RU2529650C1 - Method of determining paleotemperatures of catagenesis of vitrinite-free deposits on optical characteristics of microphytofossils - Google Patents
Method of determining paleotemperatures of catagenesis of vitrinite-free deposits on optical characteristics of microphytofossils Download PDFInfo
- Publication number
- RU2529650C1 RU2529650C1 RU2013132430/28A RU2013132430A RU2529650C1 RU 2529650 C1 RU2529650 C1 RU 2529650C1 RU 2013132430/28 A RU2013132430/28 A RU 2013132430/28A RU 2013132430 A RU2013132430 A RU 2013132430A RU 2529650 C1 RU2529650 C1 RU 2529650C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microphytofossils
- paleotemperatures
- catagenesis
- color
- rocks
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ри проведении геологоразведочных работ на нефть и газ важным этапом является определение палеотемператур катагенеза пород в изучаемом разрезе скважины. На основании значений палеотемператур оценивается степень катагенетической зрелости органического вещества (ОВ) пород, которая является показателем, необходимым для оценки интенсивности и масштабов нефте-газогенерации изучаемых пород. Например, определив интервалы, в которых ОВ достигло степени зрелости, необходимой для начала генерации нефти, можно оценить мощности пород, генерирующих нефтяные и газовые углеводороды.When conducting oil and gas exploration, an important stage is the determination of the catagenesis paleotemperatures in the studied section of the well. Based on the values of paleotemperatures, the degree of catagenetic maturity of the organic matter (OM) of the rocks is estimated, which is an indicator necessary to assess the intensity and scale of oil and gas generation of the studied rocks. For example, by determining the intervals at which the OM has reached the degree of maturity necessary to start oil production, it is possible to estimate the thickness of the rocks generating oil and gas hydrocarbons.
Существует проблема определения палеотемператур потенциально нефтегазоматеринских морских отложений, которые не содержат витринита (витринит - гелифицированный компонент ископаемых углей, характеризующийся красным цветом в проходящем свете и светло-серым в отраженном). Для таких отложений применение известных методов, основанных на измерении отражательной способности витринита, не представляется возможным. К безвитринитовым толщам относятся отложения додевонского возраста, содержащие рассеянное OB, а также сланценосные отложения, формировавшиеся, как правило, в удаленных от берега морских, сравнительно глубоководных фациях при некомпенсированном прогибании осадочных толщ.There is a problem of determining the paleotemperatures of potentially oil and gas source marine sediments that do not contain vitrinite (vitrinite is a gelified component of fossil coal, characterized by red color in transmitted light and light gray in reflected). For such deposits, the use of known methods based on measuring the reflectance of vitrinite is not possible. Vitrithin-free strata include deposits of pre-Devonian age containing scattered OBs, as well as schistaceous deposits, which were formed, as a rule, in marine, relatively deep-water facies offshore with uncompensated deflection of sedimentary strata.
Додевонские отложения не содержат витринита ввиду отсутствия растительных остатков гумусовой природы, т.к. наземная растительность фактически отсутствовала и была представлена редко обнаруживаемыми предками самых первых поселенцев суши. Сланценосные отложения не содержат витринита из-за отсутствия растительных остатков гумусовой природы, обусловленного удаленностью от берега. В безвитринитовых морских отложениях присутствуют микроводоросли и акритархи (клеточные оболочки организмов неустановленной систематической принадлежности), объединяемые в сборную группу микрофитофоссилий. Оболочки микрофитофоссилий в отложениях изменяют свою цветовую окраску от бесцветных и светло-зеленых до темно-коричневых и черных в зависимости от палеопрогрева пород. Изменение цвета происходит в результате термического изменения структурных и химических компонентов оболочек ископаемых микрофитофоссилий.The Dodevonian deposits do not contain vitrinite due to the absence of plant residues of humic nature, because ground vegetation was virtually absent and was represented by rarely detected ancestors of the very first land settlers. Shale-bearing deposits do not contain vitrinite due to the absence of plant residues of humic nature, due to the distance from the coast. In the vitrithin-free marine sediments, microalgae and acritarchs (cell membranes of organisms of an undetermined systematic origin) are present, which are combined into a combined group of microphytofossils. Shells of microphytofossils in sediments change their color from colorless and light green to dark brown and black, depending on the paleoheating of the rocks. Color change occurs as a result of thermal changes in the structural and chemical components of the shells of fossil microphytofossils.
Микрофоссилии разного генезиса резко отличаются по размерам, морфологии клеток, составу и толщине клеточных стенок. Вследствие таких различий воздействие одних и тех же палеотемператур при погружении пород и их одинаковом прогреве в процессе катагенеза (при усредненных значениях температурного градиента 3°C на 100 м) проявляется неоднозначно в различных цветовых гаммах оболочек микрофоссилий, захороненных в одном слое осадков. Наибольшие различия в цветовой гамме микрофоссилий, диагностируемые при микроскопических исследованиях, проявляются при определенных палеотемпературных воздействиях на породу, характеризующих стадии формирования углеводородных компонентов из органического вещества нефтематеринских толщ. В связи с этим изменение оболочек цвета водорослей может служить диагностическим признаком палеотемператур, характеризующих начало и окончание генерации углеводородов различного состава.Microfossils of different genesis sharply differ in size, cell morphology, composition and thickness of cell walls. Owing to such differences, the effect of the same paleotemperatures during rock immersion and their equal heating during catagenesis (with averaged temperature gradient of 3 ° C per 100 m) is manifested ambiguously in different color schemes of microfossil shells buried in one sediment layer. The greatest differences in the color gamut of microfossils, diagnosed by microscopic studies, are manifested under certain paleotemperature effects on the rock, characterizing the stages of formation of hydrocarbon components from organic matter of oil source strata. In this regard, a change in the color shells of algae can serve as a diagnostic sign of paleotemperatures characterizing the beginning and end of the generation of hydrocarbons of various compositions.
Изобретение относится к прямым физическим методам изучения органического вещества (OB) и может быть использовано для реконструкции палеотемператур и определения степени катагенетической преобразованности OB безвитринитовых отложений нефтегазоносных бассейнов в нефтепоисковой геологии и геохимии с целью определения мощности нефте- и газогенерирующих толщ и оценки нефтегазогенерационного потенциала.The invention relates to direct physical methods for the study of organic matter (OB) and can be used to reconstruct paleotemperatures and determine the degree of catagenetic conversion of OB without vitamin deposits of oil and gas basins in oil exploration geology and geochemistry in order to determine the power of oil and gas generating strata and assessing the oil and gas potential.
В процессе исследований отбирают пробы пород (шлам, керн, породы в коренном залегании в обнажениях), выделяют из пород нерастворимое органическое вещество и получают концентрат (образец) нерастворимого органического вещества. Палеотемпература безвитринитовых отложений определяется оптическими методами (световая микроскопия и ИК-спектрометрия) на основе качественной (цветовой) и количественной (спектральной) характеристик.In the process of research, samples of rocks (sludge, core, bedrock in outcrops) are taken, insoluble organic matter is isolated from the rocks and a concentrate (sample) of insoluble organic matter is obtained. Paleotemperature of bezvitrinitovyh deposits is determined by optical methods (light microscopy and IR spectrometry) based on qualitative (color) and quantitative (spectral) characteristics.
В ходе исследования полученных концентратов методами световой микроскопии определяются морфологические группы преобладающих в исследуемом образце морских микрофитофоссилий (водорослей и акритарх). Для микрофоссилий каждой из выделенных морфологических групп производится оценка цветовой насыщенности и определяется индекс цвета (или окраски), который скоррелирован со шкалой индексов окраски конодонтов.During the study of the obtained concentrates by light microscopy methods, the morphological groups of the marine microphytofossils prevailing in the studied sample (algae and acritarch) are determined. For microfossils of each of the identified morphological groups, the color saturation is estimated and the color index (or coloration) is determined, which is correlated with the scale of the conodont color index.
Палеотемпературы пород, определенные по индексам цвета (окрашенности) микрофоссилий в концентратах органического вещества, контролируются путем сравнения оценки зрелости OB, полученной из значения палеотемпературы, с оценкой зрелости OB, полученной на основе анализа ИК-спектров исследуемых концентратов OB.Rock paleotemperatures determined by the color (dye) indices of microfossils in organic matter concentrates are controlled by comparing the OB maturity estimate obtained from the paleotemperature value with the OB maturity estimate obtained by analyzing the IR spectra of the studied OB concentrates.
Необходимость контроля связана с тем, что оценки палеотемператур, получаемые из отдельных оптических показателей исследуемого OB, отличаются значительными разбросами и, зачастую, превышают одну градацию катагенеза по шкале Н.Б. Вассоевича - [1].The need for control is due to the fact that the estimates of paleotemperatures obtained from individual optical parameters of the studied OB differ in significant scatter and, often, exceed one gradation of catagenesis on the NB scale. Vassoevich - [1].
