К оглавлению

УДК 552.2:551.73(571.1)

Формационный состав и коллекторские свойства доюрских пород Нюрольской впадины

М.Ю. ВАСИЛЬЕВА, Е.И. КУДРЯВЦЕВА, Е.Л. КУРБАЛА, О.А. ШНИП (МИНХиГП)

Нюрольская впадина, расположенная в юго-западной части Западно-Сибирского нефтегазоносного региона, сформировалась на месте грабен-рифта, образовавшегося в рифей-раннепалеозойское время [1-3, 10]. В доплатформенный период развития (от силура до триаса включительно) впадина заполнялась осадками различного состава и генезиса. Вскрытая мощность их около 2000 м.

На 12 площадях изучаемой депрессии в доюрских породах обнаружены месторождения нефти, газа и конденсата. В трех случаях притоки УВ получены из внутренних горизонтов палеозойской толщи, в остальных - из ее верхней части.

Доюрские образования имеют сложное тектоническое строение и весьма разнообразный состав пород, которые представлены известняками, доломитами, мергелями, глинистыми сланцами, аргиллитами, алевролитами, песчаниками с прослоями туфов, дайками диабазов и конгадиабазов, кремнистыми и глинисто-кремнистыми разностями и покровами базальтов и базальтовых порфиритов. В юго-западной части Нюрольской впадины многими скважинами вскрыты герцинские гранитоиды Межовского массива [11]. Выявление формационной принадлежности и анализ строения, состава и коллекторских свойств пород, входящих в эти формации, позволяют наметить наиболее перспективные участки для поисков коллекторов нефти и газа.

На основании детального изучения петрографического состава и геологического строения была составлена схематически карта доюрских формаций (рис. 1) Нюрольской впадины.

Тектоническое строение рассматриваемой территории сложное - на фоне общего погружения выделяются поднятия и впадины различных размеров и ориентировки. Доплатформенный этаж впадины разбит многочисленными региональными разломами, которые являлись проводящими для магматических расплавов ультраосновного, основного, кислого и среднего состава.

Методика формационного анализа, как известно, разработана на примере открытых территорий. Формационная характеристика глубинных образований, вскрытых в разобщенных точках и в большинстве случаев на незначительную глубину, не может претендовать на полноту и абсолютную достоверность. Однако территория впадины хорошо разбурена, освещена разными типами геофизической съемки, глубина вскрытия домезозойских отложений достигает более 1700 м. Изучение керна, интерпретация геологических и геофизических материалов позволяют выделить в доюрском разрезе шесть формаций: карбонатную S₂-С₁, подводно-вулканогенную (надформацию) PZ₂, кремнистую D, аспидную D₃-С₁, гранитоидных батолитов С₃-P₁ и эффузивно-осадочную Т.

Наиболее широко развита на исследуемой территории карбонатная формация. В ее составе преобладают доломитизированные, кремнесодержащие, глинистые известняки и доломиты. Наблюдаются прослои терригенных и вулканогенных пород. Эта формация занимает в основном центральную часть Нюрольской впадины, но присутствует также в ее северной и западной частях. На отдельных участках карбонатная формация характеризуется значительным количеством в разрезе мергелей, глинистых известняков, аргиллитов, а также туфов, базальтов, базальтовых порфиритов, вулканомиктовых алевролитов и песчаников (см. рис. 1).

Породы подводно-вулканогенной надформации среднего палеозоя распространены по периферии впадины на разобщенных участках доюрской поверхности и представлены базальтовыми и андезитовыми порфиритами, липаритовыми и дацитовыми порфирами с прослоями песчаников и алевролитов, сланцев разного состава, известняков.

Кремнистая формация девона развита спорадически на Северо-Останинской, Останинской и Таволгинской площадях. В породах присутствуют спонголиты, яшмовидные разности, кремнистые, глинисто-кремнистые, серицит-глинисто-кремнистые и карбонатно-кремнистые сланцы.

Аспидная формация верхнего девона - нижнего карбона слагает восточную окраинную часть Нюрольской депрессии. В составе этой формации преобладают сланцы глинистые, углеродисто-глинистые, карбонатно-глинистые с прослоями алевролитов и песчаников.

Эффузивно-осадочная формация триасового возраста незначительно развита на юге изучаемой зоны и залегает несогласно на карбонатных породах среднего палеозоя - нижнего карбона в центральной части впадины в пониженных участках палеорельефа, слагая небольшие по площади и мощности участки. Породы этой формации представлены аргиллитами, алевролитами, песчаниками, конгломератами с прослоями базальтов.

