К оглавлению

Новые данные о глубинном строении соляных куполов Эмбы

П.И. КРАЕВ

Эмбенская область является одной из старейших, в то же время наименее геологически изученных нефтеносных провинций СССР. На протяжении многих лет здесь разведывались залежи нефти главным образом в присводовых участках соляных куполов. Однако после обнаружения нефти в Дангаре (на далекой периферии Танатарского соляного купола), а также обнаружения карниза соли на западном склоне Макатского купола стали производить бурение разведочных скважин на далекой периферии ряда куполов: Доссорского, Сагизского, Кулсаринского и ориентировать сейсморазведку на изучение крутых склонов соляных ядер (с 1948 г.). В результате было установлено, что на опущенных крыльях куполов за первым крутым склоном соли имеются еще вторые периферийные крутые склоны или карнизы соли. Аналогичная картина наблюдается и на периферии приподнятых крыльев.

Новые данные о геологическом строении куполов были оценены как весьма благоприятные с точки зрения формирования и сохранения экранированных солью нефтяных залежей. Они свидетельствуют о более широких перспективах нефтеносности соляных куполов, чем это можно было себе представить до обнаружения погребенных крутых склонов.

Разведочное бурение у крутых склонов соли на первых этапах имело неудачи, обусловленные несовершенством методики полевой сейсморазведки и интерпретации ее данных по определению местоположения крутых уступов соли на периферии соляных куполов. Ряд скважин, заложенных для поисков нефти в пермотриасовых отложениях, экранированных крутыми уступами соли, вскрыли соль значительно раньше, чем это предусматривалось проектами, составленными на основании геофизических данных (см. таблицу).

Существенное расхождение в положении кровли соли по геофизическим данным и результатам бурения, не подтвердившим существование крутых уступов в тех местах, где они были намечены сейсморазведкой, поставило вопрос о необходимости пересмотра методики работ и принципов геологической интерпретации геофизических данных. Стало очевидным, что такие косвенные признаки (как прекращение корреляции отражений от кровли соли и появление вслед за тем на сейсмограммах большого количества отражений, указывающих якобы на увеличение мощности слоистой среды за крутыми склонами соли, оказываются недостаточными для определения местоположения последних. При этом уместно отметить, что вопрос о том, действительно ли отражения за линией прекращения корреляции по кровле соли связаны со слоистостью мощной осадочной толщи пермотриаса, прорванного солью, или они являются следствием многократного отражения упругих волн в вышележащей среде, впервые был поднят на Эмбе инженером-геофизиком В.Г. Матвеевым в конце 1954 г. До этого времени вопрос о кратных отражениях здесь никем не рассматривался и они во внимание не принимались.

Достаточно полный анализ причин, обусловивших ошибки интерпретации сейсмических данных при выделении крутых склонов соли, сделан в 1955 г. Н.П. Кузнецовой и И.И. Купаловым-Ярополком [1]. Упомянутые авторы, рассмотрев физические условия, порождающие прекращение отражений от кровли соли и изменение динамических особенностей их записи, появление большого числа отражений за пределами прослеживания соли, а также скачкообразное увеличение времени прихода отраженных волн от глубоких, так называемых подсолевых отложений, пришли к выводу, что все эти косвенные признаки, особенно каждый взятый из них отдельно, мало надежны. Поэтому, чтобы не допускать грубых ошибок при решении вопроса о существовании и местоположении крутых уступов, необходимо руководствоваться совокупностью нескольких признаков. А так как одновременно указанные выше косвенные признаки бывают редко, практически исключалась возможность серьезно ставить задачу изучения морфологии соляного ядра и строения глубоких горизонтов на далекой периферии соляных куполов; это в свою очередь задерживало развитие одного из основных направлений поисково-разведочных работ на нефть в Эмбенском районе.

Для повышения эффективности сейсморазведки по изучению периферии -солянокупольных структур и, в частности, прослеживания кровли соли в сложных структурно-морфологических условиях в 1955 г. были начаты опытные работы, в комплекс которых вошли, кроме различных методических приемов сейсмики отраженных и преломленных волн, скважинная сейсморазведка и детальная гравиметрия. Для проведения опытных работ были выбраны наиболее геологически изученные структуры, а именно Доссор, Кулсары и Сагиз.

Купол Доссор является типичной для южной Эмбы прорванной солянокупольной структурой. Соляное ядро его имеет звездообразную форму и залегает в своде купола на глубинах от 200 до 300 м. В присводовой части купола на дневную поверхность выходят юрские породы, которые к его периферии последовательно сменяются меловыми и третичными отложениями. Наиболее древними породами, вскрытыми рядом разведочных скважин, являются кунгурские отложения, представленные галогенными осадками.

