Перспективы нефтегазоносности центральной части Восточно-Предбалканской тектонической зоны
Л.А. БРЮННЕР, Г.В. ГЕОРГИЕВ, Г.Д. ГЕОРГИЕВ, И.Б. МОНАХОВ (НРБ), П.Т. САВИНКИН (Ухтинское ТГУ)
Восточно-Предбалканская тектоническая зона по современным представлениям является районом постгеосинклинального орогена Балканской складчатой системы [1]. В настоящее время здесь планируется широкое развитие поисково-разведочных работ, в связи с чем анализ геологического материала, полученного в последние годы, становится весьма актуальным.
При проведении глубокого бурения на нефть и газ в центральной части Восточного Предбалканья под нижне- и среднеюрскими карбонатно-терригенными отложениями, а местами под титонским флишеподобным комплексом вскрыта мощная эвапоритовая формация, представленная ангидритами, доломитами, известняками и солью [1, 4, 6]. Эта формация выявлена в девяти скважинах, расположенных на довольно обширной территории - от Еленской антиклинали до юго-восточного замыкания Преславской антиклинали (рис. 1).
На севере распространение эвапоритовых отложений достаточно уверенно фиксируется по данным бурения до зоны сочленения Восточно-Предбалканской тектонической зоны и Тырговиштско-Провадийской ступени. На юге она прослеживается вплоть до передовых складок Старопланинской интрагеосинклинали, на западе и северо-западе - окаймляется разломом, вероятно, Яблонишской системы [10], секущим западные периклинали Преславской, Омуртагской, Букакской и Еленской систем линейных складок.
На востоке и северо-востоке границу эвапоритовой формации установить трудно. Последняя надежно выделяется в разрезах скв. 2 Преслав, 2 Златар-Смядово, 1 Kоммунары. Общая площадь распространения эвапоритовых отложений составляет, таким образом, не менее 2500-2700 км2.
Необходимо все же оговориться, что для уверенного трассирования границ описываемой формации имеющихся материалов пока недостаточно. В частности, не исключено, что она имеет более широкое развитие в южном направлении, будучи, по-видимому, перекрыта шареяжно-складчатыми структурами Старопланинской интрагеосинклинали.
Наиболее детально разрез формации изучен на Преславской (скв. 5, 6, 10 Стража, 1 Пролаз, 2 Преслав) и Омуртагской (скв. 1, 3, 4) антиклиналях, хотя полностью она вскрыта лишь в скв. 10 Стража (на 2666 м).
Мощность и возраст эвапоритового комплекса оцениваются по-разному; неоднозначно проводится и корреляция отдельных его частей [1, 4-6, 9].
Основываясь на наблюдаемых углах падения пород (40-50° и более), а также допуская их искажения за счет элементов соляной тектоники, некоторые исследователи считают, что истинная мощность эвапоритовых отложений не превышает 800-1000 м. Однако, принимая во внимание тот факт, что в скв. 4 Омуртаг вскрытая мощность их равна 2839 м (такого же порядка она и в скв. 10 Стража), учитывая известные трудности в определении истинных углов падения пород в разрезах этого типа, а также беря в расчет данные МРНП(рис. 2), можно с большой долей уверенности оценивать мощность данной формации минимум в 1800- 2000 м.
По литолого-фациальным признакам и материалам промыслово-геофизических исследований эвапоритовая формация нами расчленяется снизу вверх на три толщи (рис. 3): подгалогенно-сульфатную (ПГС), галогенно-сульфатную (ГС) и над- галогенно-сульфатную (НГС). Примерно аналогичным образом X. Чемберски и др. [9] произвели разбивку верхне- и среднетриасовых отложений в Омуртаг-Преславском районе. Однако в отличие от предлагаемой нами схемы указанные исследователи, во-первых, не обособляют эвапоритовую формацию с присущими ей типоморфными отложениями, а во-вторых, привлекая к корреляции в качестве базового разрез скв. 2 Изворово, которая вскрывает отложения триаса в другой, на наш взгляд, структурно-фациальной зоне, приходят к весьма противоречивым выводам. Так, в разрезе верхнего и среднего триаса ими снизу вверх выделяются: доломито-известняковая толща, преславская и омуртагская свиты и карбонатно-брекчиевая толща. Если последние три единицы отвечают нашим галогенно-сульфатной и надгалогенно-сульфатной, то доломит-известняковая толща, имеющая среднетриасовый возраст [9], по своему положению соответствует карбонатно-сульфатным образованиям, вскрытым скв. 1 Пролаз, 10 Стража, 1 Преслав, возраст которых по последним данным надежно датируется верхним триасом.
