К оглавлению журнала

 

УДК 553.98

© Коллектив авторов. 1995

РАЗМЕЩЕНИЕ И ОСВОЕНИЕ РЕСУРСОВ ПРИРОДНЫХ БИТУМОВ ТАТАРСТАНА

Р.Х.Муслимов, Е.Д.Войтович (АО "Татнефть"), Э.З.Бадамшин, Н.П.Лебедев, В.М.Смелков, Б.В.Успенский (КГУ)

Природные битумы, сконцентрированные в пермских отложениях Татарстана, обычно залегают на небольших глубинах (до 350 м). Они представляют собой тяжелые высоковязкие гипергенно преобразованные нефти и являются ценным сырьем, содержащим, кроме углеводородной основы, редкие металлы, серу и др. Область максимального пермского битумонакопления приурочена к Мелекесской впадине и прилегающей части Южно-Татарского свода. Основная масса выявленных залежей связана с тремя битуминозными комплексами: уфимским, нижне- и верхнеказанским. В менее изученном нижнепермском карбонатном комплексе разведана одна промышленная залежь и установлены различные по интенсивности проявления битумов,

В связи с ограниченностью запасов традиционных нефтей и высокими темпами их потребления использование ресурсов природных битумов относится к числу важнейших сырьевых проблем. В решении практических задач этой проблемы АО "Татнефть" занимает лидирующее положение. проводя с 1970 г, целенаправленное изучение пермских битумов. К настоящему времени выполнены значительные объемы поисково-разведочных, опытно-промышленных и научно-исследовательских работ. На их основе накоплен опыт добычи битумной нефти скважинным способом с применением термического воздействия на пласты битуминозных песчаников. Однако дальнейшее освоение ресурсов битумов требует углубленного изучения ряда геологических и технических вопросов. В первую очередь это относится к обоснованности ресурсной базы природных битумов Татарстана.

Относительно условий локализации и пространственного распределения битумов существует несколько точек зрения. Некоторые специалисты допускают возможность равномерной площадной концентрации битумов с образованием крупных залежей в виде обширных "полей". Получила развитие и противоположная точка зрения, согласно которой залежи битумов распределены неравномерно по площади и разрезу в форме локальных скоплений. Различия в толковании характера концентрации битумов и слишком широкая трактовка понятия "залежь" стали главными причинами расхождений в прогнозе масштабов битуминозности, что и привело к большому разбросу полученных величин ресурсов и запасов битумов у различных авторов. Все это стимулировало проведение на новом уровне геологических исследований, направленных на изучение закономерностей размещения залежей битумов с целью повышения обоснованности оценки их ресурсов и запасов,

Анализ условий залегания битумов позволил выделить из множества предпосылок, контролировавших формирование и пространственное распределение различных битумоскоплений, генетический, палеотектонический, структурный, литофациальный, гидрогеологический и геохимический факторы.

Решающая роль принадлежит генетическому фактору, значение которого заключается в прогнозе источников углеводородов для пермских битумов и установлении границ ареалов битуминозности. Характер пространственной связи между залеганием битумов и глубокопогруженных нефтегазоносных комплексов палеозоя однозначно указывает, что битуминозность пермских отложений обеспечивалась за счет вертикальной миграции нефти из карбоновых пород. Основным поставщиком углеводородов в верхние горизонты служила регионально развитая продуктивная толща раннекаменноугольного возраста Поэтому не случайно пермские битуминозные ареалы совпадают в плане с площадями распространения залежей нефти в карбоне. Эта закономерность прослеживается во многих регионах Волго-Уральской нефтегазоносной провинции, включая территорию Татарстана. Внутри ареалов пространственное распределение битумов отличается неравномерностью. Сравнение стратиграфических диапазонов нефтегазоносности каменноугольных отложений с площадями распространения битумов позволяет сделать вывод, что масштабы их концентрации хорошо согласуются с объемами исходной массы углеводородов, накопленных в карбоне, и особенностями путей вертикальной миграции.

