Формирование нефтяной залежи в сталиногорском горизонте Кленовского месторождения
В. Н. САМАРЦЕВ
В 1949-1951 гг. в северной части зоны Доно-Медведицких дислокаций были открыты Жирновское и Бахметьевское нефтяные месторождения, основные залежи которых заключены в терригенных отложениях яснополянского подъяруса нижнего карбона. По своей форме это типичные сводовые, пластовые залежи, приуроченные к наиболее приподнятым частям локальных поднятий.
На соседних структурах Линевской и Песковатской, расположенных соответственно к югу и северо-востоку от Жирновского месторождения, в отложениях нижнего карбона продуктивными оказались только песчаники сталиногорского горизонта, из которых получен газ.
В 1955-1956 гг. западнее Бахметьевского месторождения сейсморазведкой был выявлен ряд новых локальных поднятий, имеющих в основном северо-западное простирание: Кленовское, Лемешкинское и Ново- Кубанское. По условному сейсмическому горизонту в среднем карбоне (каширский репер) была составлена структурная карта этих поднятий, из которой видно, что Кленовское и Лемешкинское поднятия подобно Жирновскому и Бахметьевскому приурочены к одной брахиантиклинальной складке, осложненной двумя куполами.
Первая разведочная скважина на Кленовском поднятии была заложена в своде, ближе к западному крутому крылу, с учетом возможного смещения в этом направлении осевой линии структуры (по аналогии с Жирновским и Бахметьевским месторождениями). Разрез терригенных отложений яснополянского подъяруса, вскрытый этой скважиной, по своей мощности и литологическому составу является точной копией аналогичного разреза соседних месторождений. Он заключает те же самые песчаные пласты - коллекторы А и Б1 в тульском горизонте и один песчаный пласт мощностью 35 м в сталиногорском горизонте. По данным электрокаротажа верхняя часть этого пласта является продуктивной и была испытана в скв. I, в которой с глубины 1480 м был получен фонтан нефти с водой. Песчаные пласты А и Б насыщены водой. Несмотря на то, что последующие три скважины были пробурены вблизи от первой, песчаники сталиногорского горизонта в них оказались водоносными. Это указывает на весьма ограниченные размеры нефтяной залежи, приуроченной к наиболее приподнятой части поднятия и имеющей на всем протяжении подошвенную воду (рис. 1). Отметка водо-нефтяного контакта - 1346 м, а наивысшей точки кровли пласта - 1340 м, следовательно, этаж нефтеносности равен всего 6 м.
Из структурной схемы северной части зоны Доно-Медведицких дислокаций видно, что нефтяная залежь на Кленовском поднятии залегает на самых низких абсолютных отметках (рис. 2). В восточной группе структур, наоборот, внизу залегают газовые залежи (Линево и Песковатка), а вверху нефтегазовые (Бахметьевка), причем газо-нефтяные (Жирное) занимают промежуточное положение.
В статье А.Г. Габриэляна и С.П. Максимова [2] дан обстоятельный анализ условий формирования залежей нефти и газа в каменноугольных отложениях восточной группы структур и выявлена определенная закономерность в их распределении.
Как показал палеоструктурный анализ, формирование залежи Кленовского месторождения связано не столько со временем образования самой ловушки, сколько с последующими условиями скопления в ней нефти.
Доно-Медведицкие дислокации, являясь переходной зоной между двумя такими крупными тектоническими элементами Русской платформы, как Воронежская антеклиза и Прикаспийская впадина, в своем развитии претерпели сложную геологическую историю.
Непосредственно это связано с тем, что поверхность кристаллического фундамента, лежащего в основании осадочного комплекса пород зоны, еще в начальный период своего существования целой системой линейных разломов была разбита на ряд структурных блоков. В периоды наиболее активного проявления тектонических движений на границе перемещения этих блоков создавался антиклинальный перегиб в толще осадочных пород, а неравномерность этих перемещений в горизонтальной плоскости приводила к образованию отдельных поднятий, которые могли служить ловушками для скоплений нефти и газа.
