О ВРЕМЕНИ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА
М. Ф. Свищев
Многие исследователи (С.Ф. Федоров, К.А. Машкович, С.П. Козленко и др.) признают существование закономерной связи между временем формирования структур и залежей и разделяют взгляд о раннем формировании залежей [1, 2]. Некоторые исследователи отрицают существование зависимости между возрастом структур и их нефтеносностью [3] или относят формирование всех нефтяных месторождений к третичной эпохе[4, 5].
К.Б. Аширов [5] формирование залежей в Куйбышевском Поволжье связывает с альпийской фазой тектогенеза, когда структуры были окончательно сформированы в современном их виде и емкость ловушек стала максимальной. Анализ имеющихся общегеологических и геологопромысловых данных по месторождениям Оренбургской области и прилегающих районов (рис. 1) приводит к несколько иным выводам.
До последнего времени было наиболее широко распространено мнение о том, что основной рост поднятий Большекинельского вала произошел в послепалеозойское время. Считалось, что в более раннее время, например доугленосное, Большекинельский вал только начал зарождаться в виде уступа незначительной амплитуды как следствие более замедленного погружения сводовой зоны вала относительно зоны южного крыла и прилегающих к нему участков. Предполагалось, что к началу татарского века верхнепермской эпохи приуроченные к валу поднятия оформились незначительно и имели амплитуду немногим более 20 м. В раннепалеозойское время амплитуда их роста была еще меньше.
Такие представления существенно уточняются данными скв. 250 Султангуловского месторождения, расположенного в центральной части вала. В этой скважине значительно сокращена мощность пашийского и кыновского горизонтов верхнего девона, а основной продуктивный пласт Д1 залегает непосредственно на черном известняке живетского яруса среднего девона (рис. 2). Нижняя песчано-аргиллитовая пачка пашийского горизонта здесь отсутствует. Анализ мощностей пашийского и кыновского горизонтов верхнего девона по профилю скв. 108, 250 и 115, расположенных вкрест простирания вала, показывает, что только в пашийское время рост поднятия составил не менее 17-19 м, из них 12 м в первой и 5-7 м во второй половине этого относительно короткого отрезка геологического времени. Рост поднятия продолжался в кыновское время, в течение которого амплитуда его увеличилась еще на 5 м (см. таблицу). Таким образом, только в течение пашийского и кыновского времени рост поднятия составил 22-24 м. Ловушка в пласте Д1 пашийского горизонта уже тогда составляла 65% от современной.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что Большекинельский вал и приуроченные к нему поднятия формировались уже в конце живетского века и довольно интенсивно под влиянием высокой активности тектонических движений в зоне крутого крыла вдоль глубинного раскола кристаллического фундамента. При этом возникали четко выраженные поднятия - ловушки, благоприятные для аккумуляции в них нефти.
Многие исследователи признают, что углеводородные газы и нефть образуются при распаде рассеянного в породах органического вещества с момента его захоронения в осадках. Полимеризация же углеводородов, образующихся при распаде органического вещества, происходит лишь в коллекторских породах.
Раннее начало формирования поднятий Большекинельского вала определяет очевидную возможность накопления нефти в ловушках уже в самом начале миграции углеводородов из нефтематеринских пород. Раннее начало формирования девонских залежей подтверждается относительно низким давлением насыщения в большинстве залежей.
Давление насыщения, например, залежи пласта Д1 пашийского горизонта Султангуловского месторождения, залегающей на глубине 2280 м, изменяется от 50,3 до 73 атм и составляет в среднем 67 атм (из 20 определений). При этом максимальное давление насыщения наблюдается в сводовой части залежи, а минимальное - в приконтурной, что объясняется влиянием окислительных процессов в водонефтяной зоне залежи. На это указывает более окисленный характер нефти в приконтурных скважинах с наименьшим давлением насыщения. Существенных изменений в соотношении нефти и газа в залежи за счет тектонической перестройки или глубокого размыва палеозойских отложений в пределах месторождения не установлено, поэтому на основании приведенного среднего значения давления насыщения можно полагать, что глубина залегания залежи к моменту ее образования составляла около 700 м. Следовательно, в конце девона - начале карбона нефтяная залежь в основном сформировалась. Температурные условия, соответствующие такой глубине залегания залежей, не противоречат ранней стадии формирования залежей.
Согласно исследованиям М.С. Карасева [6] для образования газа и нефти и их залежей повышенной температуры не требуется. Распад исходного органического вещества под воздействием радиоактивных излучений, по мнению М.С. Карасева, может происходить при любой положительной температуре. Образующиеся углеводороды могут полимеризоваться до жидких углеводородов также при достаточно низкой температуре.
О ранней стадии формирования залежей свидетельствует также наблюдаемая зависимость свойств нефтей от палеотектоники. Так, палеотектонические построения и анализ колебательных движений вдоль оси Большекинельского вала [7 ] показывают, что пашийский продуктивный горизонт в девонское и каменноугольное время характеризовался региональным подъемом с северо-запада на юго-восток. Соответственно этому свойства нефти изменяются в том же направлении.
