Геологическое строение Нижне-Куринской депрессии и некоторые вопросы формирования залежей нефти и газа
О.М. МАХАНЬКОВ
Почти треть территории Азерб. ССР, от границ Груз. ССР на северо-западе до берегов Каспийского моря на юго-востоке, занимает депрессия Восточного Закавказья или, как принято ее называть, Куринская депрессия. Располагаясь между мощными горными сооружениями - Большим Кавказом на северо-востоке и Малым Кавказом с горами Талыша на юго-западе, эта депрессия постепенно расширяется и понижается в направлении с северо-запада на юго-восток, уходя под воды Каспия.
Нижне-Куринская впадина является юго-восточной частью этой обширной тектонической области. Нижним течением р. Кура эта геологическая область разделяется примерно на две равные по площади территории.
В Нижне-Куринской впадине проводились все виды геологических и геофизических исследований. К настоящему времени комплексом геологических и геофизических работ в пределах суши Нижне-Куринской депрессии выявлено более 15 антиклинальных поднятий. Однако все они располагаются в левобережной части впадины. В равнинной части правобережья р. Кура в результате сейсморазведочных работ, проведенных в 1955 г. в районе от Бабазанан-Нефтечала до Новоголовки, несмотря на большую глубину исследования (до 6-9 км) и детальность проведенных работ (двукратное прослеживание отражающих горизонтов), никаких погребенных поднятий не обнаружено.
Объектами разведочных работ на территории Нижне-Куринской депрессии являются отложения продуктивной толщи и апшеронского яруса. Промышленная нефтегазоносность отложений продуктивной толщи установлена здесь на шести площадях: Нефтечала, Пирсагат, Хиллы, Кюровдаг, Мишовдаг и Калмас. Промышленная нефтегазоносность отложений апшеронского яруса доказана на трех площадях: Нефтечала, Кюровдаг и Пирсагат.
Почти вся эта территория покрыта мощной толщей современных и древне-каспийских отложений и лишь в наиболее повышенных местах, в районах хребтов Малый и Большой Харами, Кюровдаг, Мишовдаг, Калмас, Бабазанан, обнажаются породы плиоцена. Обнажений более древних пород не отмечено. Однако в составе сопочной брекчии грязевых вулканов имеются обломки пород миоцена, палеогена и даже мезозоя. Общая мощность плиоценовых отложений должна быть весьма значительной, так как изученная мощность этих отложений составляет примерно 4300-4500 м. Мощность постплиоцена в наиболее пониженных местах достигает 1000 м.
Стратиграфическая схема плиоцена и постплиоцена Нижне-Куринской депрессии представлена в следующем виде: продуктивная толща, акчагыльский ярус, апшеронский ярус, бакинский ярус, древнекаспийские отложения, современные морские отложения и их континентальные аналоги.
Отложения продуктивной толщи имеют широкое распространение по всей Нижне-Куринской впадине. Однако разрез этих отложений полностью нигде не обнажается и до подошвы разведочными скважинами также не вскрыт.
Естественные обнажения продуктивной толщи имеются в Пирсагат-Хамамдагской, Харами-Калмас-Бяндованской, Кюровдаг-Бабазанан-Нефтечалинской складчатых зонах.
На восточном крыле Бабазананской складки обнажены верхи продуктивной толщи (мощностью порядка 650 м от кровли), в районе хребта Малый Харами обнаженная часть разреза продуктивной толщи составляет примерно 850 м. На остальных площадях депрессии мощность выходящих на поверхность пород продуктивной толщи незначительна. Разведочными скважинами разрез продуктивной толщи на площади Хиллы вскрыт от кровли на глубину 2700 м, на площади Бабазананна 2660 м, на нефтепромысловой площади Нефтечала - на 2000 м. Это дает основание предполагать, что общая мощность отложений толщи превышает 3000 м.
Таким образом, характер контакта продуктивной толщи с нижележащими отложениями не установлен. В других частях Азерб. ССР, где развиты эти отложения, как известно, контакт их с отложениями понтического яруса несогласный.
Вскрытый и изученный разрез продуктивной толщи литологически представлен чередованием песков, песчаников и глин серых, бурых, зеленовато-серых, причем их крайнее непостоянство затрудняет прослеживание отдельных пачек на значительном расстоянии. Пески в основном серые и бурые, средне- и мелкозернистые, от слабо до плотно сцементированных. Мощность отдельных песчаных горизонтов колеблется от 10-15 до 40-50 м.
