Перспективы нефтегазоносности девонских отложений в Терсинской впадине и условия формирования нефтяных залежей на Кленовском поднятии
В.М. КОТЕЛЬНИКОВ
Под наименованием Терсинской впадины мы подразумеваем площадь, ограниченную с востока и юго-востока р. Медведица, с запада линией, проходящей по восточному крутому крылу Ивановской структуры до впадения р. Медведица в р. Дон.
Сейсмическими работами, проведенными в 1955-1957 гг. в зоне Терсинской впадины западнее Бахметьевского месторождения был выявлен ряд новых локальных поднятий: Кленовское, Лемешкинское, Ново-Кубанское и Меловатское.
Первая скважина по данным сейсморазведки была заложена в сводовой части поднятия в 1957 г. на Кленовской площади. В интервале 1474-1511 м этой скважиной вскрыт сталиногорский горизонт, сложенный монолитным песчаником. Впоследствии при опробовании этого горизонта был получен фонтан нефти с водой. Все вышележащие отложения карбона, которые на соседней Бахметьевской площади являются продуктивными, на Кленовской площади оказались обводненными.
Из девяти скважин, пробуренных в настоящее время на Кленовской площади, только три скважины (скв. 1, 6, 9) по данным электрокаротажа и опробования подтвердили продуктивность сталиногорского горизонта.
Водо-нефтяной контакт наклонен в северо-восточном направлении. Контакт нефть-вода в скв. 1 отбит на отметке -1348 м, а в скв. 6 на отметке -1363 м, т. е. разница в отметках контакта между скв. 6 и 1 составляет 15 м. Расстояние между этими скважинами 1825 м.
Самой глубокой на этой площади является скв. 5, вскрывшая кристаллический фундамент на глубине 2858 м.
Разрез этой скважины в достаточной степени еще не изучен. Но по данным сопоставления ее каротажной диаграммы с каротажными диаграммами скважин Ивановской площади установлено, что мосоловские известняки залегают в интервале 2730- 2794 м.
Толщу, залегающую ниже мосоловских известняков, отнести к тому или иному возрасту в настоящее время весьма затруднительно, так как отсутствует каменный материал. По каротажной характеристике ее можно сопоставить с бавлинской толщей ивановского разреза. Вышележащие живетские отложения, представленные терригенными породами, содержат значительные прослои песчаников, которые при благоприятных структурных условиях могут быть хорошими коллекторами для скопления нефти и газа.
Получены весьма интересные данные и по нефтеносности девонских отложений. Так, в скв. 6 получен фонтанный (приток нефти из евлановско-ливенских отложений (интервал перфорации 2056-2066 м), а также из нижней части задонско-елецких слоев. Ранее эти горизонты были опробованы в скв. 4, из которых получили приток пластовой воды с незначительной пленкой нефти (скв. 4 ниже скв. 6 на 44 м по кровле евлановско-ливенских слоев).
В статье А.Г. Габриэляна и С.П. Максимова [1] показаны условия формирования залежей нефти и газа в каменноугольных отложениях и выявлены определенные закономерности в их распределении.
Аналогичная закономерность в распределении нефтяных и газовых месторождений отмечается и в статье С. Ф. Федорова [3].
Как показывает палеоструктурный анализ, формирование залежей нефти Кленовского месторождения связано не столько с условиями скопления нефти в ловушках, сколько с образованием самой ловушки.
Для подтверждения сказанного рассмотрим палеоструктурные профили от Бахметьевской до Ивановской площади, т. е. через всю Терсинскую впадину (см. рисунок). Верхнещигровское время характеризуется спокойным накоплением осадков на всем протяжении исследуемого участка; здесь отмечается лишь увеличение мощности отложений от 18-13 м на Ивановской площади (скв. 5, 4) до 85 м на Бахметьевской площади (скв. 205, см. рис., а).
