Геологическое строение Ставропольского газоносного района
В.А. ГОЛЯКОВ
Недра Ставрополья содержат крупные запасы природного газа, на базе которых подается газ в Москву, Ставрополь, Ростов. Подачу газа в ближайшие годы намечено осуществить в Ленинград, Грозный, Тбилиси и другие города.
Годовая добыча Ставропольского газа в ближайшие годы будет доведена до 12 млрд. м3.
Почти за 12-летний срок проведения геолого-разведочных работ в Ставрополье открыто 10 газовых и одно нефтяное месторождение (рис. 1).
В настоящее время Ставрополье является обширной газонефтеносной провинцией с хорошими перспективами развития на будущее.
Комплекс пород, слагающих разрез Ставрополья, разбивается на две группы.
К первой, наиболее древней группе относятся палеозойские образования, представленные метаморфизованными сланцами с углами падения 45-80° и кристаллическими породами (граниты, сиениты и др.).
Породы второй группы мезокайнозойского возраста, представленные в основном песчаниками, глинами, известняками, несогласно залегают на палеозойских отложениях и имеют углы падения от нескольких минут до 10-20°.
Палеозойские отложения вскрыты в нескольких разведочных скважинах Ставрополья, причем скв. 5 Невинномысск прошла по метаморфизованным сланцам 330 м, а скв. 1 Черкесск по кристаллическим породам - 336 м. Наибольшая глубина залегания кристаллических пород (924 м) наблюдается на Надзорненской площади.
Большинство исследователей метаморфизованные породы палеозоя относят к карбону. Керн, поднятый из скв. 27 Александровской площади, различными исследователями относится или к пермскому, или девонскому возрасту. Надо отметить, что по споропыльцевому анализу керны, ранее относимые к палеозою, относятся сейчас к более молодому возрасту.
Мезозойские отложения вскрыты большим количеством глубоких скважин. Наиболее древними осадками мезозоя являются юрские отложения, которые развиты в крайней южной и восточной частях Ставрополья.
Юрские отложения полностью представлены в районе г. Черкесск, где по данным скв. 1 Фроловская их мощность составляет 1600 м. Нижнеюрские отложения мощностью свыше 1000 м представлены в нижней части пачками мелкозернистых косослоистых песчаников с прослоями черных глин, переходящих кверху в монолитную мощную песчаную пачку, сложенную разнозернистым материалом с включением галек и обломков розового гранита.
Среднеюрские отложения представлены в основном глинами с редкими линзовидными прослоями песчаников. Мощность этих отложений на Фроловской площади достигает 300 м. На Черкесской площади, расположенной в 20 км восточнее Фроловской площади, мощность средней юры сокращается до 30-50 м. Мощность верхнеюрских отложений, представленных песчаниками, глинами, известняками гипсо-ангидритами и в верхней части разреза титонскими красноцветами, увеличивается в западном направлении главным образом за счет роста гипсоангидритовой пачки.
К северу от г. Черкесск на расстоянии до 50-60 км юрские отложения полностью выклиниваются.
В районе г. Ессентуки мощность юрских отложений, представленных только верхним отделом, не превышает 30-60 м. В районе Буденновск-Озек-Суат неполная мощность юры не превышает 200-300 м, а в районе Олениково-Промысловка мощность юры достигает 600-900 м. На юге Ставрополья юрские отложения несогласно залегают на кристаллических породах, а в восточной части - на дислоцированных породах палеозоя.
Залегающие выше меловые отложения имеют наибольшую мощность в тех же районах, где развиты юрские отложения. Так, например, в районе г. Черкесск полная мощность мела составляет 850 м, а в районе г. Буденновск- 900-1000 м.
В Центральной части Ставрополья из-за высокого положения фундамента мощность меловых отложений не превышает 250-300 м, причем в разрезе полностью отсутствуют отложения неокома. В районе же Надзорного нет нижнего мела и верхний мел залегает на кристаллических породах. Нижнемеловые отложения представлены мелкозернистыми песчаниками, глинами и известняками, причем в самой кровле нижнего мела залегает глинистая пачка мощностью от 20 до 50 м, которая является прекрасным каротажным репером.