Разрез отложений продуктивной толщи юго-западной части Прикуринской низменности фациально резко отличается от разреза северо-восточной части области: на юго-западе эти отложения носят более песчанистый характер. Содержание песчано-алевритовых пород в разрезе месторождений Нефтечала - Хиллы - Бабазанан-Кюровдаг достигает 40-55%, в то время как в месторождениях Пирсагат, Бяндован, Хыдырлы пески и песчаники не превышают 30-35% от изученной части разреза. Такая же закономерность в увеличении процентного содержания песков и песчаников наблюдается и на тектонической линии Нефтечала - Падар. В направлении от Нефтечала к Падару увеличивается содержание в разрезе продуктивной толщи песков и песчаников. Эту закономерность можно проследить даже в пределах одной какой-либо складки. Так, продуктивная толща юго-восточной периклинали Хиллинской складки более глиниста, нежели северо-западной.
Отложения продуктивной толщи повсеместно на территории области без видимого углового несогласия перекрываются породами акчагыльского яруса, представленными в морской фации. Однако при детальном изучении разрезов отдельных складок на своде их наблюдается уменьшение мощности акчагыльского яруса и кровля продуктивной толщи не везде одинаково выражена, что свидетельствует о небольшом размыве у контакта этих отложений.
В восточной части Нижне-Куринской впадины акчагыльские слои носят преимущественно глинистый характер и являются типично глубоководными. В западной части, в районе Падара, Кюровдага, Мишовдага, в разрезе акчагыльского яруса появляются тонкие прослои песков и песчаников. Так, на площади Кюровдаг в нижней части разреза по электрокаротажным диаграммам отмечается песчаная пачка мощностью 20-25 м, характеризуемая повышенным сопротивлением до 7-8 ом на общем фоне сопротивлений 3-4 ом и четко дифференцированной кривой ПС. В ряде скважин на площади Кюровдаг из этой пачки были подняты пески, насыщенные нефтью.
Литологически слои акчагыльского яруса в основном представлены глинами серыми, темно-серыми до черных, часто жирных на ощупь. Глины плотные, часто сланцеватые, слабо песчанистые, среди глин встречаются тонкие прослои песков, песчаников и один-два прослоя вулканического пепла.
Мощность акчагыльских слоев в Пирсагатской группе складок не превышает 50-60 м. К западу и юго-западу мощность их увеличивается. Так, в Хиллах, Бабазанане она равна 80- 90 м, на Кюровдаге доходит до 120 м. К Падару же происходит резкое увеличение мощности, и там она достигает 700 м. Увеличение мощности акчагыльских слоев и появление в разрезе песчаных горизонтов, а также наличие признаков нефти в этих отложениях на площади Кюровдаг вызывают необходимость обратить внимание на эти слои, так как до сих пор считалось, что акчагыльские отложения представлены в глинистой фации и признаков нефти не содержат.
Почти на всей территории области акчагыльские отложения постепенно и согласно сменяются породами апшеронского яруса. Однако на сводах некоторых структур (Кюровдаг) виден размыв как кровли акчагыла, так и подошвы нижнего алшерона. Это хорошо можно наблюдать, например, в скв. 7 площади Кюровдаг.
Апшеронский ярус представлен всеми тремя отделами; правда, на юго-востоке области (Бабазанан, Хиллы, Нефтечала) верхний отдел отсутствует. Наиболее полно разрез отложений апшеронского яруса в пределах депрессии обнажается на структурах Мишовдаг, Малый Харами, Бабазанан. Небольшие обнажения имеются в Пирсагате, Кюровдаге, Калмасе. В остальной части Нижне-Куринской депрессии отложения апшерона вскрыты и изучены разведочными скважинами.
Общая мощность апшеронских слоев в районе Пирсагат, Хыдырлы составляет 1000-1100 м, в районе Бабазанан 1100-1200 м, в районе Кюровдаг 1600-1650 м.
Нижний апшерон представлен в основном глинами. В разрезе среднего апшерона в районе Нефтечала выделяют три песчаных горизонта: I горизонт мощностью 70 м, в том числе 44,6% песков, II горизонт 40 м, 22% песков и III горизонт 65 м, 37% песков. Все три горизонта нефтеносны.
На площадях Кюровдаг, Мишовдаг, Калмас в разрезе среднего апшерона также выделяется ряд песчаных горизонтов. Верхний из них соответствует I горизонту по разбивке Нефтечалы и является промышленно нефтегазоносным.
Переход от нижнего апшерона к среднему не везде постепенный и согласный. На площади Кюровдаг можно наблюдать по ряду разведочных скважин размыв кровли нижнего апшерона.
Верхний апшерон представлен пестроцветными глинами и известняками с тонкими прослоями песков и песчаников.
