geolmsuВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 4. ГЕОЛОГИЯMoscow University Bulletin. Series 4. Geology0579-9406Издательский Дом МГУ10.55959/MSU0579-9406-4-2023-63-5-96-104geolmsu-629Research ArticleСОДЕРЖАНИЕCONTENTSЭкспериментальные данные по изучению кинетики преобразования органического вещества в образце баженовской сланцевой формации Западной СибириExperimental data on organic matter maturation investigation in one sample of the Bazhenov shale formations (Western Siberia)https://orcid.org/0009-0009-1090-1842СавостинГ. Г.SavostinG. G.

Григорий Геннадьевич Савостин

Москва

Grigoriy G. Savostin

Moscow

g.savostin@oilmsu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8862-8227КалмыковА. Г.KalmykovA. G.

Антон Георгиевич Калмыков

Москва

Anton G. Kalmykov

Moscow

a.kalmykov@oilmsu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1225-4919ИвановаД. А.IvanovaD. A.

Дарья Андреевна Иванова

Москва

Darya A. Ivanova

Moscow

d.ivanova@oilmsu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8274-3622КалмыковГ. А.KalmykovG.. A.

Георгий Александрович Калмыков

Москва

Georgiy A. Kalmykov

Moscow

g.kalmykov@oilmsu.ruМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation2023201020230596104Copyright © Савостин Г.Г., Калмыков А.Г., Иванова Д.А., Калмыков Г.А., 20232023Савостин Г.Г., Калмыков А.Г., Иванова Д.А., Калмыков Г.А.Savostin G.G., Kalmykov A.G., Ivanova D.A., 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/629

В работе приведены результаты изотермального кинетического эксперимента методом закрытого пиролиза на образце нефтематеринской породы из баженовской сланцевой формации. В результате исследований за 48 часов термального воздействия при температуре 350 °С получилось преобразовать 80% генерационного потенциала керогена относительно исходного образца. Изменение органического вещества в ходе лабораторного моделирования, фиксируемое пиролитическими параметрами, происходит по тем же трендам, что установлены в природных нефтематеринских породах на разных стадиях катагенеза. Полученные кинетические спектры деструкции керогена показывают определенную неоднородность органического вещества внутри исследуемого образца. При фиксированном значении частотного фактора наблюдается уменьшение низкоэнергетических связей и увеличение значений максимального выхода углеводородных соединений с 53 до 54 ккал/моль. Рассчитанные изменения в выходе углеводородных соединений при разных энергиях деструкции керогена в зависимости от степени преобразованности органического вещества показали отличия относительно экспериментальных результатов, что свидетельствует о влиянии мацерального состава и необходимости учета изменчивости отдельных компонентов при бассейновом моделировании.

The paper presents the results of the closed system hydrous pyrolysis isothermal kinetic experiment on a source rock sample from the Bazhenov shale formation. After 48 hours of thermal exposure at a temperature of 350 °С 80% of the kerogen generation potential relative to the original sample was transformed into hydrocarbons. Organic matter changes during laboratory modeling of maturation, controlled by pyrolytic parameters, follow the same trends as in natural source rocks. The kinetic spectra of kerogen activation energy destruction show a heterogeneity of organic matter inside the rock. At the constant frequency factor, a decrease in low-energy bonds and an increase in the release of hydrocarbon compounds from 53 to 54 kcal/mol are observed. Calculated changes in hydrocarbon compounds formation at different activation energies depending on maturity level are different from experimental ones, which indicates the influence of maceral composition and necessity to take into account a variability of individual components in basin modeling.

