Концентрирование минералов-индикаторов из нефтяных пород-коллекторов методом высокоградиентной магнитной сепарации

В условиях растущего потребления углеводородов и исчерпания известных месторождений разработка новых методов разведки и оценки залежей, особенно в сложных геологических условиях, приобретает особую актуальность. Данная работа посвящена обоснованию применения высокоградиентной магнитной сепарации для концентрирования минералов-индикаторов в породах-коллекторах как геохимических маркеров глубинной нефти. Объектом исследования стали образцы керна пород-коллекторов Нерутынского месторождения, отобранные с глубин 2833,77−2833,97 м (К 3.2), 2920,86−2921,0 м (К 4.1) и 3911,14−3911,4 м (К 1.4). Исследования подтвердили эффективность высокоградиентной магнитной сепарации для извлечения магнитной фракции и концентрирования микроэлементов (ванадий, никель, стронций, рубидий, титан), являющихся важными индикаторами нафтидогенеза. Установлена корреляция между содержанием этих элементов и глубиной залегания образцов, что позволяет интерпретировать геохимические изменения в разрезе и их влияние на образование и миграцию углеводородов. Выявленная взаимосвязь между элементным составом и физико-химическими условиями углубляет понимание термодинамических процессов в земной коре и открывает новые перспективы для разведки и разработки нефтяных месторождений в сложных геологических условиях. Концентрирование микроэлементов с помощью высокоградиентной магнитной сепарации повышает точность геохимического анализа и может стать перспективным направлением для поиска глубинной нефти.

Александрова Т. Н., Николаева Н. В., Кузнецов В. В., Афанасова А. В., Ромашев А. О. Концентрирование минералов-индикаторов из нефтяных пород-коллекторов методом высокоградиентной магнитной сепарации // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2025. — № 11-1. — С. 220—239. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_111_0_220.

Работа выполнена в рамках государственного задания «Исследование термодинамических процессов Земли с позиции генезиса углеводородов на больших глубинах» FSRW — 2024−0008. 

Александрова Татьяна Николаевна¹ — докт. техн. наук, профессор, член-корр. РАН, зав. каф. обогащения полезных ископаемых, ORCID ID: 0000-0002-3069-0001, e-mail: Aleksandrova_TN@pers.spmi.ru;
Николаева Надежда Валерьевна¹ — канд. техн. наук, доцент кафедры обогащения полезных ископаемых, ORCID ID 0000-0001-7492-1847, e-mail: Nikolaeva_nv@pers.spmi.ru;
Кузнецов Валентин Вадимович — канд. техн. наук, ассистент кафедры обогащения полезных ископаемых, ORCID ID 0000−00016159−316X, e-mail: kuznetsov@vvalen.ru;
Афанасова Анастасия Валерьевна¹ — канд. техн. наук, доцент кафедры обогащения полезных ископаемых, ORCID ID: 0000-0002-8451-2489, e-mail: Afanasova_av@pers.spmi.ru;
Ромашев Артём Олегович¹ — канд. техн. наук, доцент кафедры обогащения полезных ископаемых, ORCID ID: 0000-0003-3210-8000, e-mail: Romashev_ao@pers.spmi.ru.
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, 199106, Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21 линия д.2, Россия.