Применяемый в рамках предлагаемого способа сопоставительный анализ комплекса оптических показателей, получаемых в ходе исследования образца в световом микроскопе и на инфракрасном спектрометре, позволяет значительно снизить погрешность определения палеотемператур.Used in the framework of the proposed method, a comparative analysis of the complex of optical parameters obtained during the study of the sample in a light microscope and an infrared spectrometer, can significantly reduce the error in determining paleotemperatures.
В результате достигается оптимизация способа определения палеотемператур и повышение надежности и достоверности оценки палеотемператур катагенеза безвитринитовых отложений по качественной и количественной характеристикам микрофитофоссилий, получаемых прямыми оптическими методами изучения нерастворимого органического вещества.As a result, the optimization of the method for determining paleotemperatures and improving the reliability and reliability of assessing the paleotemperatures of catagenesis of vitamin-free deposits by the qualitative and quantitative characteristics of microphytofossils obtained by direct optical methods for studying insoluble organic matter are achieved.
Существуют различные способы определения палеотемператур катагенеза осадочных пород.There are various methods for determining the paleotemperatures of catagenesis of sedimentary rocks.
Так, известен способ определения палеотемператур континентальных и прибрежно-морских отложений по результатам изучения катагенетических преобразований рассеянного OB пород по показателю отражательной способности витринита как основного критерия степени преобразованности органического вещества гумусовой природы углефицированных остатков высших растений [2, 3, 4]. На основании корреляции отражательной способности витринита (ОСВ) с карбонизацией OB разработаны шкалы углефикации, в которых стадиям углефикации соответствуют определенные палеотемпературы.Thus, a method is known for determining the paleotemperatures of continental and coastal marine sediments from the results of studying the catagenetic transformations of scattered OB rocks by the reflectivity of vitrinite as the main criterion for the degree of conversion of the organic matter of the humic nature of the carbonated residues of higher plants [2, 3, 4]. Based on the correlation of the vitrinite reflectivity (WWR) with the carbonization of OB, coalification scales have been developed in which certain paleotemperatures correspond to the stages of coalification.
Недостатком данного способа является то, что отложения додевонского возраста совсем не содержат углистых включений высших растений, и к ним этот метод вообще не может быть применен.The disadvantage of this method is that deposits of pre-Devonian age do not contain carbonaceous inclusions of higher plants at all, and this method cannot be applied to them at all.
Известен способ определения палеотемператур катагенеза отложений морского генезиса по отражательной способности витринита ОСВ на основании сопоставления шкалы углефикации и шкалы катагенеза, предложенной Н.Б. Вассоевичем [1]. Сопоставление шкал проведено по показателям отражательной способности витринита. Таким образом, палеотемпературы морских отложений определяются по витриниту, захороненному в морских отложениях. Недостатком данного способа является то, что в составе рассеянного OB (РОВ) нефтегазоматеринских толщ морского генезиса, в том числе, и в сланцах, редко отмечается витринит, который является производным наземной растительности и часто привнесен в морские осадки из размывающихся пород континентального генезиса. В связи с этим данный способ ограничен в применении для определения палеотемператур катагенеза нефтегазоносных толщ древнего возраста, а также толщ, образовавшихся в морских условиях, особенно в глубоководных.A known method for determining the paleotemperatures of catagenesis of deposits of marine genesis by the reflectivity of vitrinite WWS based on a comparison of the coalification scale and the catagenesis scale proposed by NB Vassoevich [1]. A comparison of the scales is carried out according to the vitrinite reflectivity indices. Thus, the paleotemperatures of marine sediments are determined by vitrinite buried in marine sediments. The disadvantage of this method is that vitrinite, which is a derivative of terrestrial vegetation and is often introduced into marine sediments from eroded rocks of continental genesis, is rarely observed in the composition of scattered OB (DOM) of oil and gas source strata of marine genesis, including shale. In this regard, this method is limited in application for determining the paleotemperatures of catagenesis of oil and gas bearing strata of ancient age, as well as strata formed in marine conditions, especially in deep water.
Известен способ определения состава рассеянного органического вещества морского генезиса углепетрографическим методом, при котором под микроскопом изучают различные микрокомпоненты РОВ пород и получают максимально возможные данные о составе и характере органического вещества. По сопоставлению значений преломления микрокомпонентов, увязанных со шкалой катагенеза сапропелевого вещества [5], получают характеристику отложений в соответствии с градациями катагенеза.There is a method of determining the composition of dispersed organic matter of marine genesis by the carbon-petrographic method, in which various microcomponents of DOM rocks are examined under a microscope and the maximum possible data on the composition and nature of the organic matter are obtained. By comparing the refractive indices of the microcomponents linked to the catagenesis scale of sapropelic substance [5], a characteristic of deposits is obtained in accordance with gradations of catagenesis.
Недостатком способа является подход к разработке шкалы, в которую авторами изначально заложены показатели палеоглубин, в то время как палеоглубинная катагенетическая зональность различается не только в разных нефтегазоносных бассейнах, но и в отдельных их районах. Таким образом, измеряемые параметры преломления микрокомпонентов, соотнесенные со шкалой катагенеза сапропелевого вещества, не отражают в полной мере палеотемпературных характеристик палеопрогрева пород.The disadvantage of this method is the approach to the development of a scale in which the authors originally laid down the indices of the paleo-depths, while the paleo-deep catagenetic zoning varies not only in different oil and gas basins, but also in their individual areas. Thus, the measured refractive parameters of the microcomponents, correlated with the catagenesis scale of the sapropelic substance, do not fully reflect the paleotemperature characteristics of the paleoheating of the rocks.
Известен способ определения палеотемператур на основе катагенетического изменения спорополлениновых компонентов спор и пыльцы в соответствии со шкалой с цветовыми индексами микрофоссилий, обоснованной данными отражательной способности витринита. Постепенное изменение цвета спор и пыльцы высших растений в ряду от светло-желтого с зеленоватым оттенком - желтого - оранжевого - коричневого до черного принято считать показателем «зрелости» органических микрокомпонентов пород при определяющем влиянии фактора палеотемпературы [6, 7].A known method for determining paleotemperatures based on the catagenetic change of sporopollenin components of spores and pollen in accordance with the scale with color indexes of microfossils, based on the reflectivity of vitrinite. A gradual change in the color of spores and pollen of higher plants in a series from light yellow with a greenish tint - yellow - orange - brown to black is considered to be an indicator of the "maturity" of organic microcomponents of rocks under the determining influence of the paleotemperature factor [6, 7].
Недостатком метода является ограниченное распространение спор и пыльцы, продуцируемых высшими наземными растениями, в связи с чем они редки в глубоководных морских отложениях. Так же, как и витринит, споры и пыльца в додевонских отложениях фактически отсутствуют, крайне редкие находки спор первых поселенцев суши известны в прибрежно-морских отложениях силура. В связи с этим, данный метод не применим для додевонских отложений.The disadvantage of this method is the limited distribution of spores and pollen produced by higher terrestrial plants, and therefore they are rare in deep sea sediments. As well as vitrinite, spores and pollen are practically absent in the pre-Devonian deposits, extremely rare findings of spores of the first land settlers are known in the coastal marine sediments of the Silurian. In this regard, this method is not applicable for pre-Devonian deposits.
Известен углепетрографический способ определения катагенеза ОВ нефтематеринских пород на основе оценки отражательной способности сорбомикстинита, который является продуктом преобразования различных остатков планктоногенного органического вещества [8].There is a known carbon-petrographic method for determining the catagenesis of OM of oil source rocks based on the evaluation of the reflectivity of sorbomicstinite, which is the product of the conversion of various residues of planktonogenic organic matter [8].
Предложенный способ определения катагенеза древних нефтегазоматеринских толщ по одному из микрокомпонентов керогена - сорбомикстиниту (мелкодисперсному органическому веществу, состоящему из остатков морских организмов) - позволяет в углепетрографических препаратах определять уровень зрелости сапропелевого органического вещества. На основе значений отражательной способности оцениваются зоны катагенеза, что по сопоставлению с вышеуказанными шкалами И.И. Аммосова и Н.Б. Вассоевича [1-4] позволяет оценить палеотемпературу пород.The proposed method for determining the catagenesis of ancient oil and gas source strata by one of the microgenic components of kerogen - sorbomicstinite (finely divided organic matter, consisting of the remains of marine organisms) - allows determining the maturity level of sapropelic organic matter in carbon petrographic preparations. Based on the reflectivity values, catagenesis zones are estimated, which, in comparison with the above scales, II. Ammosova and N.B. Vassoevich [1-4] allows us to estimate the paleotemperature of rocks.