Среднее давление насыщения нефтяных залежей турнейского яруса по месторождениям Большекинельского вала составляет: для Красноярского - 60 атм, Султангуловского - 53,6 атм и Тарханского 47,2 атм при глубине залегания 1600-1700 м. Колебания значений давления насыщения в пределах отдельных залежей достигает 15 атм и является следствием тех же причин, что и в девонских залежах. Соответствующие указанным давлениям глубины залегания залежей позволяют относить их формирование к началу среднего карбона, когда над турнейским ярусом успела накопиться толща пород мощностью 500-600 м. При этом следует отметить, что закономерное снижение давления насыщения с запада на восток тоже отражает связь процесса образования залежей с палеотектоникой. Зависимость распределения свойств девонской нефти от палеодевонской тектоники в пределах Урало-Волжского региона установлена также В.Ф. Раабеном [8].
Формирование нефтяных и газовых залежей в пермских отложениях могло начаться только после образования соответствующей покрышки над продуктивными горизонтами и ловушек в этих горизонтах. Судя по величине давлений насыщения, обычно близких к пластовым, формирование залежей в пермских отложениях относится к послепалеозойскому времени.
Анализ некоторых геологических явлений показывает, что залежи нефти и газа в пермских отложениях Оренбургской области и сопредельных районов Куйбышевской области к началу неогена уже существовали. Так, установлено, что Кожемяковское, Ново-Ключевское и Черновское поднятия, расположенные в зоне глубокой донеогеновой долины, в калиновской свите промышленных скоплений газа не содержат, несмотря на благоприятные коллекторские свойства пород и четкую выраженность поднятий. Дело в том, что удаление значительной по мощности (до 300 м) и преимущественно глинистой части татарских отложений в процессе образования донеогеновой долины, обусловившее уменьшение давления, способствовало активной газоотдаче залежей и привело к их разрушению. Это вместе с наблюдающимся осветлением выполняющих долину неогеновых отложений под влиянием восстановительных процессов, связанных с миграцией газа, безусловно подтверждает мнение о том, что пермские газовые залежи сформировались в донеогеновое время. Об этом же свидетельствует разрушение газовой и нефтяной залежей в пермских отложениях Садкинского месторождения.
По образовавшемуся в альпийское время тектоническому разлому, которым были затронуты верхние продуктивные горизонты, основная масса нефти нижнепермских нефтеносных горизонтов поднялась вверх по трещине, заполнила ее и образовала жильное месторождение асфальтита. Остаточная же нефть в нижнепермских залежах в связи с дегазацией и потерей легких фракций приобрела большую вязкость и стала малоподвижной. Газовая залежь в вышележащей калиновской свите естественно была полностью разрушена. Несмотря на это пробуренные скважины вскрыли в калиновской свите в своде поднятия мощную газовую залежь, а в нижнепермском нефтеносном горизонте обнаружены газовые скопления и участки легкой нефти.
Очевидно, когда образовавшийся из нефти асфальтит закупорил трещину, в пермских продуктивных горизонтах возникли благоприятные условия для нового накопления углеводородов, которые способствовали восстановлению разрушенной залежи в калиновской свите, возникновению газовых скоплений и участков легкой нефти в нижнепермском продуктивном горизонте, как новообразований более позднего времени, чем образование тектонической трещины.
Из сказанного совершенно очевидно, что время образования трещины определяет доальпийское первоначальное формирование залежей в пермских отложениях. Если же учесть, что нефть в пермских отложениях по данным многих исследователей [7-9 и др.] является аллотигенной, мигрировавшей из нижележащих продуктивных горизонтов, то формирование залежей в этих горизонтах должно быть отнесено к еще более раннему времени.
По данным К.Б. Аширова [5], в нефтяных залежах пласта Б2 турнейского яруса и пластов Д1 и Д2 Зольненского месторождения ниже современного водонефтяного контакта прослеживаются следы старого контакта первоначальных залежей в виде остаточного нефтенасыщения осмоленной нефтью и старой зоны запечатывания, характеризующейся обильным вторичным кальцитом и вязким битумом. Подъем водонефтяного контакта в залежах и пропитывание битумом пород верхней части разреза (преимущественно верхнего карбона и перми) указывают на излияние из них нефти и на разрушение исходных залежей в послепалеозойское время.
Таким образом, вполне допустимо, что первоначальные нефтяные залежи в пластах Б2, Д1 и Д2 в конце палеозоя уже существовали, а начало их формирования, видимо, относится к более раннему времени.
Однако имеются фактические данные, которые не увязываются с представлением о повсеместном только раннем формировании залежей. Так, изменение состояния некоторых залежей после основного периода их формирования в результате последующих тектонических движений, несоответствие высоких давлений насыщения девонских залежей мощности осадков, накопившихся к концу девона, а также восстановление разрушенных залежей указывают на более позднее формирование этих залежей.
