К оглавлению журнала | |
УДК 553.98 |
© Д.Л. Федоров, 1994 |
ПРОБЛЕМА НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ДРЕВНИХ ТОЛЩ РУССКОЙ ПЛАТФОРМЫ
Д.Л. ФЕДОРОВ (Институт нефти, газа и энергоэкономики)
Существует ли проблема нефтегазоносности древних толщ Русской платформы? Вопрос интересен тем, что к изучению нефтегазоносности центральных районов Русской платформы, где древние (рифей - венд) толщи преобладают в разрезе, уже обращались неоднократно, последний раз - не далее как 20 лет тому назад. Сейчас легко говорить, что тогда была недооценена значимость региональных исследований, поиски были сосредоточены на случайных объектах и т.д. Недостатки, конечно, были и, формулируя проблему, их нужно глубоко анализировать. Но главное не в этом. И 20, и 30 лет тому назад изучением возможной нефтегазоносности Московской синеклизы занимались прекрасные специалисты. Они составляли толковые "Генеральные проекты..." и вели свое дело профессионально. Главное, как нам кажется, в ограниченных возможностях той сейсморазведки применительно к такому сложному объекту, как рифей
- венд, и начавшийся в те же годы быстрый отток капитала, техники, специалистов сначала в Западную, а потом в Восточную Сибирь, север европейской части России, в Прикаспийскую впадину и др. Сыграло свою роль и отсутствие прецедентов, указывающих на промышленно значимую нефтегазоносность древнейших толщ.Сегодня ситуация изменилась. Возросли возможности полевых геофизических методов, прежде всего сейсморазведки, и она приобрела опыт картирования сложнопостроенных толщ, в том числе и так называемых промежуточных, т.е. залегающих между фундаментом и "нормальным" осадочным чехлом. Появились данные о широкой нефтегазоносности рифейских и вендских отложений (Восточная Сибирь, Австралия, Аравийский полуостров), причем в самых разных геоструктурных условиях, в породах разных типов, залегающих на различных глубинах. Наконец, возникла другая экономическая и геополитическая ситуация теперь уже не в СССР, а в России.
Древняя Русская платформа имеет широкий стратиграфический диапазон промышленной нефтегазоносности: кембрий, девон, карбон, пермь. В то же время в значительной части осадочного чехла, лежащей между девоном и фундаментом и имеющей мощность от нескольких сотен метров до нескольких километров, промышленных залежей не известно. Почему? По сути дела это и есть формулировка проблемы. Если проблема есть, то каковы геологические предпосылки ее решения? Есть ли в интересующей нас толще разреза признаки нефти, нефтегазоматеринские породы, коллекторы, покрышки, ловушки? Если нет хотя бы одного из перечисленных параметров, то это тоже решение проблемы. Если же все названные критерии зафиксированы хотя бы в разных областях региона и частях разреза, то дело за тем, чтобы найти их локализованные благоприятные сочетания.
СТРУКТУРНО-ТЕКТОНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
Рифейский комплекс относится к древнейшим образованиям осадочного чехла Русской платформы. Накопление комплекса длилось около 1 млрд лет. Ко времени захоронения комплекса под вышележащими отложениями его породы сохранились лишь в достаточно ограниченных, но протяженных структурах типа Среднерусского, Пачелмского, Камско-Бельского и других авлакогенов.