керогенкинетические исследованиягидропиролизпиролизбаженовская свитапреобразование органического веществамоделирование генерации углеводородовЗападная Сибирьkerogenkinetics investigationshydropyrolisispyrolysisBazhenov formationorganic matter transformationhydrocarbons generation modelingWestern SiberiaReferencesБурдельная Н.С. Моделирование химической структуры керогена и ее трансформации при катагенезе средневолжских и доманиковых углеродистых пород Восточно-Европейской платформы // Автореферат диссертации на соискание ученой степени д. г.-м. н. Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2017. 36 c.Бурдельная Н.С. Моделирование химической структуры керогена и ее трансформации при катагенезе средневолжских и доманиковых углеродистых пород Восточно-Европейской платформы // Автореферат диссертации на соискание ученой степени д. г.-м. н. Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2017. 36 c.Бурдельная Н.С., Бушнев Д.А., Мокеев М.В. Изменения состава битумоида и химической структуры керогена при гидротермальном воздействии на породу // Геохимия. 2013. № 9. С. 819–819.Бурдельная Н.С., Бушнев Д.А., Мокеев М.В. Изменения состава битумоида и химической структуры керогена при гидротермальном воздействии на породу // Геохимия. 2013. № 9. С. 819–819.Бушнев Д.А., Бурдельная Н.С., Шанина Н.С. и др. Генерация углеводородных и гетероатомных соединений высокосернистым горючим сланцем в процессе водного пиролиза // Нефтехимия. 2004. Т. 44, № 6. С. 449–458.Бушнев Д.А., Бурдельная Н.С., Шанина Н.С. и др. Генерация углеводородных и гетероатомных соединений высокосернистым горючим сланцем в процессе водного пиролиза // Нефтехимия. 2004. Т. 44, № 6. С. 449–458.Бычков А.Ю., Калмыков Г.А., 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 Г.А., 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.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 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 c.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 c.Кашапов Р.С., Гончаров И.В., Обласов Н.В. и др. Новый подход к кинетическим исследованиям органического вещества баженовской свиты // Геология нефти и газа. 2020. № 3. С. 51–59.Кашапов Р.С., Гончаров И.В., Обласов Н.В. и др. Новый подход к кинетическим исследованиям органического вещества баженовской свиты // Геология нефти и газа. 2020. № 3. С. 51–59.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.Конторович А.Э., Ян П.А., Замирайлова А.Г. и др. Классификация пород баженовской свиты // Геология и геофизика. 2016. Т. 57, № 11. С. 2034–2043.Конторович А.Э., Ян П.А., Замирайлова А.Г. и др. Классификация пород баженовской свиты // Геология и геофизика. 2016. Т. 57, № 11. С. 2034–2043.Конторович А.Э. Пономарева Е.В., Бурштейн Л.В. и др. Распределение органического вещества в породах баженовского горизонта (Западная Сибирь) // Геология и геофизика. 2018. Т. 59, № 3. С. 357–371.Конторович А.Э. Пономарева Е.В., Бурштейн Л.В. и др. Распределение органического вещества в породах баженовского горизонта (Западная Сибирь) // Геология и геофизика. 2018. Т. 59, № 3. С. 357–371.Латыпова М.Р., Прокофьев В.Ю., Балушкина Н.С. и др. Геохимические характеристики флюидных включений как индикаторы степени преобразованности органического вещества из юрских отложений Ем-Еговской вершины (Красноленинский свод, Западная Сибирь) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2023. № 2. С. 79–92.Латыпова М.Р., Прокофьев В.Ю., Балушкина Н.С. и др. Геохимические характеристики флюидных включений как индикаторы степени преобразованности органического вещества из юрских отложений Ем-Еговской вершины (Красноленинский свод, Западная Сибирь) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2023. № 2. С. 79–92.Левкина В.В., Калмыков А.Г., Генарова Т.Н. и др. Сравнение потенциала вторичных и третичных методов воздействия на пласт для получения углеводородов из нефтематеринских пород, обладающих высоким нефтегенерационным потенциалом // Георесурсы. 2019. Т. 21, № 4. С. 95–102.