К недостаткам способа относится его трудоемкость, связанная с изготовлением тонких полированных шлифов, выбором в шлифах площадок с хорошей полировкой и с большим количеством замеров ОС сорбомикстинита до 30 и более в одном шлифе, что обусловлено большим разбросом значений и необходимостью расчета среднего арифметического значения отражательной способности витринита в атмосферном воздухе (Ra) для каждого образца. В данном способе не учитывается влияние на значения отражательной способности условий формирования сорбомикстинита и привноса переотложенных микрокомпонентов, что в целом снижает достоверность определения градаций катагенеза пород.The disadvantages of the method include its complexity associated with the manufacture of thin polished sections, the choice of sections with good polishing sections and with a large number of measurements of sorbomicstinite OS up to 30 or more in one section, due to the large scatter of values and the need to calculate the arithmetic average reflectance of vitrinite in atmospheric air (Ra) for each sample. This method does not take into account the influence on the reflectance values of the conditions for the formation of sorbomikstinite and the addition of redeposited microcomponents, which generally reduces the reliability of determining the gradation of catagenesis of rocks.
Известен способ, основанный на углепетрографической диагностике уровня зрелости органического вещества в морских и древних (нижний палеозой, докембрий) отложениях, где витринит отсутствует, а катагенетическая преобразованность определяется по псевдовитриниту (унифицированные остатки макроводорослей) в соответствии с разработанной шкалой изменения показателя отражения псевдовитринита с ростом катагенеза [9, 10].A known method based on carbon-petrographic diagnostics of the level of maturity of organic matter in marine and ancient (Lower Paleozoic, Precambrian) sediments, where vitrinite is absent, and catagenetic transformation is determined by pseudovitrinite (unified macroalgae residues) in accordance with the developed scale for the change in the reflection index of pseudovitrinite with increasing catagenesis [9, 10].
Палеотемпературы данным методом определяются опосредованно по градациям катагенеза шкалы, обоснованным значениями по витриниту (ОСВ). К недостаткам метода относится локальное распространение водорослей, из которых образуется псевдовитринит, и его ограниченное распространение в морских осадках (преимущественно, в прибрежно-морских).Paleotemperatures by this method are determined indirectly by gradations of catagenesis of the scale, based on values for vitrinitis (WWS). The disadvantages of the method include the local distribution of algae, from which pseudovitrinite is formed, and its limited distribution in marine sediments (mainly in coastal marine).
А.Н. Фомин приводит в монографии «Катагенез органического вещества и нефтегазоносность мезозойских и палеозойских отложений Западно-Сибирского мегабассейна» сопоставление различных шкал, в т.ч. и по конодонтам, но эти шкалы увязаны между собой на основе градаций катагенеза, определяемых по значениям отражательной способности витринита [11].A.N. Fomin cites various scales, in monograph “Catagenesis of organic matter and oil and gas potential of the Mesozoic and Paleozoic sediments of the West Siberian megabasin” and conodonts, but these scales are interconnected on the basis of gradations of catagenesis, determined by the reflectance of vitrinite [11].
Известен также способ определения степени термального изменения вмещающих отложений по индексу окраски конодонтов (ИОК) - палеонтологических остатков зубного аппарата морских представителей фауны. Изменение окраски конодонтовых элементов, представленных фосфатом кальция с коллагеновыми прослоями, происходит под воздействием повышенных температур и циркулирующих в породе растворов [12]. Зависимость изменения окраски конодонтов от интенсивности и длительности термального воздействия была установлена экспериментально, что позволило использовать цвет конодонтов, выраженный через индексы окраски (ИОК), для приблизительной оценки степени термального преобразования вмещающих пород. Это один из основных методов определения палеотемператур морских отложений, альтернативных методу отражательной способности витринита, основанный на том, что при нагреве органическое вещество, содержащееся в твердых тканях (преимущественно коллаген), углефицируется, и это ведет к почернению конодонтовых элементов. При дальнейшем увеличении температуры происходит окисление унифицированного органического вещества и перекристаллизация фосфата кальция, что приводит к осветлению конодонтовых элементов вплоть до их полного обесцвечивания. Индексы окраски конодонтов (ИОК) - это безразмерные величины от 1 до 8, характеризующие цвет конодонтовых элементов: индексу 1 отвечает светлый медово-желтый цвет, индесу 5 - черный, индексу 8 - прозрачно-белый (Estein et al., 1977). График зависимости индекса окраски конодонтов от температуры (рис.1) приведен по результатам обобщения исследования преобразования конодонтовых элементов [13]. Получаемые по ИОК значения температуры катагенеза носят оценочный характер, но позволяют отойти от зависимости углепетрографических исследований витринита.There is also a method for determining the degree of thermal change of the host sediment by the color index of conodonts (IOC) - paleontological residues of the dental apparatus of marine representatives of the fauna. The color change of conodont elements represented by calcium phosphate with collagen layers occurs under the influence of elevated temperatures and solutions circulating in the rock [12]. The dependence of the color change of conodonts on the intensity and duration of thermal exposure was established experimentally, which made it possible to use the color of conodonts, expressed through color indices (IOC), for an approximate estimate of the degree of thermal transformation of the host rocks. This is one of the main methods for determining the paleotemperatures of marine sediments, an alternative to the vitrinite reflectivity method, based on the fact that when heated, the organic substance contained in solid tissues (mainly collagen) is carbonized, and this leads to blackening of the conodont elements. With a further increase in temperature, unified organic matter is oxidized and calcium phosphate recrystallizes, which leads to clarification of the conodont elements up to their complete discoloration. Conodont coloration indices (IOC) are dimensionless values from 1 to 8 that characterize the color of conodont elements:
Недостатком этого способа является большая погрешность визуального определения ИОК, которая составляет 0,5 единицы, что приводит к разбросу значений при определении температур в 20-40%, его применение ограничивается стратиграфическим распространением конодонтов (средний кембрий - триас) и необходимостью обработки большого объема каменного материала для выделения конодонтов - 200-300 г и более керна и до 1 кг породы из обнажения.The disadvantage of this method is the large error in the visual determination of the PKI, which is 0.5 units, which leads to a spread of values in determining temperatures of 20-40%, its use is limited to the stratigraphic distribution of conodonts (Middle Cambrian - Triassic) and the need to process a large volume of stone material to isolate conodonts - 200-300 g or more of core and up to 1 kg of rock from exposure.
Наиболее близким к патентуемому является способ определения палеотемператур палинологичесским методом по изменению цвета оболочек ископаемых празинофитовых водорослей Tasmanites Newton [14]. Празинофитовые водоросли в связи с особенностями морфологии, стратиграфического распространения, экологической и палеогеографической приуроченности являются удобным объектом для оценки палеотемператур по цветовой гамме цист празинофитов. Однако установлено, что интенсивность цвета комплекса микрофитофоссилий, выделенных из одного образца разной таксономической принадлежности, имеет значительные различия, что связано с их морфологией (структурными элементами и толщиной экзины - наружного слоя оболочки клеток водорослей) и химическими изменениями, происходящими в оболочке под определяющим воздействием температурного влияния. Это обусловливает необходимость выбора хорошо диагностируемого таксона для разработки шкалы палеотемператур с целью установления в лабораторных условиях зависимости изменения цвета микрофитофоссилий от температур. Вид Tasmanites medius Eis, на основе которого была разработана шкала палеотемператур, имеет округлую форму, сравнительно крупные размеры 100-200 мкм и толстую оболочку (8-10 мкм) с оранжевато-красноватыми цветовыми оттенками, что делает его диагностически узнаваемым. Детальная цветовая шкала палеотемператур с индексами цвета от 1 до 13 разработана с шагом в 20°С, при этом выделенная цветовая гамма изменяется от желтого цвета с оранжевым оттенком до черного и пепельно-серого.Closest to patentable is a method for determining paleotemperatures by the palynological method for changing the color of the shells of fossilized prazinophytic algae Tasmanites Newton [14]. Due to the peculiarities of morphology, stratigraphic distribution, ecological and paleogeographic confinement, prazinophytic algae are a convenient object for assessing paleotemperatures by the color gamut of prazinophyte cysts. However, it was found that the color intensity of the complex of microphytophossils isolated from one sample of different taxonomic affiliations has significant differences, which is associated with their morphology (structural elements and thickness of exine - the outer layer of the algal cell membrane) and chemical changes occurring in the membrane under the determining influence of temperature influence. This necessitates the selection of a well-diagnosed taxon for developing a paleotemperature scale in order to establish in laboratory conditions the dependence of the color change of microphytofossils on temperatures. The Tasmanites medius Eis species, on the basis of which the paleotemperature scale was developed, has a rounded shape, relatively large sizes of 100-200 μm and a thick shell (8-10 μm) with orange-reddish color shades, which makes it diagnostically recognizable. A detailed palette of color temperatures with color indices from 1 to 13 is developed in increments of 20 ° C, while the selected color scheme changes from yellow with an orange tint to black and ash gray.