Вендские отложения, входя в состав вышележащего плитного осадочного мегакомплекса, распространены более широко, участвуя в выполнении таких крупных структур, как Московская и Мезенская синеклизы, Камско-Бельская впадина и др. Из изученных разрезов венда наибольшая полнота и структурная расчлененность отмечаются в Московской синеклизе. Последняя протягивается через центральную часть Русской платформы в северо-восточном направлении на расстояние 1200 км от верхнего течения р. Днепр до устья р. Сухона. Ширина синеклизы в средней части превышает 600 км, на замыканиях сокращается до 300 км и менее. На северо-востоке ограничениями Московской синеклизы служат западные склоны Котельнического и Сыктывкарского сводов, на северо-западе - Ладожская моноклиналь южного склона Балтийского щита, на юго-востоке - Токмовский свод и Волго-Уральская антеклиза (
рис. 1).Через Сухонский прогиб фундамента Московская синеклиза соединяется с Мезенской, Сухонский прогиб является частью Среднерусского авлакогена, лежащего в основании сопряженных частей обеих синеклиз. Протяженность Среднерусского авлакогена более 300 км, ширина 50-80 км. В Мезенской синеклизе наиболее контрастной отрицательной структурой, по-видимому, является Вычегодский прогиб, расположенный в междуречье Вычегды и Выми, с глубиной погружения фундамента 6 км и более, т.е. превышает глубину самого погруженного Солигаличского грабена (4,5-5 км) Среднерусского авлакогена и
тем более Пачелмского (до 3,5-4 км).В отложениях вендско-нижнекембрийского комплекса структуре Среднерусского авлакогена соответствует инверсионная система Центральных поднятий. В пределах западной ветви Центральных поднятий (Молоковская площадь) вендские отложения за счет инверсии оказались на 330 м выше прилегающих участков Верхневолжского свода. В целом для структуры вендско-нижнекембрийского комплекса характерно горст-грабеновое строение, присущее морфоструктуре фундамента, хотя и более сглаженное.
СТРАТИГРАФИЯ
Учитывая степень изученности, пока можно говорить о стратиграфии не рифейского комплекса, а только вендско-нижнекембрийского.
Отложения нижнего венда сохранились лишь в отдельных впадинах Пачелмского и, возможно, Московского авлакогенов. В Мезенской синеклизе они пока не известны. В разрезах Московской синеклизы они представлены (суммарная мощность до 1000 м) гляциогенными отложениями торопецкой свиты и ее аналогами и осадочно-вулканогенными отложениями ярцевской свиты и ее аналогами, а на западе Русской платформы - и вулканическими покровами. Отложения нижнего венда были сильно размыты в период предвалдайской пенепленизации.
Верхнедевонские отложения, слагающие валхайскую серию, залегают трансгрессивно в виде обширного плащеобразного чехла. Максимальные мощности отмечены в Мезенской синеклизе - до 1,5 км. На основании изучения комплексов органических остатков [5, 6] и литологических особенностей пород верхний венд разделяется на три унифицированных биостратиграфических горизонта: редкинский, котлинский и ровенский.
Редкинский горизонт включает в Московской :инеклизе плетневскую и редкинскую свиты и макарьевскую толщу любимской свиты, а в Мезенской синеклизе - плетневскую и усть-пинежскую свиты. Горизонт характеризуется присутствием на усть-пинежском уровне 1-3 маркирующих вулканокластических пачек пепловых туфов и монтмориллонитовых глин, а главное - богатым комплексом бесскелетной адиакарской фауны [5]. В основании горизонта залегают локально развитые грубообломочные терригенные породы с
пачками темно-серых аргиллитов. Особенно хорошо охарактеризованы фаунистически и микропалеонтологически усть-пинежская свита и ее аналоги. Она сложена тонкоотмученными темно-зеленовато-серыми и шоколадно-коричневыми аргиллитами с пачками и прослоями алевролитов и песчаников.Котлинский горизонт состоит из двух основных частей. Нижняя сложена зеленоцветными, реже пестроцветными ритмично построенными пачками терригенных пород - любимская свита в Московской синеклизе и мезенская свита в Мезенской синеклизе. Верхняя часть горизонта, сложенная преимущественно красноцветными терригенными отложениями, выделена в решминскую свиту в Московской синеклизе и падунскую свиту в Мезенской. Падунская свита на 60-70% состоит из песчаников и алевролитов.
Решминская свита в приосевой части Московской синеклизы перекрыта сероцветными отложениями ровенского горизонта (балтийская серия), а падунская свита в Мезенской синеклизе - отложениями девона.
