О методике геологопоисковых работ в Прикаспийской впадине
М.М. ЧАРЫГИН, М. П. КАЗАКОВ, Ю.М. ВАСИЛЬЕВ
Прикаспийская впадина является одной из крупнейших в СССР регионально нефтегазоносных провинций. Об этом свидетельствуют многочисленные факты, такие, как присутствие в разрезе Прикаспия мощных нефтегазоносных толщ, наличие благоприятных для нефтегазонакопления структурных форм, многочисленных нефтегазопроявлений и уже разрабатываемых месторождений нефти и газа, число которых растет с каждым годом. По самым скромным подсчетам (И.М. Губкин, И.О. Брод, В.М. Сенюков и др.) Северный Прикаспий по перспективным и прогнозным запасам нефти и газа занимает одно из первых мест среди других нефтегазоносных районов СССР. Все это позволяет рассматривать Прикаспий как первоочередной объект поисково-разведочных работ на нефть и газ в текущем семилетии.
Успешное решение проблемы нефтегазоносности Прикаспия зависит прежде всего от правильного выбора основных направлений и методики поисково-разведочных работ на нефть и газ. Однако, как показал многолетний опыт поисково-разведочных работ в Эмбенской нефтеносной области, применявшаяся там долгие годы методика себя не оправдала.
Прежде всего не дала должного эффекта ориентировка на мезозойские залежи нефти на сводах солянокупольных поднятий.
Разведочные работы были сосредоточены на крайне ограниченной площади в пределах юго-восточной части Прикаспийской впадины. В разведку часто вовлекались случайные купола. Разбуривались, как правило, лишь сводовые части куполов. Разведка оказалась весьма сложной и дорогостоящей. В результате за шестидесятилетний период в разведке пребывало до 60 соляных куполов, однако промышленные залежи были выявлены только на 28 поднятиях. Открытые месторождения оказались в большинстве своем мелкими, что не обеспечивает должного роста добычи нефти и газа в соответствии с потенциальными возможностями недр этого района.
Несостоятельным оказалось и другое направление, нацеленное на поиски палеозойской нефти в пределах зоны Южно-Эмбенского максимума силы тяжести. Это направление, в основе которого лежало представление Г.Е.-А. Айзенштадта, С.Н. Колтыпина, Н.К. Трифонова, В.С. Днепрова и других о Южно-Эмбенской зоне, как о части Русской платформы, оказалось ошибочным. Геофизические и поисково- разведочные работы, выполненные в период 1948-1959 гг. в значительных объемах, не дали положительных результатов. Платформенных структурных форм в палеозое Южно-Эмбенской зоны не оказалось, наоборот, здесь были обнаружены мощные грубообломочные толщи карбона и девона в формациях передовых прогибов и геосинклинальных областей. В подобных дислоцированных (с углами падения до 45-80°), уплотненных и метаморфизованиых отложениях карбона и девона не могло быть промышленных залежей нефти и газа.
В Актюбинском Приуралье на геосинклинальном склоне Предуральского передового прогиба верхнепалеозойские отложения оказались также уплотненными с низкими коллекторскими свойствами. В этих условиях трудно рассчитывать на открытие крупных промышленных залежей нефти или газа.
Недостаточно оправданным оказалось и направление поисков в зонах Горного Мангышлака. На склонах Горного Мангышлака метаморфизованный пермо- триасовый комплекс залегает неглубоко, а продуктивные толщи юры и нижнего мела частично размыты и мощность их сокращена, в связи с чем они не содержат промышленных залежей нефти и газа.
Приведенные примеры свидетельствуют о том, что в направлении и методике геологопоисковых работ в Прикаспии имеются существенные недостатки. Об этом убедительно говорит тот факт, что в настоящее время разведанные запасы нефти промышленных категорий составляют всего лишь 1,5% от прогнозных запасов, а промышленных категорий газа вообще не выявлено. Совершенно очевидно, что назрела острая необходимость критического пересмотра старых и выработки новых направлений геологопоисковых работ в Прикаспии.