Основные недостатки этого способа:The main disadvantages of this method:
- сложность создания эталонной коллекции в лабораторных условиях под действием постепенного изменения теплового поля в интервале температур от 60 до 220°C, необходимой для диагностики,- the difficulty of creating a reference collection in laboratory conditions under the influence of a gradual change in the thermal field in the temperature range from 60 to 220 ° C, necessary for diagnosis,
- необходимость установления таксономической принадлежности микроводорослей, извлеченных из пород в разрезе скважины, к тому виду, на основе которого разработана шкала (поскольку у разных видов оптические характеристики различны). Что же касается других представителей семейства Tasmanaceae, то здесь следует отметить, что Тасманацеи весьма различны по морфологии: размеры диаметра их клеток варьируются от 60 до 200 и более микрон в диаметре), а толщина оболочки у разных видов изменяется от 2 до 30 мкм.- the need to establish the taxonomic affiliation of microalgae extracted from the rocks in the section of the well, to the type on the basis of which the scale was developed (since the optical characteristics are different for different species). As for other representatives of the Tasmanaceae family, it should be noted that Tasmanacea are very different in morphology: the diameter of their cells varies from 60 to 200 microns or more in diameter), and the shell thickness in different species varies from 2 to 30 microns.
Ограниченное распространение тасманацей, преимущественно, в осадках трансгрессивного этапа развития бассейна и их отсутствие в глубоководных фациальных комплексах не позволяет использовать шкалу в качестве надежного инструмента для детальной оценки палеотемператур безвитринитовых пород.The limited Tasmanian distribution, mainly in sediments of the transgressive stage of the basin development and their absence in deep-water facies complexes, does not allow using the scale as a reliable tool for a detailed assessment of paleotemperatures of vitrified rocks.
Как показали исследования разных видов микрофитофоссилий, выделенных из пород, различия в размерах и толщине способствуют широкой вариации цвета оболочек водорослей в одном и том же образце на определенной стадии палеопрогрева пород.As studies of different types of microphytofossils isolated from rocks have shown, differences in size and thickness contribute to a wide variation in the color of algae shells in the same sample at a certain stage of rock heating.
С учетом вышеприведенных достижений и недостатков разных способов, задача предлагаемого решения состоит в том, чтобы предложить способ, повышающий достоверность определения палеотемператур катагенеза безвитринитовых отложений оптическими методами и, несмотря на выполнение работ в два этапа, ускоряющий получение уточненной оценки палеотемператур пород в разрезе скважин.Taking into account the above achievements and drawbacks of different methods, the objective of the proposed solution is to propose a method that improves the reliability of determining the catagenesis paleotemperatures of vitamin-free deposits by optical methods and, despite the work in two stages, accelerating the receipt of an updated estimate of rock paleotemperatures in the section of wells.
Как было указано выше, одним из основных методов определения палеотемператур морских отложений, альтернативных методу отражательной способности витринита, является метод определения палеотемператур по индексу окраски конодонтов (ИОК) - палеонтологических остатков зубного аппарата морских представителей фауны. Однако в этом методе были выявлены погрешности визуального определения ИОК, ограниченное распространение конодонтов и сложность его отбора из исследуемых отложений. Наибольшее распространение в исследуемых морских додевонских осадочных породах имеют водоросли, которые в ряде отложений встречаются одновременно с конодонтами.As mentioned above, one of the main methods for determining the paleotemperatures of marine sediments, alternative to the vitrinite reflectivity method, is the method for determining paleotemperatures by the color index of conodonts (PKI) - paleontological residues of the dental apparatus of marine representatives of the fauna. However, in this method, errors of visual determination of the PKI, the limited distribution of conodonts and the difficulty of its selection from the studied deposits were revealed. The most widespread in the studied marine Dodevonian sedimentary rocks are algae, which in a number of deposits are found simultaneously with conodonts.
Катагенез морских додевонских осадочных пород определяется рядом факторов. В первую очередь палеотемпературой. Вся возможная цветовая гамма оболочек ископаемых микрофитофоссилий определяется в соответствии со шкалой изменения цвета их оболочек (см. таблицу 1) в 12 условных единицах. Характер катагенетической преобразованности органического вещества водорослей и акритарх различного генезиса зависит от исходных свойств самих водорослей, сохранности оболочек и результируется в разных цветовых гаммах при одной и той же температуре для разных групп микрофитофоссилий. Поэтому для определения палеотемпературы катагенеза пород была использована шкала изменения индексов окраски конодонтов (см. таблицу 2), скоррелированная на результаты измерения цвета оболочек водорослей и акритарх, находившихся в тех же отложениях.The catagenesis of marine Dodevonian sedimentary rocks is determined by a number of factors. Primarily paleotemperature. All possible color gamut of shells of fossil microphytofossils is determined in accordance with the scale of color change of their shells (see table 1) in 12 arbitrary units. The nature of the catagenetic transformation of the organic matter of algae and acritarchs of various genesis depends on the initial properties of the algae themselves, the safety of the membranes, and results in different color schemes at the same temperature for different groups of microphytofossils. Therefore, to determine the paleotemperature of catagenesis of rocks, we used a scale for changing the color indices of conodonts (see Table 2), correlated to the results of measuring the color of the shells of algae and acritarchs located in the same sediments.
Для решения поставленной задачи предлагаемый способ определения палеотемператур безвитринитовых отложений по оптическим характеристикам микрофитофоссилий реализуется следующей последовательностью операций.To solve this problem, the proposed method for determining paleotemperatures of vitrilithic deposits by the optical characteristics of microphytofossils is implemented by the following sequence of operations.
Из исследуемых отложений производят отбор образцов осадочных пород, выделение из них нерастворимого органического вещества и установление в нем микрофитофоссилий, исследование нерастворимого органического вещества оптическим методом и установление палеотемпературы. Способ отличается от известных тем, что:Samples of sedimentary rocks are taken from the studied sediments, the insoluble organic matter is extracted from them and microphytofossils are established in it, the insoluble organic matter is studied by the optical method and paleotemperature is established. The method differs from the known in that:
- исследование оптическим методом проводят в два этапа,- research by the optical method is carried out in two stages,
- на первом этапе в проходящем свете из морфологических групп микрофитофоссилий выделяют преобладающую группу микрофитофоссилий, в ней выделяют группы толстостенных (толщина стенки 2 и более мкм) и тонкостенных (толщина стенки менее 2 мкм) микрофитофоссилий, для каждой выделенной группы определяют индекс окраски (таблица 1), каждый индекс окраски коррелируют со шкалой палеотемператур на основе индекса окраски конодонтов (таблица 2),- at the first stage, in the transmitted light, the prevailing group of microphytofossils is distinguished from the morphological groups of microphytofossils, the groups of thick-walled (
- на втором этапе исследования уточняют количественные характеристики на основе спектральных характеристик выделенных групп микрофитофоссилий в инфракрасном диапазоне света, анализируют концентрат органического вещества с уже определенным индексом окраски микрофоссилий (таблица 1), скоррелированным со шкалой палеотемператур на основе индекса окраски конодонтов (таблица 2), и по характеру спектров уточняют палеотемпературные диапазоны пород на уровне градаций катагенеза,- at the second stage of the study, the quantitative characteristics are clarified based on the spectral characteristics of the selected groups of microphytofossils in the infrared range of light, the organic matter concentrate with the already determined microfossil coloration index (table 1), correlated with the paleotemperature scale based on the conodont coloration index (table 2), and by the nature of the spectra, the paleotemperature ranges of the rocks are specified at the level of catagenesis gradations,
- результирующие оценки палеотемпературы микрофитофоссилий определяют на основе сопоставления результатов исследований первого и второго этапов. Для этого из образцов нерастворимого органического вещества со сходными значениями индексов цвета соответствующей группы микрофитофоссилий, т.е. интервала разреза скважины с одинаковым значением палеотемператур, определяемым по индексу цвета микрофитофоссилий, выбирают контрольные образцы для исследований в инфракрасном диапазоне света 4000-400 см-1. Получаемые спектры контрольных образцов сопоставляют с эталонными спектрами, отвечающими определенным градациям катагенеза, которые имеют обоснованные палеотемпературные характеристики (авторская коллекция эталонных спектров с уровнями градаций катагенеза, обоснованными палеотемпературами по значениям отражательной способности витринита, определенных в образцах органического вещества морского генезиса). Таким образом, устанавливают уточненные палеотемпературные характеристики пород для всего интервала пород, выделенного на первом этапе по сходным значениям индексов цвета микрофитофоссилий.- the resulting estimates of the paleotemperature of microphytofossils are determined by comparing the results of studies of the first and second stages. For this, from samples of insoluble organic matter with similar color indices of the corresponding group of microphytofossils, i.e. the interval of the section of the well with the same value of paleotemperatures, determined by the color index of microphytofossils, control samples are selected for studies in the infrared range of light 4000-400 cm -1 . The obtained spectra of control samples are compared with reference spectra corresponding to certain gradations of catagenesis, which have reasonable paleotemperature characteristics (the author’s collection of reference spectra with gradation levels of catagenesis, justified paleotemperatures from vitrinite reflectance values determined in samples of organic matter of marine genesis). Thus, the specified paleotemperature characteristics of the rocks are established for the entire range of rocks identified in the first stage according to similar values of the color indexes of microphytofossils.
