Теоретико-методологическая характеристика люминесцентно-битуминологического анализа каменного материала

В статье предпринята попытка систематизации данных о методе люминесцентно-битуминологического анализа каменного материала, применяемом при проведении нефтегеологических исследований. Коротко сформулированы физико-теоретическая основа, цель, задачи, этапы, технология, методика, преимущества и недостатки, область и направления использования изучаемого метода.

Ключевые слова: люминесцентно-битуминологический анализ, люминесцентно-битуминологический метод изучения каменного материала.

Люминесцентно-битуминологический анализ (ЛБА) получил широкое распространение при проведении нефтегеологических исследований, однако его физико-теоретическая основа в настоящее время остается предметом активного осмысления со стороны ученых и практиков, изыскивающих возможности усовершенствования методики и приведения ее в соответствие с новейшими тенденциями геолого-геофизических технологий [1]. Люминесцентно-битуминологический метод изучения каменного материала — представляет собой полуколичественный метод определения содержания и состава рассеянных в породе битуминозных веществ, основанный на наблюдении их люминесценции [3].

Физико-теоретическую основу ЛБА составляет исследование закономерностей, существующих между количеством и составом битуминозных веществ и комплексом люминесцентных свойств этих веществ (цветом, интенсивностью люминесценции и битуминозных веществ, наличием фосфоресценции). Такие закономерности основаны на способности нефтей и битумов светиться под воздействием ультрафиолетовых лучей.

При проведении ЛБА ртутно-кварцевая лампа сверхвысокого давления производит ультрафиолетовое излучение (с применением светофильтров для выделения требуемой зоны спектра), тем самым возбуждая свечение битуминозных веществ. Цвет люминесценции битума определяется главным образом содержанием масляного и смоляного компонентов, люминесцирующих соответственно голубоватым и желто-бурым цветами. Легкие нефти люминесцируют синевато-серым и бледно-желтым, нефть среднего удельного веса — темно-желтым и желтовато-коричневым, тяжелые (окислившиеся) нефти — буровато-коричневыми цветами.

Основная цель ЛБА — изучение качественной характеристики битуминозных веществ и количественной оценки их содержания в различных средах — в горных породах, в глинистых растворах, в шламе, в воде. Также ЛБА позволяет количественно определять содержание основных групп органических соединений в природных битумах и нефтях.

В качестве ключевых достоинств люминесцентных методов можно отметить оперативность выполнения и высокую чувствительность. Последняя позволяет определить наличие битуминозных компонентов даже при чрезвычайно малом количестве исследуемого вещества в породе. Кроме того, ЛБА дает возможность наблюдения непосредственного характера распределения исследуемых веществ в естественном залегании.

Для проведения визуального ЛБА требуется наличие несложного инструментария, методика и технология выполнения метода содержат комплекс простых действий, что также является преимуществами метода, дающими возможность визуальных наблюдений и высокую наглядность получаемых результатов.

Простота и доступность метода обуславливает его широкое применение. Люминесцентно-битуминологический анализ широко используется при проведении нефтегеологических исследований, особенно на их поисковом этапе. В соответствии с национальным стандартом Российской Федерации ЛБА включен в качестве обязательного исследования в состав комплекса геолого-технологических исследований как при бурении опорных, параметрических, структурных, поисково-оценочных и разведочных скважин, так и при бурении горизонтальных и эксплуатационных скважин [4].

Однако, давая методу ЛБА объективную характеристику, нельзя не отметить его недостатки. Как исследование, носящее полуколичественный характер, люминесцентно-битуминологический анализ не позволяет установить точного количества битумозного вещества в материале. Применяя ЛБА, можно получить очень приблизительную оценку его состава.

1. Просмотр образцов под люминесцентной лампой и капельно-люминесцентный анализ. На данном этапе осматривают образцы каменного материала при дневном свете, фиксируя в журнале их литологические характеристики. Далее осматривают образцы каменного материала под ультрафиолетовой лампой, что дает возможность установить характер распределения битуминозных веществ во вмещающих породах и минералах.

Простота этого вида анализа позволяет производить массовое опробование каменного геологического материала. Данный прием люминесцентного анализа очень ценен для первичной диагностики сингенетичности и эпигенетичности битуминозных веществ.

2. Люминесцентно-битуминологический анализ в одном растворителе. Этот вид анализа, также как и капельный, является массовым и может выполняться как в полевых, так и в лабораторных условиях. Он используется для определения содержания извлекаемых хлороформом битуминозных веществ (битумоидов) и их примерной качественной характеристики.
3. Люминесцентно-битуминологический анализ при последовательной экстракции хлороформом и спиртобензолом. Проводится капельно-люминесцентный анализ по методике, рекомендованной В. Н. Флоровской [5]. В результате проведённых исследований на первом этапе даётся предварительное заключение о наличии битуминозных веществ, характере их распределения, примерном количественном содержании (много, мало) и качественном составе битумоидов (лёгкий, средний, тяжёлый).
4. Осуществляется в проточной струе двух растворителей в трубках с оттянутыми концами. Анализ применяется для обнаружения, первичной диагностики и выяснения характера распределения битуминозных веществ в горных породах, содержащихся как в рассеянном, так и концентрированном состоянии. Суть данных исследований — в наблюдении за люминесценцией битуминозных веществ, находящихся в растворах органических растворителей и на капиллярных вытяжках.

По диагностике битуминозных веществ приводятся данные о наличии в исследуемом районе рассеянных (сингенетичных) и концентрированных битуминозных веществ (эпигенетичных битумоидов), указывается на их распространение и приуроченность к тем или иным породам, нефтегазоносным комплексам или отдельным ярусам, наличие перспективных в отношении нефтегазоносности интервалов, выдаются рекомендации по выделению объектов опробования или испытания скважин [2].

Литература:

1. Бачурин И. И., Лосев А. П. Оцифровка визуальной методики люминесцентно-битуминологического анализа // Тезисы докладов, представленных на IV съезде аналитиков России 26–30 сентября 2022 г. М.: ГЕОХИ РАН, 2022. С. 340.
2. Васильев В. В. Геохимические исследования при поисках нефти и газа [Текст]: метод. указания / В. В. Васильев. — Ухта: УГТУ, 2013. С. 24–28.
3. Люминесцентно-битуминологический анализ: методическое пособие по выполнению анализа для бакалавров направления 05.03.01 «Геология», профиль «Геология и геохимия горючих ископаемых» / И. Н. Плотникова, Р. А. Батырбаева, В. М. Смелков. — Казань: Казан. ун-т. — 2015. С. 14.
4. Национальный стандарт Российской Федерации. Скважины нефтяные и газовые. Геолого-технологические исследования. Общие требования (Дата введения 01.03.2017) / Утвержден Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 июля 2016 г. N 849-ст.
5. Флоровская В. Н., Мелков В. Г. О научных основах люминесцентно-битуминологического анализа. — М. Издательство Московского университета — 1957 г. — 292 с.