Верхнемеловые отложения сложены песчаниками известковистыми плотными, переходящими в верхней части разреза в известняки. В районе Буденновск-Озек-Суат верхняя часть верхнего мела представлена 50-метровой пачкой мелоподобных глин. К западу от г. Буденновск эта пачка переходит в твердые известняки. Мощность верхнемеловых отложений колеблется от 100 до 200 м, но в районе гг. Черкесск, Нальчик и на севере Ставрополья она достигает 400-500 м, причем в районах Расшеватская, Ипатово, Белоглинская в верхнемеловых отложениях песчано-глинистые отложения преобладают над известковыми.
Наиболее полно и хорошо изученными в Ставрополье являются третичные отложения. Нижнюю часть этих отложений слагают палеоценовые образования, сложенные, в основном, песчанистыми породами.
Общая мощность этих отложений на западе и северо-западе Ставрополья доходит до 600-700 м, постепенно уменьшаясь в районах, расположенных восточнее г. Буденновск. Уменьшение мощности отмечается на юге и севере Ставрополья, причем в пределах Пред- кавказской моноклинали эти отложения сильно размыты и выходят на дневную поверхность.
Наиболее постоянным горизонтом в палеоцене является свита Горячего Ключа, отделяющаяся от вышележащих отложений эоцена глинистой пачкой, как правило, хорошо отражаемой на каротажных диаграммах.
Эоценовые отложения представлены: зеленой (черкесской), бурой (кумской) и белой свитами.
Отложения зеленой свиты в нижней части представлены песчаниками. В восточном направлении песчанистость резко убывает. Верхняя часть разреза зеленой свиты представлена глинами и мергелями. Бурая и белая свита представлены в основном известняками и мергелями. Кумская свита представлена хорошим репером на каротажных диаграммах. Мощность эоценовых отложений, благодаря частичному размыву белой и бурой свит в юго-западном Ставрополье не превышает 150-200 м против обычных 350-400 м. В районе Буденновска мощность эоцена не превышает 250 м.
Хадумский горизонт представлен алевролитами и аргиллитами. В районах Северо-Ставропольской, Пелагиадинской, Казинской, южной части Кугультинской и Дербетовской площадей в нем прослеживается крупная линза хорошо развитых песчаных фаций. К северу и особенно к югу от нее песчанистость значительно снижается. В северных частях Ставрополья мощность нижней части хадумского горизонта уменьшена, а в южных частях - хадумский горизонт выходит на дневную поверхность. Мощность горизонта не превышает 100 м.
Майкопские отложения представлены толщей однообразных глин с редкими линзовидными прослоями песчаников. В северных и восточных частях Ставрополья в верхах Майкопа встречаются довольно мощные песчаные пачки, а в районах Георгиевска и Буденновска песчаные пачки отмечаются также в среднем и нижнем Майкопе.
В пределах Ставрополья мощность майкопских отложений не превышает 400-500 м, в южном направлении они выходят на дневную поверхность. На севере Ставрополья (Ивановка, Маныч) мощность майкопских отложений уменьшается до 70-150 м. Увеличение мощности Майкопа до 800-900 м отмечается на западе.
Наибольшая мощность майкопских отложений наблюдается в районах Буденновска и Георгиевска, где она составляет 1500-1700 м.
Тарханский горизонт, представленный мергелями и глинами, как правило, размыт и прослеживается только в южной части Ставрополья; мощность его от 3 до 5 м (Георгиевск, Ровно), однако в районе Трехсельской она достигает 40 м.
Чокракские отложения, представлены глинами и песчаниками. Максимальная мощность (660 м) отмечена в районе г. Георгиевск, в районе г. Ставрополь она снижается до 15 м и в северных районах Ставрополья эти отложения полностью исчезают. На юге Ставрополья чокракские отложения выходят на дневную поверхность. Такая же картина отмечается и по караганским и сарматским отложениям. Максимальная мощность этих отложений в районе г. Георгиевск соответственно составляет 300 и 500 м, а в районе г. Ставрополь (за счет частичного размыва верхней части отложений) - 40-60 и 500 м. В среднем сармате выделяется пачка мергелей, носящая название мамайского горизонта, которая хорошо выделяется на каротажных диаграммах. Меотические отложения на территории собственного Ставрополья встречаются эпизодически, а понтические отложения, представленные глинами и известковистыми песчаниками, развиты только на севере, где они имеют мощность от 40 до 80 м. Акчагыльские отложения, представленные глинами и грубозернистыми песчаниками, развиты в восточных и северных районах Ставрополья и имеют мощность 50-80 м.