Предлагаемый способ определения палеотемператур по цвету микрофитооссилий, позволяет использовать его для более широкого диапазона исследуемых катагенетических изменений пород, включая безвитринитовые отложения (до девонские и сланценосные). Исследования в два этапа с введением измерений ИК-спектра позволяют существенно сузить оценку температурных границ, что дает возможность оценить палеотемпературы на более узком интервале в рамках одной градации катагенеза.The proposed method for determining paleotemperatures by the color of microphytosores, allows it to be used for a wider range of studied catagenetic changes in rocks, including vitamin-free deposits (up to Devonian and shale-bearing). Investigations in two stages with the introduction of measurements of the IR spectrum make it possible to significantly narrow the estimate of the temperature boundaries, which makes it possible to estimate paleotemperatures over a narrower interval within a single gradation of catagenesis.
Оценка палеотемпературы осуществляется не на основе выделения в образце нерастворимого органического вещества одного ископаемого таксона водорослей (вида, рода, семейства) и исследования его окрашенности с применением соответствующей данному таксону цветовой шкалы, а на основе сопоставления различных оптических показателей, получаемых в ходе микроскопических и спектральных исследований.The assessment of paleotemperature is carried out not on the basis of isolating one fossil taxon of algae (species, genus, family) in the sample of insoluble organic matter and studying its coloration using the color scale corresponding to this taxon, but on the basis of a comparison of various optical indicators obtained during microscopic and spectral studies .
Предложенный способ определения катагенеза древних нефтегазоматеринских толщ по микрофитофоссилиям повышает степень достоверности геохимических анализов, а в отдельных случаях может упростить процесс диагностики их генерационного потенциала, позволяя выполнить разбивку скважины по палеотемпературам, определяющим уровень катагенетической зрелости безвитринитовых отложений и определить положение в разрезе границ зон нефтегазообразования.The proposed method for determining the catagenesis of ancient oil and gas source strata by microphytofossils increases the degree of reliability of geochemical analyzes, and in some cases can simplify the process of diagnosing their generation potential, allowing the well to be broken down by paleotemperatures that determine the level of catagenetic maturity of vitamin-free deposits and determine the position in the context of the boundaries of oil and gas formation zones.
Технический результат изобретения выражается в комплексности и повышении достоверности результатов определения палеотемператур пород осуществляемой по качественной и количественной характеристике оптических свойств микрофитофоссилий, экспрессности определения уточняющих количественных характеристик палеотемпературных диапазонов в инфракрасном диапазоне света по контрольным (единичным) образцам, детализации разбивок разреза на узкие интервалы палеотемпературного прогрева пород. Предложенные операции способа определения палеотемператур решают поставленную задачу на основе качественной и количественной оптической характеристики микрофоссилий.The technical result of the invention is expressed in the complexity and increase the reliability of the results of determining the paleotemperatures of rocks carried out by the qualitative and quantitative characteristics of the optical properties of microphytofossils, the expressness of determining the quantitative characteristics of the paleotemperature ranges in the infrared range of light from control (single) samples, detailing the breakdown breakdowns into narrow paleotemperature heating intervals . The proposed operations of the method for determining paleotemperatures solve the problem based on the qualitative and quantitative optical characteristics of microfossils.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
В отобранных образцах осадочных пород выделяют нерастворимое органическое вещество микрофоссилий (в частности, водорослей) путем удаления породной матрицы соляной и плавиковой кислотами.In the selected samples of sedimentary rocks, insoluble organic matter of microfossils (in particular, algae) is isolated by removing the rock matrix with hydrochloric and hydrofluoric acids.
Полученные концентраты ОВ изучают комплексно и последовательно двумя оптическими методами. На первом этапе работ органическое вещество изучают под микроскопом в проходящем свете, определяя визуально при увеличении в 100 раз преобладающую группу морфологических типов, основными характеристиками которой являются форма, размеры и толщина оболочки. На основании этого исследования выделяют морфологические группы толстостенных (толщина стенки 2 и более мкм) и тонкостенных (толщина стенки менее 2 мкм).The obtained OM concentrates are studied comprehensively and sequentially by two optical methods. At the first stage of work, organic matter is examined under a microscope in transmitted light, visually determining with a 100-fold increase the prevailing group of morphological types, the main characteristics of which are the shape, size and thickness of the shell. Based on this study, morphological groups of thick-walled (wall thickness of 2 or more microns) and thin-walled (wall thickness of less than 2 microns) are distinguished.
При увеличении в 400 раз определяют оптические свойства - цвет, его насыщенность и оттеночную окраску оболочек групп микрофоссилий, определяют индекс цвета по обобщающей шкале изменения окраски (таблица 1).With a magnification of 400 times, the optical properties are determined — color, its saturation, and the tint color of the shells of the microfossil groups, and the color index is determined by the generalizing scale of color change (table 1).
Обобщающая оттеночно-цветовая шкала составлена на основе анализа изменения цвета морских микрофоссилий и спор высших растений от зеленого к желтому, коричневому и черному цветам с учетом визуально определяемых оттенков.The generalizing hue-color scale is based on the analysis of color changes in marine microfossils and spores of higher plants from green to yellow, brown and black, taking into account visually defined shades.
Установленные индексы цвета образцов сопоставляют по шкале цвета для разных морфотипов микрофитофоссилий, скоррелированной с палеотемпературами морских отложений по конодонтам (таблица 2).The established color indices of the samples are compared on a color scale for different morphotypes of microphytofossils, correlated with the paleotemperatures of marine sediments by conodonts (table 2).
Корреляция разных шкал по конодонтам и микрофитофоссилиям выполнена на основе комплексного изучения образцов, содержащих разные группы микрофоссилий и соотнесенных с палеотемпературами по конодонтам. С этой целью в интервале отложений со сходными палеотемпературами, установленными по конодонтам, были выделены микрофитофосссилии, затем они исследованы микроскопически в проходящем свете, в результате чего были определены цветовые оттненки микроводорослей разного таксономического состава и морфологии, различающиеся толщиной клеточной оболочки. В результате составлена цветовая шкала с учетом изменения цвета по изменению толстостенных (толщина стенки 2 и более мкм) и тонкостенных (толщина стенки менее 2 мкм) микрофитофоссилий. На основе сопоставления индексов цвета со шкалой изменчивости цвета микрофоссилий в зависимости от палеотемператур (таблица 2) определяют палеотемпературные уровни палеопрогрева пород.The correlation of different scales for conodonts and microphytofossils is based on a comprehensive study of samples containing different groups of microfossils and correlated with paleotemperatures for conodonts. For this purpose, microphytophosphilia were identified in the sediment interval with similar paleotemperatures established by conodonts, then they were examined microscopically in transmitted light, as a result of which color shades of microalgae of different taxonomic composition and morphology, differing by the thickness of the cell wall, were determined. As a result, a color scale was compiled taking into account the color change according to the change in thick-walled (
Из таблицы 2 видно, что диапазоны температур, определяемые визуальным методом, достаточно широки и охватывают две градации катагенеза, что недостаточно для детальных оценок палеотемператур пород и определения зрелости органического вещества.Table 2 shows that the temperature ranges determined by the visual method are quite wide and cover two gradations of catagenesis, which is not enough for detailed estimates of rock paleotemperatures and determination of the maturity of organic matter.
Для устранения этого недостатка на втором этапе проводят диагностику образцов ИК-спектроскопическим методом. По образцам в соответствии с обоснованным диапазонам палеотемператур, которые могут быть отнесены к разным градациям катагенеза, проводят контрольные измерения ИК-спектроскопическим методом. Данный метод используется для диагностики подстадий катагенеза морских отложений (ПК, MK1; МК2; МК2; МК3; МК4; МК5; АК [1]. Это позволяет скорректировать и уточнить палеотемпературные уровни, полученные по данным визуальных наблюдений.To eliminate this drawback, at the second stage, the samples are diagnosed by the IR spectroscopic method. On the samples in accordance with the reasonable ranges of paleotemperatures, which can be attributed to different gradations of catagenesis, carry out control measurements by IR spectroscopic method. This method is used to diagnose the stages of catagenesis of marine sediments (PC, MK 1 ; MK 2 ; MK 2 ; MK 3 ; MK 4 ; MK 5 ; AK [1]. This allows you to adjust and refine paleotemperature levels obtained from visual observations.
