|
УДК 55:551.735.1(470.41-12) |
Природа повышенных мощностей пластов-коллекторов в зонах эрозионных врезов терригенной толщи нижнего карбона на юго-востоке Татарии
И.С. ГУТМАН, Г.Э. ОСИПОВА (МИНХиГП)
На рассматриваемой территории все большее значение приобретают залежи нефти в терригенных отложениях нижнего карбона. Почти все они содержат высоковязкую нефть и характеризуются сложным геологическим строением. Основной продуктивный горизонт нижнего карбона - бобриковский. Для него типичны резкие литолого-фациальные переходы, выклинивание, а иногда сильное увеличение мощностей. Естественно, наибольший интерес представляют участки с повышенными мощностями бобриковского горизонта, которые при наличии благоприятного структурного фактора служат отличным резервуаром для нефтяных залежей.
Анализ показывает, что значительные мощности пород бобриковского горизонта связаны с формированием в этом районе терригенной толщи нижнего карбона. Пока нет единой точки зрения на природу ее образования в зонах развития повышенных мощностей коллекторов, относимых к радаевско-бобриковскому возрасту. Такие зоны получили название эрозионных врезов, а область их распространения приурочена к бортовым частям Камско-Кинельской системы прогибов. Радаевско-бобриковские отложения здесь до сих пор не расчленены.
Некоторые исследователи (Д.Н. Буракаев, 1967 г.; Р.Т. Валиуллина, 1970 г.; А.А. Губайдуллин, Л.3. Аминов, 1974 г.; Е.Д. Войтович, А.И. Шельнова, 1976 г. и др.) связывают образование врезов с эрозионно-карстовыми процессами, протекавшими на границе турне и визе в зонах интенсивного развития трещиноватости пород, обусловленной подвижками блоков фундамента по разломам. Другие исследователи (Н. П. Бетелев, Л. Ф. Ростовцева, Л.А. Юшко, 1959 г.; А.П. Блудоров, 1964 г.; М.М. Грачевский, 1964 г. и др., М.Л. Килигина, 1956 г.; В.И. Троепольский, С.С. Эллерн, 1964 г.; Н. Н. Марковский, 1963 г.; Р.3. Мухаметшин, 1981 г.) их образование связывают преимущественно с деятельностью временных русловых потоков (палеорек), вызвавших донную эрозию. Однако в опубликованных работах нет объяснения причин образования аномально высокой вязкости нефтей залежей, потери нефтью легких и летучих компонентов, совпадения водонефтяных контактов яснополянских и турнейских залежей (на что впервые указал Р.3. Мухаметшин, 1981 г), отражения в осадочном чехле, в том числе в отложениях нижнего карбона, многочисленных разрывных тектонических нарушений, установленных в кристаллическом фундаменте, приуроченности участков с аномально большими мощностями радаевско-бобриковских отложений к сводовым частям поднятий.
Изучение этих вопросов целесообразно проводить на залежах, разбуренных эксплуатационными скважинами, поскольку дополнительная информация, получаемая по скважинам, пробуренным по более плотной сетке, позволяет выявить такие детали особенностей геологического строения отложений и поднятий, которые были упущены при изучении месторождений по данным разведочных скважин, пробуренных по редкой сетке.
Южно-Нурлатское месторождение расположено на восточном борту Мелекесской впадины. Оно разбурено сеткой эксплуатационных скважин и находится в промышленной эксплуатации с 1979 г. При детальной корреляции установлено, что изучаемая толща пород ограничена двумя четко прослеживающимися реперами: снизу кровлей заволжского горизонта турне и сверху подошвой одной из двух глинистых пачек в низах тульских терригенных отложений. Внутри толщи выделено несколько реперов как в карбонатных породах турне, так и в терригенных визе (рис. 1).
Карбонатные отложения турне в скв. 1869, 1982, 1867, 1875, 614, 1870 представлены более полно и включают кизеловский горизонт. В скв. 1856,1860, 1866, 1880 отсутствуют не только породы кизеловского горизонта, но и подстилающие их слои черепетского горизонта. В отдельных скважинах турне заканчивается малевско-упинскими слоями.
Там, где карбонатный разрез турне представлен наиболее полно, на нем несогласно залегают елховские глины, а в зонах развития его сокращенных мощностей - терригенные породы радаевского горизонта, на что указывали еще в 1974 г. А.А. Губайдуллин и Л.3. Аминов. Следовательно, на границе турнейского. и визейского ярусов фиксируются два несогласия - предъелховское и предрадаевское. Последнее выражено более резко, хотя и ограничено по площади, оно захватывает елховские и верхи турнейских отложений и контролирует границы распространения визейских врезов.
Развитие зон предрадаевского размыва показано на рис. 2, а. Сокращенные мощности пород турне зафиксированы повсеместно, кроме v-образного блока, где установлено наличие елховских отложений. Правая ветвь блока протягивается в северо-северо-восточном направлении к скв. 137, а северо-западное крыло ограничивается районом скв. 1862. Мощности турне-елховских отложений в этом блоке максимальны (45-55 м). Во всех остальных скважинах Южно-Нурлатского месторождения елховские породы и верхние горизонты турне отсутствуют. Об этом свидетельствует и резкое сокращение мощности до 33 м. Подобное изменение мощностей исследуемого комплекса позволяет дать новую трактовку формирования вреза.