Ровенский горизонт в нижней части разреза сложен грубозернистыми пестроцветными и серо-цветными кварцевыми песчаниками и алевролитами, а в верхней части - переслаивающимися аргиллитами и алевролитами.
Отложения нижнего кембрия (лонтовасский горизонт) известны только в Московской синеклизе. Представлены пачкой кварц-глауконитовых песчаников в основании и разноцветными аргиллитоподобными глинами с подчиненными прослоями алевролитов. Мощность до 180 м.
ПРИЗНАКИ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ
Среди докембрийских нефтей, зафиксированных пока в непромышленных количествах на Русской платформе, выделяются две группы [2]. К первой относятся легкие нефти. В их составе преобладают низкомолекулярные н-алканы, изо-алканы, в том числе изопрены, вместе с тем в них мало аренов и других высокомолекулярных компонентов. Именно такие нефти с плотностью 0,797 т/см
3 и содержанием серы не более 0,2% были обнаружены в скв. 1, 4, 9 на Даниловской площади в центральной части Московской синеклизы. Нефть получена из базальных песчаников венда, ее количество измерялось первыми десятками литров, что, в общем, удивительно, учитывая легкость, высокую подвижность нефти и удовлетворительные свойства коллектора. По времени своей генерации эти нефти относятся, очевидно, к сравнительно "молодым".В восточных районах Русской платформы, на территории Камско-Бельской впадины, более широко представлена вторая группа нефтей. В количествах, измеряемых первыми кубометрами в сутки (от 3 до 6), они получены при испытании скважин на территории Удмуртии, Башкортостана, Кировской и Пермской областей (площади Очер, Сива, Соколовская и др
.). Здесь нефти бедны низкомолекулярными и обогащены высокомолекулярными компонентами. Вследствие своей "древности" эти нефти содержат гораздо меньше по сравнению с первым типом растворенных газов и легких фракций. Состав нормальных алканов метаново-нафтеновой фракции битумоида венда Ельниковской площади скв. 45 на глубине 2062 м следующий (в %): C16 - 7,6; C17 - 11,5; C18 -13,8; C19 - 11,9; C20 - 9,6; C21 - 9,2; C22 -8,6; C23 - 6,3; C24 - 4.7; C25 - 4,1; C26 -2,8; C27 - 2,6; C28 - 1,9; C29 - 1,7; C30 -1,4; C31 - 0,9; C32 - 0,6; C33 - 0,8.НЕФТЕМАТЕРИНСКИЕ ПОРОДЫ
Исследованиями установлены весьма благоприятные условия накопления органического вещества в протерозойских породах [4]. Основными биопродуцентами органического вещества были в то время гидробионты - бактерии и водоросли. В позднем протерозое произошел буквально взрыв в эволюции живого вещества, появились многоклеточные организмы - простейшие губки, кишечнополостные, черви, брахиоподы, погонофоры и т.д. Размеры биосферы определялись размером морских и озерных водоемов, а они, судя по типам разрезов на Русской платформе, были весьма значительны. Близость химического состава соответствующих докембрийских и современных гидробионтов позволяет говорить о сапропелевом характере органического вещества, накапливаемого в дофанерозойских отложениях. Как известно, эта субстанция наиболее благоприятна для нефтеобразования, что позволило Н.В. Лопатину рассматривать докембрий как время "нефти и горючих сланцев" [3]. Таким образом, в проблеме нефтегазоносности докембрийских отложений важен не исходный нефтематеринский потенциал, который был очень высок (исходя из количества и качества исходной органики), а время его реализации. В определенных условиях это время, судя по составу нефтей и конденсатов, может быть и относительно "молодым".
