О методике разведки нефтяных месторождений на Пилюгинской вершине Оренбургского свода
В. А. Клубов, А. И. Кулаков, М. Н. Серенко
Обширная Пилюгинская вершина Оренбургского сводового поднятия фундамента расположена между Большекинельской дислокацией на севере и Жугулевско-Самаркинской на юге.
Она представляет собой обособленную тектоническую структуру со своеобразной историей геологического развития, весьма перспективную в нефтегазоносном отношении. Недостаточная изученность этой вершины глубоким разведочным бурением препятствует выработке рациональных направлений нефтепоисковых работ и методики разведки. На указанной территории хорошо изучены структурным бурением пермские отложения, составляющие верхний комплекс палеозойского разреза и залегающие на глубинах не более 600-700 м. В результате разведочного бурения здесь в пермских отложениях открыты многочисленные газовые и нефтяные залежи, часть которых находилась или находится в настоящее время в разработке (на Яблоневском, Городецком, Жуковском, Пилюгинском, Кирюшкинском, Башкатовском, Осиновском и других месторождениях). Однако запасы этих залежей незначительные. Поиски залежей в карбоне и девоне на Яблоневской, Садкинской, Никулинской, Городецкой, Жуковской и других площадях пока не дали результатов.
Создавшийся разрыв между малыми промышленными и высокими прогнозными запасами объясняется тем, что выбор направлений и методики поисков глубинных структурных ловушек основывался на не вполне правильных представлениях о тектоническом строении района.
Бурением опорной скв. 18 Пилюгино в 1954 г. было доказано высокое залегание в этом районе кристаллического фундамента и полное отсутствие бавлинских отложений. Э.Э. Фотиади (1955 г.), М.Ф. Свищев (1955 г.) и другие предположили, что район занимает восточное опущенное продолжение Жигулевско-Пугачевского свода, причем максимально приподнятым считался Пилюгинский участок, что подтвердилось позднее (Ю.Н. Годин, 1958 г.). Поэтому границу выклинивания бавлинских отложений проводили вблизи опорной скв. 18 Пилюгино и предполагали, что неровности рельефа фундамента севернее Пилюгина снивелированы бавлинскими осадками, а наиболее нарушенная зона фундамента располагается на широте Пилюгино - Яблоня.
Было также общепризнанным (М.Ф. Свищев, Ф.Ф. Рыбаков, Н.Д. Кованько, Н. С. Можаев и др.), что локальные структуры, выявленные по верхним горизонтам разреза, образуют четкие субширотные линейные структуры второго порядка, параллельные простиранию Большекинельского вала (Малокинельскую, Южно-Большекинельскую, Городецко-Жуковскую).
Ориентируясь на эти представления, в глубокое бурение в первую очередь вовлекали участки, тяготеющие к району Пилюгино (Яблоневская, Никулинская, Городецкая и другие площади). При проектировании разведочного бурения и детальной сейсморазведки учитывали верхнепермский структурный план, предполагая, что зоны поднятий верхнепермских слоев полностью отражают глубинные зоны. Поэтому профили глубоких скважин и сейсморазведки закладывали преимущественно в субмеридиональном направлении.
Результаты бурения разведочной скв. 51 на Краснооктябрьской площади, вскрывшей в 1960 г. кристаллический фундамент непосредственно под девонскими отложениями на отметке - 2580 м, т.е. на 319 м выше, чем в районе Пилюгино, заставляют пересмотреть сложившиеся представления о тектоническом строении района и в соответствии с этим определить методику и новые направления поисково-разведочных работ.
Современный структурный план палеозойских отложений района обусловлен историей развития и особенностями строения Пилюгинской вершины кристаллического фундамента, составляющей северо-западную часть Оренбургского свода (рис. 1). Поверхность фундамента моноклинально под небольшим углом наклонена от широты Бугуруслана к югу, но в северном направлении круто погружается (скв. 102 Султангулово). Северная граница вершины отчетливо трассируется резкой гравитационной ступенью, совпадающей с флексурой и прифлексурным прогибом осадочного чехла, а южной границей являются флексуры на борту Жигулевско-Самаркинской дислокации. Асимметричное строение Пилюгинской вершины, вздернутость северного края вблизи Большекинельской и Сергиевской флексур подтверждаются также результатами бурения скв. 1 на Орлянской площади, вскрывшей фундамент на отметке -2413 м. Возникновение узкого северного борта, развитие вдоль него флексур с обратными, южными наклонами, наличие линейных дислокаций чехла, гравитационных и магнитных уступов - все это, очевидно, обусловлено одной причиной: блоковыми разнонаправленными подвижками фундамента по разломам глубокого заложения, в результате которых образовалась современная структура поднятого Пилюгинского и опущенного Серноводско-Абдулинского блоков.
