IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Изучение минерального состава тонкозернистых отложений представляет собой сложный анализ. При этом определение в этом составе глинистых минералов является значимым для нефтепромысловой геологии и разработки нефтяных месторождений.

Анализ глинистых минералов в составе материнских пород дает качественную оценку образования и миграции углеводородов. Глинистые минералы путем адсорбции помогают накопиться органическому веществу и затем выступают в качестве катализатора для образования нефти [4, 5]. Присутствие глинистых минералов в коллекторах оказывает влияние на фильтрационно-емкостные свойства пласта. Комплексное исследование глинистых минералов, включая метод инфракрасной спектроскопии, позволяет интерпретировать условия осадконакопления в геологическом прошлом [8], выявить особенности структуры пустотного пространства и его изменения. Увеличение глинистости способствует ухудшению фильтрационно-емкостных свойств коллектора. Однако другие диагенетические процессы могут повысить пористость за счет формирования вторичной пористости через выщелачивание глины, при котором происходит формирование микропор в глинах или за счет предотвращения цементации, например, при оконтуривании хлоритом в виде пленки зерен кварца [8].

Целью данной работы является изучение состава сложной смеси породы (качественный анализ) методом инфракрасной спектроскопии (ИКС), и, в том числе, определение глинистых минералов.

Спектры ИК-поглощения регистрировались на спектрофотометре IRPrestige-21 фирмы «Shimadzu» с преобразованием Фурье (FTIR-8400S) в интервале 300…4000 см^-1 с разрешением 0,01 см^–1 (FT-IR), с помощью программного обеспечения IRsolution (кафедра геологии и разведки полезных ископаемых Института природных ресурсов ТПУ) [1].

Исследовались образцы палеозойских отложений, отобранных из керна скважины X Калинового нефтегазоконденсатного месторождения, расположенного на территории Томской области. Калиновое месторождение приурочено к карбонатным палеозойским толщам, которые представлены известняками светло- и темно-серыми, однородными, от скрытокристаллической структуры до мелко- и среднезернистой (табл. 1).

Таблица 1. Литологическая колонка скважины X Калинового месторождения

В результате работы были получены сложные спектры инфракрасного поглощения (рис.1). В спектрах исследуемых образцов отчетливо выделяются пики поглощения, характерные для известняка [1]: 1417 см^-1 , 872 см^-1; доломита: 729 см^-1; кальцита: 712 см^-1; а также для глинистых минералов (рис.2).

При частоте поглощения 1088 см-1 наблюдается широкая полоса поглощения, которая может быть обусловлена колебаниями связей Si-O-Si кремнекислородного каркаса. Полоса 797 см^-1 соответствует Si-O-Si колебаниям колец из SiO4 тетраэдров [3]. В области 400…1300 см^-1 инфракрасного спектра можно выделить характерные полосы валентных колебаний Si-O связи (кварц SiO2): 1088, 799, 779, 694, 467 см-1. Полоса деформационных колебаний Al-Al-OH соответствует пику 914 см-1 [7].

Рис. 1. Обзорные спектры образцов (1 - №7, 2- № 8, 3- № 9) скважины Х Калинового месторождения в области 400…4000 см^-1

В области поглощения OH-групп спектры инфракрасного поглощения минералов группы каолинита имеют двойной пик поглощения при 3734…3600 см^-1 (3696 и 3620 см^-1) [6, 10]. Полоса поглощения в области 3620 см^-1 монтмориллонита имеет большую ширину спектральной линии по сравнению со спектром каолинита [9]. Поглощение в данной области характерно для группы монтмориллонита с высоким содержанием Al в октаэдре. Кроме того, характерным для монтмориллонита является наличие еще одного пика с частотой поглощения 3420 см^-1. Спектры инфракрасного поглощения исследуемых нами образцов имеют характерные пики со значениями 3693-3694, 3618 и 3420 см^-1 (рис.3). Поэтому, можно предположить, что в исследуемых образцах содержится минерал, относящийся к группе монтмориллонита.

Таким образом, в сложный состав известняков палеозойских отложений Калинового нефтегазоконденсатного месторождения отражается в спектрах их инфракрасного поглощения. Глинисто-кремнистые известняки содержат глинистый минерал группы монтмориллонита, определяемый по спектрам инфракрасного поглощения. Повышенную набухаемость монтмориллонита по сравнению с другими глинистыми минералами следует учитывать при проектировании и разработке месторождения.

Литература

1. Коровкин М.В.. Инфракрасная спектроскопия карбонатных минералов: Учебное пособие. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – 80 с.

2. Крупская В.В., Крылов А.А., Соколов В.Н. Глинистые минералы как индикаторы условий осадконакопления на рубежах мел-палеоцен-эоцен на хребте Ломоносова (Северный Ледовитый Океан) // Проблемы Арктики и Антарктики. – 2011. – № 2. – С.23–35.

3. Четверикова А.Г. Исследования полиминеральной глины, содержащей трехслойные алюмосиликаты физическими методами / Четверикова А. Г., Маряхина В. С. // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2015. – № 1. – С. 250–255

4. Brooks B.T. Evidence of Catalytic Action in Petroleum Formation Ind. Eng. Chem. – 1952. – 44 (11). – pp. 2570–2577.

5. Grim R. E. Relation of clay mineralogy to origin and recovery of petroleum: Am. Assoc. Petroleum Geologists Bull. – 1947. 31(8). pp. 1491–1499.

6. Madejová J. FTIR techniques in clay mineral studies // Vibrational Spectroscopy. – 2003. – 31(1). – pp. 1–10.

7. Ritz M. Vaculikova, L., Plevova, E. Application of infrared spectroscopy and chemometric methods to identification of selected minerals // Acta Geodyn, Geomater. – 2011. – 8(1) (161). – pp. 47–58.

8. Shu Jiang. Clay Minerals and Oil and Gas Exploration // InTech Сhapter 2 for book Clay Minerals in Nature –Their Characterization, Modification and Application. – 2012. – pp.21–38.

9. Vaculikova L., Plevova E. Identification of clay minerals and micas in Sedimentary Rocks // Acta Geodyn, Geomater. – 2005. – 12(2) (138). – pp. 167–175.

10. Vu Cong Khang, Mikhail V. Korovkin, Ludmila G. Ananyeva. Identification of clay minerals in reservoir rocks by FTIR spectroscopy. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2016. – 43(1). – pp. 012004.