Отложения апшеронского яруса в пределах области претерпевают значительные фациальные изменения. Отложения нижнего апшерона на всей территории области представлены мощной толщей серых глин, образовавшихся в условиях глубоководного бассейна. Отложения среднего отдела по своему характеру являются более мелководными и представлены чередованием глин, песков и песчаников.
Апшеронские отложения с угловым несогласием в 10-12° перекрываются отложениями бакинского яруса. Породы бакинского яруса выражены 80- 120-метровой пачкой серых и темно-серых глин.
Отложения четвертичные и современные имеют весьма широкое распространение и представлены в морской и континентальной фациях. Общая мощность постплиоцена 600- 620 м, а местами превышает 1000 м.
В пределах Нижне-Куринской области выделяется ряд тектонических зон, протягивающихся на многие десятки километров и продолжающихся в Бакинском архипелаге. Указанные тектонические зоны разделяются пологими синклинальными впадинами и состоят из цепи брахиантиклинальных, поднятий, вытянутых в северо-запад - юго-восточном направлении.
Северо-восточная тектоническая зона состоит из двух антиклинальных поднятий - Пирсагат и Хамамдаг. Обе складки вытянуты в направлении общекавказского простирания и развиты многочисленными, преимущественно продольными нарушениями.
Следующая тектоническая зона расположена несколько юго-западнее от описанной. Большинство геологов протягивает ее от хребта Каламадын на северо-западе через Малый Харами, Мишовдаг, Калмас к Хыдырлам и Бяндовану на юго-востоке.
Наиболее изученной тектонической зоной является линия, на которой расположены антиклинальные складки Падар, Кюровдаг, Бабазанан, Дуровдаг, Хиллы, Нефтечала. Все указанные поднятия представляют собой брахиантиклинальные складки, вытянутые в северо-запад - юго-восточном направлении.
Черты тектоники антиклинальных складок, входящих в описываемую зону, во многом схожи между собой, что позволяет, учитывая и другие факторы, предположить одновременность их образования.
На всех этих складках (за исключением Падарской) пробурено значительное число разведочных скважин, показавших, что все они асимметричны и осложнены обычно двумя продольными нарушениями. Оба нарушения прослеживаются на всех поднятиях и, несомненно, проходят через разделяющие их прогибы (по данным сейсморазведки). Плоскости нарушений, падая навстречу друг другу, образуют грабен или ступенчатый сброс. В результате этих нарушений юго-западные крылья складок оказались опущенными относительно северо-восточных.
Что касается Падарской складки, обнаруженной по данным геофизических работ, то пробуренная на ней опорная скважина позволяет судить только о значительном увеличении мощности акчагыла, достигающей 700 м, пологих углах падения пластов (4-6°) и большой глубине залегания продуктивной толщи (2990 м). По данным сейсмики протяженность складки около 42 км, ширина 12- 15 км. Эта тектоническая линия Нефтечала - Падар не затухает в районе Нефтечала, а продолжается в море к Куринскому камню.
Данная тектоническая зона и ранее описанная разделяются пологим синклинальным прогибом, узким на северо-западе и расширяющимся на юго-востоке к берегам Каспия. Примерно центральная часть этого прогиба осложнена Кюрсангинским поднятием; наличие последнего было установлено геофизическими работами и структурным бурением, в результате которых было обнаружено по древнекаспийским и апшеронским отложениям чрезвычайно пологое поднятие (2-3°) северо-запад - юго-восточного направления.
Следующая тектоническая линия намечается к югу от Нефтечала и проходит, вероятно, также в северо-запад- юго-восточном направлении через залив им. Кирова и Куринскую косу. Единственным (поднятием в пределах суши, известным на этой линии, является Кызыл-Агачская антиклиналь, обнаруженная по данным электроразведки, магнитометрии и подтвержденная крелиусным и глубоким разведочным бурением.
Все описанные выше брахиантиклинальные поднятия сложены плиоценовыми и постплиоценовыми отложениями и в той или иной мере несут на себе признаки грязевого вулканизма. Как показали разведочные работы, сводовые части большинства складок разбиты продольными тектоническими нарушениями, образующими на многих структурах в присводовой части зоны раздробления значительной ширины (300-500 м). Наряду с продольными нарушениями ряд поперечных сбросов образует отдельные тектонические блоки, определяющие строение каждой складки.
Изучая строение наиболее разведанных площадей по линии Нефтечала - Падар, можно заметить, что степень нарушенности складок уменьшается с юго-востока на северо-запад, что, очевидно, в значительной мере отражается на нефтеносности этих районов.