С учетом геофизических данных можно наметить осложняющие Пилюгинский блок долины и гряды субмеридионального направления, предположение о наличии которых согласуется с представлениями о палеогеографической обстановке в бавлинское время.
Граница выклинивания бавлинской свиты, судя по результатам бурения на Серноводской, Якушкинской, Сосновско-Дерюжевской площадях, проходит вдоль крутого северного борта вершины, ограничивая с юга область накопления мощных толщ терригенных осадков. С Пилюгинской вершины продукты разрушения сносились в соседнюю Серноводско-Абдулинскую впадину древними потоками, по-видимому, субмеридионального направления, т. е. кратчайшим путем. Эти условия аналогичны условиям формирования рельефа фундамента на южном и юго-восточном склонах Татарского свода.
Тектоническое строение осадочного чехла контролировалось древним рельефом поверхности фундамента и характером движений Пилюгинского блока в палеозойское время. Анализ мощностей отдельных интервалов разреза палеозойских отложений показывает, что в палеозое этот блок преимущественно поднимался и представлял собой замкнутую структуру, причем уже со среднего девона он стал приобретать наклон к югу. Амплитуда наклона непрерывно увеличивалась, и в современном структурном плане разница отметок поверхности фундамента на северном и южном бортах достигала 600-700 м. Ускоренное прогибание южного борта объясняется наличием ослабленной зоны вдоль северного крыла Жигулевско-Самаркинской дислокации и формированием здесь узкого прифлексурного прогиба. Таким образом, не произошло резкого изменения структурных планов палеозойских отложений по сравнению с фундаментом. В противоположность существующим представлениям о несоответствии региональных структур чехла и фундамента по новым данным устанавливается лишь различие в амплитуде наклона разных горизонтов, которое компенсировалось накоплением осадков повышенной мощности. Этим и объясняется, что структурный план верхнепермских горизонтов наиболее снивелирован, а четкий моноклинальный наклон отложений карбона, девона и поверхности фундамента оказался затушеванным. Из сказанного следует важный в практическом отношении вывод о том, что не только по кровле фундамента, но и по горизонтам карбона и девона наиболее структурно приподнятые участки Пилюгинской вершины располагаются в ее северной узкой прибортовой части, непосредственно к югу от Большекинельской флексуры (рис. 2).
Отсутствие в разрезе скв. 51 эйфельских отложений и нижней части живетского яруса также говорит о том, что к началу среднего девона этот участок занимал более высокое положение, чем район Большекинельского вала. Формирование структуры прибортовой зоны следует объяснять сложными дифференцированными подвижками глыб фундамента по расколам. Большекинельская флексура образовалась в палеозое благодаря опережающему поднятию Серноводско-Абдулинского блока относительно Пилюгинского блока. Погружение последнего было неравномерным: южный борт погружался быстрее северного. Поэтому вдоль северного борта формировалась приподнятая зона залегания фундамента и осадочного чехла.
В связи со сказанным очень важно выяснить соотношение между Большекинельской и Южно-Большекинельской структурными зонами и установить особенности глубинного строения последней. И.А. Шпильман (1959 г.) перспективность Южно-Большекинельской зоны связывает с формированием в шугуровское время узкого глубокого прогиба вдоль крутого крыла Большекинельской дислокации. Предполагается, что южнее прогиба в терригенной девоне развивались поднятия большой амплитуды. Эти выводы отчасти подтверждаются новыми данными бурения. Однако условия образования и особенности строения прифлексурного прогиба следует уточнить. И.А. Шпильман выделил шугуровские слои повышенной мощности только по каротажному материалу, а другие исследователи (К.Б. Аширов), используя этот же материал, находят здесь сбросовые нарушения. Кроме того, мощность интервала разреза от кровли сталиногорского до кровли пашийского горизонта увеличивается не только на крутом крыле Болыпекинельской дислокации, но (по данным скв. 51 Краснооктябрьской площади и др.) и далее к югу, в полосе высокого залегания фундамента. На крутом крыле возрастают мощности почти всех горизонтов палеозойских отложений, что свидетельствует об активности тектонических движений, происходивших вдоль глубинных расколов кристаллического фундамента, и о длительности развития прифлексурного прогиба. Движения вдоль разломов сопровождались, по-видимому, возникновением боковых напряжений. На это, в частности, может указывать смещение сводов поднятий Большекинельской дислокации (Красноярского, Султангуловского, Тарханского и др.) к их южным крутым крыльям. Вероятно, за крутым крылом Большекинельской дислокации, на пологом борту прифлексурного прогиба также происходило складкообразование в осадочном чехле. Для проверки этого предположения методом схождения была построена структурная карта по кровле сталиногорского горизонта, которая подтвердила наличие зоны локальных поднятий в глубоких горизонтах непосредственно за крутым крылом Большекинельской дислокации (рис. 3), на что указывают также результаты проводимой в настоящее время сейсморазведки МОВ. Таким образом, приведенные структурные и палеоструктурные данные подтверждают и по-новому освещают высокие перспективы нефтегазоносности Южно-Большекинельской зоны, которые отмечались ранее другими исследователями.
