|
УДК 553.98 |
©Коллектив авторов, 1995 |
НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОИСКОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И
ГАЗА В ЗАПАДНОЙ СИБИРИН.П. КИРДА, С.Ю. НЕКРАСОВ (ОИГГИМ СО РАН), Г.Н. ВЕТОШКИН, В.И. РЕПИН (АО "НИЖНЕВАРТОВСКНЕФТЕГАЗ"), В.Н. НЕСТЕРОВ (АО "МЕГИОННЕФТЕГАЗГЕОЛОГИЯ")
В Западной Сибири фонд крупных антиклинальных структур и ловушек иного типа в сравнительно легкодоступных меловых и верхнеюрских отложениях почти исчерпан. Это отражается на воспроизводстве минерально-сырьевой базы нефтегазовой промышленности и структуре подготавливаемых запасов. Поэтому для обоснования перспектив нефтегазоносности и планирования геологоразведочных работ требуются новый уровень анализа геофизических и геологических материалов и
составление новой геологической основы. Подобный анализ геолого-геофизической информации, кроме того, будет способствовать целенаправленному поиску литологических и стратиграфических залежей в отложениях нижней – средней юры в пределах разрабатываемых и разведуемых нефтегазовых месторождений Западной Сибири.В настоящее время научные исследования сотрудников ОИГГиМ СО РАН нацелены на детальное изучение структуры, состава, геодинамической эволюции и нефтегазоносности осадочного чехла палеозойского, вулканогенно-осадочного триасового и терригенно-глинистого ранне-среднеюрского возрастов, составление геологической основы нового поколения и определение перспективных направлений нефтегазопоисковых работ. При этом следует отметить, что если перспективы нефтегазоносности нижне-среднеюрских отложений оцениваются достаточно высоко и являются общепризнанными, то глубокозалегающие стратиграфические уровни доюрского возраста пока не имеют такого надежного обоснования, хотя уже сейчас установлен широкий стратиграфический диапазон нефтегазоносности Западной Сибири – от силура до турона, т.е. практически весь фанерозой. Наметившиеся закономерности геологического строения и полученные притоки нефти из разрезов доюрского комплекса позволяют сформулировать задачу целенаправленного поиска месторождений.
Главными причинами неоднозначного отношения к проблеме нефтегазоносности доюрских комплексов являются:
устоявшийся традиционный подход и представления о достаточно простом геологическом строении и высоком уровне изученности легкодоступных меловых и юрских отложений;
сложность геологического строения и большие глубины залегания слабоизученных нижне-среднеюрских отложений и почти неизученных доюрских комплексов;
априорные представления о сильной литифицированности и метаморфизме палеозойских отложений и потому отсутствии в них высокоемких коллекторов;
предположения о почти повсеместном развитии линейной складчатости в разрезах палеозойского возраста, геосинклинальных формаций стадии погружения (глинисто-кремнистой, известняковой, вулканогенной основного состава) и позднепалеозойского гранитоидного магматизма;
отсутствие в доюрском комплексе достаточно больших осадочных бассейнов, способных генерировать и аккумулировать промышленные, особенно крупные залежи;
представления о субгоризонтальном залегании (без дизъюнктивных нарушений) нижне-среднеюрских отложений, позволяющие уверенно коррелировать их разрезы по гипсометрическим уровням на крупных территориях.
