ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА УГЛЕЙ ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Актуальность изучения нетрадиционных газовых ресурсов обусловлена широким распространением нетрадиционных источников газа, имеющих огромный ресурсный потенциал. Их конкурентоспособность в перспективе приблизится к традиционным газовым месторождениям вследствие истощения запасов последних. В Сибирском регионе сосредоточено более 30% мировых ресурсов угля. Колоссальный ресурсный потенциал и высокие перспективы роста угледобычи требуют научно-обоснованного подхода к его освоению [1, с. 96].

Нефтяные угли – это углистые породы с высоким содержанием керогена, способные генерировать нефти при катагенезе, что делает их ключевыми объектами для оценки ресурсной базы. Современные подходы геохимической оценки углей предполагают интеграцию аналитических методов для изучения их состава, генетического происхождения и нефтегенерационного потенциала. Комплексная оценка органического вещества углей начинается с пиролитических методов, таких как пиролиз по методу Rock-Eval. Данный метод позволяет определить общее содержание органического углерода (TOC) и генерационный потенциал (S₁, S₂) для характеристики зрелости керогена. Дополнительно применяются хромато-масс-спектрометрия и газовая хроматография для анализа биомаркеров, выявляющих состав ископаемого органического вещества и его катагеническую зрелость [2,с. 71].

Проблемой является то, что традиционные методы анализа углей имеют ряд недостатков, такие как длительный процесс пробоподготовки и частичное или полное разрушение исследуемого образца.  В связи с этим требуется поиск альтернативных методов и применение новых подходов для быстрой оценки газоносности углей.

Актуальность связана с тем, что ИК-спектроскопия и ИК-микроскопия являются доступными и экономичными методами исследования органического вещества напрямую в углях, избегая необходимости длительной подготовки проб.

Целью данной работы является разработка подхода исследования углей методами ИК-спектроскопии и ИК-микроскопии для определения их газопотенциала.

Был проведен структурно-групповой анализ образцов углей газовых месторождений Западной Сибири методом ИК-Фурье-спектроскопии.

1

2

3

Рисунок 1. ИК-спектры углей газовых месторождений Западной Сибири.

а – образец №1; б – образец №2; в – образец №3

Полученные ИК-спектры содержат полосы поглощения валентных симметричных и асимметричных колебание –СН₂– групп алифатических фрагментов в области 28770–2845 и 2950–2915 см^-1 соответственно. Также наблюдаются валентные колебания С–Н групп ароматического кольца в области 3100–3000 см^-1 и валентные колебания С=С ароматического кольца в диапазоне 1625–1575 см^-1. В области 800–750 см^-1 находится характеристический дублет, относящийся к колебаниям Si–O–Si кварца. В интервале 1100–1000 см^-1 находится полоса поглощения колебания    Al–O–Al глинистых материалов. Сильные полосы поглощения около 530 и 460 см^-1 относятся к валентным и деформационным колебаниям тетраэдров кремнекислородного каркаса (O–Si–O и Si–O–Si). Также обнаружены полосы поглощения плоскостных и внеплоскостных деформационных и асимметричных валентных колебаний СО₃^2– в области 712, 886 и 1400 см^-1 соответственно.

Также было определено содержание кварца, глинистых и силикатных минералов, ароматических и алифатических фрагментов органического вещества методом нормирования спектра. Содержание органического вещества оценивали как сумму алифатических и ароматических фрагментов.

Таблица 1.

Содержание органического вещества и минеральных компонентов в образцах углей методом нормирования ИК-спектров пропускания

Таким образом, было установлено, что образец №2 существенно отличается от образцов №1 и №3 по составу: в нем зафиксировано максимальное содержание органического вещества (80,108%). Образцы №1 и №3 характеризуются более низким содержанием органического вещества, 9,436% и 13,102% соответственно, а также повышенной долей минеральных компонентов, прежде всего глинистыми и силикатными компонентами.