Привлечение палеотектонического фактора объясняет эти особенности неравномерным распределением палеоловушек в питающем комплексе нижнего карбона. Большая часть разведанных ресурсов битумов сконцентрирована на восточном борту Мелекесской впадины и западном склоне Южно-Татарского свода, но максимум их приходится на те районы, где в каменноугольный период активно формировались многочисленные рифогенные поднятия, что создавала оптимальные условия для миграции и аккумуляции углеводородов в каменноугольных отложениях. Основная масса нефти и газа в древних структурных ловушках накопилась, вероятно, еще в домезозойское или докайнозойское время. Тектонические подвижки кайнозойской эры, по-видимому, нарушили герметичность многих палеозалежей и нефть частично переместилась в верхние горизонты разреза, включая пермские отложения. Этот процесс подтверждается наличием признаков тектонической трещиноватости в разрезе и многочисленными следами нефти, оставшимися на путях вертикальной миграции. Таким образом, палеотектонический фактор в решающей степени контролировал дифференцированный характер битумораспределения и масштабы концентрации битумов.

Структурный фактор проявляется на всех площадях распространения битумов, оказывая большое влияние на их пространственное распределение и условия формирования залежей. На фоне рассеянных битуминозных ареалов заметное повышение битумонасыщенности пород присуще многим крупным пермским структурам (валам, валообразным и террасовидным зонам). Однако промышленные скопления с содержанием битума в породах >=4 % связаны обычно с ограниченными участками, контролируемыми локальными поднятиями или близкими к ним формами (выпуклые песчаные тела, эрозионные останцы и др.). Следовательно, реальные залежи с повышенной концентрацией битумов образуют локальные формы скоплений, причем структурный контроль их размещения выражен достаточно однозначна,

Литофациальный фактор оказывает большое влияние на распределение битумов. Сложная обстановка осадконакопления в пермский период предопределила значительные изменения объема и состава битумовмещающих комплексов, экранирующих толщ и коллекторских свойств пород. Более благоприятными для аккумуляции битумов оказались дельтовые образования уфимского и мелководно-морские терригенно-карбонатные и карбонатно-терригенные осадки казанского комплексов, Среди пород этого возраста выделяются более узкие литофации, где отмечается сочетание коллекторов и покрышек. К ним и приурочены основные зоны повышенной концентрации битумов в уфимских и казанских отложениях (западный склон Южно-Татарского свода, восточный борт Мелекесской впадины). Менее определенно выражены литофациальные условия на западе региона в типично морских карбонатных осадках, особенно в зонах, охваченных предтатарским и преднеогеновым размывами, в связи с "выпадением" из разреза значительной части пород-коллекторов казанского возраста.

Покрышки, контролировавшие распределение битумов. имеют региональное, зональное и локальное распространение. К первому типу относится кунгурская галогенная толща, развитая на востоке региона. Ее присутствие в разрезе ограничивало проникновение углеводородов из каменноугольных отложений в верхнепермские. К второму типу покрышек относятся глинистые толщи казанского и татарского возраста. Они способствовали накоплению и сохранению битумов в уфимском и казанском комплексах в пределах крупных зон и локальных ловушек. Наиболее распространенной покрышкой локального типа является пачка гипсов серии "подбой" верхнеказанского подъяруса. Она обычно экранирует локальные скопления битумов.

В пермском разрезе встречаются разнообразные типы битуминозных коллекторов, но наиболее часты поровый и порово-кавернозно-трещиноватый. Значительные скопления битумов связаны с песчаниками, а также с органогенно-обломочными и оолитовыми разностями карбонатных пород. Пористость высокоемких коллекторов более 20-25 %. Широко распространены также коллекторы с низкими емкостными свойствами (5-10 %} и непроницаемые породы.

Гидрогеологический фактор включает ряд показателей, которые фиксируют присутствие в разрезе битуминозных пород. Установлена, что на таких площадях в составе пермских вод увеличивается содержание сероводорода, аммония и органических веществ. На территории распространения пресных подземных вод значительные битумопроявления не наблюдаются. Таким образом, наличие битумов наложило определенный отпечаток на состав пермских вод. Выделенный на этом основании набор критериев позволяет отнести территории Северо-Татарского свода и Казанско-Кировского прогиба к категории малоперспективных и бесперспективных земель,

Геохимический фактор отражает характер изменения состояния битумов и степень их преобразованности по площади и разрезу. Основные залежи битумов, как упоминалось, сосредоточены над областями развития нефтяных месторождений в каменноугольных отложениях. Поэтому состав битумов подвержен влиянию исходной материнской нефти из карбона. На восточном борту Мелекесской впадины и в сопредельной части Южно-Татарского свода отмечаются признаки "омоложения" пермских битумов, что связано, по-видимому. с подтоком нефти и газа в четвертичный период На территории западного борта Мелекесской впадины "омоложения" битумов не наблюдается. Это может свидетельствовать или об истощении каменноугольных залежей, или об ограниченных (во времени) масштабах вертикального перераспределения углеводородов. В полном соответствии с условиями формирования залежей и влиянием агентов верхней зоны гипергенеза изменяется состав природных битумов: от наиболее облагороженных на востоке до тяжелых окисленных а западных районах Мелекесской впадины.