В рамках этой проблемы исследованиями ОИГГиМ СО РАН для центральной части региона получены новые данные, имеющие принципиальное значение. К ним относятся:
открытие прибрежно-морских отложений нижнего ордовика (тремадок) [5] и морских осадков среднего – верхнего ордовика;
выявление морских отложений нижнего, среднего и верхнего девона;
фаунистическое обоснование морских отложений турнейского, визейского и серпуховского ярусов нижнего карбона, башкирского яруса среднего карбона в пределах Нижневартовского свода;
открытие на юго-западном погружении Нижневартовского свода морских отложений нижнего триаса (возможно, оленекский ярус);
получение притока нефти из-под покрова эффузивно-осадочных пород триаса в условиях стратиграфического и углового несогласий на западном склоне Нижневартовского и в пределах Красноленинского сводов (
рис. 1).В результате обобщений и анализа материалов исследований также установлено:
структуроформирование в разрезах доюрских комплексов и юры обусловливалось процессами сжатия, которые определяли режимы напряжений, инверсию депрессионных зон, воздымание и переработку разновеликих блоков, коробление их окраинных частей;
характер разломообразования и взаимных пересечений дизъюнктивов разной амплитуды показывает, что разломы возникали и развивались в тесной связи с деформациями, разрешавшими эшелонированное действие напряжений тангенциального сжатия и радиальных усилий [1,2,4,7].
Фрагментарно изученные породные ассоциации ордовикского, силурийского, девонского, каменноугольного и триасового возрастов образуют деформированный в каледонскую, герцинскую и древнекиммерийскую фазы тектонических движений комплекс, который в свою очередь делится на структурные ярусы. Нижняя граница деформированного комплекса проходит в основании венда – кембрия,
а верхняя – в верхнем триасе. Начиная с разреза тремадока и во всем вышележащем разрезе в пределах центральной части Западной Сибири не выявлены складчатость геосинклинального типа и геосинклинальные формации. Типичные платформенные условия установились здесь только в конце древнекиммерийской фазы тектогенеза, хотя относительно активный тектонический режим проявлялся пульсационно, постепенно затухая, в течение всего альпийского орогенеза.На границах между тектоническими комплексами и внутри них находятся крупнейшие и скрытые угловые и стратиграфические несогласия. Крупнейшие несогласия соотносятся с рубежами:
1) венд – кембрий в центральных и восточных частях Западной Сибири, венд – кембрий – ордовик, вероятно, западнее и юго-западнее субмеридионального течения рек Иртыш – Обь и в южном направлении, в сторону каледонид Центрального Казахстана;
2) поздний карбон – триас;
3) рэт – геттанг – синемюр.
Менее выраженные и скрытые несогласия установлены или предполагаются на стратиграфических уровнях: верхний девон – зона этрень нижнего карбона; триас нижний – средний, в низах тюменской свиты (нижнеюрский стратиграфический уровень) (
рис. 2), особенно в зонах выклинивания к своду и на границе верхней юры. На перспективы нефтегазоносности базальных горизонтов юрского возраста указывалось и ранее [3].Успехи изучения доюрских осадочных и вулканогенно-осадочных бассейнов Западной Сибири пока невелики, что объясняется недостаточными фактическими материалами по бурению и низкой информативностью сейсморазведки на больших глубинах.
По-видимому, только этим можно объяснить, что большинство исследователей Западной Сибири все доюрские комплексы относят не к ранним отложениям осадочного чехла, а к фундаменту, исходя из их сильной дислоцированности и проявлений метаморфизма. Открытие отложений ордовикского, силурийского и девонского возрастов свидетельствует об устойчивом прогибании докембрийского основания в течение всего фанерозоя и накоплении осадочных морских отложений. В ордовикских отложениях выявлены четкие элементы ордовикских фаунистических ассоциаций Сибирской платформы, что свидетельствует об общности палеобиогеографической области [5].