В качестве главного направления геологопоисковых работ должны быть выдвинуты центральные районы Северного Прикаспия, которые по сравнению с другими районами обладают рядом существенных преимуществ. Прежде всего обращает на себя внимание факт значительного возрастания диапазона нефтегазоносности от периферии к центру Прикаспийской впадины. Выделяются два основных нефтегазоносных комплекса: мезозойский и верхнепалеозойский. Мезозой вместе с пермо-триасом образует надсолевой комплекс, сильно прорезанный солью, разобщающей скопления нефти и газа. Несмотря на это, зоны нефтегазонакопления контролируются крупными структурными элементами, определяющими и распределение соляных куполов. В надсолевом комплексе перспективность следует связывать с пермо-триасом, средней юрой, неокомом и альб-сеноманом. Подсолевой комплекс (нижняя пермь, карбон и девон) характеризуется более простыми крупными платформенными структурными формами. Перспективность в этом комплексе следует связывать с сакмарско-артинскими отложениями, нижним карбоном и терригенными толщами верхнего и среднего девона. Наконец, в междуречье Урал-Волга может представлять интерес и самый верхний, третичный комплекс.
По мере движения от периферии к центру возрастает не только диапазон нефтегазоносности, но и мощность продуктивных толщ. Опыт проведения поисково-разведочных работ в районах Сталинградско-Саратовского Поволжья и на юге Куйбышевской области показывает, что в сторону Каспия удельная продуктивность, в особенности удельная газоносность, многократно возрастает. Все это резко повышает перспективность центральных районов Северного Прикаспия.
В связи со значительной глубиной залегания основных продуктивных горизонтов в центральных районах Северного Прикаспия можно рассчитывать на открытие здесь высокодебитных (с пластовыми давлениями до 500-700 ат) и высококачественных газовых и газоконденсатных залежей, подобных тем, какие обнаружены в Азербайджане (Карадаг, Зыря) и США (штаты Техас и Луизиана). Нужно учитывать тот факт, что районы, на которых должно быть сосредоточено внимание в первую очередь, занимают исключительно выгодное географическое положение, располагаясь в непосредственной близости от индустриальных центров Урала, Поволжья и Донбасса.
Степень перспективности различных районов в центре Северного Прикаспия неодинакова. Наиболее перспективны склоны зон крупных сводовых поднятий в мезозойском комплексе осадков, которым, по-видимому, в общих чертах отвечают подобные же поднятия и в палеозойских отложениях. Именно с такими зонами в Волго-Уральской области, Сталинградско-Саратовском Поволжье и Астраханских степях связаны все известные нефтяные и газовые месторождения. К этим зонам приурочены многочисленные и наиболее эффективные нефтегазопроявления в центральных районах Прикаспия (рис. 1).
Такая связь устанавливается для Аралсорского, Зауральского, Новобогатинского и Сагизского поднятий, для зоны Жаркамысского и Нижнеэмбенского краевых поднятий и сопряженного с ними склона передового прогиба, а также Астраханско-Северокаспийской зоны.
Наибольший интерес для поисков нефти и газа представляет Аралсорская зона, располагающаяся всего лишь в 230-260 км от крупнейших в Сталинградско-Саратовском Поволжье Коробковского и Степновского газовых месторождений. Это тем более справедливо, если учесть, что и в пределах самой зоны давно известно большое число интенсивных газопроявлений.
При поисках нефти и газа в центральных районах Северного Прикаспия можно ориентироваться на разные типы ловушек, на массовый ввод в разведку соляных куполов. Однако этот путь был бы длительным и сложным и нет уверенности в том, что он обеспечит в короткий срок резкий рост нефтегазодобывающей промышленности в Северном Прикаспии. Количество соляных куполов в Прикаспийской солянокупольной области может служить показателем возможности открытия новых нефтяных месторождений. Но это не дает оснований для сплошной разведки солянокупольных поднятий. Поисково-разведочные работы следует планировать с учетом закономерностей распределения соляных куполов и связанных с ними нефтяных месторождений. Эта закономерность заключается в том, что с крупными структурными формами связаны кусты сгущений однотипных соляных куполов. При геологопоисковых работах в Эмбенской солянокупольной области следует учитывать эту закономерность, выбирая типовые купола и ориентируясь на изучение не только сводов, крыльев, карнизов, но и в особенности межкупольных зон.
Передовая нефтяная геологическая наука и практика показывают, что резкий скачок добычи нефти и газа можно обеспечить главным образом за счет открытия крупных и крупнейших месторождений, связанных с обширными поднятиями платформенного типа. На поисках таких структурных форм и должно быть сосредоточено основное внимание нефтегазоразведочных организаций. Эти структурные формы могут быть обнаружены в центральных районах Прикаспия прежде всего в подсолевых отложениях. Валообразные поднятия и флексуры, определяющие возникновение ловушек, могут быть обнаружены и в мезозойских и даже в третичных отложениях. Поиски последних должны вестись одновременно с изучением подсолевых отложений.
