Потенциальные микроэлементные маркеры процессов нафтогенеза: моделирование и эксперимент
Об авторах
- 1 — д-р техн. наук Член-корреспондент РАН Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ ▪ Orcid ▪ Elibrary ▪ Scopus ▪ ResearcherID
- 2 — канд. техн. наук Ассистент Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ ▪ Orcid ▪ Scopus
- 3 — канд. техн. наук Доцент Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ ▪ Orcid ▪ Elibrary ▪ Scopus ▪ ResearcherID
Аннотация
Со стабильным ростом спроса на углеводородные энергоносители возникает необходимость вовлечения в переработку месторождений нефти на более глубоких горизонтах и повышения рентабельности их разработки. Сокращение затрат на поисковые работы возможно при выявлении и обосновании физико-химических маркеров комплекса процессов нафтогенеза. Одним из ключевых маркеров является содержание переходных металлов, которые являются как критерием возраста нефти, так и маркерами потенциальных попутных процессов при миграции и образовании углеводородов в земной толще. Исследован элементный состав проб образцов нефти и пород-коллекторов месторождения Тимано-Печорской провинции. На основании результатов термодинамического моделирования предложены вероятные процессы трансформации минералов контактных пород. По результатам молекулярного моделирования предложена вероятная структура молекул-носителей ванадия и никеля в тяжелой фракции нефтей. Экспериментально установлены соотношения содержаний переходных металлов и серы, а также сделаны предположения о возможных механизмах формирования глубинных резервуаров углеводородов. Анализ полученных соотношений содержаний переходных металлов в породах-коллекторах и пробах нефти позволил предположить возможные процессы контакта мантийных флюидов с вмещающей породой и последующим накоплением углеводородов на сорбционно активных породах. По совокупным результатам экспериментальных и теоретических исследований установлено, что полимеры тяжелой фракции более селективно захватывают ванадий, что указывает на преобладание в нефтеносных породах содержания ванадия по отношению к содержанию никеля. При этом нефть выступает в качестве транспорта переходных металлов, вымывая их из материнских пород.
Ключевые слова:
микроэлементы
нафтогенез
термодинамическое моделирование
молекулярное моделирование
глубинная нефть
Литература
- Radoushinsky D., Gogolinskiy K., Dellal Y. et al. Actual Quality Changes in Natural Resource and Gas Grid Use in Prospec-tive Hydrogen Technology Roll-Out in the World and Russia // Sustainability. 2023. Vol. 15. Iss. 20. № 15059. DOI: 10.3390/su152015059
- Litvinenko V.S., Leitchenkov G.L., Vasiliev N.I. Anticipated sub-bottom geology of Lake Vostok and technological approaches considered for sampling // Geochemistry. 2020. Vol. 80. Iss. 3. N 125556. DOI: 10.1016/j.chemer.2019.125556
- Мингалева Т., Горелик Г., Егоров А., Гулин В. Коррекция глубинно-скоростных моделей методом гравиметрической разведки для труднодоступных участков шельфовой зоны // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 10-1. С. 77-86. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_101_0_77
- Jianzhong Li, Xiaowan Tao, Bin Bai et al. Geological conditions, reservoir evolution and favorable exploration directions of marine ultra-deep oil and gas in China // Petroleum Exploration and Development. 2021. Vol. 48. Iss. 1. P. 60-79. DOI: 10.1016/S1876-3804(21)60005-8
- Haige Wang, Hongchun Huang, Wenxin Bi et al. Deep and ultra-deep oil and gas well drilling technologies: Progress and prospect // Natural Gas Industry B. 2022. Vol. 9. Iss. 2. P. 141-157. DOI: 10.1016/j.ngib.2021.08.019
- Филимонова И.В., Немов В.Ю., Проворная И.В., Мишенин М.В. Региональные особенности добычи и переработки нефти в России // Бурение и нефть. 2020. № 10. С. 3-10.