Семилукское время характеризуется резким опусканием Бахметьевского участка, где накапливается огромная толща карбонатных отложений мощностью 501 м (скв. 205). В западном направлении наблюдается резкое сокращение семилукских отложений. Мощность их равна 72 м в скв. 2 на Ново-Кубанской площади и 60 м в скважинах Ивановской площади, где семилукские отложения представлены терригенными породами.
Из последовательного рассмотрения приведенных палеоструктурных построений видно, что вплоть до конца карбона отложения каменноугольного и девонского возрастов на месте современных локальных поднятий залегали моноклинально. Следовательно, здесь не было благоприятных условий для скопления нефти, за исключением семилукских отложений, имеющих резкое увеличение мощности в восточном направлении, где могли формироваться стратиграфические залежи нефти и газа; такие же условия существовали для щигровских и живетских отложений, которые в районе Терсинской впадины были сильно приподняты.
Мощная фаза тектогенеза, наступившая после отложения слоев каменноугольной системы и захватившая район Сталинградского Поволжья, привела к образованию локальных поднятий асимметричного строения (Бахметьевка, Кленовка, Лемешкинская, Ново-Кубанская и др.). При этом они были выведены из-под уровня моря и подверглись глубокому размыву при последовавшей затем среднеюрской трансгрессии, особенно их сводовые части (см. рис. е).
Ко времени начала отложений юры Бахметьевское поднятие представляло собой резко асимметричную складку с крутым западным крылом; оно находилось гипсометрически выше Ново- Кубанской и Кленовской структур на 50-60 м.
Ново-Кубанское и Кленовское поднятия также представляли собой асимметричные брахиантиклиналыные поднятия с амплитудой 50 м (это несколько скрадывается на рисунке вследствие его мелкого масштаба). На Ивановской площади в это время наблюдалось моноклинальное залегание пород с более пологим падением слоев на запад, доходящим до горизонтального в районе скв. 1-8, и более крутым на востоке в районе скв. 1-9 (см. рис., е).
Наступившее в среднеюрское время опускание захватило все Сталинградское Поволжье и на снивелированной поверхности палеозоя стали отлагаться терригенные породы юры. Мощность юрских отложений изменяется в небольших пределах от 175 м на Кленовской площади до 185 м в районе скв. 203 Бахметьевской площади. Несколько сокращенная мощность юры в районе Ивановской площади произошла в результате размыва верхней части разреза (келловея и батта) нижнемеловой трансгрессией.
В меловое время опускание территории между Бахметьевской и Ивановской площадями происходило не равномерно. Восточная часть этого района опускалась значительно быстрее, чем западная. На это указывает мощность меловых отложений на Ново- Кубанской и Кленовских площадях, достигающая более 300 м, и сравнительно малая мощность их на Ивановской площади, достигающая около 130-150 м.
По всей вероятности, в конце мела Сталинградское Поволжье снова подверглось воздействию мощной фазы тектогенеза, что и привело к образованию современного структурного плана.
Бахметьевская структура, начиная с конца каменноугольного времени, испытывала тенденцию к росту. На это указывает значительный размыв не только всего комплекса мезозойских отложений, но и отсутствие в сводовой части структуры отложений перми, верхнего карбона и частично среднего карбона. В то же время Кленовское, Ново-Кубанское и другие поднятия, наоборот, погружались.
В процессе таких противоположно направленных движений восточное крыло Ново-Кубанского поднятия было втянуто в общий подъем с Бахметьевской структурой, вследствие чего оно подверглось выполаживанию. В.Н. Самарцев [2] это явление подъема распространял и на Кленовскую площадь, что, по его мнению, привело к временному раскрытию структуры в районе Кленовки. Но, как видно из изложенного, это маловероятно.
Каковы же условия формирования залежей нефти и газа на Бахметьевском и Кленовском месторождениях и каковы перспективы нефтегазоносности девонских отложений Терсинской впадины?