ПГС толща изучена в пределах Преславской антиклинали. Ее мощность составляет порядка 700 м. Сложена она серыми неравномерноглинистыми микрозернистыми известняками, глинистыми массивными доломитами и доломитизированными известняками с редкими включениями и прожилками ангидрита. В западной части антиклинали преобладают микрозернистые и доломитизированные известняки, в восточной - доломиты. В верхней части толщи встречаются прослои органогенных известняков с обломками остракод, нодозарий, бивалий и гастропод.
ГС толща сложена ангидритами, доломитами и каменной солью. Вскрыта она на Преславской, Омуртагской и Букакской антиклиналях. Полностью пересечена скважиной на первой из них. На Преславской структуре мощность ее 1692, на Омуртагской и Букакской соответственно 2182 и 250 м.
Разрез ГС толщи на перечисленных структурах различен. На Преславской она представлена преимущественно тонкими, ритмично чередующимися между собой белыми среднезернистыми ангидритами и темно-серыми глинистыми доломитами с прослоями брекчиевидных известняков. Сравнительно реже встречаются смешанные доломит-ангидритовые породы (ангидрит с дисперсно рассеянным доломитом).
На Омуртагской антиклинали нижняя часть толщи сложена солью (мощность 719 м), перекрывающей тонкослоистые ангидрит-доломитовые породы. Литологический состав надсолевой части (мощность 967 м) такой же, как и ГС толщи, вскрытой на Преславской антиклинали. Только на Омуртаге наблюдаются микроскладки волочения и нагнетания.
Каменная соль имеет галитовый состав, чистая, с редкими включениями доломита, ангидрита и карбонатно-глинистых материалов. Включения и прожилки галита встречаются в доломит-ангидритовых породах над и под отложениями солей.
Вскрытый разрез пород на Букакской площади близок к описанным выше.
НГС толща без перерыва залегает на подстилающих образованиях и имеет смешанный карбонатно-терригенный состав. Вследствие неравномерного размыва мощность ее варьирует от нуля до 648 м, например, она полностью отсутствует на Букакской структуре.
На Омуртагской антиклинали толщу слагают микрозернистые известняки с различным количеством пелитового и алевропелитового материала, с прослоями пестроцветных аргиллитов и алевролитов. К северу, на Преславской площади, преобладают глинистые доломитизированные известняки и известковистые доломиты. Повсюду в нижней части толщи отмечаются прослои, прожилки и включения ангидрита.
На Еланской антиклинали, где мощность вскрытых эвапоритовых отложений составляет всего 60 м, достоверное расчленение затруднительно. По литологическим признакам эта часть разреза близка к надгалогенно-сульфатным образованиям района Омуртага, но с большим содержанием ангидритов.
Стратификация отложений эвапоритовой формации из-за бедности фауны осуществляется главным образом по литологическим признакам, редким микрофаунистическим остаткам, а также исходя из залегания ее под юрской частью разреза, охарактеризованного микрофауной.
Большинство исследователей до недавнего времени возраст эвапоритовой формации считали верхне- и среднетриасовым [1, 4, 5].
Однако в связи с пересечением эвапоритовой формации в скв. 10 Стража и вскрытием подстилающих пород получены данные, позволяющие более однозначно судить о возрастной ее принадлежности.
Так, в интервале 3690,2-3801,2 м, т.е. в отложениях под эвапоритовым комплексом пород, Е. Трифоновой [8] определены единичные Ophtalmidium exigum Zan, Trochammina almtalensis Zan, Nodosariidae, Endothyranella sp., которые в своей совокупности позволяют датировать вмещающие их образования как среднетриасовые (ладинский + анизийский ярусы).
Для определения возраста самой эвапоритовой формации кроме приведенных выше данных большой интерес представляют сведения об изотопном составе серы в ангидритах и солях из разрезов Омуртагской и Преславской площадей [7].
По результатам 10 анализов содержание δ34S в ангидритах составляет 15,2%, а в солях 12,8%, что удовлетворительно согласуется с подобными показателями [7] по ангидритам и солям триасового возраста различных районов земного шара (США, Канада, Средний Восток), в которых средняя концентрация δ34S равна 15%.