В связи с этим встает вопрос о методике поисково-разведочных работ в описанной и сопредельных зонах, которая зависит от особенностей пространственного размещения локальных поднятий. Для построения обзорной структурной карты по кровле сталиногорского горизонта (см. рис. 1 б) использовалась карта суммарных мощностей (см. рис. 3, а). При этом учитывали ранее высказанные соображения о возможной субмеридиональной зональности мелких осложнений рельефа фундамента. Приведенные материалы свидетельствуют об отсутствии на Пилюгинской вершине в карбоне и девоне отчетливых субширотных линейных структур типа Большекинельской и Жигулевско-Самаркинской дислокации. Некоторые поднятия с неясно выраженной субширотной зональностью характеризуются субмеридиональными простираниями. Формирование таких поднятий следует связывать с отдельными мелкими возвышенностями в рельефе фундамента, которые унаследованы отложениями нижних горизонтов палеозоя, особенно девонских, залегающих непосредственно на размытой поверхности фундамента.
Жуково-Городецкая группа поднятий по верхнепермским отложениям имеет субширотную ориентировку, образуя отчетливые линейные дислокации. Однако при разбуривании оказалось, что некоторые из них (Яблоневское, Городецкое, Жуковское в горизонтах нижнего карбона и девона), не находят прямого отражения, а заменяются структурными носами и террасами. Такие поднятия расположены в зоне меньшей тектонической активности, в центральных частях блока фундамента, а поэтому, очевидно, в большей степени подвержены влиянию других процессов нетектонического характера (эрозионных, компенсационных, неравномерного уплотнения осадков, литолого-фациальных и др.). Следовательно, они могут неоднозначно выражаться в отдельных структурных этажах. Кроме того, палеотектоническим анализом по скважинам Городецкой и Жуковской площадей устанавливается вероятность расформирования древних девонских поднятий за счет усиливающегося со временем моноклинального наклона территории к югу. Также не исключена возможность смещения сводов с глубиной и появления долготной ориентировки, как показывает карта схождения (см. рис. 1б). В этом случае образование четких линейных структур в отложениях верхней перми должно быть связано с наложением наиболее молодых движений. Для выяснения отношений структурных планов по разным этажам палеозойского разреза в районах Никулино, Пилюгино, Яблони, Жуково и Городецка нужно пробурить дополнительные глубокие скважины, тем более, что перспективность этих районов установлена (М.В. Макаренко, 1958 г., 1959 г.).
На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что на Пилюгинской вершине Оренбургского свода наиболее благоприятные условия для формирования структурных ловушек нефти и газа в каменноугольных и девонских отложениях существовали в Южно-Большекинельской тектонической зоне. По сравнению с Большекинельским районом здесь отмечаются и более благоприятные условия для развития коллекторов в терригенных отложениях девона и нижнего карбона. Поэтому ожидаемые залежи нефти должны иметь более высокие запасы, и разведка, начатая здесь Оренбургским геологическим управлением, вполне оправдана.
