О поисках нефти и газа в Западно-Сибирской низменности
Н.Н. РОСТОВЦЕВ, Т.Н. СИМОНЕНКО
Поисково-разведочными работами, проведенными на Западно-Сибирской низменности, установлено, что в центральной (широтное колено р. Оби) и северо-западной (левобережье р. Оби, включая Березовский район) частях ее продуктивными являются готеривские (Березово), валанжинские (Березово) и юрские (Березово и Александрово) отложения. На севере и северо-востоке низменности этаж нефте- и газоносности, судя по разрезу района Усть-Порта (Усть-Енисейская впадина), вероятно, повысится. Впрочем, и в центральных частях низменности вопрос об этажах нефте- и газоносности платформенного чехла еще не решен.
В Березовском районе открыты залежи газа двух типов. Сводовые залежи приурочены к своду структуры, кольцевые - к ее склону. На склоне структуры (район Александровского вала) получены и первые притоки нефти. Обнаружение кольцевых залежей газа объясняется спецификой строения структур Западно-Сибирской низменности. Все они представляют собой выступы складчатого фундамента, перекрывающиеся в одних районах юрскими, в других меловыми отложениями. Склоны выступов фундамента, как правило, наклонены гораздо круче, чем вышележащие юрские и меловые отложения, слагающие над этими выступами брахиантиклинальные складки платформенного типа. В связи с таким строением к склонам выступов фундамента прилегают наиболее древние отложения прикрывающего их платформенного чехла, которые не доходят до свода выступа фундамента. Другими словами, в период формирования этих более древних отложений платформенного чехла (в одних районах юрских, в других меловых) выступы фундамента представляли собой острова, с которых в прилегающие водные бассейны сносился терригенный материал.
По-видимому, независимо от состава пород, слагающих эти выступы, в водные бассейны выносилось тем больше терригенного материала и тем более крупнозернистого, чем больше были эти выступы. Например, Александровский вал, амплитуда которого по поверхности фундамента составляет около 1300 м и поперечник около 100 км (между осями смежных прогибов), разведан только в самой приповерхностной части (до 300 м). В верхней части юрских отложений здесь вскрыты тонкозернистые породы с плохими коллекторскими свойствами. Это легко объясняется тем, что основная масса терригенного материала, сносимого с обрамления низменности, транспортировалась к ее центру (Александровскому валу) в виде тонкозернистых частиц, а местный очаг питания терригенными частицами - Александровский вал - представлял собой в то время уже небольшой островок размером около 20 км в поперечнике, с которого, естественно, не могло выноситься сколько-нибудь крупнозернистого материала. Неизвестно, какой материал выносился в прилегающие бассейны с Александровского вала, когда он выступал в виде крупного острова с поперечником до 100 км, поскольку на глубоких его склонах не пробурено пока еще ни одной скважины. Необходимо заложить профиль поисково-структурных скважин от присводовой части Александровского вала до самых глубоких его частей. Не исключено, что здесь, как и в Березовском районе, будут обнаружены кольцевые залежи нефти и газа в коллекторах, образовавшихся из материалов, снесенных с Александровского вала в начале образования платформенного чехла.
Такая методика работ должна быть применена и к другим валам и крупным локальным поднятиям Западно-Сибирской низменности, например Пимскому, Шеркалинскому и др.
Особое значение имеет, по-видимому, состав пород, слагающих выступы фундамента, которые разрушались в начальный период формирования платформенного чехла. Очевидно, если эти выступы слагались гранитами, то в окружающих их водных бассейнах формировались породы с наилучшими коллекторскими свойствами, например кварцевые пески.
В связи с этим авторами делается попытка наметить районы поисков нефти и газа в зонах развития гранитных интрузий.
Ниже приведено обоснование выделения гранитных интрузий в приповерхностной части фундамента Западно-Сибирской низменности (рис. 1).
Основанием для выделения погребенных гранитных массивов послужили определенные закономерности в характере магнитного и гравитационного полей, выделенные в результате сопоставления их с распределением гранитных массивов в складчатом обрамлении низменности.
Гранитные массивы во всем складчатом обрамлении низменности независимо от их возраста характеризуются понижением гравитационного поля. Это понижение связано с тем, что плотность гранитоидов, как правило, меньше плотности вмещающих пород - различных метаморфических сланцев. В противоположность гранитным массивам интрузии основных и ультраосновных пород связаны всегда с повышением гравитационного поля.