Ареалы распространения сокращенных мощностей пород турне по конфигурации не похожи на русла палеорек. В то же время о-образный блок совершенно не похож на палеоподнятие и очень напоминает элемент блоковой тектоники. Простирание его крыльев совпадает с ориентировкой основных в этом районе разломов фундамента (северо-западное и северо-северо-восточное), а сохранность турнейских отложений и наличие елховских глин свидетельствуют об его относительной стабильности.
По-видимому, в позднеелховское время значительные по размерам участки платформы стали претерпевать воздымание, сопровождавшееся регрессией моря. Очевидно, отдельные блоки испытывали разноскоростное движение по неоднократно обновлявшимся разломам. Некоторые блоки, характеризовавшиеся большей степенью воздымания, подверглись интенсивному размыву при выходе из-под уровня моря. В результате на участках, смежных с v-образным блоком, были размыты породы елховских и верхов турнейских отложений.
Вероятно, эти же участки на фоне продолжавшейся общей регрессии и в радаевское время продолжали оставаться тектонически активными (причем знак их движений мог быть переменным), что способствовало накоплению в их пределах мощной толщи терригенных осадков. Наличие углистых отложений в этой толще свидетельствует, что данные участки в какой-то период находились в условиях континентального режима. Не исключено, что радаевские породы были развиты и на участках, аналогичных v- образному блоку, что подтверждается обнаружением их над елховскими глинами в отдельных скважинах Нурлатского и других месторождений Татарии.
Таким образом, эрозионные врезы - это обусловленный тектоникой интенсивный размыв более древних отложений в пределах отдельных блоков в процессе регрессии и накопление мощной серии терригенных осадков радаевского горизонта в условиях мелководья и континентального режима.
Весьма характерная особенность разрезов в пределах активных блоков, расположенных по разные стороны крыльев v-образного блока, - существенное их отличие по мощности и составу. Это объясняется резко различными условиями осадконакопления. Суммарные мощности отложений между кровлей заволжского и подошвой бобриковского горизонтов в пределах v-образного блока и на прилегающих к нему участках развития радаевских пород практически одинаковы (см. рис. 2, б). Это свидетельствует о полной компенсации мощностей в тектонически активных блоках в радаевское время, приведшей к образованию предбобриковского пенеплена. О завершении этапа пенепленизации к концу радаевского времени говорит наличие углей в прикровельной части радаевского горизонта.
Большинство исследователей связывают также максимальные мощности бобриковского горизонта с русловыми потоками и вызванной ими донной эрозией, приуроченными к зонам развития врезов.
Вывод о том, что к началу формирования бобриковских отложений на исследуемой территории образовался пенеплен, полностью исключает предложение о связи повышенных мощностей основного продуктивного пласта C1bb1 с русловыми потоками и донной эрозией.
Действительно, если придерживаться «русловой» теории, то на участках развития повышенных мощностей пласта C1bb1 подстилающие его отложения должны быть размыты на величину мощности, равную разнице между обычными и повышенными мощностями пласта. Однако суммарные мощности добобриковских пород практически идентичны. Кроме того, в разных скважинах зона повышенных мощностей пород бобриковского горизонта подстилается или елховскими, или наиболее полно представленными радаевскими, тогда как в скважинах, вскрывших породы обычной мощности пласта C1bb1, отмечается сокращенная мощность радаевских отложений (см. рис. 1). Между тем коррелируемость верхней части пласта C1bb1 свидетельствует о том, что увеличение его мощности в ряде скважин происходит только за счет нижней части пласта вследствие проявления тектонических процессов, с которыми мы связываем начало трансгрессии.
По образовавшимся вертикальным разломам сначала погружался грабенообразный блок. Его опускание компенсировалось накоплением нижней части пласта C1bb1 - пропластка C1bb12. Затем в этот процесс были втянуты сопредельные участки, и формирование бобриковских отложений стало уже почти повсеместным. В это же время шло накопление пропластка C1bb13.
Режим погружения при накоплении верхней части основного продуктивного пласта также нельзя считать постоянным. Увеличение глинистости верхов пласта, фиксируемое во всех скважинах на диаграммах кривых ПС, можно объяснить общим замедлением опускания.
При этом не исключено, что в отдельных местах могли образовываться застойные зоны типа лагун, в которых накапливались угли. Мощный пласт их зафиксирован в скв. 1862 и 626. Отложением углей заканчивается этап пенепленизации в бобриковское время. Над пластом C1bb1 залегает пласт C1bb2, имеющий тульский возраст, на названный нами так для удобства промысловой индексации. Он выклинивается и замещается глинистыми и даже известковистыми породами. Это объясняется разными условиями его формирования, а также дифференциацией скоростей движения отдельных блоков при их опускании.
Затем вся обширная территория провинции стала испытывать общее погружение, приведшее к плащеобразному залеганию первоначально глинистых, а потом карбонатных тульских отложений над нижележащими песчаными породами бобриковского горизонта.
