Современное производство битума. Технологии и оборудование

Пентациклические терпаны, как и в Оленекском месторождении, представлены преимущественно деметилированным 25-норадиантаном. Идентифицированы секогопаны и секостераны. Все это, а также близкий изотопный состав углерода (C от —28.0 до 29.8 ‰), позволяет считать туорасисские битумопроявления следами миграции углеводородов из Верхоянского и Лено-Анабарского бассейнов в направлении Оленекского свода вверх по склону пассивной континентальной окраины в доколлизионное время. [13.].

Очаги возможной генерации природных битумов Оленекского месторождения

Хотя река Оленек характеризуется давольно давными скоплением природных битумов (более века), в настоящее время все еще сложно объяснить геологическое строение Оленекского месторождения, а также генетическую принадлежность битумных полей региона [12].

Во-первых, необходимо определить виды толщ осадочного чехла, генерирующих жидкие углеводороды, преобразовавшиеся впоследствии в битумы. Во-вторых, необходимо точное место генерации – на месте современного Оленекского месторождения или на смежных территориях [12].

Был ислледован очаг генерации (восточной части Лено-Анабарского прогиба) жидких углеводородов, где были выявлены наиболее крупное скопление природных битумов региона (рис. 1) [12].

Рис. 1. Карта исследуемого района.
1 – глубокие скважины; 2 – границы крупных тектонических элементов;
3 – битумопроявляния: а) в осадочном чехле, б) на поверхности

Авторам Н. А. Гедройц, В. Я. Кабаньков, М. К. Калинко, Д. С. Сороков, А. И. Данюшевская, А. Г. Войцеховская, Т. Н. Копылова, В. Л. Иванов и другим исследователям было установлено, что источники нефти, определяющей начало возникновения Оленекских битумов, представляют собой рассеянное органическое вещество (ОВ) пермских отложений. Кроме того, А. И. Гусева, К. К. Демокидова, В. А. Первунинского, Т. М. Емельянцева, А. И. Кравцовой, П. С. Пука и других считают нефтематеринские толщи (для оленекских битумов) кембрийскими, вендскими и даже рифейскими образованиями. Данные факты доказываются, тем что наблюдается повышенная битумонасыщенность пермских песчаников в приразломных зонах [12].

Основными нефтегазопроизводящими толщами (НГПТ) являлись пермские и вендские отложения. При этом, определение (смоделирование) времени достижения перечисленными породами главной зоны нефтегазообразования (ГЗН) и выполнение качественной оценки возможного относительного вклада органического вещества этих отложений в формирование жидких углеводородов в восточной части Лено-Анабарского прогиба представляет собой актуальной задачей [12].

Для одномерного моделирования были выбраны 2 разреза перми в обнажениях вблизи скважины Дьяппальская-1 (см. рис. 1). Данные разрезы были «нарощены» сверху и снизу мезозойскими, палеозойскими и рифей-вендскими толщами, мощность которых была восстановлена по расположенным поблизости обнажениям и соседним скважинам. Синтезированный разрез, в котором общая мощность отложений пермского возраста в обнажении составила 500 метров, был назван скважина Виртуальная-1, а разрез, с толщиной пермских пород 1500 м – скважина Виртуальная-2. Мощность генерирующего подкомплекса в первой скважине составила 150 м, во второй – 700 м. В качестве очага генерации для последующих расчетов была выбрана прилегающая скважинам территория общей площадью 10 000 км

(оконтурено прямоугольником на рис. 1) [12].

В позднемеловое время была образована Верхоянская складчатая область. Вследствие этого стал размыв верхнемеловых (и частично нижнемеловых) пород на изучаемой территории [12].

Органическое вещество пермских отложениях характеризуется высокой преобразованностью, что указывает на их нахождение на 2000—2500 м глубже своего современного первоначального гипсометрического положения. Моделирование было выполнено на додатское время, характеризующееся существованием континентального склона с платформенным режимом осадконакопления на современной Верхоянской складчатой области [12].

В скважине Виртуальная-1 (см. рис. 1) органическое вещество вендской НГПТ находится на пике генерации УВ, а в Виртуальной-2 эти отложения уже достигли фазы генерации жирного газа. В скважине Виртуальная-2 практически весь разрез перми находится в ГЗН, в то время как в Виртуальной-1 эти толщи только входят в главную зону нефтеобразования. Опираясь на эти наблюдения, можно утверждать, что в восточной части Лено-Анабарского прогиба существуют необходимые термобарические условия для образования нефтяных флюидов из пермских и вендских отложений [12].

Путем математических расчетов установлено, что в рассматриваемом очаге генерации органическое вещество вендской и пермской НГПТ на площади в 10 000 км

в общей сложности могло сформировать порядка 10 млрд т. жидких углеводородов [12].

