.Teixeira M. G., Donzé F., Renard F. et al. Microfracturing during primary migration in shales // Tectonophysics. 2017. Vol. 694. P. 268–279.Tiwari P., Deo M., Lin C.L., Miller J.D. Characterization of oil shale pore structure before and after pyrolysis by using X-ray micro CT // Fuel. 2013. Vol. 107. P. 547–554.Tiwari P., Deo M., Lin C.L., Miller J.D. Characterization of oil shale pore structure before and after pyrolysis by using X-ray micro CT // Fuel. 2013. Vol. 107. P. 547–554.Zhao J., Yang D., Kang Z., Feng Z. A micro-ct-study of changes in the internal structure of Daqing and Yan’an oil shales at high temperatures // Oil Shale. 2012. Vol. 29, N 4. P. 357–367.Zhao J., Yang D., Kang Z., Feng Z. A micro-ct-study of changes in the internal structure of Daqing and Yan’an oil shales at high temperatures // Oil Shale. 2012. Vol. 29, N 4. P. 357–367.

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