Николаева Надежда Валерьевна, e-mail: Nikolaeva_nv@pers.spmi.ru

1. Litvinenko V., Bowbriсk I., Naumov I., Zaitseva Z. Global guidelines and requirements for professional competencies of natural resource extraction engineers: Implications for ESG principles and sustainable development goals // Journal of Cleaner Production. 2022, vol. 338, pp. 1–9. DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.130530.
2. Cherepovitsyn A., Kazanin A., Rutenko E. Strategic Priorities for Green Diversification of Oil and Gas Companies // Energies. 2023, vol. 16(13), p. 4985. DOI: 10.3390/en16134985.
3. Prischepa O. M., Kireev S. B., Nefedov Y. V., Martynov A. V., Lutsky D. S., Krykova T. N., Sinitsa N., Xu R. Theoretical and methodological approaches to identifying deep accumulations of oil and gas in oil and gas basins of the Russian Federation // Frontiers in Earth Science. 2023, vol. 11, pp. 1–35. DOI: 10.3389/feart.2023.1192051.
4. Petrakov D. G., Karmanskiy D. A. Comparison of Analytical and Experimental Methods for Determining Dependency of Permeability of Clayey Sandstones on Effective Pressure // International Journal of Engineering, Transactions B: Applications. 2025, vol. 38(11), pp. 2502–2510. DOI: 10.5829/ije.2025.38.11b.03.
5. Dengaev A., Shishulin V., Safiullina E., Palyanitsina A. Modeling Results for the Real Horizontal Heavy-Oil-Production Well of Mechanical Solids // Energies. 2022, vol. 15(14), p. 5182. DOI: 10.3390/en15145182.
6. Palyanitsina A., Safiullina E., Byazrov R., Podoprigora D., Alekseenko A. Environmentally Safe Technology to Increase Efficiency of High-Viscosity Oil Production for the Objects with Advanced Water Cut// Energies. – 2022. - 15(3). - 753. DOI: 10.3390/en15030753. 
7. Лурье М. А. Свойства и состав глубинных флюидов — источников углеводородов, гетерокомпонентов и микроэлементов абиогенных нефтей // Геология нефти и газа. — 2020. — № 3. — С. 43–49. DOI: 10.31087/0016-7894-2020-3-43−49.
8. Большакова М. А., Ситар К. А., Кожанов Д. Д. Об особенностях состава и свойств древних нефтегазоматеринских отложений // Записки Горного института. — 2024. — Т. 269. — С. 700–707.
9. Тимурзиев А. И. Миф «энергетического голода» от Хабберта и пути воспроизводства ресурсной базы России на основе реализации проекта «Глубинная нефть» // Бурение и нефть. — 2019. — № 1. — С. 12–21.
10. Chengzao Jia, Xiongqi Pang, Yan Song. The mechanism of unconventional hydrocarbon formation: Hydrocarbon self-sealing and intermolecular forces // Petroleum Exploration and Development. 2021, vol. 48, iss. 3, pp. 507–526.
11. Александрова Т. Н., Кузнецов В. В., Николаева Н. В. Потенциальные микроэлементные маркеры процессов нафтогенеза: моделирование и эксперимент // Записки Горного института. — 2024. — Т. 269. — С. 687–699.
12. Прищепа О. М., Луцкий Д. С., Киреев С. Б., Синица Н. В. Термодинамическое моделирование как основа прогноза фазовых состояний углеводородных флюидов на больших и сверхбольших глубинах // Записки Горного института. — 2024. — Т. 269. — С. 815–832.
13. Якубова С. Г., Абилова Г. Р., Тазеева Э. Г., Тазеев Д. И., Миронов Н. А., Милордов Д. В., Якубов М. Р. Сопоставительный анализ ванадилпорфиринов, выделенных из асфальтенов тяжелых нефтей с высоким и низким содержанием ванадия // Нефтехимия. — 2022. — Т. 62. — № 1. — С. 99–110. DOI: 10.31857/S002824212201004X.
14. Иванова Ю. Б., Семейкин А. С., Пуховская С. Г., Мамардашвили Н. Ж. Синтез, спектральные и координационные свойства мезо-тетраарилпорфиринов // Журнал органической химии. — 2019. — Т. 55. — № 12. — С. 1888–1894. DOI: 10.1134/S0514749219120115.
15. Walters C. C., Isaksen G. H., Peters K. E. Applications of Light Hydrocarbon Molecular and Isotopic Compositions in Oil and Gas Exploration // Analytical Advances for Hydrocarbon Research. 2003, pp. 247–266. DOI: 10.1007/978−1-4419−9212−3_10.
16. Balitsky V. S, Balitskaya L. V., Bublikova T. M., Borkov F. P. Water-hydrocarbon inclusions in synthetic quartz, calcite, and fluorite crystals grown from oil-bearing hydrothermal solutions (experimental data) // Doklady Earth Sciences. 2005, vol. 404(7), pp. 1050–1053.
17. Nefedov Y. V., Vostrikov N. N., Yashmolkin A. M. Impact of Tectono-sedimentation Factor on Prospects of Oil and Gas Potential of Sakhalin Offshore of Okhotsk Oil and Gas Province Established through Stochastic Seismic Data Inversion and Constructed Digital Paleotectonic Model // International Journal of Engineering. 2025, vol. 38(7), рр. 1726-–1736.
