О методике и перспективах поисков зон выклинивания коллекторов в Краснодарском крае
В. А. ГРОССГЕЙМ
В настоящее время в подавляющем большинстве нефтяных районов Советского Союза поиски и разведка залежей нефти и газа осуществляются на антиклинальных структурах разного типа и размеров.
Как известно, впервые литологические залежи были открыты на территории Краснодарского края, сначала на Нефтегорском месторождении (Нефтяно-Ширванская рукавообразная залежь, 1912 г.), а затем в Хадыженском районе (1934-1939 гг., 1945-1956 гг.). Но и здесь в последние годы разведке зональных залежей нефти стало уделяться меньше внимания, а в других нефтеносных районах Советского Союза эта работа почти не начата.
Среди зональных залежей одно из первых мест занимают литологически экранированные залежи. Особенности прогнозирования зон выклинивания коллекторов связаны с комплексом частных методик, своевременное развитие которых в практике геологических исследований, несомненно, даст большой эффект.
Совершенно естественно, что ряд частных методик должен быть общим при разведке как антиклинальных, так и зональных ловушек, однако использование их будет идти различно.
При поисках зон выклинивания основными документами в настоящее время являются литолого-фациальные карты и изопахические схемы, наложенные на мелкомасштабные структурные карты. Ведь при выборе объектов для разведки необходимо выявить зоны выклинивания коллекторов вверх по восстанию, а этот выбор без структурных карт сделать невозможно.
Надо иметь в виду, что если при сейсмических исследованиях производится площадная съемка и структура вырисовывается на основании большого количества профилей, то фациальные карты строятся на основании ограниченного количества точек наблюдения (буровые скважины, обнажения) и при этом широко используется интерполяция, а в некоторых случаях и экстраполяция. Достоверность построенных таким методом карт базируется на знании общих закономерностей распределения фаций в различного типа ископаемых бассейнах. Эти закономерности дают нам возможность предсказать качественные изменения в сторону не освещенного бурением участка, и лишь в редких случаях можно путем интерполяции установить точное положение фациальных границ. Таким образом, достоверность положения фациальных границ зависит в основном от густоты сети скважин и от обоснованности расчленения разрезов этих скважин. Поскольку экономически нецелесообразно бурить специальные скважины только для изучения разрезов, предназначенных для построения фациальных карт, то естественно, что надо уже сейчас использовать для этих целей бурящиеся на антиклиналях скважины.
В настоящее время отбирается совершенно недостаточное количество керна для будущего развития нефтяной промышленности. Отбор керна в первых разведочных скважинах на новых площадях производится через интервалы 50-100 м для ориентировки забоя во время бурения. В последующих скважинах отбор керна сосредоточивается лишь в объектах разведки. В результате ясного представления о характере разреза, его расчленении и стратиграфических взаимоотношениях не получается и построенные на таком материале фациальные схемы теряют свою достоверность и, следовательно, в меньшей степени могут служить основанием для поисков залежей нефти и газа в выклинивающихся коллекторах.
Большое значение для установления границ и характера зон выклинивания песчаных образований имеет изучение закономерностей осадконакопления. Помимо общих геотектонических закономерностей компенсации прогибания дна бассейнов, нужно для каждого конкретного объекта установить источники сноса и пути разноса песчано-алевритового материала.
Не всегда выдерживается классическая схема смены фаций - от более грубых к менее грубым в глубь бассейна. А если даже и выдерживается, то все равно наибольшее значение имеет определение ширины фациальных полос. Особое значение имеют песчаные линзы, возникшие в результате деятельности течений. Они обычно имеют длину, значительно превышающую ширину, и располагаются или параллельно береговой линии, в некотором удалении от нее (например, полоса песков среднего Майкопа Западной Кубани), или направлены в глубь бассейна (например, алевриты хадума в Ставрополье). Возможны и другие случаи. Для того чтобы правильно предсказать направление и характер развития таких песчаных образований, необходимо со всей тщательностью реконструировать схему палеотечений для данного бассейна. Для этого нужны специальные исследования всех обнажений горизонта. Особое внимание при этом должно быть уделено петрографическим анализам песчано-алевритовых пород и изучению текстур этих пород. Направление течений определяется по минералогическому составу (обеднение ассоциации минералов за счет выпадения менее стойких компонентов), по гранулометрическому составу (уменьшение среднего диаметра зерен, исчезновение или уменьшение процента крупных фракций, увеличение отсортированности осадка), по изменению окатанности зерен (в сторону увеличения), по уменьшению песчанистости разреза (как абсолютной, так и относительной), по ориентировке наклонов серий косых слойков, вытянутых органических остатков и песчаных зерен. Наилучшие, наиболее достоверные результаты достигаются, естественно, при комплексном использовании перечисленных методик, однако на практике приходится ограничиваться одновременным применением лишь части из них. Наиболее трудоемкими являются лабораторные исследования (ориентировка песчаных зерен, окатанность зерен кварца, гранулометрический и минералогический анализы). Наилучшие результаты дает изучение косослойчатых текстур при условии массовых замеров на многих разрезах. Следует подчеркнуть, что подавляющее большинство реконструкций течений произведено геологами-нефтяниками [1, 2, 6]. К недостаткам метода реконструкции течений по ориентировке наклонов серий косых слойков относится его ограниченная применимость к разрезам по скважинам. Ориентировать замеры в кернах можно лишь в случае, если углы падения пластов превышают 6-8°. Это еще раз показывает, что наиболее рациональным является применение комплекса методик. В скважинах по керну легко осуществлять лабораторные исследования, которые в общем комплексе играют видную роль.