- Adeola A.O., Akingboye A.S., Ore O.T. et al. Crude oil exploration in Africa: socio-economic implications, environmental impacts, and mitigation strategies // Environment Systems and Decisions. 2022. Vol. 42. Iss. 1. Р. 26-50. DOI: 10.1007/s10669-021-09827-x
- Тимурзиев А.И. Миф «энергетического голода» от Хабберта и пути воспроизводства ресурсной базы России на основе реализации проекта «Глубинная нефть» // Бурение и нефть. 2019. № 1. С. 12-21.
- Chengzao Jia, Xiongqi Pang, Yan Song. The mechanism of unconventional hydrocarbon formation: Hydrocarbon self-sealing and intermolecular forces // Petroleum Exploration and Development. 2021. Vol. 48. Iss. 3. P. 507-526.
- Синица Н.В., Прищепа О.М. Концептуальная модель формирования зоны нефтегазонакопления в пределах палео-зойского основания юго-востока Западно-Сибирского бассейна // Актуальные проблемы нефти и газа. 2023. Вып. 1 (40). С. 14-26. DOI: 10.29222/ipng.2078-5712.2023-40.art2
- Ильинов М.Д., Петров Д.Н., Карманский Д.А., Селихов А.А. Аспекты физического моделирования процессов струк-турных изменений образцов горных пород при термобарических условиях больших глубин // Горные науки и технологии. 2023. Т. 8. № 4. С. 290-302. DOI: 10.17073/2500-0632-2023-09-150
- Zhijun Jin, Rukai Zhu, Xinping Liang, Yunqi Shen. Several issues worthy of attention in current lacustrine shale oil exploration and development // Petroleum Exploration and Development. 2021. Vol. 48. Iss. 6. P. 1471-1484. DOI: 10.1016/S1876-3804(21)60303-8
- Леушева Е.Л., Алиханов Н.Т., Бровкина Н.Н. Исследование реологических свойств безбаритного бурового раствора повышенной плотности // Записки Горного института. 2022. Т. 258. С. 976-985. DOI: 10.31897/PMI.2022.38
- Palaev A.G., Shammazov I.A., Dzhemilev E.R. Research of the impact of ultrasonic and thermal effects on oil to reduce its viscosity // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1679. № 052073. DOI: 10.1088/1742-6596/1679/5/052073
- Черданцев Г.А., Жарков А.М. Перспективы нефтегазоносности верхнепермских отложений юго-западной части Вилюйской синеклизы на основе анализа обстановок осадконакопления и геохимических условий нефтегазоносности // Записки Горного института. 2021. Т. 251. С. 698-711. DOI: 10.31897/PMI.2021.5.9
- Nyakairu G.W.A., Kasule J., Ouma O., Bahati G. Origin and hydrogeochemical formation processes of geothermal fluids from the Kibiro area, Western Uganda // Applied Geochemistry. 2023. Vol. 152. № 105648. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2023.105648
- Xiaofeng Wang, Quanyou Liu, Wenhui Liu et al. Accumulation mechanism of mantle-derived helium resources in petrolifer-ous basins, eastern China // Science China Earth Sciences. 2022. Vol. 65. Iss. 12. P. 2322-2334. DOI: 10.1007/s11430-022-9977-8
- Serovaiskii A., Kutcherov V. Formation of complex hydrocarbon systems from methane at the upper mantle thermobaric conditions // Scientific Reports. 2020. Vol. 10. № 4559. DOI: 10.1038/s41598-020-61644-5
- Лурье М.А. Свойства и состав глубинных флюидов – источников углеводородов, гетерокомпонентов и микроэле-ментов абиогенных нефтей // Геология нефти и газа. 2020. № 3. С. 43-49. DOI: 10.31087/0016-7894-2020-3-43-49
- Chacón-Patiño M.L., Nelson J., Rogel E. et al. Vanadium and nickel distributions in Pentane, In-between C5-C7 Asphaltenes, and heptane asphaltenes of heavy crude oils // Fuel. 2021. Vol. 292. № 120259. DOI: 10.1016/j.fuel.2021.120259
- Chacón-Patiño M.L., Nelson J., Rogel E. et al. Vanadium and nickel distributions in selective-separated n-heptane asphaltenes of heavy crude oils // Fuel. 2022. Vol. 312. № 122939. DOI: 10.1016/j.fuel.2021.122939
- Aleksandrova T., Nikolaeva N., Afanasova A. et al. Extraction of Low-Dimensional Structures of Noble and Rare Metals from Carbonaceous Ores Using Low-Temperature and Energy Impacts at Succeeding Stages of Raw Material Transformation // Minerals. 2023. Vol. 13. Iss. 1. № 84. DOI: 10.3390/min13010084
- Афанасова А.В., Абурова В.А. Укрупнение низкоразмерных благородных металлов из углеродистых материалов с применением микроволновой обработки // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2024. № 1. С. 20-35. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_1_0_20
- Canhimbue L., Talovina I. Geochemical Distribution of Platinum Metals, Gold and Silver in Intrusive Rocks of the Norilsk Region // Minerals. Vol. 13. Iss. 6. № 719. DOI: 10.3390/min13060719
- Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Основы литохимии. СПб: Наука, 2000. 479 с.