Кроме того, изучение разрезов скважин по электрокаротажным диаграммам и сопоставление их по площади Кюровдаг, Бабазанан, Дуровдаг, Хиллы, Нефтечала, Падар и соседних с ними структур Нижне-Куринской депрессии вместе с другими геологическими исследованиями позволили установить, что региональный подъем слоев пород среднего и верхнего плиоцена наблюдается с запад-юго-запада на восток-северо-восток, а по основной тектонической линии Нефтечала - Падар с северо-запада на юго-восток.
Говорить что-либо о нефтематеринских свитах Нижне-Куринской депрессии на основании исследования и изучения образцов этих свит в лабораториях не представляется возможным из-за плохой обнаженности района и глубокого залегания возможно нефтематеринских пород. Судить об этих свитах мы можем лишь на основании зучения палеографических и геотектонических построений и по аналогии с соседними нефтеносными областями, такими, как Кобыстан и Апшеронский полуостров, о нефтематеринских свитах которых много написано и которые долгое время непосредственно изучались и продолжают изучаться. Большинство геологов-нефтяников считает, что основным источником нефти для нефтяных залежей Азербайджана явились отложения майкопской и диатомовой свит.
Изучение истории геологического развития Нижне-Куринской депрессии позволяет сделать предположение, что условия для накопления органического вещества и последующей его генерации в нефть должны были быть примерно одинаковыми и благоприятными по всему бассейну накопления майкопской и диатомовой свит в пределах данной геологической провинции [2, 3].
Необходимо указать, что, по-видимому, в пределах Нижне-Куринской впадины основными путями перемещения нефти по разрывам явились продольные сбросы из-за их выдержанности, значительной протяженности и большой амплитуды (Кюровдаг - Нефтечала).
Последовательное развитие складчатой структуры приводит к перераспределению первоначально формирующихся залежей нефти и газа. Поэтому изучение геологического развития областей значительно помогает выяснить возможные пути миграции нефти и газа и формирования их залежей.
В настоящее время в связи с открытием крупных залежей нефти и газа в Нижне-Куринской депрессии, таких, как Кюровдаг, Мишовдаг, Калмас, интерес к данной геологической провинции сильно возрос и она выдвинулась в ряд наиболее перспективных площадей Азерб. ССР. Огромное значение для правильного выбора метода поисковых работ представляет разрешение вопроса о формировании залежей нефти данной провинции.
Нам кажется, что для правильного разрешения этой задачи прежде всего необходимо выяснить вопрос о времени начала миграции углеводородов, начала формирования структур и возрасте основных продольных дизъюнктивных нарушений. Эти вопросы рассматриваются на примере тектонической зоны Нефтечала - Падар, как геологически наиболее изученной.
О начале процесса миграции углеводородов и их аккумуляции в залежь можно лишь сказать, что этот процесс начинается вскоре после образования ловушек с небольшим отставанием.
Изучение геологических разрезов по отдельным месторождениям и разведочным площадям, расположенным на тектонической линии Нефтечала-Падар, и их сопоставление между собой позволяют выяснить время начала формирования структур. Геологические построения, произведенные с учетом изменения мощностей и фаций по отдельным горизонтам, дают возможность сделать заключение, что формирование структур начинается уже во время отложения продуктивной толщи и продолжается до настоящего времени. Для более раннего времени формирования структур нет данных из-за отсутствия скважин, вскрывших весь разрез продуктивной толщи. О тектонических процессах, происходивших во время отложения продуктивной толщи, можно судить Бри сопоставлении электрокаротажных диаграмм скв. 53, 13, 11, 35, 7, 8 и скв. 56, 22, 9, 103, 115, 50, 42, 67 площади Кюровдаг, скв. 41, 46, 47 площади Хиллы и по другим площадям (см. рисунок). Из сопоставления видно, что контакт продуктивной толщи с акчагылом отмечен некоторым размывом пород кровли продуктивной толщи и небольшим угловым несогласием в 2-3°. Иногда размыв кровли продуктивной толщи на своде структур бывает весьма значительным. В этом случае возможно разрушение залежи I горизонта продуктивной толщи, который на многих площадях является регионально нефтеносным.
В процессе роста складчатых структур можно выделить несколько фаз более интенсивных движений, перемежающихся с затуханиями. Фазы складчатости фиксируются по отчетливым угловым несогласиям между отдельными горизонтами акчагыльского и апшеронского ярусов и особенно по резким изменениям фаций и мощностей этих отложений от сводов поднятий к их крыльям. В промежутки времени между образованием таких отчетливых несогласий складкообразование ослабевает или затухает. В некоторых случаях рост складок в эти промежутки мог или совершенно приостанавливаться, или же был настолько медленным, что не удается зафиксировать его даже в изменении мощностей отложений на сводах и крыльях поднятий (см. рис).