Опытные сейсмические работы в комплексе с детальными гравиметрическими наблюдениями проводились в 1955 г. Ф.И. Жалыбиным и в 1956 г. Н.И. Тумиловичем на восточном и юго-западном крыльях купола.

На восточном крыле в результате опытных работ ничего существенного, дополняющего данные прошлых лет о поведении кровли соли на далекой периферии купола и глубоких горизонтах надсолевой толщи, получено не было.

Строение юго-западного крыла купола получило совершенно новое освещение. Здесь в результате проведения опытных работ достаточно четко прослежена кровля соли от овода к периферии купола на протяжении до 8 км. Дальше кровля соли не прослеживается, отражения, характерные для нее на сейсмограммах, не регистрируются, зато появляются достаточно интенсивные отражения с осями синфазности, противоположными для отражений от кровли соли и отражающих горизонтов надсолевой толщи. Обработка этих материалов привела к построению довольно протяженного отражающего горизонта, который как бы из-под купола круто вздымается навстречу погружающейся кровле соли (рис. 1). Подобный отражающий горизонт был установлен по ряду сейсмических профилей, проложенных Н.С. Кузнецовым на западном крыле купола Макат в 1937 г., т. е. еще на заре развития сейсмического метода отраженных волн. Но в то время эти данные не были достаточно обработаны. Позднее, в 1942 г., на этой площади проводились дополнительные геофизические работы. В результате обработки как старых, так и новых сейсмических материалов И.М. Тимофеева, Л.Н. Юрова и И.К. Купалов- Ярополк отнесли этот горизонт к подсолевым, построив по нему структурную карту, обрисовывающую северо- западное окончание куполовидной подсолевой структуры с амплитудой до 900 м.

Фактические материалы, полученные по опорной скв. 3, пробуренной для изучения этой подсолевой структуры, и последующие сейсмические данные о глубине и характере залегания подсолевых горизонтов в центральной и юго-восточной Эмбе не подтвердили предполагаемого указанными исследователями поднятия, а показали наличие здесь большого соляного карниза, который пересекла опорная скв. 3.

Сравнительный анализ рассмотренных данных по соляному куполу Макат и сейсмических материалов, полученных по юго-западному крылу купола Доссор, показывает, что соляное ядро последнего также осложнено довольно большим по ширине и мощности карнизом. Причем, как это видно из рис. 1, верхняя часть карниза до глубины 4100 м на куполе Доссор достаточно отчетливо обрисовывается по сейсмическим данным; нижняя же часть границы раздела между солью и терригенными породами определена по результатам детальных гравиметрических наблюдений путем совмещения теоретически рассчитанной кривой Δg с наблюденной гравиметром.

Соляной купол Сагиз представляет собой эллипсообразное солянокупольное поднятие, ориентированное с юго- востока на северо-запад. Центральная часть его в соответствии с конфигурацией соляного ядра осложнена грабеном, разделяющим структуру на приподнятое западное и опущенное восточное крылья (рис. 2).

В пределах свода соляного ядра выделяются три как бы самостоятельные поднятия соли, которые обусловливают деление этой структуры на три, до некоторой степени обособленные части: южную, центральную и северную.

Глубина залегания соли в наиболее приподнятой северной части свода купола 300 м, а в центральной и южной 350 м.

Надсолевой комплекс отложений в присводовой части западного приподнятого крыла представлен среднеюрскими породами, а на восточном опущенном крыле альб-сеноманом.

Опытные работы на этом куполе проводились в центральной его части, в основном на восточном крыле. На западном крыле купола выполнен лишь небольшой объем работ методом отраженных волн для уточнения положения кровли соли с целью последующего использования этих данных при обработке материалов скважинной сейсморазведки.

В результате этих работ уточнены данные ранее производившихся здесь исследований (Е. Струняшева, 1953 г.) и кровля соли прослежена непрерывно с глубины 350 м на своде купола до глубины 1500 м на его периферии. Дальше указанной глубины соль не прослеживается. Одновременно с этим на сейсмических разрезах появляется ряд незначительной протяженности отражающих площадок, залегающих на различных глубинах.

Если считать, что прекращение отражений от кровли соли связано с более крутым погружением, то появление на разрезах указанных выше глубоких площадок можно интерпретировать как увеличение мощности слоистой среды за крутым уступом соли. Исходя из этого и учитывая данные детальных гравиметрических исследований, положение кровли соли, а, следовательно, и конфигурация соляного ядра на периферии западного крыла рассматриваемого купола нам представляется так, как это показано на рис. 2.