При планировании поисково-разведочных работ следует исходить из того, что Южно-Большекинельская зона в целом вытянута субширотно, вдоль северного приподнятого края Пилюгинского блока фундамента, а ориентировка осложняющих ее локальных поднятий часто близка к субмеридиональной, за счет унаследованности от мелких (на Краснооктябрьской площади, вероятно, более крупных) эрозионных останцов фундамента, причем влияние тектонических подвижек было сильнее влияния эрозионного рельефа кровли кунгура, и поэтому в верхнепермском плане глубинные поднятия также находят общее отражение. Однако смещение сводов локальных поднятий в горизонтах карбона и девона возможно, о чем свидетельствуют первые результаты бурения на Краснооктябрьской площади. Смещение может быть обусловлено неоднократными размывами внутри палеозойских отложений в процессе формирования локальных поднятий, а возможно, что глубинные поднятия более крупные и перекрывают по площади несколько соседних верхнепермских куполов.
Первоочередными объектами разведки являются Яснополянское, Кирюшкинское, Башкатовское поднятия, а затем группа структур, намечающихся южнее Султангуловского и Тарханского месторождений. При их разведке следует вести глубокое бурение в комплексе с детальной сейсморазведкой МОВ. Возможно, что профильное заложение первых скважин на пермском куполе не вполне соответствует особенностям строения района. Более рационально одновременно вести бурение на нескольких куполах и детальную сейсморазведку купольных и межкупольных зон. Расстояния между первыми скважинами должны быть больше тех, которые обычно принимаются при разведке четких линейных дислокаций. Профили и скважины следует размещать по широтной и долготной сетке профилей, учитывая вероятность существования тех и других структурных направлений. Большую помощь разведке в этих условиях могут оказать методы, позволяющие детально картировать поверхность кристаллического фундамента (становления электромагнитного поля ЗС и др.).
Вторым перспективным направлением разведки на Пилюгинской вершине являются площади, расположенные к югу от предыдущего района (Пилюгинская, Осиновская, Городецко-Жуковская, Сидоровская и др.). Ориентировка на субширотные простирания структурных зон и на поднятия, выявленные по пермским горизонтам при заложении глубоких скважин в этих районах, как отмечалось ранее, мало обоснована. Детальные исследования структуры нижних горизонтов разреза палеозоя и поверхности фундамента необходимо проводить при помощи сейсморазведки. Глубокие разведочные скважины следует проектировать до фундамента и закладывать по способу треугольника, наращивая сетку ранее пробуренных скважин и корректируя точки заложения по результатам геофизических методов разведки.
ВНИГНИ, Нефтегазохимуправление Оренбургского совнархоза.
Рис. 1. Структурные схемы Пилюгинской вершины Оренбургского свода.
а - по подошве гидрохимической толщи верхней перми; б - по кровле сталиногорского горизонта нижнего карбона; в - по поверхности кристаллического фундамента.
I - изогипсы, в метрах (на рис. а и б - в километрах); II - глубокие разведочные скважины; III - региональные профили сейсморазведки ВНИИГеофизики (Ю.Н. Годин, П.А. Блохин); IV - локальные поднятия, выявленные по верхнепермским отложениям; V - газонефтяные месторождения в перми; VI - нефтяные месторождения в карбоне и девоне; VII - локальные поднятия, установленные глубоким бурением и предполагаемые по методу схождения. Месторождения: 1 - Сосновское, 2 - Дерюжевское, 3- Старо-Аманакское, 4 - Ново-Аманакское, 5 - Калиновско-Степановское, 6 - Бугурусланское, 7 - Красноярское, 8- Нижне-Заглядинское, 9 - Заглядинское, 10 - Кислинское, 11 - Султангуловское, 12- Тарханское, 13 - Кирюшкинское, 14 - Башкатовское, 15 - Петровское, 16 -Краснооктябрьское, 17 - Осиновское, 18 - Кожемякское, 19 - Ново-Ключевское, 20 - Яблоневское, 21 - Садкинское, 22 - Комсомольско-Пилюгинское, 23 - Ивановское, 24 - Казанское, 25 - Чепрасинское, 26 - Кувайское, 27 - Ново- Городецкое, 28 - Скобелевское, 29 - Городецкое, 30 - Ново-Жуковское, 31 - Жуковское.
Рис. 2. Геологический профиль вкрест простирания Пилюгинской вершины.
1 - положение поверхности фундамента и раскола по геофизическим данным; 2 - нефтяные залежи, установленные бурением; 3 - то же, предполагаемые; 4 - газовые залежи.
Рис. 3. Схема изопахит от кровли сталиногорского горизонта до подошвы гидрохимической толщи (а) и карта схождения по кровле сталиногорского горизонта (б).
1 - локальные участки пониженных мощностей; 2 - глубокие разведочные скважины; 3 - разведочные скважины на пермские отложения.