Характер деформаций и структуроформирования определяется региональными сжимающими усилиями, вызвавшими дислоцированность как доюрских комплексов, так и отложений нижней -средней юры (характерные сокращения длин опорных сейсмических горизонтов и пластов в стратиграфической последовательности от более древних к более молодым) (
рис. 3). На стратиграфических уровнях разрезов доюрского возраста и отложений юры процессы горизонтального сжатия протекали дискретно, с шарьированием горных масс, режим геосинклинального прогибания сменялся инверсионным воздыманием с образованием и эшелонированием разломов разного времени заложения и развития. Эти силы бокового сжатия, судя по характеру складчатости, имели глобальный источник и поэтому одинаков и механизм образования структур. Очевидно, этот процесс не был скоротечным и одноактным. Он протекал длительно, то усиливаясь, то ослабевая. Основные периоды деформаций совпадают с глобальными эпохами завершения образования новых консолидированных массивов (сводов) – позднепалеозойских и раннемезозойских. Из анализа геологического строения по региональным сечениям можно сделать вывод, что каледонская, герцинская и киммерийская складчатость - типичная деформация горизонтального сжатия. Складчато-разрывные деформации часто затухают в пределах самой толщи, ограничиваясь снизу субгоризонтальными поверхностями послойных тектонических срывов (см. рис. 1). Ряд структурных форм в разрезах рассматриваемых стратиграфических уровней нарушен клиноподобными выступами, унаследованными от структур взбросонадвигового строения с осложняющими малоамплитудными взбросами на крыльях. Одной из главных является проблема коллекторов, особенно в разрезах доюрского возраста [6]. Существование высокоемких коллекторов в базальных пластах тюменской свиты и эрозионно-тектонических выступах доюрского комплекса доказано практикой геологоразведочных работ. Характерная особенность нефтяных залежей, приуроченных к эпигенетическим коллекторам этих стратиграфических уровней, – изменение дебитов скважин из одного продуктивного горизонта от первых единиц до 800 м3/сут.Наблюдения кернового материала, сопоставленные с дебитностью скважин и результатами моделирования данных сейсморазведки, свидетельствуют о возникновении в определенных геодинамических условиях и разностях пород высокодебитных эпигенетически преобразованных коллекторов. Это, прежде всего, карбонатные породы (известняки и доломиты, в том числе кремнистые), глинистые хлидолиты, массивные эффузивные породы, известковистые и кремнистые аргиллиты. В первом приближении механизм их формирования обязан следующим факторам:
1. За счет трещиноватости, возникающей в условиях динамически градиентного (напряженного) состояния; густота и пространственная ориентация коллекторов определяются интенсивностью трещиноватости и литологическим составом пород.
Трещиноватость наиболее интенсивно проявляется в присводовых частях структур, на участках крутых падений и изгибов пород, а также вблизи дизъюнктивных нарушений. Активному трещинообразованию подвергаются плотные породы (чистые известняки с высокой карбонатностью, кремнистые и окремненные породы, массивные эффузивные породы, известковистые и кремнистые аргиллиты), наименее интенсивному - известняки с терригенной примесью.
В результате компьютерного распознавания геологического строения по данным сейсморазведки МОВ-ОГТ и бурения выявляется большое число дизъюнктивных нарушений от сравнительно небольших разрывов до глубинных разломов, которые можно разделить на три группы. К первой группе относятся разрывные нарушения с характерной изменчивостью параметров даже на небольших расстояниях и с релаксацией как внутри толщи, так и в непосредственно перекрывающих их отложениях. Во второй тип разломов следует объединить дизъюнктивные нарушения значительной протяженности
(десятки и сотни километров). Разломы этого типа прослеживаются на глубину 4-5 км и ниже. К третьей группе можно отнести региональные глубинные разломы, имеющие линейные размеры сотни километров и более.В керновом материале скважин, вскрывших доюрский комплекс, отмечается несколько генераций трещиноватости. Трещины первой генерации, как правило, заполнены кальцитом. Такие трещины в большинстве случаев являются эффективными и в карбонатных породах служат путями развития вторичной пористости выщелачивания (Северо-Варьеганское, Мало-Ключевое, Потанайское, Чкаловское и другие месторождения) .
2. Проявлению стилолитизации – сутуры и стилолиты секут кристаллы кальцита и трещины ранней генерации. Стилолиты представляют собой ослабленные зоны, способствующие развитию микротрещин и вторичных пустот выщелачивания (поры, каверны).
3. Явлению кристаллизации или процессам частичного растворения, переотложения минерального вещества и образованию скоплений крупных кристаллов, улучшающих коллекторские свойства
.4. Развитию доломитизации, создающей вторичную пустотность в результате изменения размера кристаллов с образованием микротрещин и межзерновых поровых каналов.