Генерация жидких углеводородов из вендской НГПТ охватывает объема 2,5—3 мг УВ / г сухой породы (рис. 2). Причем, Наибольший объем углеводородов (около 9 мг УВ/г сухой породы) был сгенерирован органическим веществом пермских отложений в районе скважины Виртуальная-2 [12].

Рис. 2. Удельное количество углеводородов, генерированных НГПТ разного возраста в районе скважин А – Виртуальная-1, Б – Виртуальная-2:

1 – преимущественно известняки; 2 – преимущественно мергели; 3 – преимущественно известняки и доломиты; 4 – преимущественно аргиллиты; 5 – преимущественно песчано-алевритистые отложения; 6 – преимущественно песчаники; 7 – углеродистый остаток; 8 —газообразные УВ; 9 – жидкие УВ

Потери на путях миграции, а также отток легких фракций УВ из уже образовавшихся залежей, свидительствуют об общем нефтегенерационном потенциале пермских и вендских отложений в этом регионе недостаточно для образования выявленных весьма крупных битумных полей. Основнами причинами являются низкое содержание Сорг в древних НГПТ, смешанный (озерный и террагенный) тип органического вещества в пермских материнских отложениях, а также сравнительно небольшие мощности генерирующих подкомплексов [12].

Возможно, нефти, определивший начало оленекскив битумов, латерально предвигались с востока, из областей более пассивной континентальной окраины, отличающихся значительной мощностью додатского времени пермских и вендкембрийских отложений гораздо большие мощности, чем в восточной части Лено-Анабарского прогиба [12].

Вследствии тщательного анализа имеющихся геолого-геофизических информации о восточной части Лено-Анабарского прогиба были выявлены основания, позвляющие пологать, что необходимые термобарические условия обеспечения генерации жидких углеводородов могли также существовать и на современной Верхоянской складчатой области в периоде позднемелового доколлизионного эпоха [12].

Генезис Садкинского месторождения асфальтита

В настоящее время сильно возрастает интерес к присутствию различных металлов в нефтях, природных битумах и асфальтитах. Благородные и цветные металлы также представляли большой интерес при проведении исследовательских работ по изучению металлоносности углеродсодержащих формаций Уральской металлогенической провинции, охватывающих одноименную складчатую область Восточного Оренбуржья [16].

В Бугурусланском районе Оренбургской области, расположенном в платформенной ее части (Русская плита), обнаружено жильное месторождение асфальтита – битума нефтяного ряда.

Особенность его заключается в следующем [16]:

– Жильном типе;

– приуроченности месторождения к тектонической трещине, осложняющая практически горизонтально лежащие водноосадочные (лагунные и др.) отложения позднетатарско-кунгурского времени;

– Наличии аномально высоких содержаний следующих элементов в асфальтитах: V, Ni, Mo, Мg, Со, Cu, Ag, U;

– Обнаружении в шлифах приповерхностных пород, вмещающих жилу асфальтита, обломков «эффузивов» и вулканического стекла в количестве 20—30%;

– принадлежности асфальтита к подклассу гильсонитов, отличающихся высокой температурой плавления битума (до 200° С).

Вертикальная поисковая скважина на нефть (№10) проследила проводник жилы асфальтита до глубины 800 м (см. рис. 1).

Вопросы происхождения месторождения, ныне выработанного, освещены в фондовой геологической и научной литературе и др. и базируются на следующих постулатах [16]: битумы, и содержащийся в их асфальтит, являются продуктами естественной разгонки (естественных гипергенных изменений) нефти, в результате которой практически 90% вещества нефти было рассеяно, и наблюдалось значительная концентрации металлов, содержавшихся в неутвержденных количествах в нефти и в битумах.

Нефть постепенно заполняла возникшей трещины. Поэтому, часть считаются нижне-верхнепермских отложений главным источником асфальтита нефти, которые в свою очередь были образованы за счет углеводородов из терригенных фаций нижнего карбона [16].

Вопросы, относящиеся к явному проявлению металлы в нефти, удержанию их в трещинах и самому механизму жилообразования не предусмотрены, т.к. cчиталось, что источник нефти находился несколько ниже, где наблюдается изменение кунгурского возраста в осадках горных пород (глубина порядка 800 м), ныне выработанная, залежь метана, а металлы содержались во вмещающих породах и сорбированы из них. Однако, нефть избирательно сорбирует не все элементы, даже, к примеру, халькофильные элементы, но сорбирует мантийные элементы— V, Ni, Mo, Pd и др., а также особенный элемент U, а концентрирует далеко не пропорционально их кларкового содержания в осадочных породах [16].