Измеряют ИК-спектры образцов выделенных температурных интервалов, сравнивают количественные характеристики по наличию и интенсивности полос поглощения. Таким образом, количественно подтверждается правомерность выделения палеотемпературного интервала и соответственно более детально диагностируются границы зоны нефтеобразования и газообразования.The IR spectra of the samples of the selected temperature ranges are measured, and the quantitative characteristics of the presence and intensity of absorption bands are compared. Thus, the legitimacy of the allocation of the paleotemperature interval is quantitatively confirmed and, accordingly, the boundaries of the zone of oil formation and gas formation are diagnosed in more detail.
Затем сходные по индексам образцы с учетом ИК-спектроскопической диагностики объединяют в группы и соотносят с их положением в разрезе скважины и, таким образом, определяют мощность отложений с одинаковым палеотемпературным уровнем (качественный и количественный уровни определения).Then, samples similar in indices, taking into account IR spectroscopic diagnostics, are combined into groups and correlated with their position in the section of the well and, thus, the thickness of deposits is determined with the same paleotemperature level (qualitative and quantitative determination levels).
Данный способ реализует следующий подход - определение палеотемператур широкого диапазона по цвету микрофоссилий, отвечающий широкому диапазону катагенетических изменений пород, при котором проводятся массовые измерения пород (шлам, керн), контрольные измерения ИК-спектроскопическим методом, позволяющим существенно сузить оценку температурных границ, что дает возможность оценить палеотемпературы на более узком интервале в рамках одной градации катагенеза. Погрешность определения по шкале температур оценивается в ±5°С.This method implements the following approach - the determination of paleotemperatures of a wide range of microfossil colors, corresponding to a wide range of catagenetic changes in rocks, in which mass measurements of rocks (sludge, core) are carried out, control measurements by IR spectroscopic method, which can significantly narrow the assessment of temperature boundaries, which makes it possible to estimate paleotemperatures on a narrower interval within a single gradation of catagenesis. The error of determination on a temperature scale is estimated at ± 5 ° C.
Пример выполнения заявляемого способа.An example of the implementation of the proposed method.
Для определения палеотемператур катагенеза безвитринитовых морских отложений Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции и отложений силура Калининградской области была подобрана коллекция кернового материала пород из глубоких скважин. В коллекцию кернового материала включены отложения из разрезов скважин, отличающиеся глубиной залегания безвитринитовых толщ и фациальными условиями осадконаколения, являющихся ведущими факторами, определяющими палеопрогрев и содержание органического вещества (микрофитофоссилий) в породе.To determine the catagenesis paleotemperatures of vitamin-free marine deposits of the Timan-Pechora oil and gas province and Silurian deposits of the Kaliningrad region, a collection of core rock material from deep wells was selected. The core material collection includes sediment from well sections that differ in the depth of vitamin-free strata and in the facies of sedimentation, which are the leading factors determining paleogreasing and the content of organic matter (microphytofossilia) in the rock.
Отобранные образцы кернового материала, представленные осадочными породами, подвергают механическому дроблению и просеиванию через сито, получают размеры зерен менее 3 мм.The selected core material samples represented by sedimentary rocks are subjected to mechanical crushing and sieving through a sieve, and grain sizes of less than 3 mm are obtained.
Далее стаканы с измельченной породой заливают последовательно соляной и плавиковой кислотами, осадок пропускают через фильтры, фильтрат промывают дистиллированной водой и концентрируют в пробирках.Next, glasses with crushed rock are poured successively with hydrochloric and hydrofluoric acids, the precipitate is passed through filters, the filtrate is washed with distilled water and concentrated in test tubes.
На первом этапе при проведении оценки анализа образцов с целью получения качественной характеристики изменения микрофитофоссилий качественном анализе образцов - определении групп и индексов цвета - используют лабораторный световой микроскоп и соответствующие объективы × 10 и × 40 прокулярах × 10.At the first stage, when evaluating the analysis of samples in order to obtain a qualitative characteristic of the change in microphytophossils, a qualitative analysis of the samples — determining groups and color indices — a laboratory light microscope and corresponding × 10 and × 40 lenses × 10 are used.
Полученный образец исследуют в световом микроскопе в проходящем свете при разных увеличениях × 100 и × 400. При увеличении × 100 получают представление о составе органического вещества и наличии разнообразии морфологических типов микрофитофоссилий. Выбирают наиболее обогащенные водорослями и акритархами образцы и, независимо от их таксономической принадлежности, выделяют из них морфологические группы микрофоссилий с толстыми оболочками (2 и более мкм) и тонкими оболочками (менее 2 мкм).The resulting sample is examined in a transmitted light microscope at different magnifications of × 100 and × 400. With an increase of × 100, an idea is obtained of the composition of organic matter and the presence of a variety of morphological types of microphytofossils. The samples that are most enriched with algae and acritarchs are selected and, regardless of their taxonomic affiliation, morphological groups of microfossils with thick shells (2 or more microns) and thin shells (less than 2 microns) are isolated from them.
Далее визуально диагностируют цветовую окраску оболочек микрофитофоссилий и ее вариации в пределах той или иной группы микрофитофоссилий при увеличении × 400. Определяемый цвет соотносят с общей оттеночно-цветовой шкалой (таблица 1), включающей 12 градаций цвета от прозрачно-зеленоватого на начальной стадии литификации пород до черного и серо-пепельного на подстадиях конца мезокатагенеза - начала апокатагенеза с индексами цвета от 1 до 12. Затем оценивают и регистрируют значения индексов в пределах выделенных групп микрофоссилий в образце. Изменчивость цвета, устанавливаемая по микрофитофоссилиям из девонских и силурийских отложений разрезов Тимано-Печорской НГП, контролировалась палеотемпературой пород, установленной по индексу цвета конодонтов, обнаруженных в этих же интервалах отбора керна. Таким образом, интервалы разреза скважин оказались охарактеризованы по палетемпературными данными, установленными по окраске конодонтовых элементов, с одной стороны, и микрофоссилиями с различным строением оболочек и их цветовыми вариациями, с другой стороны. Проведенное сопоставление послужило основой для последующего создания шкал изменения цвета микрофоссилий для групп «тонкостенных» и «толстостенных» микрофоссилий. В последствие проводились исследования силурийских разрезов Калининградской области и палеотемпературы в ряде разрезов, где конодонты отсутствовали, определялись на основе индексов цвета микрофитофоссилий с единичными контрольными образцами по оптической характеристике, получаемой в инфракрасном диапазоне света.Next, the color coloration of the membranes of microphytofossils and its variations within a given group of microphytofossils with a magnification of × 400 are visually diagnosed. The detected color is correlated with the general hue-color scale (table 1), which includes 12 color gradations from transparent greenish at the initial stage of lithification of rocks to black and gray-ash on the substages of the end of mesocatagenesis - the beginning of apocatagenesis with color indices from 1 to 12. Then, the indices within the selected microfossil groups in the sample are evaluated and recorded. The color variability established by microphytofossils from the Devonian and Silurian sediments of sections of the Timan-Pechora OGP was controlled by the paleotemperature of the rocks, established by the color index of conodonts found in the same coring intervals. Thus, the intervals of the well sections were characterized by paletemperature data established by the color of the conodont elements, on the one hand, and microfossils with different shell structures and their color variations, on the other hand. The comparison provided the basis for the subsequent creation of scales for changing the color of microfossils for the groups of “thin-walled” and “thick-walled” microfossils. Subsequently, studies were conducted of the Silurian sections of the Kaliningrad region and paleotemperature in a number of sections where there were no conodonts, and were determined on the basis of the color indexes of microphytofossils with single control samples from the optical characteristic obtained in the infrared range of light.
Далее установленные индексы (индекс) в пределах каждой группы микрофоссилий сравниваются в соответствии со шкалой изменения цвета данной группы в зависимости от палеотемпературы (таблица 2).Further, the established indices (index) within each group of microfossils are compared in accordance with the color change scale of this group depending on the paleotemperature (table 2).
Объединяя образцы со сходными качественными характеристиками в пределах той или иной группы, соотносят их с интервалом разреза скважины, откуда эти породы были отобраны. По характеристике индексов цвета, определяемой по одной или двум шкалам (в зависимости от наличия одной или двух групп в образце), устанавливают диапазон палеотемператур вмещающих пород. Определяемые диапазоны палеотемператур контролируются значениями 50-70, 70-100, 100-150°С целью уточнения и повышения достоверности определения палеотемператур проводятся исследования органических остатков выборочных образцов, характеризующих интервалы разреза со сходными индексами цвета, ИК-спектроскопическим методом, что означает осуществление следующего этапа.Combining samples with similar qualitative characteristics within a particular group, correlate them with the interval of the well section where these rocks were taken from. According to the characteristics of the color indices, determined on one or two scales (depending on the presence of one or two groups in the sample), a range of paleotemperatures of the host rocks is established. The determined ranges of paleotemperatures are controlled by the values of 50-70, 70-100, 100-150 ° C. In order to clarify and increase the reliability of determining paleotemperatures, organic residues of sample samples characterizing the cut intervals with similar color indices are studied by IR spectroscopy, which means the next step .