Следовательно, главное направление поисково-разведочных работ в Северном Прикаспии - центральные районы и в первую очередь зоны интенсивных нефтегазопроявлений. Основной целью следует считать поиски крупных скоплений нефти и газа, связанных с обширными поднятиями платформенного типа в мезозойских и главным образом в палеозойских отложениях. Между тем именно центральные районы Прикаспийской впадины остаются до настоящего времени наименее изученными. Для того чтобы потенциальные ресурсы Прикаспийской впадины превратить в реальные запасы нефти и газа промышленных категорий, необходимо выполнить определенный объем геолого-геофизических исследований. На основе анализа многолетнего опыта проведения поисково-разведочных работ на Эмбе, в Актюбинском Приуралье и в районах, сопредельных с Северным Прикаспием, представляется возможным разработать рациональную систему мероприятий для подготовки в кратчайший срок нефтегазовых ресурсов Северного Прикаспия к промышленному освоению.
В первую очередь рекомендуется проведение широких региональных исследований для выявления особенностей тектонического строения, истории развития Прикаспийской впадины, общих закономерностей нефтегазонакопления и выделения зон, наиболее благоприятных для поисков крупных нефтяных и газовых месторождений.
В комплекс региональных геолого-геофизических исследований должны войти следующие виды работ: 1) комплексная геологическая съемка масштаба 1 : 200000; 2) гравиметрическая съемка масштаба 1 : 200000; 3) создание сети опорных скважин; 4) профильные сейсмические исследования с одновременным бурением структурно-параметрических скважин; 5) бурение опытных (опорных) разведочных сверхглубоких скважин; 6) научно-исследовательские работы.
Геологической съемкой масштаба 1 : 200000 покрыта значительная часть территории. Однако наиболее перспективные центральные районы Северного Прикаспия изучены совершенно недостаточно. В первую очередь должна быть закартирована территория Аралсорской зоны, представляющей наибольший интерес в отношении поисков нефти и газа.
В связи с тем, что центральные районы покрыты довольно мощным чехлом плиоценовых и четвертичных отложений, геологосъемочные работы должны сопровождаться значительными объемами картировочного бурения. Помимо обычных целей, на картировочное бурение необходимо возложить задачи по изучению структуры, водоносности и газоносности плиоценовых отложений. Съемка должна быть комплексной, наряду с изучением стратиграфии и тектоники параллельно должны выполняться геоморфологические, гидрогеологические, геохимические и геоботанические исследования, а также поиски полезных ископаемых. Максимально нужно использовать материалы геофизических исследований. В итоге должны составляться схематические геологические карты масштаба 1 : 200000 со снятым плиоценово-четвертичным покровом и ряд других карт, определяемых масштабом съемки.
Необходимость проведения гравиметрических исследований в центральных районах Северного Прикаспия там, где они еще отсутствуют, не вызывает сомнений. Методика проведения гравиметрических съемок в условиях Прикаспийской солянокупольной области детально разработана и общеизвестна.
Важное значение имеет бурение опорных скважин для изучения таких обширных и закрытых территорий, как Прикаспийская впадина. Поэтому нельзя считать нормальным, что до настоящего времени в центральных районах Северного Прикаспия на площади, превышающей 500 000 км2, пробурены всего две опорные скважины (Новоузенская и Эльтонская). Необходимо бурить новые скважины глубиной 4500-5000 м с целью получения хотя бы минимальной сети опорных разрезов. Только после создания такой сети можно будет детально расчленить и сопоставить разрезы отдельных районов Северного Прикаспия, разработать единую стратиграфическую схему, изучить палеогеографические условия накопления осадков, выяснить структуру, установить наличие в разрезе пластов-коллекторов и возможных скоплений нефти, газа, водоносных горизонтов и других полезных ископаемых. Опорные скважины следует располагать в различных структурных зонах. В качестве первоочередных могут быть намечены Шунгайская, Круглинская, Кара-Тюбинская (Хобдинская), Жаркомысская, Новобогатинская, Сагизская, Сарпинская и Николаевская опорные скважины (рис. 2).