Апшеронские (армавирские) отложения мощностью до 120 м слагаются карбонатными песчаниками и развиты на западе и частично на севере Ставрополья.
Ожидаемая общая мощность мезо-кайнозоя в районе Буденновска и Георгиевска до 4000-4500 м; в юго-западных и западных частях Ставрополья - 2500-3000 м; в северных - 2200- 2800 м, и в зоне, прилегающей к г. Ставрополь, 1000-2000 м.
В пределах Ставрополья можно выделить 8 крупных обособленных тектонических элементов (рис. 2):
1. Древнеставропольское поднятие.
2. Приманычский прогиб.
3. Погребенный кряж (Доно-Каспийский вал).
4. Восточный борт Азово-Кубанской депрессии.
5. Беломечетский прогиб.
6. Предкавказская моноклиналь и Минераловодский выступ.
7. Терско-Кумская депрессионная зона.
8. Южная часть Прикаспийской низменности и Сало-Ергенинский вал.
Древнеставропольское поднятие представляет крупный свод, образованный палеозойскими отложениями с минимальной глубиной залегания последних в районе Надзорненской структуры (924 м).
Свод имеет крутые склоны на западе и юго-западе и пологие на востоке. Представление о форме поднятия дает схематическая структурная карта (см. рис. 2).
Древнеставропольское поднятие на протяжении почти всего времени является барьером, отделяющим Азово-Кубанскую и Терско-Кумскую впадины.
Эти зоны сообщались между собой через Беломечетский прогиб в юрское и нижнемеловое время на юге и через Приманычский прогиб в нижнемеловое время на севере.
Приманычский прогиб расположен между Древнеставропольским поднятием и Погребенным кряжем. Ширина его не превышает 150-200 км. В восточном и западном направлении он расширяется и сливается с соседними впадинами. Структуры, расположенные в этом прогибе, как правило, имеют крутые крылья, обращенные в сторону прогиба (Кугультинская, Тахтинская, Ивановская и др.).
По данным глубокого бурения смежных районов фундамент Приманычского прогиба, очевидно, будет представлен дислоцированными породами карбона. В северном направлении Приманычский прогиб переходит в Погребенный кряж, впервые отмеченный А.П. Карпинским. Простирание кряжа близко к Кавказскому. Погребенный кряж от района восточнее г. Ростов, с некоторой одуляцией в районах Белоглинская, Песчаное и др., погружается в сторону Каспия. Наличие кряжа подтверждается геологическими и геофизическими данными.
По геологическим и геофизическим материалам южный борт кряжа имеет, по-видимому, флексурообразное строение с амплитудой до 1000 м. Фундамент кряжа представлен дислоцированными породами палеозоя, которые перекрываются породами, меняющими свой возраст от более молодых (майкоп) на северо-западе до более древних (юра) на юго-востоке.
В западном направлении Древнеставропольское поднятие переходит в глубоко погруженную Азово-Кубанскую впадину, которая юго-западнее г. Армавир сливается с Беломечетским прогибом. Последний отделяется от Азово-Кубанской впадины Адыгейским выступом.
Беломечетский прогиб имеет ширину от 50 до 100 км и в отличие от Приманычского прогиба, очевидно, будет более глубоким с более крутым южным склоном, где по данным глубоких скважин Фроловской и Черкесской площадей в кристаллических породах отмечается крутой обрыв или сброс с амплитудой до 1200 м. Беломечетский прогиб расширяется в восточном направлении и сливается с Терско-Кумской впадиной. Фундамент прогиба неоднороден, южный борт его сложен кристаллическими породами, к северу от г. Черкесск появляются дислоцированные породы карбона.
Простирание древнего фундамента в районе г. Черкесск и г. Ессентуки широтное, однако в районе г. Минеральные Воды простирание меняется на меридиональное. Образовавшийся здесь в палеогеновое время выступ получил название Минераловодского. Выступ осложнен поперечными разрывами, к системе которых приурочены лакколиты Кавказских минеральных вод.