5. Развитию кремнистости и окремнения в породах, что способствовало приобретению последними твердых и хрупких свойств, которые в условиях формирования динамически напряженного состояния легко растрескивались, образуя трещинный тип коллекторов.
6. Линейно-очаговому характеру распространения фронта выщелачивания, вследствие чего формировались высокоемкие коллекторы и палеокарсты. Выщелачивание наиболее интенсивно происходит в зонах трещиноватости (разломообразования). Типичным примером может служить Талинское месторождение (пласты ЮК
10, ЮК11).7. В ходе выщелачивания или залечивания коллекторов при растворении или переотложении минеральных новообразований под воздействием термофлюидной переработки. Эти явления, происходившие под действием жидких и газообразных, химически активных агентов, имели линейно-очаговый или ячеисто-очаговый характер.
На региональных геолого-сейсмических и геологических разрезах видно, что отдельные участки испытывали высокую активность складкоообразования совместно с разломообразованием, величину которых можно определить по изменению длин опорных сейсмических горизонтов в направлении снизу вверх. Следы горизонтальных перемещений отмечаются по горизонтальным зеркалам скольжения. По трещинным зонам проявлялась и динамика пластовых флюидов со скоростью, зависящей от степени раскрытости трещин (разломов), глубины их
проникновения и перепада давлений. Она продолжается и в настоящее время по новейшим разломам и оперяющим их трещинам. Такие явления разгрузки глубинных флюидов отслеживаются по геотермальным и геохимическим аномалиям, что использовали В.А. Кротова [4] при исследовании механизма формирования месторождений нефти и газа, а также Ф.Г. Гурари и др. [3] для объяснения механизма формирования залежей нефти и газа в юрских и меловых отложениях за счет процессов вертикальной миграции.Вероятно, в глубоких частях разрезов юрского и доюрского возрастов глубинные флюиды при давлении, близком к литостатическому, способны активизировать дизъюнктивные нарушения, которые в противном случае оставались бы закрытыми, т.е. вызвать флюидоразрыв горных пород (
рис. 4). Компьютерное моделирование по материалам сейсморазведки МОВ-ОГТ позволяет выделять или намечать дизъюнктивные нарушения или их зоны. Многие тектонические блоки, особенно их окраинные части, находятся в динамически напряженном состоянии. Эти явления динамической напряженности способствовали (и способствуют) разломо- и трещинообразованию, активизации термобарофлюидных процессов, миграции углекислоты, особенно в жестких, более консолидированных частях. Поэтому именно в таких зонах распространены высокодебитные коллекторы.Полученные в результате исследований материалы свидетельствуют о развитии в разрезах доюрского комплекса и нижней - средней юры достаточно крупных, а в палеозое и высокоамплитудных структурных форм (см.
рис. 1, рис. 2). На эрозионно-тектоническую поверхность выходят породы разного возраста, генезиса и вещественного состава. Многими скважинами среди терригенно-карбонатных и вулканогенно-осадочных пород фрагментарно вскрыты песчаники, конгломераты, известняковые брекчии, закарстованные и доломитизированные карбонатные породы. Рельеф доюрского комплекса значительно расчленен, а вблизи поверхности этого комплекса, особенно в гипсометрически приподнятых эрозионно-тектонических выступах, породы почти повсеместно дезинтегрированы, а часто и закарстованы, представляя собой весьма емкие, массивные коллекторы, перекрытые преимущественно глинистыми отложениями юры.Особенно благоприятны для скопления крупных и высокодебитных месторождений зоны региональных и скрытых перерывов в осадконакоплении, где создавались благоприятные условия для подземного выветривания и закарстования, развития молассовых отложений. Такие условия отмечаются на стратиграфических уровнях базальных горизонтов нижней - средней юры, верхних частях разреза доюрского комплекса (эрозионно-тектонических выступах), установлены и прогнозируются в зонах, где триасовые вулканогенно-осадочные породы с угловым и стратиграфическим несогласиями залегают на размытой до триасового возраста поверхности палеозойского комплекса (см.