Различные сочетания геологических факторов обусловили неравномерный характер битуминозности. Так, на восточном борту Мелекесской впадины и западном склоне Южно-Татарского свода повышенная концентрация битумов была предопределена следующими условиями: высокой плотностью размещения пермских поднятий в сочетании с благоприятным литофациальным составом пород, устойчивой палеотектонической позицией территории, способствовавшей накоплению значительной исходной массы углеводородов в питающих комплексах карбона, и, наконец, тектонической активностью региона в кайнозойскую эру, оказавшей сильное влияние на процессы вертикального перераспределения нефти в каменноугольно-пермском разрезе. Эти земли однозначно отнесены к наиболее перспективным.

Геологическая обстановка северо-западных и западных регионов Татарстана существенно отличалась от восточных. На обширной территории или отсутствовали реальные источники нефти для формирования пермских битумов (Казанско-Кировский прогиб, центральная область Северо-Татарского свода), или же процесс аккумуляции углеводородов в древних ловушках кар|она не обеспечивал того условного максимума нефтенакопления, при котором в вышележащих пермских отложениях могли бы образоваться сопутствующие зоны повышенной концентрации битумов (западный борт Мелекесской впадины). Эти районы отнесены к менее перспективным или же включены в состав малоперспективных и бесперспективных земель.

Углубленное изучение геологических аспектов размещения залежей битумов позволило выделить оценочные критерии для регионального, зонального и локального прогноза битуминозности. Они базируются на учете значимости главных факторов формирования различных битумоскоплений. На основании подбора трех групп прогнозно-оценочных критериев (региональных, зональных и локальных) дана дифференцированная качественная оценка перспектив битуминозности всей территории Татарстана с выделением высокоперспективных, перспективных I и II категорий, малоперспективных. недостаточно изученных и бесперспективных земель. Выявленный характер распределения битумных залежей свидетельствует, что зоны или площади повышенной концентрации битумов внутри перспективных земель нельзя отождествлять с традиционными нефтеносными зонами из-за неравномерного и прерывистого характера битуминозности. Понятию "битумная залежь", исходя из накопленного опыта разведки и битуморазработки. могут соответствовать только локализованные (со структурным или другим контролем) участки этих зон с содержанием битума в породах >=4 %. Подобные объекты должны составлять основу количественной и качественной характеристик битуминозных комплексов и входить в оценку реальных запасов и ресурсов битумов. Участки рассматриваемых зон с малой концентрацией битумов в породах (1-3 % и менее) относятся к битумосодержащим. При современных методах извлечения добыча битума из таких пород считается неэффективной. Практическое использование битумосодержащих пород представляет специальную проблему, так как они рассматриваются в качестве самостоятельного полезного ископаемого.

Задачи количественной оценки ресурсов и запасов решались на основании избирательного районирования территории Татарстана по перспективам битуминозности и с учетом новых подходов к условиям локализации битумов, К достоверной части пермского битуминозного потенциала отнесены ресурсы и запасы с содержанием битума в породе >=4 %. Для того чтобы получить представление о новой абсолютной величине суммарных ресурсов битумов, отметим, что если принять начальный объем всех потенциальных ресурсов углеводородов (нефть, битумы), аккумулированных в палеозойских отложениях Татарстана, за 100 %. то их доля в пермских комплексах составит 13,5 %. Полученные значения ресурсов в целом значительно ниже наиболее оптимистических оценок, базировавшихся на концепции сплошных битуминозных полей. Однако они отражают реальные условия размещения битумов и имеют более высокую обоснованность.

Для практической реализации путей освоения ресурсов битумов на длительную перспективу необходимо:

приоритетное развитие новых технологий и способов добычи разведанных запасов битумов, обеспечивающих максимальную битумоотдачу, извлечение сырья без потерь его ценных компонентов, сохранение экологической обстановки и природного гидрогеологического режима на объектах разработки и экономическую рентабельность работ;

проведение в пределах разведанных и выявленных битумных залежей исследований по обоснованию кондиций природных битумов применительно к различным способам и методам их добычи.

Актуальными задачами, на которые необходимо направить усилия исследователей, являются прогноз, поиски и оконтуривание новых битумоскоплений в пределах высокоперспективных и перспективных территорий.

Сайт создан в системе uCoz