Связь мощностей последних с блоковой тектоникой показана на рис. 2, в. В пределах блока на профиле скв. 1856-1870 преобладают мощности выше 25 м, причем увеличение их происходит за счет нижней части пласта C1bb1. На схеме видно, что рассматриваемый блок залегает над участками, на которых установлены как врезы, так и одно из крыльев v-образного блока с елховскими глинами. Это, в свою очередь, служит доказательством того, что блоковый участок увеличенных мощностей пласта C1bb1 генетически не связан с областями распространения врезов. Следует обратить внимание на закономерную связь простирания рассматриваемого блока с направленностью одной из двух основных систем разломов в кристаллическом фундаменте, характерных для Нурлатского района Татарии. Одно из таких нарушений, видимо, подсечено наклонной скв. 1875.
Если нанести на одну карту предполагаемые линии разломов, ограничивающие тектонические блоки, выделенные по разным стратиграфическим комплексам, то участок, где густота их окажется максимальной, в дальнейшем в первую очередь должен был претерпевать активные тектонические движения. Поэтому нельзя считать случайностью, что в современном структурном плане купол Южно-Нурлатского поднятия расположен именно в такой зоне (район скв. 614, 1875, 1866 и 1876 на рис. 3).
О наличии разрывных нарушений в осадочном чехле косвенно можно судить по исследованиям, проведенных в МИНХиГП под руководством Т.А. Лапинской, в том числе и по Южно-Нурлатскому месторождению (скв. 614). Рассматривая катаклаз и гранулитизацию пород фундамента как диагностический признак обнаружения разломов и их трассирования, установили, что кристаллический фундамент в пределах Татарии и, в частности, в Нурлатском районе, изобилует тектоническими нарушениями древнего заложения, неоднократно обновлявшимися в последующие периоды.
На основании проведенного анализа можно ответить на ряд поставленных выше вопросов. Высокая вязкость нефтей обусловлена потерей легких и летучих компонентов. Однако главную, причину этого явления следует связывать с вертикальной миграцией последних по разломам и с зоной повышенной трещиноватости в прикупольной части поднятия.
Своеобразны и условия разработки исследуемой залежи. Так, все скважины в пределах водонефтяной зоны бобриковской части залежи почти полностью обводнились в самый начальный период разработки.
При опробовании же бобриковских: песчаников в блоке повышенных мощностей в чисто нефтяной зоне (рис. 4) установлено, что скважины здесь довольно продолжительное время работают с очень низкой обводненностью (2-6 %), при незначительном снижении давления и высоких темпах отбора. Большие мощности коллекторов, их высокая проницаемость, незначительные размеры залежи создают условия для проявления жесткого водонапорного режима только за счет упругих сил пластовых вод.
Таким образом, вышеизложенный материал позволяет давать рекомендации по выявлению залежей, подобных изученной, по опережающему разбуриванию и разработке на них чисто нефтяных зон на естественном водонапорном режиме с последующим применением новых методов воздействия по всей залежи высоковязкой нефти.
Поступила 8/VII 1982 г.
Рис. 1. Схема детальной корреляции терригенной толщи нижнего карбона Южно-Нурлатского месторождения.
1 - песчаники; 2 - известняки; 3 - аргиллиты; 4 - алевролиты; 5 - алевролиты песчанистые; 6 -углистые сланцы; 7 - угли; 8 - нефтенасыщение; 9 - карбонатность; 10 - глинистый известняк; 11 - линии разломов; 12 - реперы; 13 - продуктивные отложения бобриковского горизонта
Рис. 2. Схемы изменения мощностей отложений от кровли заволжского до кровли елховского горизонта (а), от кровли заволжского до подошвы бобриковского горизонта (б) и пласта C1bb1 бобриковского горизонта (в) на Южно-Нурлатском месторождении.
1 - границы блоков; 2 - елховские отложения; 3 - зона сокращенных мощностей бобриковских пород; 4 - то же, увеличенных мощностей; 5 - в числителе номер скважины, в знаменателе мощность отложений
Рис. 3. Структурная схема Южно-Нурлатского месторождения по кровле пласта C1bb1 бобриковского горизонта.
1- в числителе номер скважины, в знаменателе абсолютная отметка кровли пласта C1bb1; 2 - изогипсы по кровле пласта C1bb1, м; контур нефтеносности; 3 - внешний; 4 - внутренний; линии разломов; 5 - подсеченного скважиной, 6 - предполагаемых
Рис. 4. Схематический геологический профиль терригенной толщи нижнего карбона Южно-Нурлатского месторождения.
1 - граница ВНК; 2 - известняки; 3 - аргиллиты; 4 - алевролиты; 5 - песчаники; 6 - нефтенасыщение; 7 - углистые сланцы; 8 - карбонатность; 9 - глинистый известняк; 10 - границы поверхностей перерывов в осадконакоплении; 11 - залежь нефти в терригенных отложениях нижнего карбона; 12 - предполагаемая массивная залежь нефти в турнейских карбонатных породах; линии разломов: 13 - подсеченного скважиной, 14-предполагаемых