Как было указано выше, после образования отложений каменноугольной системы в результате тектогенеза были сформированы локальные поднятия Бахметьевское, Кленовское, Лемешкинское, Ново-Кубанское и др. Из анализа изменения структурных планов с глубиной видно (см. рис., 5), что на Бахметьевской площади к началу накопления осадков средней юры антиклинальный перегиб наблюдался только до отложений нижнего карбона, ниже имеется моноклинальное залегание. На Кленовской же и Ново-Кубанской площадях в антиклинальный перегиб были вовлечены все породы палеозоя. Поэтому при миграции нефти и газа из Прикаспийской впадины они сначала заполнили только что созданные структурные ловушки и в первую очередь Бахметьевскую.
Однако в конце юрского времени по осадкам среднего карбона Бахметьевская структура стала превышать Ново-Кубанскую и Кленовскую на 150 м и более. К этому времени в Бахметьевской структуре были вовлечены в антиклинальный перегиб не только отложения карбона, но и верхняя часть верхнего девона (до задонско-елецких слоев) и был создан как бы второй этап образования нефтяных и газовых залежей в нижнем карбоне. При этих условиях роста Бахметьевской структуры, когда амплитуда ее увеличивалась, Кленовская и Ново-Кубанская структуры, наоборот, погружались и нивелировались. Миграция нефти и газа в район этих структур в отложения среднего карбона как бы была перекрыта.
Своеобразное перекрытие путей миграции нефти и газа в район Кленовской и Ново-Кубанской структур произошло за счет относительно интенсивного роста Бахметьевской структуры. В результате основным участком аккумуляции нефти и газа в отложениях нижнего карбона явились песчаники: сталиногорского горизонта Бахметьевской структуры. Только после их заполнения нефть и газ могли начать заполнять следующие ловушки, т.е. Ново-Кубанскую и Кленовскую площади.
Созданные ловушки в песчаниках сталиногорского горизонта в районе Кленовской и Ново-Кубанской структур, а также и на Бахметьевке, были небольшие по размерам, имели малую амплитуду и гипсометрически находились на одном и том же уровне или Бахметьевская находилась выше.
Такая возможность была в послекаменноугольное время, когда рост Бахметьевской структуры продолжался, амплитуда ее поднятия увеличивалась и разность гипсометрического положения между поднятиями окончательно изолировала Ново-Кубанскую и Кленовскую структуры от области питания; поэтому дальнейшее поступление углеводородов в ловушки Ново-Кубанскую и Кленовскую прекратилось.
В процессе отложения пород мелового возраста район Ново-Кубанской и Кленовской структур испытывал значительное погружение, т. е. нисходящие движения, в то время как Бахметьевская структура испытывала либо восходящие движения, либо оставалась на месте, но рост ее амплитуды происходил даже вследствие беспрерывного опускания района Терсинской впадины. В результате такого движения, как было указано выше, восточный борт Ново-Кубанской структуры подвергался выпрямлению. Поэтому если раньше ловушка в районе Ново-Кубанской структуры и была замкнута, то под действием указанных выше сил она могла раскрыться и все битумы (нефть и газ), которые могли бы быть там, снова имели возможность мигрировать в более повышенные замкнутые ловушки. Такой ловушкой была Бахметьевская структура. Так как запасы нефти и газа являются ограниченными, то в определенный момент поступление их в ловушки прекращается.
В Кленовской структуре нефть в сталиногорском горизонте осталась в том количестве и положении, в каком она сформировалась до начала отложений юры, так как она находилась на значительном удалении от Бахметьевской структуры, не могла быть поэтому вовлечена в подъем Бахметьевской структурой и при образовании современного структурного плана, возможно, осталась без изменения.
Вследствие таких условий образования структур отложения среднего карбона в пределах Кленовской, Ново-Кубанской и Лемешкинской поднятий являются малоперспективными.