Кроме того, для определения направления сноса терригенного материала, положения питающих провинций и их характера уже сейчас широко применяется микроминералогический метод, основы которого заложил в конце 20-х годов В.П. Батурин. На основании изучения минералогии осадков строятся карты терригенно-минералогических провинций, которые, будучи наложенными на карты фаций, помогают восстановить динамику среды накопления осадков и предсказывать, в каком направлении должно произойти уменьшение, а затем и полное выклинивание песчаных коллекторов.
Роль колонкового бурения в общем комплексе подготовительных к разведке работ резко изменяется. Если при поисках антиклинальных структур достаточно детализировать тектоническое строение верхнего структурного этажа (с поправками на возможные смещения сводов антиклиналей), то для оконтуривания зон выклинивания необходимо обязательно вскрывать разведочный объект на полную мощность. Естественно, что при этом освещаются также и вопросы нефтегазоносности. Исходя из этого, глубины и расположение колонковых скважин определяются совершенно иначе, чем при детализации структур. Практика разведки зональных залежей нефти в среднем Майкопе на Кубани показала, что наиболее рационально начинать разведку профилями вверх по падению, а найдя границу выклинивания, располагать скважины по простиранию и вновь в зависимости от характера вскрытого разреза ориентировать профили вверх по восстанию. По-видимому, тем же методом нужно действовать и при помощи колонковых скважин на доступных глубинах. Следует только предусмотреть технику опробования применительно к соответствующим станкам.
Большую роль в дальнейшем должны приобрести геофизические методы разведки, в первую очередь сейсмика. Уже сейчас можно сказать, что резкие изменения литологического характера разрезов, связанные с выклиниванием геологического тела, мы можем проследить иногда при помощи существующей аппаратуры. Нам кажется, что усовершенствование этой аппаратуры для решения специальных задач и выработка методики проведения работ должны стоять уже сейчас на повестке дня. Проведенные трестом Краснодарнефтегеофизика опытные работы в районе месторождения Дыш показали, что выклинивание в профилях улавливается, но, как показало бурение, точное положение линии выклинивания не фиксируется.
Таким образом, для организации поисков зон выклинивания коллекторов необходимо, кроме применяемого в настоящее время комплекса геологоразведочных работ, широко развернуть стратиграфические и специальные литологические исследования, перестроить колонковую разведку и уделить особое внимание геофизическим методам разведки.
В пределах Краснодарского края, большая часть которого приходится на западное Предкавказье, т. е. на область, пограничную между Русской платформой и Кавказским геосинклинальным сооружением, имеется ряд объектов для поисков залежей нефти и газа, приуроченных к зонам выклинивания песчаных коллекторов.
Сводка [3] данных, освещающих историю осадконакопления в мезозойских и кайнозойских бассейнах, располагавшихся на территории современного Северного Кавказа и Предкавказья, позволяет нам высказать ряд соображений о перспективах поисков зон выклинивания коллекторов и залежей нефти и газа, связанных с ними. Остановимся лишь на некоторых основных выводах из проделанной работы.
В течение альпийского цикла внутренние поднятия Кавказской геосинклинали, постепенно разрастаясь, превратились в складчатую область, геоморфологически выраженную в виде Кавказского перешейка. В начале цикла (лейас-доггер) широкий геосинклинальный прогиб заполнялся осадками, поступавшими в бассейны с севера, со стороны Скифской платформы. Внутренние поднятия поставляли мало материала. Начиная с конца юры (титон), а также в нижнемеловую эпоху в пределы Кавказской геосинклинали впервые проникли продукты размыва более глубоких участков Русской платформы- кварцевые пески со ставролитом и дистеном (междуречье Пшеха-Белая [4]). Начиная с альба, северные береговые линии бассейнов, проходившие, по-видимому, несколько севернее г. Краснодар, отодвинулись далеко на север, в пределы южной части Русской платформы, и долгое время платформенные пески отлагались далеко на севере. Лишь в палеоценовое время северные пески занимали очень большой ареал, достигая Адыгейского выступа. Начиная с нижнего миоцена, северные береговые линии бассейнов вновь продвинулись далеко на юг, что вызвало проникновение платформенных кварцевых песков с дистеном и ставролитом в пределы сформировавшихся к тому времени передовых прогибов (в среднем миоцене в Терско-Каспийскую впадину, в верхнем миоцене и нижнем плиоцене в Западно-Кубанский прогиб, в среднем плиоцене в Западно-Кубанский прогиб и в южную часть Каспийской впадины - Апшеронский полуостров и т. д.). Южные границы перечисленных выше ареалов распространения северных песков и являются первоочередными объектами для поисков зон выклинивания коллекторов.