рис.1), на стратиграфических уровнях перехода нижнетурнейского подъяруса нижнего карбона в верхнедевонские, под глинисто-карбонатными породами верхнего девона на границе перехода в карбонатные части разреза (франский ярус), а также в основании деформированного комплекса (венд-кембрийского возраста).Современные структурные формы и преобладающее большинство дизъюнктивных нарушений заложились в завершающие фазы киммерийской складчатости, поскольку отложения триаса участвуют в складчатости с разломообразованием. В то же время формировались инверсионные тектонические структуры в основании осадочного чехла юры при знакопеременных движениях блоков доюрского основания, а также над прогибами локальных зон вертикального растяжения, создавших благоприятные условия для внутрипластового расслоения нижних горизонтов чехла и накопления в них углеводородов. Масштабы структурных форм и перемещений по дизъюнктивным нарушениям изменялись также после новокиммерийской эпохи и в последующие стадии тектонических движений вплоть до новейшего времени. Таким образом, можно говорить о том, что эволюционное развитие структуры земной коры Западной Сибири как молодой платформы определялось периодически действующими силами горизонтального сжатия. Образование складок и взбросонадвигов, листрических сколов в разрезе доюрского комплекса, а иногда и в отложениях юры, дислоцированность верхнего мела и палеоцена с разрывами, проходящими через весь фанерозой, свидетельствуют об их действии и в настоящее время.
Анализ основных черт тектоники и стратиграфии доюрского комплекса позволяет прогнозировать в его разрезе открытие следующих типов залежей углеводородов: массивные, структурно-стратиграфические, тектонически экранированные, столбообразные, в зонах с динамически напряженным состоянием, клиновидных вдвигов и взбросонадвиговых дислокаций, структурно-сводовые, литологически ограниченные и экранированные, пластовые сводовые, причем основными коллекторами прогнозируются трещинно-кавернозные, кавернозные и трещинные.
Одним из возможных типов залежей могут быть скопления нефти и газа в рифовых массивах. Слабая региональная изученность карбонатных отложений ордовика, силура, девона и карбона не позволяет сейчас конкретно ответить на вопрос о существовании рифовых массивов непосредственно в центральной или западной части региона, но ряд прямых признаков дает основания считать вполне вероятным нахождение такого рода резервуаров, а следовательно, и массивных залежей, связанных с ними. К такому признаку можно отнести вскрытый скв. 626 Усть-Вахской площади разрез, представленный черными мелкозернистыми известняками. Зерна известняков состоят из карбонатов (обломки известняков и кальцитов) , для которых характерны хорошая сортировка и мономинеральный (карбонатный) состав зерен, что свойственно калькаренитам. Подобные рифогенные известняки почти повсеместно развиты среди девонских и нижнекаменноугольных разрезов в Южном Зауралье.
Открытие новых, в том числе крупных и высокодебитных, месторождений и залежей нефти и газа следует прогнозировать в разрезах следующих стратиграфических уровней:
1. Базальные горизонты (литологические аналоги шеркалинской свиты) юрского возраста как в сводовых, так и в тектонически экранированных условиях.
2. Верхние части разреза доюрского комплекса (эрозионно-тектонические выступы) на подготовленных сейсморазведкой структурах по подошве мезозойского чехла. Оба эти направления являются уже традиционно перспективными.
3. Глубокие горизонты триаса и палеозоя; особенно благоприятны для скопления зоны, где триасовые вулканогенно-осадочные породы с угловым и стратиграфическим несогласиями залегают на размытой дотриасовой поверхности палеозойского комплекса. В них создавались благоприятные условия для подземного выветривания и закарстования (образование эпигенетических коллекторов), тектонического экранирования этих очагов и развития молассоидных отложений.
Уже получены первые притоки нефти из-под покрова эффузивно-осадочных отложений триаса в пределах Красноленинского (см.