На восточном крыле центральной части купола Сагиз кровля соли сразу же от свода, где она залегает на глубине 350-400 м, круто погружается до глубины 900-950 м, образуя первый крутой склон с углами падения 41-43°. Затем следует резкое выполаживание кровли соли, она продолжает погружаться к периферии купола под углом 11-20° и непрерывно прослеживается до глубины 1400 м. С этой глубины, как и на западном крыле с 1500 м, прослеживание кровли соли прекращается как методом отраженных волн, так и корреляционным методом преломленных волн. Физическая природа этого явления на рассматриваемом крыле купола достаточно объясняется данными бурения разведочных скв. 159 и 194. Первая из указанных скважин соль вскрыла на глубине 1270 м, а вторая, заложенная в 290 м восточнее первой, добурена до 1926 м и соли не достигла. Это показывает, что на периферия восточного крыла купола Сагиз имеется второй крутой склон соли, подтвержденный бурением. Местоположение начала этого склона и его характер достаточно ясно представляются по материалам скважинной сейсморазведки, проведенной с использованием скв. 194 до глубины 1850 м. Обработка материалов последней показала, что соль здесь образует не обычный уступ как в присводовой части купола, а карниз, который прослеживается внутрь купола на 400 м от начала крутого погружения кровли соли (см. рис. 2).

По ряду сейсмических профилей, обработанных в процессе опытных работ в центральной части купола, под сводом его и на восточном крыле получены достаточно интенсивные, коррелирующиеся глубокие отражения, по которым построены два довольно протяженных отражающих горизонта, идущих навстречу друг другу в центр купола. Положение этих горизонтов в разрезе относительно подсолевого горизонта П позволяет отнести их и к границе раздела между солью и вмещающими породами. Таким образом определяется наиболее вероятная форма соляного карниза на восточном крыле купола Сагиз, изображенная на рис. 2.

Такое представление о характере, строения соляного ядра на восточном крыле купола Сагиз удовлетворяет данным, полученным здесь в результате детальных гравиметрических наблюдений. Теоретическая кривая Δg, рассчитанная в зависимости от формы соляного тела, практически совпадает с наблюденной кривой аномалий силы тяжести (см. рис. 2).

Соляной купол Кулсары имеет эллипсообразную форму, вытянутую почти в меридиональном направлении. Соляными языками, отходящими от него на северо-запад, восток и юго- восток, которые прослежены на расстоянии до 15 км, он, по-видимому, соединяется с соседними, соляными куполами Кызылкала, Такырбулак и, возможно, Майбулак. В соответствии с этим рассматриваемый купол имеет два явно выраженных склона-западный и восточный, погружающиеся в глубокие межкупольные мульды.

Глубина залегания кровли соли в своде купола 200 м. К востоку от свода соль погружается под углом 40- 50°, образуя первый крутой склон соли высотой по нормали до 900 м; затем происходит резкое выполаживание кровли соли почти до горизонтального положения, за которым следует постепенное увеличение угла наклона по поверхности соли. Кровля соли прослеживается непрерывно сейсмическими исследованиями (подтвержденными данными бурения) до глубины 2000 м (рис. 3). На расстоянии 4 км от свода купола прослеживание кровли соли на этой глубине прекращается как методом отраженных, так и преломленных волн. Одновременно с этим на сейсмических разрезах появляются более глубокие отдельные отражающие площадки и даже целые довольно протяженные горизонты. Особенно интенсивный по характеру сейсмической записи и хорошо коррелирующийся горизонт был установлен на 520 м ниже кровли соли, в том месте, где последняя обрывалась. Здесь же наблюдалось скачкообразное увеличение времени регистрации отраженной волны на 0,1 сек. от глубоких подсолевых горизонтов.

Совокупность перечисленных фактических данных позволила в свое время инж. Ф.И. Жалыбину, обрабатывающему этот материал, интерпретировать прекращение прослеживания кровля соли на периферии восточного крыла рассматриваемого купола как начало крутого погружения соли. Указанный же выше интенсивный по сейсмической записи и хорошо прослеживающийся на ряде профилей отражающий горизонт он считал подсолевым, приуроченным к пермотриасовой толще.