Левкина В.В., Калмыков А.Г., Генарова Т.Н. и др. Сравнение потенциала вторичных и третичных методов воздействия на пласт для получения углеводородов из нефтематеринских пород, обладающих высоким нефтегенерационным потенциалом // Георесурсы. 2019. Т. 21, № 4. С. 95–102.Марунова Д.А., Пронина Н.В., Калмыков А.Г. и др. Стадии преобразованности органического вещества пород тутлеймской свиты в зависимости от его мацерального состава // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2022. № 6. С. 86–97.Марунова Д.А., Пронина Н.В., Калмыков А.Г. и др. Стадии преобразованности органического вещества пород тутлеймской свиты в зависимости от его мацерального состава // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2022. № 6. С. 86–97.Пронина Н.В., Вайтехович А.П. Прямые признаки нефтеобразования в породах баженовской свиты // Георесурсы. 2021. Т. 23, № 2. С. 152–157.Пронина Н.В., Вайтехович А.П. Прямые признаки нефтеобразования в породах баженовской свиты // Георесурсы. 2021. Т. 23, № 2. С. 152–157.Burnham A.K. Global Chemical Kinetics of Fossil Fuels // Springer International Publishing, 2017. 315 p.Burnham A.K. Global Chemical Kinetics of Fossil Fuels // Springer International Publishing, 2017. 315 p.Cumming V.M., Selby D., Lillis P.G., et al. Re–Os geochronology and Os isotope fingerprinting of petroleum sourced from a Type I lacustrine kerogen: Insights from the natural Green River petroleum system in the Uinta Basin and hydrous pyrolysis experiments // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2014. Vol. 138. P. 32–56.Cumming V.M., Selby D., Lillis P.G., et al. Re–Os geochronology and Os isotope fingerprinting of petroleum sourced from a Type I lacustrine kerogen: Insights from the natural Green River petroleum system in the Uinta Basin and hydrous pyrolysis experiments // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2014. Vol. 138. P. 32–56.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.Hao R., Huang W., Jiu B. Characteristics and the Model of Thermal Evolution and Gas Generation of Late Paleozoic Coal in the Qinshui Basin, Based on Hydrous Pyrolysis // ACS omega. 2021. Vol. 6, № 27. P. 17660–17673.Hao R., Huang W., Jiu B. Characteristics and the Model of Thermal Evolution and Gas Generation of Late Paleozoic Coal in the Qinshui Basin, Based on Hydrous Pyrolysis // ACS omega. 2021. Vol. 6, № 27. P. 17660–17673.Kashi S., Saberi M.H., Hormozi F. Investigation of Hydrous Pyrolysis on Type‐II Kerogen‐bearing Source Rocks from Iran and its Application in Geochemical and Kinetic Analyses of Hydrocarbon Products // Acta Geologica Sinica‐ English Edition. 2021. Vol. 95, № 5. P. 1736–1745.Kashi S., Saberi M.H., Hormozi F. Investigation of Hydrous Pyrolysis on Type‐II Kerogen‐bearing Source Rocks from Iran and its Application in Geochemical and Kinetic Analyses of Hydrocarbon Products // Acta Geologica Sinica‐ English Edition. 2021. Vol. 95, № 5. P. 1736–1745.Le Doan T.V., Bostrom N.W., Burnham A.K., et al. Green River oil shale pyrolysis: Semi-open conditions // Energy & Fuels. 2013. Vol. 27, № 11. P. 6447–6459.Le Doan T.V., Bostrom N.W., Burnham A.K., et al. Green River oil shale pyrolysis: Semi-open conditions // Energy & Fuels. 2013. Vol. 27, № 11. P. 6447–6459.Leushina E., Mikhaylova P., Kozlova E., et al. The effect of organic matter maturity on kinetics and product distribution during kerogen thermal decomposition: the Bazhenov Formation case study // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2021. Vol. 204, № 108751. P. 1–11.Leushina E., Mikhaylova P., Kozlova E., et al. The effect of organic matter maturity on kinetics and product distribution during kerogen thermal decomposition: the Bazhenov Formation case study // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2021. Vol. 204, № 108751. P. 1–11.Lewan M. D. Evaluation of petroleum generation by hydrous pyrolysis experimentation // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1985. Vol. 315, № 1531. P. 123–134.Lewan M. D. Evaluation of petroleum generation by hydrous pyrolysis experimentation // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1985. Vol. 315, № 1531. P. 123–134.Li R., Jin K., Lehrman n D.J. Hydrocarbon potential of Pennsylvanian coal in Bohai Gulf Basin, Eastern China, as revealed by hydrous pyrolysis // International journal of coal geology. 