Связь валентных колебаний алифатических групп со структурно-геохимическими характеристиками нефтей единого генетического типа на примере месторождения турия-север (Паннонский бассейн, Сербия)

Abstract

The paper describes an investigation of structural and geochemical properties of genetically similar crude oils from the Turija-sever field located in the South-Eastern Pannonian Basin, Serbia. Samples from 56 wells were examined by infrared spectroscopy (IR) and gas chromatography (GC). The IR spectral region of 2800– 3000 cm–1 was modeled by the sum of Lorentzian functions to reveal the contributions of aliphatic stretching vibrations, from which the alkane branching factor was evaluated. Being dependent on the aliphatic chain branching, the CH2 absorption peaks shifted by 3–4 cm–1 towards high frequencies when passing from the least-branched to the most-branched oil samples. This is associated with an increase in the fraction of gauche-conformations in polymethylene fragments. GC data shows the similarity of Turija-sever oils in thermal maturity, corresponding to to the early stage of liquid hydrocarbon generation and revealing a mixed aquatic-terrigenous origin of the precursor organic matter (OM) generated in a transitional reducing to weakly oxidizing depositional environment. In view of a significant correlation revealed between the alkane branching and the geochemistry, the samples were readily divided into two groups. Specifically, oils of Group I have a higher contribution of algae to the precursor OM and were generated under more reducing conditions than oils of Group II. The obtained data demonstrates in practice the advantage of the GC-IR combination to explain the structural and geochemical properties of sedimentary OM.

Целью работы являлось изучение структурно-геохимических характеристик генетически сходных нефтей месторождения Турия-север, расположенного в юго-восточной части Паннонского бассейна на территории Сербии. Методами инфракрасной спектроскопии (ИК) и газожидкостной хроматографии (ГЖХ) были исследованы образцы из 56 скважин. Моделированием области ИК-спектра 2800-3000 см-1 суммой функций Лоренца были выделены вклады валентных колебаний алифатических групп, на основании которых рассчитывалась степень разветвления алканов. Положение пиков поглощения групп CH2 зависит от разветвленности алифатических цепей, смещаясь на 3-4 см-1 в сторону высоких частот при переходе от минимальной к максимальной степени разветвления для рассматриваемой коллекции нефтей, что связано с сопутствующим увеличением доли гош-конформаций в полиметиленовых фрагментах. Согласно данным ГЖХ, нефти месторождения Турия-север близки по степени термической преобразованности, которая соответствует ранней стадии генерирования жидких углеводородов и характеризуются смешанным аквагенно-терригенным происхождением исходного органического вещества (ОВ), сформировавшегося в переходной восстановительно-слабоокислительной обстановке осадконакопления. Степень разветвления алканов показала значимую корреляцию с геохимическими параметрами, позволяя разделить образцы на две группы: нефти группы I с повышенным вкладом водорослей в исходном ОВ и сформировавшиеся в более восстановительных условиях по сравнению с группой II. Полученные результаты на практике демонстрируют преимущество сочетания методов ГЖХ и ИК-спектроскопии для выяснения структуры и геохимических особенностей осадочного ОВ.