Полоса преимущественного распространения гранитов на Урале в основном приурочена к зоне отрицательных аномалий Буге. Почти вое гранитные массивы северной и центральной частей Казахской складчатой области по данным маятниковой съемки характеризуются понижением силы тяжести. Особенно четко это устанавливается по тем площадям, где проведена гравиметровая съемка.
Наблюдения силы тяжести по профилям, пересекающим рудный Алтай, также подтверждают, что с гранитными массивами связаны понижения гравитационного поля.
Результаты воздушной и наземной магнитной съемок Урала убедительно показывают, что все сколько-нибудь значительные по размерам гранитные массивы характеризуются спокойными магнитными полями, слабо отрицательными или несколько повышенными, в то время как с основными и ультраосновным и интрузиями связаны положительные аномалии магнитного поля в несколько тысяч гамм. Многочисленные измерения магнитной восприимчивости и остаточной намагниченности образцов уральских гранитов подтверждают, что в большинстве случаев граниты являются практически немагнитными. Магнитное поле гранитных массивов на Урале не отличается по своему характеру от поля, наблюдающегося над осадочными немагнитными образованиями; это обстоятельство позволило при проведении наземных магнитных работ считать поле над гранитами нормальным магнитным полем.
Таким образом, области распространения гранитов Урала характеризуются сочетанием пониженных значений силы тяжести и значений магнитных полей, близких к нормальным. Можно, очевидно, предполагать, что такой же характер физических полей свойственен и гранитным массивам, распространенным в приповерхностной части фундамента в погребенной Уральской складчатой области, т.е. к востоку от обнаженного Урала примерно до 69° в. д.
Иной характер, чем на Урале, имеет магнитное поле, наблюдающееся над каледонскими и герцинскими гранитами Казахской складчатой области. Здесь большинство гранитоидных интрузий характеризуется повышенными магнитными полями, достигающими 600-700 гамм (при высоте съемки 200-300 м). Особенно отчетливо это наблюдается для гранитных массивов позднекаледонского и раннегерцинского возрастов в западной части Казахского нагорья. В северной и восточной частях Казахстана наряду с гранитоидами, обладающими заметной намагниченностью, встречаются граниты, которым соответствуют значения магнитного поля, близкие к нормальным. В центральном Казахстане гранитные массивы независимо от возраста сопровождаются положительными магнитными полями до нескольких сотен гамм.
Можно допустить, что большинство гранитных интрузий, распространенных на погребенном продолжении Казахской складчатой области, будет характеризоваться сочетанием пониженных значений силы тяжести с положительным магнитным полем, достигающим нескольких сотен гамм.
Гранитные массивы, расположенные в Калбинском синклинории, характеризуются спокойным слабоотрицательным магнитным полем. Змеиногорский комплекс гранитов Рудного Алтая связан с положительными аномалиями магнитного поля (до 500-700 гамм). С гранитами Томь-Колыванской складчатой зоны также связано повышенное магнитное поле (до 400 гамм). Граниты Кузнецкого Алатау проявляются аномалиями ΔТ до +500 гамм.
Граниты Енисейского кряжа, судя по их магнитному полю, являются практически немагнитными.
Сочетание указанных особенностей магнитного поля с пониженными значениями гравитационного поля, с учетом результатов бурения скважин позволяет наметить предполагаемое расположение гранитных массивов в погребенном складчатом фундаменте низменности. При этом учитывались значения глубин залегания массивов, вычисленные по аномалиям магнитного поля; на рис. 1 показаны только те из них, которые расположены в приповерхностной части фундамента.
Необходимо, однако, указать на трудности, связанные с выделением гранитных массивов в фундаменте низменности по геофизическим данным. Не всегда эта задача может быть решена однозначно. Известно, что пониженной плотностью, кроме гранитов, обладают также и эффузивные породы. С увеличением основности эффузивных пород повышаются их магнитные свойства. Однако для магнитного поля эффузивов, близко залегающих от дневной поверхности, характерно чередование положительных и отрицательных пик, что позволяет отличать эффузивы от гранитных интрузий, характеризующихся в основном однородным магнитным полем. При увеличении же глубины залегания эффузивов отличие их магнитного поля от поля гранитных массивов должно сглаживаться и таким образом при значительной мощности эффузивов по геофизическим данным затруднительно отличить область распространения гранитных интрузий от области распространения эффузивов. Можно лишь предполагать, что благодаря относительно небольшой мощности эффузивов и их, как правило, большому площадному распространению гравитационные и магнитные аномалии, связанные с ними, будут менее заметны, чем аномалии, вызванные действием гранитных массивов.