Восточнее Древнеставропольского поднятия располагается обширная Терско-Кумская впадина, имеющая наиболее глубокое погружение в районе городов Буденновск, Георгиевск, Моздок. В северном направлении отмечается непрерывный подъем слоев с некоторым перегибом их перед Погребенным кряжем. Последняя, восьмая зона, расположенная к северу от Погребенного кряжа, изучена еще слабо.
Все структуры Ставрополья, расположенные к северу от линии Армавир- Георгиевск, имеют платформенный облик, в какой-то степени унаследовали формы строения фундамента и являются структурами облекания, структурами конседиментационного типа, т.е. их образование и развитие происходило одновременно с накоплением осадков.
Южнее этой линии развиты складки геосинклинальной области с более крутыми северными крыльями, подчас осложненными разрывами.
Структуры Ставрополья по закономерностям расположения можно разбить на две большие группы:
1. Структуры кавказского простирания.
2. Структуры антикавказского простирания.
К первой группе принадлежит большинство структур, осложняющих Пред- кавказскую моноклиналь и расположенных в Беломечетском прогибе, в Азово-Кубанской и Терско-Кумской впадинах и на Невинномысском антиклинории. Складки, как правило, брахиантиклинальные, причем в южных зонах Ставрополья они имеют крутые падения на северных крыльях.
Ко второй группе относятся структуры, расположенные на Ставропольском и Сальском выступах древнего фундамента. Сюда относятся Северо- Ставропольская, Сенгилеевская, Безопасненская, Кугультино-Тахтинская, Ивановская, Сальская и другие структуры. Простирание этих структур самое различное и отражает выступы в фундаменте.
Изменение мощности майкопских отложений в результате выклинивания и размыва существенно отразилось на структурно-тектоническом плане более молодых отложений. Смещение структурных поднятий по молодым отложениям происходит в сторону уменьшения мощности майкопских отложений и достигает 5-10 км, а по более древним отложениям это смещение зависит от характера изменения мощности эоцено-палеоценовых отложений. Так, например, за счет увеличения мощности эоцена-палеоцена в районе г. Буденновск в восточном направлении Чкаловская структура по кумской свите располагается гипсометрически выше Прасковейской на 30-40 м, в то же время по верхнемеловым отложениям Прасковейская структура располагается гипсометрически выше Чкаловской на 70 м.
Газовые и нефтяные месторождения Ставрополья приурочены к сводовым частям антиклинальных поднятий. Нефтяная залежь на Александровской площади в отложениях зеленой свиты эоцена приурочена к крутому северному крылу складки, располагаясь здесь в виде небольшой оторочки.
Почти все месторождения Ставрополья имеют два и более продуктивных горизонта, исключение составляют Ивановская и Безопасненская структуры, где промышленные скопления газа приурочены к одному хадумскому горизонту.
Все промышленные площади, исключая Александровскую площадь, приурочены к структурам платформенного типа.
Газовые месторождения, как правило, располагаются на высокозалегающих погребенных валах. В депрессионных. глубоко погруженных зонах залегает нефть.
Это, однако, не исключает возможности нахождения здесь залежей газа в мезозойских отложениях. Основные запасы газа (до 95%) приурочены к отложениям хадумского горизонта. Далее следуют отложения зеленой свиты, свиты Горячего Ключа и чокракского горизонта. На Кугультинской площади из отложений белой свиты эоцена получены слабые притоки газа. Растворенный газ встречается во всех отложениях от сарматских до палеозойских.
Залежи хадумского газа имеются во всех известных на сегодня месторождениях, исключая Александровское. Эти месторождения, как правило, имеют большие размеры. Так, например, Кугульта-Тахтинское месторождение имеет длину до 75 км и ширину до 30 км; Северо-Ставропольское - длину 35 км и ширину до 17 км. Остальные складки имеют меньшие размеры. Углы падения, как правило, колеблются от нескольких минут до 1-3°.
Амплитуды складок по продуктивной части хадума составляют от 30 до 160 м. Мощность продуктивной части пласта колеблется от 10 до 90 м, эффективная пористость от 10 до 22%, проницаемость от 30-50 до 1500 миллидарси.