В Московской синеклизе всеми признаками нефтегазопроизводивших отложений обладают породы редкинской (усть-пинежской) свиты. Особенно высоко содержание органики в пачке черных аргиллитов, получившей название "вендского доманика" и всегда залегающей над коричневыми аргиллитами с первым пепловым горизонтом. Аргиллиты обогащены органическим веществом в виде неправильной формы включений и таких эффектных битуминозных прослоек, которые загораются при сильном нагревании (скважина Вязьма). В Московском грабене из скважины в районе Бутово (данные А.Я. Куклинского, 1992) из отложений рифея были подняты темноцветные глины, столь обогащенные битумоидами нефтяного ряда, что позволяет вполне обоснованно относить соответствующие глинистые пачки, четко выделяемые по каротажу, к нефтепроизводящим:
Глубина, м |
1800-1805 |
Сорг % |
1,03 |
Битумоиды, коэффициент, % |
9,3 |
Состав битумоидов, %: |
|
насыщенные |
39 |
ароматические |
32 |
силикагелевые смолы |
25 |
асфальтены |
4 |
Пристан/фитан |
0,87 |
nC10 - nC20 /nC21 - nC32 |
1,97 |
КОЛЛЕКТОРЫ
Песчаные пачки широко представлены в основании редкинского горизонта, а также в основании поваровского и решминского циклов осадконакопления.
Базальный пласт-коллектор в основании редкинского горизонта Московской синеклизы имеет мощность 15-25 м (плетневская свита). В Мезенской синеклизе аналог этой пачки распадается на три пласта суммарной мощностью 45-60 м (скважина Яренск-1). Коллекторские свойства изучены слабо. В юго-западной части Московской синеклизы зафиксированы значения открытой пористости песчаников от 13,3 до 32,4%. В центральной части синеклизы, где были получены первые небольшие притоки нефти, отмечены меньшие значения пористости - на уровне 5-15%.
В разрезе котлинского горизонта Московской синеклизы выделяются и хорошо прослеживаются по площади шесть пластов-коллекторов. Четыре из них входят в состав любимской свиты и два - решминской. Наиболее широко распространен пласт, залегающий в основании любимской свиты и ее аналогов. На северо-западе и юго-востоке синеклизы в составе этого пласта присутствуют песчаники с прослоями и линзами гравелитов. На остальной территории указанный базальный пласт представлен алевролитами с прослоями песчаников. Мощность пласта меняется от 60-80 м в центральных районах синеклизы до 20-40 м на периферии. Открытая пористость песчаников 12-29%, алевролитов от 5-6 до 18-20%.
Пласт-коллектор, залегающий в основании решминской свиты, сложен красноцветными песчаниками и алевролитами и имеет мощность от 5-10 до 25 м. Открытая пористость не превышает 7%. Однако из этого пласта были получены притоки высокоминерализованных вод (скважина Редкино и др.) дебитом от 28 до 345 мУсут, что свидетельствует о достаточно высоких фильтрационных свойствах коллекторов.
ПОКРЫШКИ
Циклический характер осадконакопления, в особенности присущий вендско-кембрийскому структурному этажу рассматриваемой территории, предопределяет чередование в разрезе песчаников и глинистых пачек. Так, вендско-кембрийский этаж (циклит четвертого класса, по классификации С.Л. Афанасьева) состоит из трех структурных серий: нижневендской, валдайской и балтийской (циклиты пятого класса). В составе валдайского (нижневендский нас интересует меньше) седиментационного циклита отчетливо выделяются четыре циклита шестого класса, имеющие ранг свит: плетневская, усть-пинежская, мезенская (любимская) и падунская (решминская). Наконец, циклитам шестого класса подчинены циклиты седьмого класса, каждый из которых представляет собой две парагенетически связанные пачки. Нижняя сложена песчаниками я алевролитами, а верхняя - глинами и аргиллитами. Аналогично построен и балтийский циклит.
Очень важно, что одной из самых регионально выдержанных покрышек являются глинистые отложения редкинской (усть-пинежской) свиты. Толщина достаточно однородных, широко распространенных глинистых пачек колеблется в среднем в пределах 50-150 м.
ЛОВУШКИ
Слабая изученность структурного плана древних толщ в пределах Русской платформы не позволяет выделить и охарактеризовать хотя бы одну локальную ловушку.
Интенсивная структурная дифференциация, характерная для рифтовых структур, литологический характер разреза, обусловливающий чередование и взаимозамещение не только по вертикали, но и по латерали глинистых и песчаных толщ, предопределяют формирование большого количества ловушек самых разных типов.