Кроме того, понижение гравитационного поля и спокойный характер магнитного поля на некоторых участках низменности могут быть связаны как с наличием впадин в рельефе поверхности фундамента, так и с наличием второго структурного этажа фундамента, достигающего значительной мощности (например, в центральной части Вагайско-Ишимского междуречья мощность его 1000-1500 м).
С учетом всего сказанного относительно возможности выделения по геофизическим данным гранитных массивов в приповерхностной части складчатого фундамента низменности нами были намечены участки предполагаемого распространения гранитов на территории, расположенной к северу от 56° с. ш., т.е. в районах, наиболее перспективных в части нефтегазоносности.
Авторы предлагают обратить особое внимание на разведку районов, где развиты выступы фундамента, сложенные гранитными интрузиями, так как здесь возможно обнаружение пород (в нижней части платформенного чехла) с повышенными коллекторскими свойствами. Нетрудно однако видеть, что рассматриваемая методика поисков базируется в основном на антиклинальной теории, поскольку вначале необходимо выявлять крупные выступы фундамента, особенно сложенные гранитами, а затем вести поиски нефти и газа на оводах и на глубоких погружениях этих выступов.
Заслуживают внимания поиски залежей нефти и газа в Западно-Сибирской низменности в иных структурных условиях. Можно считать установленным, что региональный структурный план Западно-Сибирской низменности, существовавший в нижне- и среднеюрские эпохи, был заметно изменен в последующее время и в отдельных местах резко отличается от современного регионального структурного плана поверхности складчатого фундамента.
Так, например, в нижне- и среднеюрское время существовало крупное Вагайско-Ишимское поднятие, оконтуренное с запада Тюменско-Тавдинской, а с востока Омской впадинами (рис. 2). К настоящему времени это поднятие превратилось в моноклиналь. Район Леушей в нижне- и среднеюрское время представлял собой сушу. В настоящее время этот район является бортом глубокой Ханты-Мансийской впадины, опустившейся на 600 м более, чем район Тюмени, который в нижне- и среднеюрские эпохи представлял собой впадину. В районе Большеречья был крупный выступ фундамента, который в век формирования среднеюрской угленосной толщи выступал из водного бассейна в виде острова; в настоящее время фундамент здесь опущен на глубину 2600 м. Судя по мощностям средне- и нижнеюрских отложений в районе Увата и Малого Атлыма, Ханты-Мансийская впадина в то время была заметно приподнятой по сравнению с районами Александровского вала и Колпашева (см. рис. 1). Сейчас же она является одной из наиболее глубоких впадин Западно-Сибирской низменности.
Эти и другие примеры показывают, что нефть и газ, образовавшиеся в нижне- и среднеюрскую эпохи и скопившиеся в наиболее приподнятых частях региональных структур, оказались впоследствии (в результате перестройки этих структур) в иных структурных условиях (возможно приуроченными к бортам и днищам современных глубокий впадин). Вероятность вертикальной миграции нефти и газа в последующее время перестройки структурного плана, по-видимому, исключается, так как в центральной и западной частях низменности средне- и нижнеюрские отложения, а также базальные слои верхнеюрской и валанжинской трансгрессий перекрываются мощной (300-700 м) непроницаемой глинистой толщей верхнеюрско-валанжинского возраста. По-видимому, невелика была и боковая миграция нефти и газа из уже сформировавшихся залежей, если допустить, что основные коллекторы нефти и газа в центральных частях низменности образовались главным образом за счет сноса терригенного материала с внутренних приподнятых выступов фундамента. Надо полагать, что по мере удаления от таких выступов коллекторские свойства пород должны все более и более ухудшаться и тем самым препятствовать боковой миграции нефти и газа при перестройке структурного плана.