- Ruiying Xiong, Jixiang Guo, Kiyingi W. et al. Method for Judging the Stability of Asphaltenes in Crude Oil // ACS Omega. 2020. Vol. 5. Iss. 34. P. 21420-21427. DOI: 10.1021/acsomega.0c01779
- El Nagy H.A., El Sayed H. El Tamany, Abbas O.A. et al. Rapid and Simple Method for Measuring Petroleum Asphaltenes by the Centrifugation Technique // ACS Omega. 2022. Vol. 7. Iss. 50. P. 47078-47083. DOI: 10.1021/acsomega.2c06225
- Aleksandrova T., Nikolaeva N., Kuznetsov V. Thermodynamic and Experimental Substantiation of the Possibility of For-mation and Extraction of Organometallic Compounds as Indicators of Deep Naphthogenesis // Energies. 2023. Vol. 16. Iss. 9. № 3862. DOI: 10.3390/en16093862
- Пунанова С.А. Микроэлементный состав каустобиолитов и процессы нефтегенерации – от гипотезы Д.И.Менделеева до наших дней //Георесурсы. 2020. Т. 22. № 2. С. 45-55. DOI: 10.18599/grs.2020.2.45-55
- Prischepa O.M., Kireev S.B., Nefedov Yu.V. et al. Theoretical and methodological approaches to identifying deep accumu-lations of oil and gas in oil and gas basins of the Russian Federation // Frontiers in Earth Science. 2023. Vol. 11. № 1192051. DOI: 10.3389/feart.2023.1192051
- Якубова С.Г., Абилова Г.Р., Тазеева Э.Г. и др. Сопоставительный анализ ванадилпорфиринов, выделенных из асфальтенов тяжелых нефтей с высоким и низким содержанием ванадия // Нефтехимия. 2022. Т. 62. № 1. С. 99-110. DOI: 10.31857/S002824212201004X
- Иванова Ю.Б., Семейкин А.С., Пуховская С.Г., Мамардашвили Н.Ж. Синтез, спектральные и координационные свойства мезотетраарилпорфиринов // Журнал органической химии. 2019. Т. 55. № 12. С. 1888-1894. DOI: 10.1134/S0514749219120115
Похожие статьи
Геохимические исследования пород Сибирской магматической провинции и их роль в теории образования уникальных платино-медно-никелевых месторождений
2024 Н. А. Криволуцкая
Палеопротерозойский Салтахский плутон (Анабарский щит): вещественный состав, возраст, геодинамическая обстановка формирования
2024 Н. И. Гусев, Л. Ю. Романова
Оценка влияния функции определения расстояния на результаты оптимизации географического размещения генерации на основе возобновляемых источников энергии с применением метаэвристического алгоритма
2024 А. М. Брамм, С. А. Ерошенко
Новый взгляд на учет минерального состава карбонатных коллекторов при глушении скважин: экспериментальные исследования
2024 В. И. Черных, Д. А. Мартюшев, И. Н. Пономарева