Одним из важнейших условий успешного прогноза нефтегазоносности любой территории является выяснение ее тектонического строения. Особенно это справедливо для Прикаспийской впадины, тектоника которой изучена слабо. Эта проблема в значительной степени может быть решена путем проведения региональных профильных сейсмических исследований с одновременным бурением серии структурно-параметрических скважин глубиной не менее 2500-3500 м, которые позволят изучить региональные структуры в мезо-кайнозойском комплексе, а возможно и в подсолевой толще, а также выяснить их взаимоотношения друг с другом и с основными структурными зонами Русской платформы и обрамляющих ее складчатых сооружений. Основной задачей сейсмического профилирования должно быть выяснение структуры подсолевого комплекса, положения докембрийского фундамента и структуры надсолевого комплекса. Наряду с вопросами тектоники профильные сейсмические исследования в комплексе с бурением структурно-параметрических скважин дадут богатый материал для суждения о характере изменения мощностей, фаций, палеогеографической и гидрогеологической обстановки и палеотектонических условий. Все это явится надежной базой для обоснованного выделения наиболее перспективных зон и площадей под промышленную разведку. Имеющийся фактический материал позволяет рекомендовать в качестве первоочередных ряд профильных пересечений с одновременным бурением 28 структурно-параметрических скважин (см. рис. 2).
В геофизические исследования входит также сейсмическое зондирование, которое следует проводить над группами соляных куполов разных тектонических зон и в межкупольных зонах.
Решающее значение в деле успешного освоения газонефтяных ресурсов Прикаспийской впадины будет иметь внедрение в практику разведочных работ бурения скважин глубиной 5000- 7000 м. Возможность бурения таких скважин не только доказана теоретически, но и осуществляется на практике у нас в Азербайджане и за рубежом. Глубоко залегающие нефтегазоносные горизонты, как правило, исключительно высокопродуктивны, а содержащиеся в них газ и конденсат - высококачественны. Сверхглубокие скважины поэтому экономически выгодны и окупаются в кратчайший срок. Бурение хотя бы двух опытных (опорных) скважин глубиной 7000 м в центральных районах Прикаспийской впадины является задачей первостепенной важности. Сверхглубокие скважины должны установить полный стратиграфический разрез подсолевых и надсолевых отложений центральных районов Северного Прикаспия, включая и почти не изученный пермо-триасовый комплекс, выяснить соотношения между различными структурными этажами и установить распределение в разрезе возможных нефтегазоносных толщ. Поэтому скважины глубиной 7000 м следует закладывать в межкупольных зонах. В качестве первоочередных могут быть намечены (см. рис. 2) Аралсорская и Джамбейтинская скважины.
Проблема сверхглубокого бурения имеет принципиальное значение для дальнейшего развития нефтяной и газовой промышленности не только Прикаспийской впадины, но и других районов страны. Поэтому она должна быть решена в ближайшие 2-3 года.
Одновременно с перечисленными видами исследований должен быть выполнен широкий комплекс научно-исследовательских работ по актуальным проблемам нефтегазоносности Северного Прикаспия. Главным направлением этих работ можно считать выявление закономерностей размещения зон газонефтенакопления и разработку научных основ поисков и разведки крупных зон и месторождений нефти и газа в различных геологических условиях Северного Прикаспия.
Параллельно с региональными исследованиями должны проводиться во всевозрастающих объемах детальные поисково-разведочные работы для обеспечения скорейшего прироста запасов нефти и газа. Первоочередные объекты детальных работ можно выделить уже сейчас, не дожидаясь результатов региональных геолого-геофизических исследований. Помимо тех площадей, которые уже включены в разведку в Эмбенском нефтеносном районе и по юго-восточной окраине Северного Прикаспия (от Кенкияка до Прорвы), могут быть рекомендованы Новоказанская, Аралсор-Шайтансорская, Жамбай-Ганюшкинская, Новобогатинская, Челкарская и другие площади. При этом особое внимание должно быть обращено на правильное размещение объемов структурно-поискового и глубокого разведочного бурения. Следует ориентироваться не столько на соляные купола, сколько на поиски и разведку крупных платформенных поднятий, криптодиапиров и других структур в межкупольных зонах.
Проведение перечисленных видов исследований и правильное сочетание региональных геолого-геофизических и детальных поисково-разведочных работ позволят в короткий срок подготовить нефтегазовые ресурсы Северного Прикаспия к их промышленному освоению. Тем самым будет подведена основа для создания в Прикаспия новой мощной топливной базы страны.
МИНХ и ГП им. Губкина
Рис. 1. Схема нефтегазоносности Северного Прикаспия. (Тектоническая схема по М. П. Казакову).