Чтобы искать такие залежи нефти и газа, необходимо в большом объеме поставить сейсморазведку (КМПВ), при помощи которой можно будет установить мощность средне- и нижнеюрских отложений, залегающих между поверхностью фундамента и основным отражающим горизонтом, приуроченным к подошве вархнеюрско-валанжинской глинистой толщи. Установлено, что основной отражающий горизонт в Омской впадине залегает на средне-нижнеюрской толще, а на западе, в районе Вагайско-Ишимского междуречья - непосредственно на складчатом фундаменте.
Бортовые части распространения нижне- и среднеюрских отложений, которые встречаются в различных структурных условиях низменности и могут быть выявлены только сейсморазведкой (КМПВ), должны также явиться объектом поисков нефти и газа. При этом не исключена возможность обнаружения более широких и очень удлиненных зон нефтегазонакопления даже с моноклинальным залеганием поверхности фундамента. Очевидно, что и здесь в первую очередь надо обратить внимание на те бортовые части крупных поднятий нижне-среднеюрского времени, которые сложены гранитными интрузиями.
Предлагаемое направление работ в Западно-Сибирской низменности ориентировано на поиски пород с хорошими коллекторскими свойствами, залегающих в нижней части платформенного чехла, которая является наиболее перспективной в отношении нефтегазоносности.
Однако сразу следует сказать, что неясным остается вопрос о характере цемента этих пород; очевидно, в различных районах низменности он будет различным. Предугадать сейчас состав цемента, наличие или отсутствие его пока не представляется возможным. Можно лишь высказать предположение, исходя из примера Березовского района, что наилучшие коллекторы будут располагаться около тех выступов фундамента, которые сложены гранитными интрузиями и гнейсами.
Следует также учитывать сложность выделения гранитных интрузий по данным магнитной и гравитационной съемок. Если по этим данным хорошо намечаются ультраосновные и основные породы, которых, кстати сказать, в фундаменте низменности сравнительно немного и залегают они обычно в виде узких небольших тел, то выделение гранитных интрузий носит до некоторой степени условный характер. К тому же не всегда можно быть уверенным, что выделенные гранитные интрузии слагают самую поверхностную часть фундамента, а не покрываются какими-нибудь дислоцированными осадочными немагнитными породами, поскольку точность определения глубины залегания отдельных намагниченных тел колеблется в пределах ±20%.
Наконец, при поисках пород с хорошими коллекторскими свойствами близ гранитных интрузий и на самих интрузиях нельзя рассчитывать на то, что они более или менее ровной полосой будут окаймлять гранитный массив. Во многом этот вопрос зависит от рельефа этих массивов в период наступления на них водного бассейна. Могут быть случаи, когда гранитная интрузия окажется приуроченной к склону древнего хребта. При таком положении пески будут откладываться только на какой-то одной стороне гранитного массива. При наступлении моря на остров, сложенный гранитами, вокруг него, по-видимому, будет образовываться зона песков в полосе прибоя, однако при наличии древней речной сети наиболее широкая зона песков возникнет в дельтовых частях этих рек.
Исходя из вышеизложенного, очевидно, что для получения хороших результатов при поисках нефти и газа по предлагаемой методике требуются квалифицированная интерпретация геофизических материалов и умелая, оперативная расшифровка всех получаемых в процессе работ новых данных с реконструкцией палеогеографии и палеотектоники периода накопления осадков нижней части платформенного чехла Западно-Сибирской низменности.
СНИИГИМС
Рис. 1. Схема расположения гранитных интрузий в приповерхностной части фундамента Западно-Сибирской низменности (сост. Т.Н. Симоненко, 1958).
1-гранитные интрузии, намечаемые по данным магнитной и гравитационной съемок; 2-гранитные интрузии, намечаемые поданным магнитной съемки; 3-проектные сейсмические профили (КМПВ и МОВ); 4 - проектные поисково-структурные скважины; 5-скважины, бурящиеся и намечаемые к бурению в 1959-1965 гг.; 6-изопахиты тюменской свиты; 7-опорные скважины, вскрывшие фундамент; 8 - отдельные скважины, вскрывшие фундамент; 9-группы скважин, вскрывших фундамент; 10-граница выходов палеозойских пород на поверхность; 11 - профиль по линии АБВГ.
Рис. 2. Залегание тюменской свиты по профилю АБВГ (сост. Н.Н. Ростовцев, 1958 г.).
а-современное; б-предполагаемое к моменту окончания ее образования. 1-тюменская свита.