На втором этапе для получения количественных волновых характеристик используют инфракрасный спектрометр Specord M 80 и осуществляют анализ в спектральном диапазоне 4000-400 см-1 контрольных образцов. Контрольные образцы выбираются из образцов нерастворимого органического вещества, со сходными значениями индексов цвета соответствующей группы микрофитофоссилий, т.е. интервала разреза скважины с одинаковым значением диапазона палеотемператур, определяемого по индексу цвета микрофитофоссилий.At the second stage, to obtain quantitative wave characteristics, a
ИК-спектроскопическим методом получают количественные спектральные характеристики контрольного образца (образцов). Спектры контрольных образцов сопоставляются с эталонными спектрами, отвечающими определенным градациям катагенеза [1], которые имеют обоснованные палеотемпературные характеристики.The IR spectroscopic method gives quantitative spectral characteristics of the control sample (s). The spectra of the control samples are compared with the reference spectra corresponding to certain gradations of catagenesis [1], which have reasonable paleotemperature characteristics.
По результатам сопоставления полученных спектров образцов с эталонными спектрами оценивается их сходство, и на основании такого сходства определяется палеотемпература отложений. Таким образом, получаемая палеотемпературная характеристика пород, установленная по данным ИК-спектроскопических исследований распространяется на весь интервал разреза, откуда отобраны образцы со сходными индексами цвета. Такой подход, когда ряд образцов со сходными качественными характеристиками по индексам цвета, полученными в обычном световом микроскопе, контролируется по единичным данным измерений в инфракрасном диапазоне света, существенно снижает время проведения исследований по сравнению с временными затратами на исследование всего объема образцов из разреза в инфракрасном диапазоне света.By comparing the obtained spectra of the samples with the reference spectra, their similarity is estimated, and the paleotemperature of the deposits is determined on the basis of this similarity. Thus, the obtained paleotemperature characteristic of the rocks, established according to the data of IR spectroscopic studies, extends to the entire interval of the section, from where samples with similar color indices were taken. This approach, when a number of samples with similar qualitative characteristics by color indices obtained in a conventional light microscope, is controlled by single measurements in the infrared range of light, significantly reduces the time of research compared with the time spent on the study of the entire volume of samples from the section in the infrared range Sveta.
По первому этапу получился результат, позволяющий оценить глубину залегания нефтематеринских отложений, контролируемых палеотемпературой и мощность нефтеносных слоев. Второй этап позволил скорректировать первый результат на уровне градаций катагенеза и показать, что изучаемые вмещающие отложения силура относятся к зоне нефтяного окна, охарактеризованного палеотемпературами в диапазоне 100-150С° (погрешность ±5С°).In the first stage, a result was obtained that allowed us to estimate the depth of the oil source deposits controlled by paleotemperature and the thickness of the oil-bearing layers. The second stage made it possible to correct the first result at the level of catagenesis gradations and show that the studied enclosing silurian deposits belong to the oil window zone, characterized by paleotemperatures in the range of 100-150 ° C (error ± 5 ° C).
Материалы, поясняющие сущность изобретения, приведены в таблицах 1 и 2.Materials explaining the invention are shown in tables 1 and 2.
Таким образом, предлагаемый способ является комплексным и экспрессным в исполнении, осуществляется на основе анализа качественной и количественной характеристики оптических свойств микрофитофоссилий, что обеспечивает получение достоверных и детальных оценок палеотемператур катагенеза безвитринитовых отложений (нефтегазоматеринских пород, сланценосных толщ).Thus, the proposed method is complex and expressive in execution, based on the analysis of the qualitative and quantitative characteristics of the optical properties of microphytofossils, which provides reliable and detailed estimates of the catagenesis paleotemperatures of vitamin-free deposits (oil and gas source rocks, shale-bearing strata).
ЛитератураLiterature
1. Неручев С.Г., Вассоевич Н.Б., Лопатин Н.В. О шкале катагенеза в связи с нефтеобразованием // Горючие ископаемые. - М.: Наука, 1976. - С.47-52.1. Neruchev S. G., Vassoevich N. B., Lopatin N. V. On the scale of catagenesis in connection with oil production // Combustible minerals. - M .: Nauka, 1976 .-- S.47-52.
2. Палеотемпературы зон нефтеобразования / И.И. Аммосов, Б.Г. Бабашкин, Н.П. Гречишников. - М., Наука, 1975 г. - 112 с.2. Paleotemperature zones of oil formation / II. Ammosov, B.G. Babashkin, N.P. Buckwheat. - M., Science, 1975 - 112 p.
3. Аммосов Н.И., Горшков В.Н., Гречишников Н.П. Палеотемпературы преобразования нефтегазоносных отложений. М., Наука, 1980. - 110 с.3. Ammosov N.I., Gorshkov V.N., Grechishnikov N.P. Paleotemperatures of transformation of oil and gas deposits. M., Science, 1980 .-- 110 s.
4. Петрология органических веществ в геологии горючих ископаемых / И.И. Аммосов, В.И.Горшков, Н.П. Гречишников и др. М.: Наука, 1987. - 335 с.4. Petrology of organic substances in the geology of combustible minerals / II. Ammosov, V.I. Gorshkov, N.P. Grechishnikov et al. M .: Nauka, 1987 .-- 335 s.
5. Парпарова Г.М., Жукова А.В. Углепетрографические методы в изучении осадочных пород и полезных ископаемых. Л: Недра, 1990. - 308 с.5. Parparova G.M., Zhukova A.V. Carbon petrographic methods in the study of sedimentary rocks and minerals. L: Nedra, 1990 .-- 308 p.
6. Ровнина Л.В. РД-39-11-1142-84. Определение исходного типа и уровня катагенеза рассеянного органического вещества палинологическим методом ИГ и РГИ. М., 1984 г. Министерство нефтяной промышленности, 1984. - 17 с.6. Rovnina L.V. RD-39-11-1142-84. Determination of the initial type and level of catagenesis of scattered organic matter by the palynological method of IG and RGI. M., 1984, the Ministry of the oil industry, 1984. - 17 p.
7. Ровнина Л.В. Палинологический метод в оценке катагенеза органического вещества // Палинология: теория и практика: материалы XI Всерос. палинол. конф. М., 2005. - С.90-91.7. Rovnina L.V. The palynological method in assessing the catagenesis of organic matter // Palinology: Theory and Practice: Materials XI All-Russian. palynol. conf. M., 2005 .-- S.90-91.
8. Патент RU №2085974, G01V 8/00, 9/00.8. Patent RU No. 2085974,
9. Фомин А.Н. Диагностика стадий катагенеза по отражательной способности псевдовитринита / Методы исследования природных органических веществ /под ред А.А. Трофимука. - Новосибирск: Наука, 1985. - С.32-37.9. Fomin A.N. Diagnosis of stages of catagenesis by the reflectivity of pseudovitrinite / Methods for the study of natural organic substances / edited by A.A. Trofimuka. - Novosibirsk: Nauka, 1985 .-- P.32-37.
10. Фомин А.Н. Катагенез органического вещества и нефтегазоносность мезозойских (юра, триас) и палеозойских отложений Западно-Сибирского мегабассейна / автореферат диссертации на соискание степени д. геолого-минералогических наук. Новосибирск, 2005. - 35 с.10. Fomin A.N. Catagenesis of organic matter and the oil and gas potential of the Mesozoic (Jurassic, Triassic) and Paleozoic sediments of the West Siberian megabasin / dissertation for the degree of geological and mineralogical sciences. Novosibirsk, 2005 .-- 35 p.
11. Фомин А.Н. Катагенез органического вещества и нефтегазоносность мезозойских и палеозойских отложений Западно-Сибирского мегабассейна. - Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2011. -331 с.11. Fomin A.N. Catagenesis of organic matter and oil and gas potential of the Mesozoic and Paleozoic sediments of the West Siberian megabasin. - Novosibirsk: INGG SB RAS, 2011. -331 p.
12. Epstein A.G., Epstein J.B. & Harris L.D. Conodont Color Alteration - an Index Organic Metamorphism // U.S. Geological Survey Propfessional Paper 995. 1977. 27 p.12. Epstein A.G., Epstein J.B. & Harris L.D. Conodont Color Alteration - an Index Organic Metamorphism // U.S. Geological Survey Propfessional Paper 995. 1977. 27 p.
13. Jones G.L. в 1992 г. (Jones G.L. Irish Carboniferous conodonts record maturation levels and the influence of tectonism, igneous activity and miniralization. Terra Nova, 1992, 4. P.238-244.13. Jones G.L. in 1992 (Jones G. L. Irish Carboniferous conodonts record maturation levels and the influence of tectonism, igneous activity and miniralization. Terra Nova, 1992, 4. P.238-244.