В рифейском комплексе Камско-Бельского авлакогена Московской синеклизы современными геофизическими исследованиями зафиксированы достаточно крупные выступы и соответствующие им структуры облекания. Кроме того, в мощной карбонатной формации рифея Камско-Бельской впадины отмечены геофизические аномалии, внешне весьма похожие на таковые, отвечающие биогермам палеозоя.
Тектонотипом грабен-горстовых ловушек в пределах Камско-Бельского, Среднерусского, Московского и других авлакогенов может быть Юрубчен-Тохомская зона нефтегазонакопления в рифейских и вендских отложениях Сибирской платформы [1]. Это очень крупная антиклинальная ловушка, стратиграфически экранированная, разбитая на ряд блоков, осложненная дизъюнктивными и литологическими боковыми экранами (рис. 2). Стратиграфические экраны представ лены сульфатно-терригенно-карбонатными и глинисто-карбонатными отложениями венда, залегающими на различных толщах рифея и кристаллическом фундаменте. Боковые литологические экраны представлены глинисто-карбонатными толщами рифея, выходящими под поверхности вендской покрышки. Таким образом, залежи здесь связаны с крупной приподнятой (антиклинальной) структурой и располагаются в стратиграфически экранированных ловушках с дизъюнктивными и литологическими боковыми экранами.
Вполне вероятно, что подобные сложные сочетания структурных стратиграфических и литологических факторов будут определять локальные ловушки в древних толщах Русской платформы.
В заключение приходится признать, что многие определяющие возможную нефтегазоносность черты геологического строения древних толщ в пределах Московской и Мезенской синеклиз, Камско-Бельской впадины изложены весьма фрагментарно. К сожалению, такова реальность. Древние толщи в пределах обширной Мезенской синеклизы вскрыты всего десятком скважин, а территория Московской синеклизы покрыта более или менее кондиционной съемкой МОГТ на уровне 10% ее общей площади. Тем не менее, можно утверждать, что в рифей-вендских отложениях Русской платформы установлены все присущие нефтегазоносным бассейнам критерии их вероятной продуктивности. Дело за тем, чтобы найти наиболее благоприятные зоны сочетания этих критериев.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Geological aspects and possibilities of oil and gas potential realization are regarded for pre-Devonian complex of Moscow and Mezen syneclises and Kama-Permian Pre-Ural region. During last 10-15 years commercial oil and gas content was proved for aulacogene and early-syneclise sedimentary complexes on ancient platforms of the World, wich are similar to the regarded regions by geological history and structure. Negative results of previous investigations at central and northern pans of Russian platform are caused, to the author opinion, by not geological, but technological reasons. It is shown, that all the necessary and sufficient factors of oil and gas generation and accumulation are present at Russian platform, and prospecting works should be carried out at new scientific-technical level.
1. СХЕМА РАЗВИТИЯ РИФЕЙСКО-ВЕНДСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ НА ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЕ:1, 2 -
граница распространения рифейских (1) и вендских (2) отложений; 3 - контуры раннерифейских структур и линии основных тектонических нарушений; 4 - скважины (1 - Бутовская, - 2 - на Даниловской площади, 3 - Ельниковская). Основные тектонические структуры: БЩ- Балтийский щит, ЛМ - Ладожская моноклиналь, МС - Московская синеклиза, МзС - Мезенская синеклиза, КС - Котельничский свод, ТС - Токмовский свод, ПА - Пачелмский авлакоген, ВА - Воронежская антеклиза, ПГ - Подмосковный грабен, СГТ - Солигаличский грабен, СП - Сухонский прогиб, ВУА -Волго-Уральская антеклиза 2. СХЕМАТИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ ПО ЛИНИИ СКВАЖИН К-2 - К-9, ЮРУБЧАНСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ:1 -
кровля фундамента; 2 - трапповые образования; 3 - залежи нефти и газа; 4 - тектонические нарушения