Поскольку только что упомянутый горизонт обрисовывал однокрылую, экранированную на предполагаемый крутой склон соли структуру, благоприятную для скопления залежей нефти, здесь в наиболее повышенной части (этой структуры для выяснения состава и нефтеносности пермотриасовых отложений была заложена разведочная скв. 410 с проектной глубиной 3500 м. Однако эта скважина, не достигнув проектной глубины, вошла при забое 2382 м в соль и подтвердила таким образом правильность интерпретации сейсмических данных о наличии здесь второго крутого склона соли. Наряду с этим данные бурения выявили ошибочность отнесения упоминавшегося выше интенсивного по сейсмической записи отражающего горизонта к внутрипермотриасовой толщи, так как он фактически оказался кровлей соли.

Последующими работами, проведенными в 1957 г. Н.И. Тумиловичем методом скважинной сейсморазведки, кровля соли, вскрытая скв. 410, прослежена далеко по периферии купола и установлено постепенно погружение ее под углом от 15 до 10°. Это с учетом уже имевшихся ранее материалов позволяет составить достаточно ясное представление о строении восточного склона соляного тела купола Кулсары (см. рис. 3).

Существенно иным представляется характер погружения соли на западном склоне купола Кулсары. Здесь, как это видно из рис. 3, кровля соли от свода к периферии купола погружается равномерно под углом порядка 25° и непрерывно прослеживается на протяжении 4 км до глубины 1200 м. На этом прослеживание кровли соли сейсмическими методами отраженных и преломленных волн прекращается. Как показывает сопоставление данных бурения скв. 401 и 407, это связано, по-видимому, с резким погружением кровли соли и даже заворотом ее внутрь купола с образованием соляного карниза. Так же как и на юго-западном склоне купола Доссор это представление подтверждается по вполне уверенному материалу отражающей площадкой, идущей навстречу погружающейся кровле соли и определяющей до известной степени положение нижней плоскости соляного карниза. Какова форма соляного ядра ниже соляного карниза пока не установлено.

За линией прекращения корреляции по кровле соли на сейсмолентах фиксировались весьма интенсивные отражения на времени 2,9 сек., на основании которых построен отражающий горизонт, залегающий на глубине 5250 м. Реальность этого горизонта подтверждается хорошей увязкой его по времени на всех пересечениях секущих профилей со связующим, проходящим параллельно склону купола, где он прослежен почти непрерывно.

Кроме того, здесь получены менее интенсивные и осложненные интерференцией отражения и на несколько большем времени чем 2,9 сек. от каких-то более глубоких горизонтов, залегающих на 5400-5500 м, т.е. на уровне подсолевого горизонта П, прослеженного довольно хорошо на восточном склоне купола. Вероятнее всего, что отражения, регистрирующиеся на временя большем 2,9 сек, пришли от подсолевого горизонта; тогда горизонт, лежащий на глубине 5250 м, по-видимому, является поверхностью соли. При такой наиболее отвечающей фактическому материалу интерпретации соль под карнизом имеет, очевидно, вертикальную стенку или какую-то более сложную криволинейную поверхность, скорее всего вогнутую внутрь купола (см. рис. 3).

При такой сложности положения границы раздела между солью и терригенными породами в разрезе более точное определение ее конфигурации обычными сейсмическими методами как преломленных, так и отраженных волн практически невозможно. Эта задача, как показали результаты опытных работ, очевидно, будет посильна скважинной сейсморазведке и то до известных пределов в зависимости от освоения при современной технике бурения максимально возможной глубины скважины.

Строение и состав пород, прорванных солью, изучены слабо. Однако имеющиеся данные, полученные в результате бурения скв. 404 и 407 на периферии купола Кулсары (см. рис. 3), скв. 194 на Сагизе и опорной скв. 3 на куполе Макат, показывают, что терригенные породы в непосредственной близости соляных тел весьма сложно дислоцированы. Как показывают замеры углов падения по керну, породы поставлены почти наголову, а в отдельных случаях, там где имеются соляные карнизы, вероятно, даже опрокинуты. В ряде случаев по керну наблюдаются ясно выраженные микрооползни.

Состав пород, как это видно по кернам, поднятым при бурении указанных выше первых трех скважин, весьма однообразен. Весь вскрытый разрез отложений на северо-западном склоне купола Кулсары за крутым уступом соли представлен переслаиванием глин и песчаников. Глины обычно очень плотные, слоистые и неслоистые, в отдельных случаях песчаные и слабопесчаные, темно-бурой, коричневой и темно-серой окраски. Песчаники преимущественно мелко- и среднезернистые, слабо сцементированные, серого и темно-серого цвета.