Как отмечает В.Н. Хлыстова [4], в пределах Доно-Медведицких дислокаций можно выделить два основных цикла тектогенеза - палеозойский и мезокайнозойский. С первым связано формирование погребенных поднятий девонского и каменноугольного возрастов, имеющих в основном северо-западное простирание, а со вторым - окончательное формирование современного структурного плана зоны, где большинство поднятий протягивается в северо-восточном направлении.
Таким образом, в тектоническом отношении северная группа поднятий (рис. 2) имеет сложное строение, ибо она включает в себя структуры разного простирания, формирование которых связано с различными циклами тектогенеза. Тот же автор считает, что Лемешкинское, а, следовательно, и Кленовское поднятия приурочены к одной погребенной палеозойской структурной ступени, заложенной, видимо, еще в девонское время. Образование подобных палеозойских ступеней явилось следствием длительного прогибания и последующего складкообразования накопленных осадков в пределах Донецкого бассейна с конца девона и в течение каменноугольного периода.
Незначительная разница в мощностях отдельных стратиграфических единиц карбона, отмечаемая по скважинам Песковатской, Бахметьевской, Кленовской и Ивановской структур, указывает на затухание колебаний морского дна после отложений девонских осадков в этом районе. Палеоструктурные построения показывают, что в течение длительного промежутка времени на месте современных локальных поднятий отложения каменноугольного возраста и, в частности, сталиногорского горизонта (на рис. 3 кровля горизонта отмечена репером N) залегали моноклинально. На этом фоне Кленовское и Бахметьевское поднятия к концу каширского времени были выражены участками с более пологим залеганием пластов. Мощная фаза тектогенеза, захватившая район Сталинградского Поволжья, наступила после отложения слоев каменноугольной системы, в результате чего последние были дислоцированы, выведены на поверхность из-под уровня моря и подверглись глубокому размыву. К этому периоду относится заложение структурных ступеней северо-восточного простирания, что связано с опусканием области Прикаспийской впадины и с одновременным воздыманием Воронежской антеклизы, в результате чего произошла коренная перестройка структурного плана северного окончания Доно-Медведицких дислокаций.
При этом «тектонически более приподнятые структурные ступени, сформировавшиеся в девонское и каменноугольное время (на последней расположено Кленовское поднятие - В.С), в дальнейшем испытали обратные перемещения по отношению к погруженным ступеням. Это привело к формированию локальных структур асимметричного строения, причлененных крутыми крыльями к уступам фундамента, на границах соседних ступеней» [3, стр. 22], т. е. к формированию структур, подобных Жирновской и Бахметьевской.
Ко времени отложения юрского репера (рис. 3, б) Бахметьевское поднятие было приподнято на 50 м выше Кленовского и представляло резко выраженную асимметричную брахиантиклинальную складку с более крутым западным крылом и амплитудой до 300 м, т.е. являлось типичной структурной ловушкой для нефти и газа.
Кленовское поднятие, асимметричное, со сравнительно плоским сводом, пологими углами падения, особенно на восточном крыле, и амплитудой в 250 м тоже представляло хорошую структурную ловушку.
Последующие тектонические движения мезо-кайнозойского времени привели к дальнейшему изменению структурного взаимоотношения этих поднятий. В то время как Бахметьевская структура сохраняла тенденцию к росту, на что указывает размыв отложений среднего карбона в своде поднятия, а также увеличение ее амплитуды до 500 м, Кленовское поднятие, наоборот, погружалось и оказалось перекрытым 600-метровой толщей мезокайнозойских пород. Резкое различие условий формирования брахиантиклинальных поднятий на таком близком расстоянии могло быть обусловлено лишь неравномерными подвижками структурных ступеней кристаллического фундамента.