рис. 1) и на западном склоне Нижневартовского сводов.4. На границе верхний девон – зона этрень нижнего карбона, т.е. в условиях скрытых перерывов в осадконакоплении.
5. Терригенно-карбонатный девон, перекрытый темно-серыми до черных аргиллитами (наличие отражающих горизонтов (см.
рис. 2) по данным сейсморазведки и бурения).6. В основании деформированного комплекса на уровне венд – кембрий – низы тремадока (нижний ордовик).
7. Самостоятельное значение могут иметь зоны крупных дизъюнктивных нарушений, с которыми связаны приразломные структурные формы, зоны с динамически напряженным состоянием, где могли формироваться столбообразные залежи.
8. Зоны линейно-очагового развития трещиноватости, закарстования и доломитизации могут формировать нетрадиционные ловушки и залежи.
9. Зоны развития листрических сколов, взбросонадвиговых и сдвиговых дислокаций в нижне-среднеюрских и особенно доюрских комплексах.
10. Тафрогенные структуры триаса с толщами терригенно-обломочных пород.
Таким образом, новые данные указывают на необходимость проведения целенаправленных научно-исследовательских и поисково-разведочных работ:
1) на региональном уровне с целью выявления потенциальных зон нефтегазонакопления;
2) в пределах каждой такой зоны определение локальных участков и стратиграфических интервалов, несущих крупные структуры и высокоемкие, хорошо проницаемые коллекторы с надежными флюидоупорами.
Помимо научно-теоретического аспекта, актуальность затронутых вопросов заключается и в их прикладном значении, что позволяет по-новому подойти к выяснению закономерностей пространственного размещения скоплений углеводородов в Западной Сибири. Авторы данной статьи хотели бы еще раз привлечь внимание к необходимости практического освоения глубокозалегающих горизонтов – ведь с глубиной 5-7 км и ниже теперь можно связывать более значительные перспективы, чем 10-15 лет назад. Учитывая сложность геологического строения этих горизонтов, для решения вопросов поисков и разведки требуется привлечение больших научных коллективов и наукоемких технологий.
ЛИТЕРАТУРА
Рис. 1. ФРАГМЕНТ СЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКОГО ВРЕМЕННОГО РАЗРЕЗА ПО РЕГИОНАЛЬНОМУ ПРОФИЛЮ X
1,2-
опорные сейсмические горизонты: 1 - Б (баженовская свита, верхняя юра), 2 - А (эрозионно-тектоническая поверхность доюрского комплекса); 3 - прослеживающиеся горизонты терригенных пород в отложениях меловой (а) и юрской (б) систем (в палеозойском комплексе вещественный состав этих горизонтов не установлен, в разрезе триасовой системы это терригенно-глинистые породы); 4 - границы угловых и стратиграфических несогласий; 5 - дизъюнктивные нарушения; 6 - прогнозируемые залежи нефти и газа под покровом эффузивно-осадочных пород триасовой системы; 7 - малодебитный приток нефти; 8-11: отложения: 8 - нижнемеловые, 9 - юрской системы, 10 - вулканогенно-осадочные породы триасовой системы, 11 - палеозойскиеРИС.2. СЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ ЧЕРЕЗ ПЕРМЯКОВСКОЕ НЕФТЯНОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ
Рис.3. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СТРУКТУРОФОРМИРОВАНИЯ СПАССКОЙ ПЛОЩАДИ В ДОЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ И ЮРСКОЙ СИСТЕМЫ: а - современное строение
РИС. 3, В - НА РУБЕЖЕ НИЖНЕЙ ЮРЫ
РИС. 3, Г - НА РУБЕЖЕ ВЕРХНЕЙ ЮРЫ И НИЖНЕГО МЕЛА
Рис.4. ПРИМЕР ФЛЮИДОРАЗРЫВОВ И ГЛИНИСТОГО ДИАПИРИЗМА КЕЧИМОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ В ОТЛОЖЕНИЯХ ЮРСКОЙ СИСТЕМЫ