Следует отметить, что контуры структур по различным стратиграфическим горизонтам не совпадают. Так, на площади Кюровдаг структура по кровле продуктивной толщи несколько смещена к северо-востоку по отношению к контурам складки по более верхним горизонтам. Из сказанного видно, что структурные ловушки были уже сформированы к концу отложения продуктивной толщи (а возможно, и раньше) и могли служить вместилищем для нефти и газа.
Основные продольные нарушения сбросового типа, осложняющие складчатые структуры, этот продукт самого недавнего геологического прошлого, так как этими нарушениями задеты и отложения бакинского яруса и даже дислоцированные слои древнего Каспия. Кроме того, изучение разрезов структур по обе стороны от нарушений также подтверждает единовременность их образования. Следует также отметить, что примерно в это же время начинается грязевулканическая деятельность, которая, очевидно, генетически тесно связана с образованием данных нарушений.
Изложенное выше позволяет представить схему формирования залежей нефти и газа в пределах тектонической зоны Нефтечала-Падар в следующем виде. Начало формирования структур уже ясно фиксируется по меньшей мере с конца века продуктивной толщи и начала акчагыла. Миграция углеводородов началась вскоре после отложения продуктивной толщи; вероятнее всего, процесс этот имея место даже после отложения ее нижнего отдела. Таким образом, залежи нефти и газа в брахиантиклинальных складках были сформированы в своем первоначальном виде к концу отложения апшеронского ярус. Нефть распределилась в ловушках брахиантиклинального типа. Но такую форму складки сохранили лишь до отложения низов древнего Каспия.
После отложения апшеронского яруса начались сильные орогенические движения, в результате которых значительно изменилась форма складок, образовались два параллельных дизъюнктивных нарушения, разбивших все структуры, расположенные на этой тектонической линии. Одно из них - главное нарушение - северо-восточного простирания с плоскостью сброса, падающей на юго-запад в среднем под углам 75°. Это нарушение имеет амплитуду смещения в различных частях тектонической зоны от 50-100 до 1200 м. Наибольшего значения она достигает на площадях Хиллы и Бабазанан, где различные горизонты продуктивной толщи (до IV) приходят в контакт с отложениями древнего Каспия.
Строение структур Нижне-Кубинской депрессии усложнилось многочисленными поперечными нарушениями, а также деятельностью грязевых вулканов. Вследствие указанных тектонических осложнений, происшедших после отложения продуктивной толщи, произошло перераспределение залежей нефти. В результате перемещения вдоль продольных нарушений отложения продуктивной толщи были выведены на поверхность или приближены к ней на значительную величину. Нефть с приподнятых блоков начала мигрировать по трещинам и сбросам, т.е. залежи приподнятых северо-восточных крыльев разрушались. Этим объясняется отсутствие промышленных залежей на северо-восточных крыльях площадей Бабазанан, Хиллы, Нефтечала при наличии в скважинах, пробуренных на этих крыльях, признаков нефти и газа. Однако для более правильного суждения о механизме формирования залежей нефти и газа данной области необходимо изучить весь разрез продуктивной толщи.
Из изложенного можно сделать следующий вывод. В глубоко погруженных структурах Нижне-Куринской депрессии, где слои продуктивной толщи не выходят на поверхность, промышленные залежи нефти и газа при прочих благоприятных условиях будут и на крыльях и на сводовых частях, не нарушенных или слабо нарушенных дизъюнктивными дислокациями. Высоко приподнятые крылья, подвергшиеся дегазации, или не будут содержать залежей нефти в своих верхних частях разреза, или же будут иметь залежи нефти тяжелой, окисленной.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алиев А.К. К вопросу формирования и перспектив нефтегазоносности среднего и верхнего плиоцена Нижне-Куринской геологической области. АНХ, № 9, 1956.
2. Хаин В.Е. и Шарданов А.Н. Геологическая история и строение Куринской впадины. Изд. АН Азерб. ССР, 1952.
3. Мехтиев Ш.Ф. Вопросы происхождения нефти и формирования нефтяных залежей Азербайджана. Изд. АН Азерб. ССР, 1956.
4. Горин В.А. Формирование залежей нефти и газа в области северо-западного борта Южной Каспийской впадины. АНХ, № 2,1957.
Институт нефти АН СССР
Рисунок Поперечный геологический профиль площади Кюровдаг.