Абсолютно свободные дебиты газа зависят в основном от литологического состава пласта и колеблются от 1 до 8 млн. м3 в сутки (Северо-Ставропольское, Пелагиадинское, Казинское месторождения). По остальным площадям дебиты газа меняются от 10-15 тыс. м3 до 100 тыс. м3 в сутки. По отдельным единичным скважинам (Тахта, Сенгилеевская) отмечаются дебиты до 1000 м3 газа в сутки. На Северо-Нагутской и Янкульской площадях получен газ местного значения.
Пластовые давления соответствуют гидростатическому давлению и колеблются от 29 ат (Сенгилеевская площадь) до 52 ат (Северо-Ставропольская площадь) и до 117 ат (Расшеватская площадь).
Газ хадумского горизонта по всем площадям примерно однороден; удельный вес 0,58-0,60; содержание метана свыше 98%.
Наиболее крупное месторождение хадумского газа Северо-Ставропольское, являющееся одним из крупнейших в мире. На сегодня в разработке находятся Северо-Ставропольская и Пелагиадинская площади.
Газовые месторождения Расшеватское, Тахта-Кугультинское, Северо- Ставропольское Пелагиадинское представляют по хадуму одно сплошное газовое поле, хотя на каждой площади имеются обособленные куполообразные поднятия. На Росшеватской, Тахта-Кугультинской и Сенгилеевской площадях монолитная алевролитовая пачка разделяется мощным прослоем аргиллитов на два продуктивных горизонта. Залежь хадумского газа в результате наличия потока подземных вод с юго-запада на северо-восток имеет наклонный газо-водяной контакт. Как правило, контакты ниже на северных частях складок по сравнению с южными при разнице в 10-40 м. Поверхность контакта газ-вода как по хадумскому, так и по другим горизонтам имеет форму выпуклой (к центру залежи) линзы.
Отложения зеленой свиты эоцена дали промышленные притоки газа от 1 до 7 млн. м3 в сутки на Александровском и Северо-Ставропольском месторождениях. Пластовые давления соответственно составляют 70 и 82 ат. Наряду с газом из скважин выбрасывается до 1-3 м3 конденсата, причем на Александровской площади из трех скважин была получена нефть с дебитом от 15 до 25 м3 в сутки при газовом факторе свыше 10000 м3/м3. Контакт газ-нефть и вода имеет значительное смещение на север.
Эффективная пористость пласта меняется от 15 до 22%, а проницаемость от 500 до 1000 миллидарси. Удельный вес газа 0,63-0,70, содержание метана от 91 до 97%. Удельный вес конденсата 0,765, нефти - 0,802. В нефти имеется до 5,6% парафина, 40% бензина, 20% лигроина, 17% керосина, 14% газолина и другие фракции.
На Александровской площади ниже отложений зеленой свиты залегает газовый горизонт Горячего Ключа. Абсолютно свободные дебиты скважин с этого горизонта превышают 1 млн. м3 газа в сутки при пластовом давлении до 100 атм. Удельный вес газа 0,65, содержание метана до 87%. Промышленные притоки газа из чокракского горизонта получены на Северо-Ставропольской, Казинской и Грачевской площадях. В зависимости от отдаленности площади от естественных выходов горизонта на дневную поверхность и с увеличением глубины его залегания дебит газа увеличивается от 5 до 32 тыс. м3 в сутки при изменении давления от 0,5 до 3,8 ат. Удельный вес газа 0,60; содержание метана до 90%. Чокракский газ залегает на глубинах от 150 до 250 м и с успехом может применяться в многоотраслевом сельском хозяйстве Ставрополья.
Выбросы газа из чокракского горизонта при бурении отмечены на Кугультинской, Дербетовской (караган+чокрак?) и Георгиевской площадях.
Залежи газа в зеленой свите и свите Горячего Ключа сосредоточены в мощных, высокопроницаемых песчаниках и окружены огромным резервуаром напорных вод, что несомненно будет способствовать развитию здесь гидравлического режима. Заканчивая освещение газовых месторождений Ставрополья, остановимся на нефтеносности известных на сегодня месторождений.
Прасковейская структура со сводом, расположенным в районе г. Буденновск, по-видимому, будет иметь длину до 25-30 км и ширину до 10 км. На сегодня установлена промышленная нефтеносность 6 горизонтов: двух горизонтов в хадуме и по одному горизонту в белой, бурой, зеленой свитах и свите Горячего Ключа. Из верхнего мела получена вода с дебитом до 300 м3 в сутки при содержании до 5-7% нефти. Нефть Прасковеи имеет удельный вес 0,855-0,860. Содержание бензина до 20-30%, лигроина 10%, керосина 14%, парафина от 15 до 20%.