В период разведки Садкинского месторождения асфальтитов было установлено, что боковые для жилы осадочные породы, ранее красноцветные, из-за воздействия на них кислородной среды, стали осветленными и их цвет преобразовался в светло-серый, а осветленные породы часто содержат крупнокристаллический пирит октаэдрического облика (рис. 2) [16].

Осветленные породы представляют собой все виды ксенолитов вмещающих пород, заключенных в асфальтитах. Асфальтиты практически полностью состоят из полимеризованного нефтяного вещества, а зольность их сравнительно низкая и редко превышает 4% [16].

По вмещающим асфальтитовую жилу породам были проведены спектральные и химические анализы, в результате которых было определено содержание в них Cu, Pb, Ni, V, Co, Zn, Ag, Mo, Zr, Ti, Ba, Sr, Fe, K, Ca, Mg, Ai, Li, Cd, Sb, As и Nb [16].

Результаты анализов показали, что данные химические элементы кроме Cd, Sb, As и Nb присутствуют в породах. Большинство элементов содержится в количествах, близких к кларковым, но в образцах пород, отобранных из зоны контакта с асфальтитами, были установлены содержания никеля до 0,3%, молибдена до 0,3% и ванадия до 1%. В удаленных от зоны контакта с асфальтитами образцам было установлено повышенное содержание только меди и всего лишь по 3-м образцам. Содержание меди в образцах находилось в пределах 0,05; 0,07 и 0,2% [16].

Весь разрез, практически в независимости от литологии местности, характеризуется очень высоким содержанием магния (от 1—3% до намного более 3%), калия (1—3%), бария (0,01—0,07%) и стронция (0,01—0,1%) [16].

В ходе спектральных анализов отобранных проб было установлено, что высокие концентрации V, Ni, Mo характеризуют только асфальтиты и зоны контакта пород с ними. А довольно устойчивое высокое содержание в породах Mg, Sr, Ba, K также создает зону вокруг трещины [16].

Рис.1. План и геологический разрез жилы Садкинского асфальтита [16]

Рис. 2. Садкинское месторождение, шахта. Образец №2: пирит из

контактовых метасоматитов асфальтитовой жилы и татарских красноцветов

По медьсодержащим породам из обнажения близ контакта с жилой отобрана штуфная проба известняков с медной зеленью, азуритом, купритом, самородной медью и керновая проба песчаника с медной зеленью по скважине №11 в интервале 15,1—16,9 м. Химическим анализом в штуфной пробе выявлено 3,5%, а в керновой пробе – 0,43% меди. По скважине №11 в подстилающих медистые песчаники известковых глинах спектральным анализом установлено 0,2% меди. Вкрапленность медной зелени была отмечена, кроме того, по скважине №11 в интервале 24,5—25 м (прослой песчаника), в интервале 95,7—96,7 м (прослой известняка); по скважине №12 в интервале 52,4—52,5 м (прослой песчаника с богатой вкрапленностью медной зелени) [16].

В 1936 г. по скважинам ручного бурения, пройденным около залежи асфальтита, медная зелень была отмечена в интервале 12,9—13,8 м скважины №1 (песчаник с редкой вкрапленностью медной зелени), в интервале 12—13,75 м по скважине №2 (песчаник известковистый с редкой вкрапленностью медной зелени) в интервале 21,6—21,7 м по шурфу №4 (вкрапленность медной зелени в «мергелях» и известняках) и по шурфу №8 в интервале 5—7 м (медистый песчаник) [16].

В проанализированном образце из шурфа №8 показано 9,23% меди. Все отмеченные выше проявления меди приурочены к поверхностным отложениям малокинельской свиты, меденосными являются либо известняки, либо песчаники на карбонатном цементе. Медные минералы сосредоточены в цементе песчаников, а в известняках – по трещинам и кавернам вместе с вторичным кальцитом (рис. 3) [16].

Повышенные содержания меди в песчаниках и известняках малокинельской свиты пространственно тяготеют к тектонической трещине, которая для меди, возможно, являлась рудоподводящей. Рассматривая геологические позиции медного оруденения, можно прийти к выводу об эпигенетичности медной минерализации относительно осадка, в котором она ныне концентрируется, и о связи медного оруденения с тектонической трещиной, заполненной асфальтитами [16].

Медь, возможно, пришла и мигрирует по зоне тектонического нарушения, она, очевидно, сопровождала нефтяное вещество и имеет с ним сродство [16].

Что же касается урана, то из 40 отобранных в очистном пространстве рудника образцов асфальтита и приконтактовых с ним пород, уран установлен в 28 в количестве 0,001—0,001%. Анализ был выполнен в лаборатории Уральского геологоуправления. Не обнаружен уран в 10 образцах асфальтита и в одном (из 10) приконтактовой, обеленной вмещающей породе, а самое высокое содержание урана – 0,003% принадлежит образцу асфальтита. В воде рудника содержится 0,001% урана [16].