Приведенные факты достаточно убедительно доказывают, что накопление пород эвапоритовой формации происходило в течение верхнего триаса. Более детальное ее расчленение пока невозможно. Исключение, может быть, составляет лишь ПГС толща, возраст которой по микрофауне определен как карнийский [8].
В пределах области развития эвапоритовой формации выделяются Преславская, Омуртагская, Букакская и Еленская системы линейных складок, Буйновское, Липовское и Ришское поднятия, а также Герловская моноклиналь (см. рис. 1).
Преславская сложнопостроенная антиклиналь установлена по данным геологического картирования, прослеживается по выходам верхнеюрско-валанжинских пород и имеет длину 50 км при ширине 4-5. Судя по материалам бурения, северное крыло складки крутое, узкое, разбито надвигом с амплитудой не менее 2 км, южное - более широкое и пологое с углами наклона пород 20-30, а местами до 50°. Сводовая часть ее осложнена многочисленными пликативными и дизъюнктивными нарушениями, придающими ей чешуйчатый вид. Шарнир антиклинали по простиранию ундулирует, обусловливая развитие локальных структурных форм.
Строение поднадвиговой части и структурный план Преславской системы складок по верхне- и среднетриасовым отложениям не выяснены. Отрывочные данные сейсморазведки свидетельствуют о том, что сводовая часть ее на глубине смещена на юго-восток и имеет размеры порядка 25X3 км и амплитуду до 200 м.
Омуртагскую систему складок субширотного простирания образуют Омуртаг-Тыпчилещевское и Вардунское поднятия. Сводовая часть первого из них, занимающего наиболее приподнятое положение, четко фиксируется выходами верхнеюрско-валанжинских известняков в поле мергелей нижнего мела. Наличие в разрезе эвапоритовой формации и существенная дизъюнктивная нарушенность пород ограничивают возможность детальной характеристики сейсморазведкой структурного плана как системы складок в целом, так и составляющих ее поднятий по маркирующим горизонтам внутри верхне- и среднетриасовых отложений.
Наиболее изучено в этом плане Омуртаг-Тыпчилещевское поднятие. Представление о строении его получено МОВ по четырем отражающим горизонтам внутри эвапоритовой формации и одному в ее подошве. Карта изохрон показывает, что это довольно сложно построенная складка с общими размерами (12-14)х4 км. Сводовая часть ее, северное и южное крылья, по-видимому, осложнены тектоническими нарушениями, амплитуду и характер распространения которых установить в настоящее время не представилось возможным.
Предварительный анализ материалов сейсморазведки свидетельствует о сравнительно позднем (после нижнего мела) времени завершения формирования современного структурного плана указанных поднятий, хотя некоторые элементы его уже существовали к середине верхнего триаса. Устанавливается также заметное смещение с глубиной сводовых частей поднятий к югу.
Букакская система складок, включая Букакское и Орловское поднятия, изучена геологической съемкой. Она также имеет широтное простирание и с запада ограничивается разломом. В ядре Букакской антиклинали обнажены известняки верхнеюрско-валанжинского возраста, а крылья сложены готеривскими образованиями. Размеры антиклинали 52х7 км. Протяженность Орловской складки достигает 7 км. Южное крыло ее довольно крутое (10-20°), северное - более пологое.
Еленская система складок (примерно 50х5 км) расположена в юго-восточной части описываемого района и оконтуривается выходами берриас-валанжинских отложений флишеподобного типа. По материалам геологической съемки в ее пределах обособляются собственно Еленское и Радинское поднятия. Глубинное строение этой зоны остается пока не изученным. Установлено лишь, что с севера и юга к ней примыкают узкие синклинали.
Буйновская, Липовская и Ришская антиклинали представляют собой узкие складки, четко выраженные в рельефе, а на поверхности по материалам геологической съемки их сводовые части трассируются по выходам валанжинских и верхнеюрских отложений. Характерным для них является резкая асимметрия: северные крылья очень крутые, часто подвернутые, южные - относительно пологие. Геофизическая разведка структур из-за сложных поверхностных условий не производилась.
На Герловской моноклинали по результатам сейсморазведочных работ получено представление об условиях залегания эвапоритовых пород, а в более глубоких частях разреза (средний триас) выдержанные отражающие горизонты не зафиксированы.
Не исключено, что к зоне распространения эвапоритовых образований относится и Аспаруховская система складок, но достоверными данными об этом авторы не располагают.