Дебиты нефти колеблются от 5 до 100 м3/сутки при газовом факторе 40-90 м3/м3. Наиболее постоянным и высоко дебитным горизонтом являются на сегодня отложения зеленой свиты.
Пластовые давления на Прасковейской площади, как правило, превышают гидростатические и колеблются от 285 ат в бурой свите до 310-320 ат в зеленой свите.
Это явление, с нашей точки зрения, объясняется тем, что отложения нижнетретичного комплекса содержат в себе много мелких изолированных линз с высоким давлением. Можно полагать, что при длительной эксплуатации скважин давление в нефтяных горизонтах упадет до гидростатических или даже ниже. Этому будут способствовать сами коллекторы, вмещающие нефть и представленные трещиноватыми, карбонатными породами и сильно глинистыми алевролитами.
Наиболее интересными в смысле нефтеносности являются нижнемеловые и юрские отложения, которые на сегодня еще не разведаны.
На соседней Чкаловской площади вскрыты отложения мела и юры, которые по данным каротажа представляют большой интерес для опробования на нефть.
На площадях Озек-Суат, Зимняя Ставка, Величаевка нефтеносными являются отложения нижнего мела и юры.
В районе Ачикулака нефтеносными являются отложения хадума и эоцена. Нефть вышеуказанных районов идентична нефти Прасковеи.
На Олейниковской площади, расположенной на границе с Астраханской областью, открыто газонефтяное месторождение, приуроченное к отложениям нижнего мела.
Наиболее перспективными для поисков нефти и газа являются отложения мезокайнозоя в восточных и северо-восточных районах Ставрополья (Черные Земли).
В первую очередь к наиболее перспективным структурам следует отнести структуры в районах Буденновск-Арзгира, Красного Камышника, а также Благодарненскую, Икибурульскую, Каспийскую, Цибукскую, Отказненскую и другие структуры.
В районах Ставропольских газовых месторождений наряду с поисками газа в третичных отложениях (Южно-Кугультинская, Петровская и другие структуры) следует широко проводить глубокую разведку меловых отложений. Из этих отложений, примерно в одинаковых геологических условиях, в Краснодарском крае на Каневской и Староминской площадях получены мощные газовые фонтаны. Получение нефти и газа из юрских отложений на Баракаевской площади и из нижнетретичных отложений на Александровской площади выдвигает как перспективные для разведки Фроловскую, Ровненскую и другие площади.
Поднятие нефтяного керна из скв. 27 Александровская из нижнемеловых отложений ставит по-новому вопрос поисков стратиграфических залежей нефти и газа в Беломечетском прогибе. Известно, что в районе г. Черкесск мощность юры достигает 1600 м, на расстоянии 60 км севернее, в районе г. Невинномысск, эти отложения полностью выклиниваются; отсутствуют также самые низы нижнего мела.
Получение конденсатной нефти из зеленой свиты и свиты Горячего Ключа на Северо-Нагутской площади и из нижнего мела в Нагутской опорной скважине, газопроявления в районе г. Георгиевск выдвигают эти площади как перспективные для поисков нефти и газа. На Георгиевской площади при наличии локальной структуры, кроме того, можно рассчитывать на открытие стратиграфических залежей.
Нахождение стратиграфических и тектонических экранированных залежей нефти и газа можно ожидать в районе южного борта Погребенного кряжа. Мощность отложений здесь, при общем воздымании на север, резко сокращается и последние экранируются с бортом высокозалегающего Погребенного вала.
Перспективной для поисков нефти и газа является южная часть Прикаспийской низменности и Ергени, а также территория Кабардино-Балкарии, где имеются хорошие коллекторы в мезокайнозое со следами горючего газа и нефти.
Трест «Кавказнефтегазразведка»
Рис. 1. Схематическая обзорная карта Ставрополья и смежных районов.
Рис. 2. Схематическая структурная карта размытой поверхности палеозоя Центрального Предкавказья.
1-продуктивные площади; 2 - прочие структуры; 3 - возможный сброс (?) - разлом; 4 - изогипсы по кровле размытой поверхности палеозоя.