В процессе таких противоположно направленных движений восточное крыло Кленовского поднятия было втянуто в общий подъем Бахметьевской структурой, в результате чего произошло выполаживание крыла с образованием Ново-Кубанского поднятия меридионального простирания (рис. 2 и 3, в), при этом амплитуда Кленовского поднятия сократилась до 50 м. Таким образом, формирование структурных ловушек в отложениях нижнекаменноугольного возраста, заключающих на Кленовском и Бахметьевском поднятиях залежи нефти и газа, может быть отнесено к мезо-кайнозойскому времени. С начала заложения, в мезозойский период, и в течение всего последующего времени Кленовское поднятие располагается гипсометрически ниже Бахметьевского, поэтому, естественно, при своей миграции из области Прикаспийской впадины нефть и газ, двигаясь по региональному наклону пластов-коллекторов нижнекаменноугольного возраста, заполнили в первую очередь ловушки Бахметьевской структуры. Так как этаж нефтегазоносности при этом оказался в несколько раз меньше амплитуды поднятия, то ловушки Кленовской структуры оказались пустыми. Исходя из основных положений статьи А.Г. Габриэляна и С.П. Максимова, можно полагать, что Бахметьевское поднятие явилось конечным пунктом на пути миграции и аккумулировало в своих ловушках нефть и газ, оставшиеся после заполнения ловушек нижележащих структур, т. е. Жирновской, Линевской, Песковатской.
Образование нефтяной залежи на Кленовском поднятии обусловлено непосредственным залеганием сталиногорских песчаников на размытой поверхности турнейских известняков.
В пределах Сталинградского Поволжья нефтепроявления в отложениях турнейского яруса имеют очень широкое распространение, в частности на Бахметьевском и Жирновском поднятиях известняки этого возраста заключают нефтегазовые залежи небольших размеров. Здесь нефть в кровле турнейского яруса насыщает кавернозные, трещиноватые известняки. Сверху эти залежи экранируются глинистыми породами, залегающими в основании сталиногорского горизонта.
По возрасту нефть в залежи сталиногорских песчаников Кленовского поднятия палеозойская, но образование ее связано с более поздним мезо- кайнозойским временем, когда турнейские отложения, в том числе и глины, заключающие органические накопления, были глубоко погружены и перекрыты километровой толщей пород, что создало условия для превращения органических остатков в нефть, которая затем была вытеснена в вышележащие известняки. Сами же сталиногорские отложения в пределах Кленовской площади представлены исключительно песчаными породами.
Размыв турнейских отложений на Кленовском поднятии глубже, и поэтому мощность верхней пачки известняков по сравнению с мощностью на Бахметьевской структуре сократилась в среднем на 20 м. Как следствие глубины размыва известняков явилось увеличение их проницаемости, которая, судя по амплитуде PS, незначительно отличается от проницаемости песчаников. Кроме того, напряжения, связанные с тектоническими подвижками блоков фундамента, наиболее значительно проявились в своде поднятия в виде образования целой системы вертикальных трещин, что также увеличило проницаемость известняков.
В совокупности с непосредственным контактом турнейских известняков со сталиногорскими песчаниками это создало благоприятные условия для миграции жидких углеводородов из нижележащих пластов в вышележащие.
Нефть аккумулировалась в самой повышенной части Кленовского поднятия, имеющей наиболее резко выраженную форму структурной ловушки, в кровле песчаников сталиногорского горизонта, перекрытых глинистыми породами, которые явились непроницаемым экраном на пути перемещения нефти в вышележащие песчаные пласты А и Б1 тульского горизонта.
Таким образом, в северной части зоны Доно-Медведицких дислокаций отдельные локальные поднятия, приуроченные к палеозойским структурным ступенями северо-западного простирания и погребенные в настоящее время под толщей мезокайнозойских осадков Терсинской впадины, могут заключать в сталиногорских отложениях небольшие нефтяные залежи, сформированные в результате миграции нефти из нижележащих известняков турнейского возраста.