18. Lapidus A. L., Kerimov V. Y., Mustaev R. N., Movsumzade E. M., Salikhova I. M., Zhagfarov F. G. Natural Bitumens: Physicochemical Properties and Production Technologies // Solid Fuel Chemistry. 2018, vol. 52(6), pp. 344–355. DOI: 10.3103/s0361521918060071. 
19. Peters K. E., Fowler M. G. Applications of petroleum geochemistry to exploration and reservoir management // Organic Geochemistry. 2002, vol. 33(1), pp. 5–36. DOI: 10.1016/s0146−6380(01)00125−5. 
20. Kontorovich A. E., Dolzhenko K. V., Fomin A. N. Transformation of Terrestrial Organic Matter during Mesocatagenesis and Apocatagenesis // Russian Geology and Geophysics. 2020, vol. 61, no. 8, pp. 891–905. DOI: 10.15372/RGG2020116.
21. López L., Lo Mónaco S. Vanadium, nickel and sulfur in crude oils and source rocks and their relationship with biomarkers: Implications for the origin of crude oils in Venezuelan basins // Organic Geochemistry. 2017, vol. 104, pp. 53–68. DOI: 10.1016/j.orggeochem.2016.11.007.
22. Zhmodik S. M., Airiyants E. V., Belyanin D. K., Damdinov B. B., Karmanov N. S., Kiseleva O. N., Kozlov A. V., Mironov A. A., Moroz T. N., Ponomarchuk V. A. Native Gold and Unique Gold–Brannerite Nuggets from the Placer of the Kamenny Stream, Ozerninsky Ore Cluster (Western Transbakalia, Russia) and Possible Sources // Minerals. 2023, vol. 13(9), 1149. https://doi.org/10.3390/min13091149.
23. Aleksandrova T., Nikolaeva N., Kuznetsov V. Thermodynamic and Experimental Substantiation of the Possibility of Formation and Extraction of Organometallic Compounds as Indicators of Deep Naphthogenesis // Energies. 2023, vol. 16, 3862. DOI: 10.3390/en16093862.
24. Афанасова А. В., Абурова В. А. Укрупнение низкоразмерных благородных металлов из углеродистых материалов с применением микроволновой обработки // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2024. — № 1. — С. 20–35. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_1_0_20.
25. Яковлева Т. А., Ромашев А. О., Машевский Г. Н. Оптимизация дозирования флотационных реагентов при флотации руд цветных металлов с применением цифровых технологий // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6−2. — С. 175–188. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_175.
26. Bazhin V. Y., Kuskov V. B., Kuskova Y. V. Processing of low-demand coal and other carbon-containing materials for energy production purposes // Inzynieria Mineralna. 2021. DOI: 10.29227/IM-2019−01−37.
27. Aleksandrova T., Afanasova A., Nikolaeva N., Romashev A., Aburova V., Prokhorova E. Investigation of the Possibility of Obtaining High-Purity Carbon Materials and Recovering Valuable Metals from Shungite Rocks // Minerals. 2025, vol. 15, p. 90. DOI: 10.3390/min15010090.
28. Höök M., Bardi U., Feng L., Pang X. Development of oil formation theories and their importance for peak oil // Marine and Petroleum Geology. 2010, vol. 27(9), pp. 1995–2004. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2010.06.005.
29. Wdowin M., Tarkowski R., Franus W. Supplementary Studies of Textural and Mineralogical Changes in Reservoir and Caprocks from Selected Potential Sites Suitable for Underground CO2 Storage // Arabian Journal for Science and Engineering. 2013, vol. 39(1), pp. 295–309. DOI: 10.1007/s13369-013-0862-0.
30. Jegede T. O., Adekola S. A., Akinlua A. Trace element geochemistry of kerogens from the central Niger Delta // Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. 2018, рр. 1587–1595. DOI: 10.1007/s13202-018-0448-1.
31. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Основы литохимии. — СПб: Наука, 2000. — 479 с.
32. Конторович А. Э., Бурштейн Л. М., Лившиц В. Р. Теория нафтидогенеза: количественная модель эволюции аквагенного органического вещества в катагенезе // Геология и геофизика. — 2021. — Т. 62. — № 8. — С. 1026–1047.
33. Sean Langley, Andrew G. Gault, Alexandre Ibrahim, Yoshio Takahashi, Rob Renaud, Danielle Fortin, Ian D. Clark, F. Grant Ferris. Sorption of strontium onto bacteriogenic iron oxides // Environ Sci Technol. 2009, vol. 15, no. 43(4), pp. 1008–1014. DOI: 10.1021/es802027f.
34. Wentao Wang, Wenjun Zhang, Yuke Fan, Qu Chenchen. Facet-dependent adsorption of aluminum(III) on hematite nanocrystals and the influence on mineral transformation // Environmental science. Nano. 2022, vol. 9(6). DOI: 10.1039/D2EN00062H.
35. Shanshan Cao, Feifei Kang, Xin Yang, Zhen Zhen, Hui Liu, Rufen Chen, Yu Wei. Influence of Al substitution on magnetism and adsorption properties of hematite // Journal of Solid State Chemistry. 2015, vol. 228, pp. 82–89. DOI: 10.1016/j.jssc.2015.04.034.