Разведочные работы, произведенные на Ширванском газовом месторождении, показали, что хотя разведка велась на антиклинальной структуре, но залежи газа в неокоме оказались приуроченными к выклинивающимся с севера по направлению к своду складки песчаным пачкам. Еще южнее, в районе ст. Самурская, разрез неокома по р. Пшеха носит еще более глинистый характер. Минералогический состав песков [4] указывает на их северное происхождение (кварц, ставролит, немного дистена). Таким образом, мы установили в одном пункте зону выклинивания коллекторов. Зона эта может иметь значительную (до 10 км) ширину благодаря большой мощности неокома и многочисленности песчаных пачек. К востоку от Ширванского месторождения эти песчаные образования выходят на поверхность по р. Белая, сильно сокращаясь в мощности. Поиски изгибов по восстанию границы песчано-глинистой и глинистой фаций в неокоме в восточном направлении таким образом являются перспективными для обнаружения еще нескольких залежей ширванского типа. В западном направлении нижнемеловые отложения погружаются в сторону Западно-Кубанского прогиба. Южнее широты ст. Ширванская, к западу от нее, неоком в бассейнах рек Туха, Тушепс и отчасти Пшиш всюду выражен в глинистых фациях. Поэтому на известном протяжении, которое сейчас трудно определить, перспективным может явиться и западное продолжение зоны выклинивания северных песков (см. рисунок).
Примерно в том же районе есть основание ставить вопрос и о перспективности поисков зон выклинивания коллекторов в осадках верхнего палеоцена. Дело в том, что разрезы верхнего палеоцена Александровской и Великой разведочных площадей отличаются большой мощностью (более 500 м) и насыщены пачками песчаников. При движении к югу песчанистость разреза верхнего палеоцена и его мощность резко уменьшаются. В районе ст. Калининская мощность палеоцена равна 500 м, а у ст. Кужорская 400 м, причем в низах обоих разрезов отмечено несколько песчаных пачек. Южнее г. Майкоп, в районе ст. Тульская, мощность палеоцена не превосходит 130 м и он представлен в основном глинами с редкими и тонкими прослоями алевролитов. Еще южнее, между ст. Тульская и ст. Абадзехская (скв. 12), при сохранении характера разреза мощность его уменьшается до 80 м. В районе ст. Абадзехская мощность глин палеоцена составляет 20-50 м, а на выходах на дневную поверхность палеоцен представлен глинами с тонкими прослоями алевролитов толщиной 8-9 м (реки Белая и Фарс). Надо принять во внимание, что петрографические исследования (В.Т. Малышек) показали, что в районе ст. Великая пески и алевриты имеют северное происхождение, а в бассейнах рек Белая и Фарс - южное. Наконец, очень важным является то обстоятельство, что уменьшение мощности и песчанистости разрезов палеоцена происходит вверх по восстанию, т. е. коллекторы выклиниваются в условиях, наиболее благоприятных для формирования залежей нефти и газа. По-видимому, разведку этих залежей надо начинать на Бойковской и Белореченской антиклинальных складках для поисков пластовых залежей нефти и газа и одновременно для изучения разреза палеоцена. В зависимости от результатов этой разведки следующие скважины нужно закладывать вверх (в случае песчаного разреза палеоцена на упомянутых структурах) или вниз (в обратном случае) по падению. Найдя зону выклинивания, разведку нужно будет направить по простиранию этой полосы.