В заключение несколько слов о Терсинской впадине, которую некоторые авторы считают «крутым сводом древнего заложения, погребенным над мезозойскими отложениями в результате инверсии блоковых тектонических движений» [3, стр. 23], т. е. связывают ее образование с одновременным опусканием палеозойских пород по линии структурных ступеней, ограничивающих впадину с запада и востока.
Такое определение верно лишь отчасти, так как, по всей видимости, формирование впадины в течение карбона и мезокайнозоя связано не с двусторонним, а с односторонним опусканием одной восточной структурной ступени, в результате чего впадина имеет один восточный борт, являющийся одновременно западным крутым крылом Бахметьевского, Жирновского, Дорожкинского, Петрушинского и Абрамовского локальных поднятий (рис. 4).
Лемешкинское, Кленовское и Ново-Кубанское поднятия располагаются уже в пределах Терсинской впадины и перекрыты мощным комплексом мезокайнозойских пород. Впадина асимметрична, предполагавшееся ограничение ее западной границы крутым восточным крылом Ивановской структуры бурением не подтвердилось.
Скважины, пробуренные на площади этого поднятия, показали моноклинальное залегание пластов каменноугольного возраста с направлением подъема в сторону Воронежской антеклизы, причем и мощность мезокайнозойских отложений по сравнению с Кленовским поднятием уменьшилась на 200 м.
По-видимому, все это относится и к Гришино-Свиридовской структуре, которая, как и Ивановская, была оконтурена по геофизическим данным.
ЛИТЕРАТУРА
1. Федоров С.Ф. Основные черты геологического строения и нефтегазоносности южной части Урало-Поволжья. Тр. совещания по проблеме нефтегазоносности Урало-Поволжья. АН СССР, 1956.
2. Габриэлян А.Г., Максимов С.П. Формирование залежей нефти и газа в каменноугольных отложениях Сталинградского Поволжья. Геология нефти, 1957, № 5.
3. Граблин Е.А., Масленников Е.А. Перспективы нефтегазоносности девонских отложений зоны Доно-Медведицких дислокаций. Геология нефти, 1957, № 1.
4. Хлыстова В.Н. Строение и перспективы нефтегазоносности центральной зоны Доно-Медведицких дислокаций. Новости нефтяной техники. Геология, № 3, 1957.
5. Грязнов Н.К. О границах Прикаспийской впадины и взаимоотношениях ее с другими тектоническими элементами Русской платформы. Материалы по геологии районов Русской платформы в Северного Кавказа и методическим вопросам нефтяной геологии. Тр. ВНИИ, вып. IX. Гостоптехиздат, 1956.
ВНИИ
Рис. 1. Строение залежей нефти в яснополянском подъярусе Бахметьевского и Кленовского месторождений.
1 - известняки; 2 - глины; 3 - песчаники; 4 - газ; 5 - нефть.
Рис. 2. Схема расположения поднятий в северной части Доно-Медведицких дислокаций.
1 - контуры локальных поднятий по кровле сталиногорского горизонта: 2-газа; 3 - нефть; 4 - отметка водяных контактов в залежах сталиногорского горизонта.
Рис. 3. Палеотектонические профили по времени отложения.
а-каширского репера; б - юрского репера; в-современный геологический профильный разрез; 1 - верхний девон; 2 -нижний карбон; 3-средний карбон; 4 - верхний карбон; 5-мезокайнозойские отложения.
1 - 15 - локальные поднятия: 1 -Кленовское, 2 -Ново-Кубанское, 3 - Лемешкинское, 4- Песковатское, 5 - Бахметьевское, 6 - Жирновское, 7 - Линевское, 8 - Нижне-Добринское, 9 - Дорожкинское, 10 - Петрушинское; 11-Больше-Лычакское, 12 - Абрамовское, 13 - Ариединская группа, 14 - Ветютневское, 15-Коробковское, 16 -17 - предполагаемые поднятия: 16 - Ивановское, 17 - Гришино-Свиридовское, 18 - простирание восточного борта Терсинской впадины.