Породы, вскрытые опорной скв. 3 под соляным карнизом купола Макат, представлены ангидритами брекчие- видного строения с включениями линз коричневато-красной известковисто-доломитистой глинистой породы, известковисто-доломитизированными глинистыми мергелями, которые ниже сменяются терригенными глинисто- алевролитовыми разностями и песчаниками, т.е. теми же породами, которые вскрыты скв. 404 и 407, пробуренными на северо-западе купола Кулсары за крутым склоном соли.

Породы сульфидно-карбонатной разности, залегающие непосредственно под карнизом соли, по-видимому, представляют собой кепрок, оказавшийся как бы опрокинутым под карнизом соли. Подобного состава породы были вскрыты перед кровлей соли скв. 410 на далекой периферии восточного склона купола Кулсары.

Несмотря на кажущуюся литологическую идентичность разрезов скв.407 и 404, сопоставление их по данным электрометрии практически невозможно. В разрезе указанных скважин совершенно отсутствуют не только достаточно надежные, но и вообще какие-либо электрометрические реперы, которые позволили бы произвести надежную корреляцию разрезов этих двух скважин, расположенных друг от друга на расстоянии всего лишь 1300 м.

Кривые как кажущегося сопротивления, так и спонтанной поляризации достаточно дифференцированы, что свидетельствует о наличии в разрезе этих скважин как плотных, так и пористых пород, вероятно, с хорошими коллекторскими свойствами.

Рассмотренные особенности морфологии соляных тел не являются свойственными только описанным здесь солянокупольным структурам. Они, по-видимому, имеют достаточно широкое распространение в пределах Эмбенской солянокупольной области. Данные сейсморазведки, полученные в 1956-1957 гг. по соляным куполам Южной Камыскуль (В. Калугин), Ускумбай и Бакланий (А. Итбаев), не позволяют интерпретировать их иначе как с допущением наличия на отдельных участках этих куполов соляных карнизов. Эти особенности строения соляных куполов имеют не только теоретический интерес (с точки зрения истории их формирования и характера дислокаций прилегающих к ним пород), но и большое практическое значение. Они открывают новые перспективы поисков нефти и газа совершенно в отличных структурных условиях, чем те, в которых находятся известные в настоящее время нефтяные залежи на Эмбе.

Разведочное бурение в подобных условиях, т.е. под соляные карнизы в районах Тексас-Луизианского побережья Мексиканского залива в США привело к открытию ряда крупных нефтяных залежей [2]. Таким же успехом может увенчаться разведка под карнизами соляных куполов и в Прикаспийской солянокупольной области.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кузнецов Н.П. и Купалов-Ярополк И.К. Вопросы интерпретации сейсмических данных в Урало-Эмбенском нефтеносном районе. Разведочная и промысловая геофизика, № 13, 1956.

2. Халбури М.Т. и Хардин Г.С. Новые геологические исследования, приводящие к открытиям больших запасов нефти и газа в солянокупольных структурах Тексас-Луизианского побережья Мексиканского залива. IV Международный нефтяной конгресс, т. 1. Геология нефтяных и газовых месторождений. Гостоптехиздат, 1956.

Министерство геологии и охраны недр Казахской ССР

Таблица

Наименование структуры	№ скв.	Глубина залегания соли, м
		проектная (по данным сейсморазведки)	фактическая (по данным бурения)
Сагиз	159	1500	1270
Доссор	384	1950	1225
Кулсары	400	2000	1810
	401	1400	1242
	405	2600	1918
	410	Не вскроет	2382

Рис. 1. Геолого-геофизический профиль через центральную часть юго-западного крыла купола Доссор.

1 - мел; 2-юра; 3 - триас; 4 - верхняя пермь; 5-нижняя пермь; 6-опорные сейсмические горизонты III, V, VI, П.; 7 - наблюденная кривая аномалий силы тяжести; 8-теоретическая кривая аномалий силы тяжести.

Рис. 2. Геолого-геофизический профиль через центральную часть купола Сагиз.

1 - мел; 2 - юра; 3-верхний триас; 4-нижний триас; 5-верхняя пермь; 6 - нижняя пермь (соль); 7 - опорные сейсмические горизонты III, V, VI, П.; 8 - наблюденная кривая аномалий силы тяжести; 9 - теоретически подобранная кривая аномалий силы тяжести.

Рис. 3. Геолого-геофизический профиль через центральную часть купола Кулсары.

1 -мел; 2- юра; 3 - верхний триас; 4 - нижний триас; 5 - верхняя пермь; 6 - нижняя пермь (соль); 7-опорные сейсмические горизонты III, V, VI, П.