2008. Vol. 73, № 1. P. 88–97.Li R., Jin K., Lehrman n D.J. Hydrocarbon potential of Pennsylvanian coal in Bohai Gulf Basin, Eastern China, as revealed by hydrous pyrolysis // International journal of coal geology. 2008. Vol. 73, № 1. P. 88–97.Ma Z., Tan J., Zheng L., et al. Evaluating gas generation and preservation of the Wufeng-Longmaxi Formation shale in southeastern Sichuan Basin, China: Implications from semiclosed hydrous pyrolysis // Marine and Petroleum Geology. 2021. Vol. 129. P. 105–102.Ma Z., Tan J., Zheng L., et al. Evaluating gas generation and preservation of the Wufeng-Longmaxi Formation shale in southeastern Sichuan Basin, China: Implications from semiclosed hydrous pyrolysis // Marine and Petroleum Geology. 2021. Vol. 129. P. 105–102.Pepper A.S., Corvi P.J. Simple kinetic models of petroleum formation. Part I: oil and gas generation from kerogen // Marine and petroleum geology. 1995. Vol. 12, № 3. P. 291–319.Pepper A.S., Corvi P.J. Simple kinetic models of petroleum formation. Part I: oil and gas generation from kerogen // Marine and petroleum geology. 1995. Vol. 12, № 3. P. 291–319.Peters K.E., Walters C.C., Moldowan J.M. The biomarker guide. Cambridge university press, 2005. Vol. 1. 451 p.Peters K.E., Walters C.C., Moldowan J.M. The biomarker guide. Cambridge university press, 2005. Vol. 1. 451 p.Popov E., Kalmykov A., Cheremisin A., et al. Laboratory investigations of hydrous pyrolysis as ternary enhanced oil recovery method for Bazhenov formation // J. Petroleum Science and Engineering. 2017. Vol. 156. P. 852–857.Popov E., Kalmykov A., Cheremisin A., et al. Laboratory investigations of hydrous pyrolysis as ternary enhanced oil recovery method for Bazhenov formation // J. Petroleum Science and Engineering. 2017. Vol. 156. P. 852–857.Ruble T.E., Lewan M.D., Philp R.P. New insights on the Green River petroleum system in the Uinta basin from hydrous pyrolysis experiments // AAPG bulletin. 2001. Vol. 85, № 8. P. 1333–1371.Ruble T.E., Lewan M.D., Philp R.P. New insights on the Green River petroleum system in the Uinta basin from hydrous pyrolysis experiments // AAPG bulletin. 2001. Vol. 85, № 8. P. 1333–1371.Spigolon A.L.D., Lewan M.D., de Barros Penteado H.L., et al. Evaluation of the petroleum composition and quality with increasing thermal maturity as simulated by hydrous pyrolysis: A case study using a Brazilian source rock with Type I kerogen // Organic Geochemistry. 2015. Vol. 83. P. 27–53.Spigolon A.L.D., Lewan M.D., de Barros Penteado H.L., et al. Evaluation of the petroleum composition and quality with increasing thermal maturity as simulated by hydrous pyrolysis: A case study using a Brazilian source rock with Type I kerogen // Organic Geochemistry. 2015. Vol. 83. P. 27–53.Tang X., Zhang J., Jin Z., et al. Experimental investigation of thermal maturation on shale reservoir properties from hydrous pyrolysis of Chang 7 shale, Ordos Basin // Marine and Petroleum Geology. 2015. Vol. 64. P. 165–172.Tang X., Zhang J., Jin Z., et al. Experimental investigation of thermal maturation on shale reservoir properties from hydrous pyrolysis of Chang 7 shale, Ordos Basin // Marine and Petroleum Geology. 2015. Vol. 64. P. 165–172.Waples D.W. Petroleum generation kinetics: Single versus multiple heating-ramp open-system pyrolysis: Discussion // AAPG Bulletin. 2016. Vol. 100, № 4. P. 683–689.Waples D.W. Petroleum generation kinetics: Single versus multiple heating-ramp open-system pyrolysis: Discussion // AAPG Bulletin. 2016. Vol. 100, № 4. P. 683–689.

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