I - герцинская складчатая зона: II - герцинская складчатая зона погребенная; III - области погружения герцинских эон; IV - Чушкакульская антиклиналь; V - Каледонский срединный массив; VI - Мангышлакская складчатая зона; VII - граница передового герцинского прогиба с юго-восточной областью Русской платформы; VIII - область мощного развития пермо-триасовых отложений; IX - валообразные поднятия: А - Доно-Медведицкий вал; Б - Саратовское поднятие; В - Жигулевско-Пугачевский свод (а - Советско-Степновский вал, б - Пугачевский вал); Г - Камелик-Чаганское поднятие; X - пологие поднятия мезозойского комплекса; 1 - Аралсорское, 2 - Зауральское, 3 - Ветлянское, 4 - Талды-Бергенское, 5 - Жаркомысское, 6 - Сагизское, 7 - Нижнеэмбенское, 8-8а - Северо-Бузачинское, 9 - Новобогатинское, 9а - Южно-Новобогатинское, 10 - Астраханское, 11 - Промыслово-Бузгинское, 12- Садово-Заветинское, 13 - Котельниковское, 14 - Южно-Ергенинское, 15 - Ставропольское, 16 - Озек-Суатское; XI - пологие прогибы мезокайнозойского комплекса: 1 - Приволжский, 2 - Тарлыкский, 3 - Вольский, 4 - Новоузенский, 5 - Утвинский, 6 - Жаксыбайский, 7 - Терсакканский, 8 - Предмугоджарский, 9 - Челкарский, 10 - Северо-Устюртский, 10а - Приэмбенский, 11 - Эмбенско-Сагизский, 12 - Гурьевский 13 - Ментекесский, 14 - Южно-Бузачинский, 15- Бахтемирский, 16 - Манычский; XII - основные разрывы; XIII - гравитационные ступени; XIV - флексурообразные изгибы; XV - граница распространения соляных куполов; XVI - месторождения нефти; XVII - месторождения газа; XVIII нефтегазовые месторождения; XIX - нефтепроявления; XX - интенсивные газопроявления; XXI - чинк Устюрта.
Рис. 2. План региональных геолого-геофизических работ. (Тектоническая схема по М.П. Казакову).
I - герцинская складчатая 80на; II - герцинская складчатая зона погребенная; III - Области погружения герцинских зон; IV - Чущкакульская антиклиналь; V - Каледонский срединный массив; VI - Мангыншлакская складчатая зона; VII - граница передового герцинского прогиба; VIII - область мощного развития пермо-триасовых отложений; IX - валообразные поднятия: А - Доно-Медведицкий вал, Б - Саратовское поднятие, В - Жигулевско-Пугачевский свод (а - Советско-Степновский вал, б - Пугачевский вал), Г - Камелик-Чаганское поднятие; X - пологие поднятия мезо-кайнозойского комплекса: 1 - Аралсорское, 2 - Зауральское, 3- Ветлянское, 4- Талды-Бергенское, 5 - Жаркомысское, 6 - Сагизское, 7- Нижнеэмбенское, 8-8а - Северо-Бузачинское, 9- Новобогатинское, 9а - Южно- Новобогатинское, 10 - Астраханское, 11 - Промыслово-Бузгинское, 12 - Садово-Заветинское, 13 - Котельниковское, 14 - Южно-Ергенинское, 15 - Ставропольское, 16 - Озек-Суатское; XI -пологие прогибы мезо-кайнозойского комплекса: 1 - Приволжский, 2 - Тарлыкский, 3 - Вольский, 4 - Новоузенский, 5 - Утвинский, 6 - Жаксыбайский, 7 - Терсакканский, 8, - Предмугоджарский, 9 - Челкарский, 10 - Северо-Устюртский, 10а - Приэмбенский, 11 - Эмбенско-Сагизский, 12 - Гурьевский, 13 - Ментекесский 14 - Южно-Бузачинский, 15 - Бахтемирский, 16 - Манычский; XII - основные разрывы; XIII - гравитационные ступени; XIV - флексурообразные изгибы; XV - граница распространения соляных куполов; XVI - опорные скважины пробуренные; XVII - опорные скважины проектные; XVIII - проектные структурно-параметрические скважины; XIX - глубокие скважины пробуренные; XX - региональные сейсмические профили прострелянные; XXI - региональные сейсмические профили проектные; XXII - сверхглубокие опытные скважины проектные; XXIII - чинк Устюрта.