Подводя итоги обзора данных о структурном плане района, можно отметить, что в пределах развития эвапоритовой формации находится до 24 локальных поднятий, суммарной площадью 600-700 км2. Высокая перспективность отложений, перекрытых эвапоритовым комплексом, несомненна [3, 4].
В скважинах, вскрывших эвапоритовую формацию, почти повсеместно отмечены нефте- и газопроявления.
Так, в скв. 10 Стража (в интервалах 1685-1915 и 1652-1682 м) и в скв. 1 Пролаз (верхняя часть ГС толщи) брекчиевидные известняки оказались насыщенными нефтью. В скв. 6 Стража при открытом стволе (2144,5-3065 м, ГС толща) отмечен приток высокоминерализованной воды с пленками очень легкой нефти (конденсата?). Плотность ее 0,79 г/см3; вязкость 1,66 сП; содержание (в %) смол 2,7, парафина 0,27, легких фракций (до 200°С) 60. Запах бензина, высокая битуминозность и повышенные газопоказания по газовому каротажу (до 3,8%) наблюдались в известняках и доломитах ГС толщи в скв. 1, 2, 5, 6, 10 Стража.
При испытании ГС толщи в открытом стволе в скв. 5 (2000-3000 м) получен небольшой приток газа с водой при содержании метана 75-90 и тяжелых УВ до 22%.
Весьма характерно для ГС толщи наличие водоносных горизонтов с АВПД (до 800 кгс/см2) на глубинах 3000-3200 м. Как правило, они приурочены к прослоям трещиноватых доломитов, залегающих среди ангидритов. Высокие дебиты сильноминерализованных вод (от 2 до 25 л/с), подчас обогащенных сероводородом (до 5 г/л), провалы инструмента в процессе бурения, кавернозный характер доломитов по керну свидетельствуют о наличии в разрезе пород-коллекторов и о хорошей гидрогеологической их закрытости [2, 5]. Мощность всей пачки с интенсивными водопроявлениями составляет более 400 м (скв. 3 Презвитер Козма), а отдельных пластов проницаемых доломитов - до 20-25 м.
Относительно характера распространения доломитов по площади у исследователей нет единого мнения.
Некоторые специалисты, принимая во внимание быстрое снижение дебитов воды и давлений на устье за короткий промежуток времени после вскрытия водоносных горизонтов (2-3 дня), считают, что эти коллекторы имеют линзовидный характер. Вместе с тем достаточно удовлетворительная коррелируемость отдельных пачек ГС толщи по площади может говорить в пользу более широкого распространения доломитовых пластов. Кроме того, исходя из общегеологических соображений, по направлению к краевой части палеобассейна с галогенносульфатной седиментацией логично ожидать увеличения в разрезе мощности доломитов, и при соответствующих условиях они могут заслуживать внимания как объект поисков залежей нефти и газа.
Далее, непосредственно под эвапоритовым комплексом на Преславской антиклинали вскрыта 300-м пачка доломитов с прослоями известняков. Доломиты мелко- и среднезернистые, местами слабоглинистые, трещиноватые, иногда пористые и крупнокавернозные. Проницаемые прослои доломитов образуют пласты мощностью 10-12 м.
Весьма интересно то, что примерно в средней части указанной пачки в скв. 10 Стража, из интервала 3877,5-3880,5 м был поднят доломит, насыщенный нефтью. К сожалению, в процессе бурения испытать этот интервал не удалось.
Таким образом, приведенные материалы по центральной части Восточно-Предбалканской тектонической зоны позволяют довольно оптимистично оценивать перспективы нефтегазоносности как самой эвапоритовой формации, так и среднетриасовых отложений, залегающих под ней. Однако практическая реализация их затруднена вследствие сложных геолого-технических условий бурения и слабой геофизической изученности района.
В связи с этим предлагается следующая этапность в освоении района.
1. Проведение сейсморазведочных работ, как площадных, так и по отдельным профилям (в районах со сложными поверхностными условиями), с применением цифровой записи и обработки материала на ЭВМ, а также производство аэромагнитной, аэрогамма-спектрометрической и аэроэлектрической съемок территории. Необходимо также разработать методы нейтрализации сероводорода.
2. Первые скважины рекомендуется пробурить в северной краевой зоне распространения эвапоритовой формации, где глубина ее залегания относительно небольшая, с целью освещения перспектив нефтегазоносности как среднетриасовых отложений, так и доломитов ГС толщи.