Следующим заслуживающим внимание объектом являются пески среднего Майкопа Западной Кубани. Палеогеографическая обстановка отложений этих песков отличается известным своеобразием. Они отложились в результате деятельности течения, действовавшего с востока на запад-северо-запад и начинавшегося на Адыгейском поднятии (выступе). Наиболее грубые прибрежные фации (конгломераты, пески, алевролиты и глины) обнажаются на поверхности, а также окаймляют некоторые складки (Азовская, Зыбза-Глубокий Яр, Ахтырско-Бугундырская), быстро выклиниваясь к северу и замещаясь сплошной толщей глин. Еще далее к северу вниз по падению появляются пачки песчаников, развивающиеся в том же направлении. Граница между глинистой и песчано-глинистой фациями имеет извилистый характер, причем положительные изгибы представляют ловушки. В восточной части полосы песков изгибы эти расположены на фоне моноклинали, а на западе (Калужская, Ново-Дмитриевская, Восточно-Северская складки) они приурочены к северным крыльям антиклиналей и иногда достигают сводов. От Нефтегорска к западу уменьшаются песчанистость разреза и средний диаметр зерен. В районе Нефтегорска наклон серий косых слойков на выходах песков на поверхность ориентирован на северо-запад. Ширина полосы около 15 км (в районе ст. Тверская и Кубанская пески вновь замещаются глинами). Все это доказывает, что эта полоса действительно отложилась в обстановке течения. К настоящему времени разведка этой полосы от Нефтегорска до Восточно-Северской (более 100 км) уже закончена, и дальнейшие перспективы поисков литологических залежей могут быть связаны лишь с продолжением этой полосы на запад, а также с возможным появлением в северном от известных залежей нефти направлении новых пачек песчаников.
Большой интерес могут представить поиски зон выклинивания песков и алевритов в мэотических отложениях на южном борту Западно-Кубанского прогиба. Эта идея уже зародилась среди геологов-нефтяников Кубани и ждет своей реализации.
Разрезы мэотиса в Западно-Кубанском прогибе представлены глинами с многочисленными пачками белых кварцевых песков с дистеном и ставролитом. Они вскрыты многочисленными скважинами на ряде площадей в центральной и северной частях Западно-Кубанского прогиба. На дневной же поверхности южнее месторождений, расположенных на южном борту прогиба, мэотис представлен прибрежными образованиями (конгломераты, брекчии, ракушняки, пески, алевриты, глины). В несколько менее грубых фациях мэотис известен на месторождениях южного борта Западно-Кубанского прогиба. Однако в отличие от песков центральной части прогиба мэотические породы имеют совершенно другой минералогический состав (устойчивые и титансодержащие минералы в тяжелых фракциях, полимиктового типа легкие фракции по В.Т. Малышеку). Таким образом, в неразбуренной части южного склона Западно-Кубанского прогиба с одной стороны выклиниваются вниз по падению пески и гравелиты южного происхождения, а с другой стороны вверх по восстанию должны выклиниваться пески и алевриты, принесенные с севера. В западной части прогиба (Крымская - Ахтырская) пески обоих типов могут смыкаться, однако в восточной части прогиба они должны быть разделены более или менее широкой полосой глин. Поиски зон выклинивания северных песков, естественно, должны начаться с определения одним или двумя профилями точной границы выклинивания и дальнейшего прослеживания ее по простиранию.
Как показали результаты бурения на Афипской площади, аналогичная палеогеографическая обстановка существовала и в сарматское время, хотя границы зон выклинивания северных песков сармата и мэотиса могут не совпадать в плане.
Мы показали, что уже сейчас можно говорить о ряде перспектив, связанных с поисками зон выклинивания коллекторов в осадках различного возраста на Кубани. Однако это только начало, и со временем в результате бурения на антиклинальных структурах и соответствующей обработки новых данных такие перспективы значительно повысятся.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вассоевич Н.Б. и Гроссгейм В.А. К палеогеографии северо-восточного Кавказа в среднемиоценовую эпоху. Геол. сборн. НИТО при ВНИГРИ, I (IV), 1951.
2. Гроссгейм В.А. К вопросу о донных течениях в майкопском бассейне на территории северо-восточного Кавказа. Геол. сборн. НИТО при ВНИГРИ, II (V), 1953.
3. Гроссгейм В.А. К вопросу об истории осадконакопления в мезокайнозое на территории Северного Кавказа и Предкавказья. Бюллетень МОИП, т. XXXII (3), 1957.
4. Гроссгейм В.А., Воронина С.И. и Короткова К.Ф. О первом появлении кварцевых песков с дистеном и ставролитом на Северном Кавказе. Новости нефтяной техники. Геология, № 6, 1957.
5. Неручев С.Г. Опыт изучения гидродинамических условий осадконакопления в акчагыльском бассейне северо-восточного Кавказа. Геол. сборн. НИТО при ВНИГРИ, II (V). 1953.
Краснодарский филиал ВНИИ
Рисунок Обзорная схема.
1-предполагаемая южная граница песчано-глинистой фации неокома; 2-предполагаемая южная граница песчано-глинистой фации верхнего палеоцена; 3-южная граница песчано-глинистой фации среднего Майкопа; 4 -предполагаемая северная граница песчано-глинистой фации среднего Майкопа; 5-предполагаемая южная граница распространения северных песков мэотиса; 6-ориентировка наклона серий косых слойков песчаников среднего Майкопа; 7 - известные залежи нефти и газа.