В.Н. Самарцев [2] считает, что нефть в залежи сталиногорских песчаников Кленовского поднятия палеозойская, но образование ее связано с более поздним мезозойским 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» и далее «в совокупности с непосредственным контактом турнейских известняков со сталиногорскими песчаниками это создало благоприятные условия для миграции жидких углеводородов из нижележащих пластов в вышележащие». Это на наш взгляд представляется совершенно неправильным.
Условия образования залежей нефти и газа в девонских отложениях несколько отличны от образования их в каменноугольных.
Из палеоструктурного профиля (см. рис., е), построенного на начало отложения меловых осадков, видно, что антиклинальный перегиб Бахметьевской структуры был развит только до верхнефаменских отложений, которые оказались на одной и той же гипсометрической отметке с аналогичными отложениями Ново-Кубанской и Кленовской структур.
Все же остальные нижележащие отложения антиклинального перегиба не имели и гипсометрически находились ниже, чем аналогичные отложения на Кленовской и Ново-Кубанской структурах.
Поэтому если бы верхнефаменские отложения (данково-лебедянские и озерско-хованские слои) имели нефть или газ, то ими в первую очередь должна была бы заполниться Бахметьевская структура, а затем Ново-Кубанская и Кленовская. Но пока нефть и газ на этих структурах не найдены.
Иное положение с нижнефаменскими и верхнефранскими отложениями. К началу мела на Бахметьевской структуре эти отложения не имели структурной ловушки, а на Ново-Кубанской и Кленовекой они уже имелись. Поэтому, естественно, что нефть и газ должны были в первую очередь заполнить последние структуры. Вследствие того, что в мелу район Терсинской впадины испытывал опускание, а Бахметьевская структура росла, то в определенный период мелового времени рост ее стал опережать Ново-Кубанскую и Кленовскую. Поэтому Бахметьевская структура могла не только перехватить часть нефти и газа на пути их миграции с востока на запад, но в нее могли также частично мигрировать нефть и газ из уже образовавшихся в то время залежей на западе, в частности из Ново- Кубанской и Кленовской структур.
Все горизонты, залегающие ниже верхнефранских отложений на Бахметьевской площади, находились и продолжают находиться гипсометрически ниже и в современном структурном плане, чем на Ново-Кубанской и Кленовской структурах. Поэтому перспективность этих отложений в районе современной Терсинской впадины весьма очевидна и разведка их является первоочередной задачей. Особое внимание в этом отношении заслуживают щигровские и живетские отложения, залегающие на доступных глубинах для современного состояния техники бурения.
В семилукских отложениях Бахметьевской площади возможно наличие стратиграфических залежей, связанных с резким изменением их мощности в районе Терсинекой впадины.
ЛИТЕРАТУРА
1. Габриэлян А.Г., Максимов С.П. Формирование залежей нефти и газа в каменноугольных отложениях Сталинградского Поволжья. Геология нефти, 1957, № 5.
2. Самарцев В.И. Формирование нефтяной залежи в сталиногорском горизонте Кленовского месторождения. Геология нефти, 1958, № 6.
3. Федоров С.Ф. Условия образования нефтяных и газовых месторождений в ряде нефтеносных областей СССР. Докл. АН СССР, т. 119, № 6, 1958.
ЦНИЛ Сталинградского совнархоза
Рисунок Палеотектонический разрез по времени отложения.
а-на начало семилукского времени; б-на начало воронежского времени; в-на начало озерско-хованского времени; г-на начало подольского времени; д - на начало юрского времени; е - на начало мелового времени; ж - в современное время. 1 - нижне- и среднефранские отложения; 2 - верхнефранские отложения; 3-фаменские отложения; 4- нижнекаменноугольные отложения; 5 - среднекаменноугольные отложения; 6 -мезозойские отложения; 7- мосоловский горизонт; 8 - кристаллический фундамент; 9 -кровля сталиногорского горизонта.