3. При проведении поисково-разведочных работ в районе необходимо осуществлять комплексное изучение всех минеральных ресурсов, которые могут быть встреченными в породах триаса: нефти, газа, высокоминерализованных вод, содержащих повышенные количества бора, брома, сероводорода и других компонентов, а также каменной соли.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Геология и нефтегазоносность Северной Болгарии. Под ред. М.К. Калинко. М., Недра, 1976.
2. Геохимия неуглеводородных компонентов газов нефтяных и газовых месторождений/ Н.А. Еременко, Г.А. Ботнева, С.П. Максимов, Р.Г. Панкина. - Геол. и разв. газ. и газокон. м-ний, 1975, № 1, с. 19-24.
3. Зильберман В.И., Шехтман Л.И., Яковлев О.Е. Особенности формирования газовых скоплений с АВПД в хемогенных покрышках. - Экспресс-информация. ВНИИЭГазпром. Сер. Геол. и разв. газ. и газоконд. м-ний, 1975, № 7, с. 18-25.
4. Ловчев И., Балуховский Н. Полезни ископаеми на HP България. София, Техника, 1961.
5. Монахова Л. Химизм и хидрохимични особенности на водите от нефтените и газови находища в Северна България. - В кн.: Годишник на главно управл. по геология. София, 1964, с. 206-209.
6. Николова Л. Анхидритови скали от Преславската структура. - Списание на Българското геологическо дружество, 1962, № 3, с. 275-282.
7. Об изотопном составе серы эвапоритов фанерозоя Болгарии/ Р.Г. Панкина, С.П. Максимов, М.К. Калинко и др. - Геохимия, 1976, № 2, с. 1730-1735.
8. Трифонова Е. Nodossaria ordinata sp. nov. от горния триас в България. - Списание на Българското геологическо дружество, 1965, № 2, с. 213-216.
9. Чемберски X., Вапцарова А. Триаските седименти в Северно България, разкрити по сондажен път и техните стратиграфски отношения. - Списание на Българското геологическо дружество, 1975, № 2, с. 191-200.
10. Borichev Ek. The Balcanide sinusoid.- Geologica Balcanica, Sofia, 1975, N 3, p. 17-33.
Рис. 1. Тектоническая схема центральной части Восточно-Предбалканской тектонической зоны.
Структурные элементы: 1 - центральная часть Восточно-Предбалканской тектонической зоны, 2 - Тырговиштско-Провадийская ступень, 3 - Старопланинская (Балканская) интрагеосинклиналь; 4 - разломы: I - I - Северо-Предбалканский, II - II -Яблонишской системы; 5 - граница между Старопланинской интрагеосинклиналью и Восточно-Предбалканской тектонической зоной; 6 -системы антиклинальных складок и отдельные антиклинали: А - Преславская, В - Омуртагская, В - Букакская, Г - Еленская, Д - Буйновская, Е - Липовская, Ж - Ришская, 3 - Аспаруховская; 7 - локальные поднятия в пределах систем антиклинальных складок: а-Омуртаг-Тыпчилещевское, б - Вардунское, в - Букакское, г - Орловское; 8 - Герловская моноклиналь; 9 - профиль I МРНП; 10 - скважины
Рис. 2. Сейсмогеологический профиль через скв. 2. Преславской антиклинали (по данным А. Велева, 1975).
1 - сейсмические отражающие площадки; 2 - стратиграфические границы: а - достоверные, б -предполагаемые; 3 - тектоническое нарушение (Северо-Предбалканский надвиг). Толщи: НГС -надгалогенно-сульфатная, ГС - галогенно-сульфатная, ПГС - подгалогенно-сульфатная
Рис. 3. Схема внутреннего строения эвапоритовой формации Восточно-Предбалканской тектонической зоны.
1 - известняки, местами доломитизированные; 2 - чередующиеся между собой пласты ангидритов и доломитов; 3 - ангидрит-доломиты и доломит-ангидриты; 4 - каменная соль; 5 - известняки, местами глинистые, доломитизированные, с включениями ангидрита; 6 - доломиты с прослоями известняков; чередование: 7 - песчаников, алевролитов, аргиллитов и глинистых известняков, 8 - глинистых алевролитов, аргиллитов, мергелей и известняков, 9 - аргиллитов, алевролитов и песчаников; границы: 10 - эвапоритовой формации, 11 - литологических комплексов. Площади: I - Еленская, 11 - Букакская, III - Омуртагская, IV - Преславская