14. Здобнова Е.Н. / Водоросли Tasmanites Newton, 1875 нижнепермских отложений западной части Прикаспийской впадины и их значение для стратиграфии и нефтяной геологии // Известия Саратовского университета. 2011. Т.11. Сер. Науки о Земле, вып.2. - С.57-63.14. Zdobnova E.N. / Algae Tasmanites Newton, 1875 Lower Permian deposits of the western part of the Caspian basin and their significance for stratigraphy and oil geology // Bulletin of the University of Saratov. 2011.V.11. Ser. Earth Sciences, vol. 2. - S. 57-63.
Claims (2)
на первом этапе в проходящем свете проводят анализ микрофитофоссилий в образце и определяют наличие групп микрофитофоссилий, различающихся по толщине клеточной стенки - толстостенных с толщиной стенки 2 и более мкм и тонкостенных с толщиной стенки менее 2 мкм, для каждой выделенной группы определяют индекс окраски, который коррелируют со шкалой палеотемператур на основе индекса окраски конодонтов,
на втором этапе определяют количественные показатели на основе спектральных характеристик микрофитофоссилий в инфракрасном диапазоне света и уточняют палеотемпературные интервалы катагенеза на уровне градаций,
результирующие оценки палеотемпературы пород по микрофитофоссилиям определяют на основе сопоставления результатов исследований первого и второго этапов.1. A method for determining the paleotemperatures of catagenesis of nitrite-free deposits by the optical characteristics of microphytofossils, including sampling sedimentary rocks, isolating insoluble organic matter represented by microphytofossils from them, studying insoluble organic matter by optical methods and establishing paleotemperature, characterized in that the study is carried out by optical methods in two stages :
at the first stage, in transmitted light, the analysis of microphytofossils in the sample is carried out and the presence of groups of microphytofossils that differ in the thickness of the cell wall — thick-walled with a wall thickness of 2 or more microns and thin-walled with a wall thickness of less than 2 microns — is determined for each selected group, the color index is determined, which correlate with a scale of paleotemperatures based on the color index of conodonts,
at the second stage, quantitative indicators are determined based on the spectral characteristics of microphytofossils in the infrared range of light and the paleotemperature ranges of catagenesis are specified at the gradation level,
the resulting estimates of the paleotemperature of rocks by microphytofossils are determined by comparing the results of studies of the first and second stages.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013132430/28A RU2529650C1 (en) | 2013-07-12 | 2013-07-12 | Method of determining paleotemperatures of catagenesis of vitrinite-free deposits on optical characteristics of microphytofossils |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013132430/28A RU2529650C1 (en) | 2013-07-12 | 2013-07-12 | Method of determining paleotemperatures of catagenesis of vitrinite-free deposits on optical characteristics of microphytofossils |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2529650C1 true RU2529650C1 (en) | 2014-09-27 |
Family
ID=51656756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013132430/28A RU2529650C1 (en) | 2013-07-12 | 2013-07-12 | Method of determining paleotemperatures of catagenesis of vitrinite-free deposits on optical characteristics of microphytofossils |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2529650C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2634254C1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-10-24 | Открытое акционерное общество "Томский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа" | Method for determining mature coal-bearing oil-source rocks and specifying their catagenesis |
| CN111861838A (en) * | 2020-08-24 | 2020-10-30 | 电子科技大学 | Method and system for distinguishing forest degradation cause in mountain area |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1000908A1 (en) * | 1981-08-20 | 1983-02-28 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Ядерной Геофизики И Геохимии | Organic substance catagenesis degree determination method |
| RU2085974C1 (en) * | 1995-01-11 | 1997-07-27 | Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья | Device for detection of retrogressive evolution of organic materials in gas-oil rocks |
-
2013
- 2013-07-12 RU RU2013132430/28A patent/RU2529650C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1000908A1 (en) * | 1981-08-20 | 1983-02-28 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Ядерной Геофизики И Геохимии | Organic substance catagenesis degree determination method |
| RU2085974C1 (en) * | 1995-01-11 | 1997-07-27 | Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья | Device for detection of retrogressive evolution of organic materials in gas-oil rocks |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ЗДОБНОВА Е.Н., "Миоспоры и водоросли Tasmanites нижнепермских подсолевых отложений Волгоградского Заволжья и их значение для стратиграфии и нефтегазовой геологии", АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание степени кандидата геолого-минералогических наук , Саратов, 2009 г. EPSTEIN A.G., EPSTEIN J.B., HARRIS L.D., "Conodont color alteration - an index to organic metamorphism",U.S. GEOLOGICAL SURVEY PROFESSIONAL PAPER 995, 1977г., стр.27. * |
| МАКАРОВА И.Р., СУХАНОВ А.А., "Методические аспекты изучения катагенеза сапропелевого органического вещества в связи с оценкой нефтегазоносности", электронное научное издание "НЕФТЕГАЗОВАЯ ГЕОЛОГИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА", 2011 г., т.6. * |
| ФОМИН А.Н., "Катагенез органического вещества и нефтегазоностность мезозойских и палеозойских отложений Западно-Сибирского мегабассейна", АВТОРЕФЕРАТ на соискание степени доктора геолого-минералогичеких наук, Новосибирск, 2005 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2634254C1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-10-24 | Открытое акционерное общество "Томский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа" | Method for determining mature coal-bearing oil-source rocks and specifying their catagenesis |
| CN111861838A (en) * | 2020-08-24 | 2020-10-30 | 电子科技大学 | Method and system for distinguishing forest degradation cause in mountain area |
| CN111861838B (en) * | 2020-08-24 | 2023-05-09 | 电子科技大学 | Method and system for discriminating forest degradation cause in mountain area |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wilkins et al. | RaMM (Raman maturity method) study of samples used in an interlaboratory exercise on a standard test method for determination of vitrinite reflectance on dispersed organic matter in rocks | |
| Schopf et al. | Confocal laser scanning microscopy and Raman imagery of the late Neoproterozoic Chichkan microbiota of South Kazakhstan | |
| Araujo et al. | Petrographic maturity parameters of a Devonian shale maturation series, Appalachian Basin, USA. ICCP Thermal Indices Working Group interlaboratory exercise | |
| Schito et al. | Comparing optical and Raman spectroscopic investigations of phytoclasts and sporomorphs for thermal maturity assessment: the case study of Hettangian continental facies in the Holy cross Mts.(central Poland) | |
| Sanders et al. | Molecular mechanisms of solid bitumen and vitrinite reflectance suppression explored using hydrous pyrolysis of artificial source rock | |
| Pang et al. | Raman spectroscopy and structural heterogeneity of carbonaceous material in Proterozoic organic-walled microfossils in the North China Craton | |
| Pradier et al. | Fluorescence of organic matter and thermal maturity assessment | |
| RU2529650C1 (en) | Method of determining paleotemperatures of catagenesis of vitrinite-free deposits on optical characteristics of microphytofossils | |
| Craddock et al. | Comparison of quantitative mineral analysis by X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy | |
| Goodarzi et al. | Thermal maturity of Early Paleozoic sediments as determined by the optical properties of marine-derived organic matter—A Review | |
| Omodeo-Salé et al. | Characterization of the source rocks of a paleo-petroleum system (Cameros Basin) based on organic matter petrology and geochemical analyses | |
| Smith | Spectral correlation of spore coloration standards | |
| RU2684670C1 (en) | Method of detecting improved reservoir properties of high-carbon rocks | |
| Geddes et al. | Hydrocarbon fluid inclusion fluorescence: a review | |
| Stasiuk et al. | Thermal maturity, alginite-bitumen transformation, and hydrocarbon generation in Upper Ordovician source rocks, Saskatchewan, Canada | |
| Suchý et al. | Illite ‘crystallinity’, maturation of organic matter and microstructural development associated with lowest-grade metamorphism of Neoproterozoic sediments in the Tepla-Barrandian unit, Czech Republic | |
| Ertug et al. | Palynofacies, paleoenvironment and thermal maturity of early Silurian shales in Saudi Arabia (Qusaiba Member of Qalibah Formation) | |
| Ujiié | Brightness of pollen as an indicator of thermal alteration by means of a computer-driven image processor: statistical thermal alteration index (stTAI) | |
| Thakur et al. | Palynofacies characterization for hydrocarbon source rock evaluation in the Subathu Formation of Marhighat, Sirmaur district, Himachal Pradesh | |
| Sorkhabi | Back to source rocks: part II | |
| del Moral et al. | Reflectance spectroscopy in combination with cluster analysis as tools for identifying the provenance of Neolithic flint artefacts | |
| Obermajer et al. | Application of acritarch fluorescence in thermal maturity studies | |
| Yule et al. | Spore transmittance (% St): a quantitative method for spore colour analysis | |
| Nowaczewski | Biomarker and paleontological investigations of the Late Devonian extinctions, Woodford Shale, southern Oklahoma | |
| RU2085974C1 (en) | Device for detection of retrogressive evolution of organic materials in gas-oil rocks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200713 |