В результате неравномерных тектонических движений в зоне Большекинельского вала в эпоху альпийского тектогенеза и более интенсивного подъема северо-западного и юго-восточного участков вала центральная часть его и расположенные здесь локальные поднятия оказались опущенными (Тарханы). Это привело к частичному перераспределению нефти и к уменьшению полноты заполнения пласта-коллектора в пашийском горизонте. Высота залежи в этом горизонте при мощности пласта 30 м составляет всего 12 м и соответствует амплитуде современного поднятия по последней замкнутой изогипсе.
Давление насыщения нефти пашийской залежи Д1 Дерюжевского месторождения, залегающей на глубине 2370 м, значительно отличается от других месторождений и составляет 108 атм, а газовый фактор - 54 м3/т. Это не согласуется с мощностью осадков, накопившихся над пашийским продуктивным горизонтом к концу девона. Окончательное формирование такой залежи могло происходить только при более значительных глубинах, т. е. значительно позднее конца девонского времени.
Еще более ярким примером служит залежь пласта Д1 Мухановского месторождения. При глубине залегания залежи 2800 м и пластовом давлении 320 атм, по данным К.Б. Аширова, давление насыщения составляет 210 атм, а газовый фактор - 400 м3/т. Приведенные параметры залежи указывают на формирование ее на глубинах, близких к тем, на которых она залегает в настоящее время.
Убедительным примером позднего формирования залежей является восстановление разрушенной залежи газа в калиновской свите казанского яруса верхней перми на Садкинском месторождении.
Как указывалось выше, первоначальная залежь в этой свите в результате образования открытой трещины в фазу альпийского тектогенеза была разрушена. После закупоривания трещины асфальтитом образовалась новая залежь. Восстановление ее произошло в послеальпийское время, т.е. в близкое к настоящему.
Таким образом, формирование залежей нефти и газа в той или иной продуктивной толще не является единственным и навсегда законченным актом. Каждая последующая фаза тектогенеза после формирования залежей в определенном регионе, оказывая влияние на перестройку структурного плана, в зависимости от интенсивности проявления вызвала перераспределение нефти и газа, частичное или полное переформирование их залежей в затронутых перестройкой поднятиях. Последнее переформирование связано с альпийским тектогенезом.
Следовательно, процесс формирования (переформирования и разрушения) залежей нефти (газа) - длительный процесс. Он начался, видимо, в девонское время и продолжался до третично-четвертичного времени. Фиксируются различные фазы этого единого длительного процесса и признание только самого позднего третично-четвертичного этапа формирования является крайностью.
ЛИТЕРАТУРА
1. Машкович К.А., Козленко С.П. Возраст ловушек нефти и газа, как критерий прогноза их перспективности. Сб. «Проблема миграции нефти и формирования скоплений нефти и газа». Гостоптехиздат, 1959.
2. Федоров С.Ф., Кутуков А.И.Геологическое строение и нефтегазоносность Саратовского Поволжья. Изв. АН СССР, сер. геология, № 3, 1958.
3. Кудрявцев Н.А. О миграции нефти и формирования ее месторождений. Сб. «Геология и геохимия». Гостоптехиздат, 1957.
4. Порфирьев В.Б. О природе нефтей. Сб. «Происхождение нефти и газа». Гостоптехиздат, 1960.
5. Аширов К.Б. К вопросу о времени формирования нефтяных и газовых залежей Среднего Поволжья. Геология нефти и газа, 1960, № 6.
6. Карасев М.С. Об основных диагностических признаках нефтегазоматеринских пород и сингенетично нефтегазоносных толщ. Новости нефт. и газ. техн., серия геолог., № 6, 1962.
7. Свищев М.Ф. Геологическое строение и нефтегазоносность Оренбургской области. Гостоптехиздат, 1961.
8. Раабен В.Ф. Об одной закономерности в распределении девонских нефтей Урало-Волжского региона. Геология нефти, 1957, №4.
9. Максимов С.П. К вопросу формирования пермских залежей нефти Урало-Волжской нефтегазоносной области. Нефтяное хозяйство, № 10, 1954.
НПУ Бугурусланнефтъ
|
Горизонты и пачки |
Мощность горизонтов, м |
||
|
Скв. 108 |
Скв. 250 |
Скв. 115 |
|
|
Пашийский горизонт в том числе: |
37 |
18 |
35 |
|
а) нижняя песчано-аргиллитовая пачка |
12 |
|
12 |
|
б) верхняя алевролито-песчанаяпачка |
25 |
18 |
23 |
|
Кыновский горизонт |
21 |
16 |
21 |
Рис. 1. Обзорная карта нефтяных месторождений Большекинельской и восточного продолжения Жигулевской зон поднятий.
Нефтяные месторождения: 1 -Сосновское; 2- Дерюжевское; 3-Аманакское; 4 -Калиновско-Степановское; 5 - Красноярское; 6 -Заглядинское; 7 - Султангуловское; 8 - Тарханское; 9-Ашировское; 10-Садкинское; 11-Мухановское; 12- Черновское, 13 -Ново-Ключевское; 14 - Кожемяковское.