Помимо приведенных формаций в Нюрольской впадине, как и на территории всей Западно-Сибирской плиты, распространена формация древней коры выветривания покрывающая все вышеописанные, и образовавшаяся в начале платформенного этапа во время длительного континентального перерыва [4, 8]. Возраст ее верхний триас - нижняя юра. В Нюрольской впадине кора выветривания представлена двумя разновидностями - площадной и линейно-трещинной, причем последняя здесь имеет более широкое распространение, чем в других районах Западно-Сибирской плиты. Это обусловлено наличием, помимо региональных разломов, мелких нарушений почти на каждой площади, разделяющих локальные поднятия на отдельные блоки. Блоковое строение имеют Калиновое, Останинское, Северо-Останинское, Табаганское, Черталинское, Сельвейкинское и многие другие поднятия. Мощность коры выветривания достигает 60-80 м, в единичных случаях 130 м (Останинская скв. 429), иногда снижается до 2-3 м, причем меняется не только от площади к площади, но нередко и в разрезе соседних скважин (рис. 2). На некоторых площадях - Нижнетабаганской, Калиновой, Останинской, Мало-Ичской и других - кора выветривания присутствует как на контакте палеозойских и юрских образований, так и внутри палеозойского разреза. Характер залегания этой формации зависит от формы коры выветривания. Линейная кора имеет большую мощность и лучшую сохранность [8].

Перспективными для поисков коллекторов нефти и газа являются формации карбонатная и коры выветривания. Карбонатная накапливалась начиная с силура в нормально морской обстановке [6, 9], т. е. в условиях широкого бассейна с отмелями (внутриконтинентальный мелководный бассейн, периодически подвергавшийся обмелению). Большое разнообразие петрографических типов пород (органогенные, фитогенные, хемогенные, доломитизированные, кремнесодержащие, глинистые известняки, мергели, доломиты и аргиллиты) определяет и различные фациальные условия, на что указывает и анализ распределения микроэлементов в карбонатных породах. Так, во всех скважинах на Калиновой, Останинской, Нижнетабаганской площадях наблюдается более богатый набор (10- 12) элементов выше среднего содержания (марганец, никель, кобальт, барий, свинец), чем на Лугинецкой, Урманской, Елей-Игайской, Верх-Тарской, Мало-Ичской, где набор элементов беднее (6-7) и содержание их в карбонатах ниже среднего [5]. Постоянство микроэлементов по разрезу наблюдалось лишь в двух скважинах (Елей-Игайская 1, Калиновая 11).

По петрографическим особенностям среди карбонатных образований, представляющих интерес как коллекторы, были выделены органогенные, хемогенные, фитогенные (с примесью обломков органики), доломитизированные кремнесодержащие и глинистые известняки и доломиты. В породах всех типов исследовалось влияние глинистых минералов (методом дифрактометрии) на фильтрационные свойства. Известно, что различные глинистые минералы по-разному снижают проницаемость пород. Минералы группы монтмориллонита и смешаннослойные образования снижают проницаемость довольно резко, а неразбухающие гидрослюды и каолинит - менее существенно. Анализы показали, что во всех выделенных разностях карбонатных пород присутствуют, как правило, каолинит, гидрослюды, хлорит и гидрохлорит, смешаннослойные образования и в единичных случаях монтмориллонит, но их количественный состав и характер распределения в породе различны. В хемогенных, фитогенных, а также глинистых известняках рассматриваемые минералы равномерно (на 15-25 %) «пропитывают» породы. В остальных разновидностях карбонатов глинистые минералы выполняют на 5-10, редко на 15 % отдельные участки и трещины.

Исходным субстратом для коры выветривания служили или магматические разности - базальты, гранитоиды, базальтовые порфириты и диабазы, или карбонаты.

Кора первого типа вскрыта незначительным числом скважин и характеризуется наличием двух зон: зоны дезинтеграции, в которой гипергенное изменение еще не затрагивает всю породу, а происходит по трещинам и микротрещинам, и зоны выщелачивания, породы которой на 80-90 % сложены гидрохлоритами, гидрослюдами, смешаннослойными образованиями, монтмориллонитом, кальцитом.

Следует отметить, что ни в одной из скважин не встречены породы зоны гидролиза, обязательной для площадной коры выветривания. По-видимому, этот тип относится к линейной форме, а в отдельных случаях зона гидролиза могла быть размыта при накоплении юрских отложений (см. рис. 2, скв. 4 Калиновая).

Кора второго типа присутствует почти во всех скважинах и представлена несколькими зонами. В зоне окварцевания (нижняя) карбонаты подвергаются окремнению, а известковое вещество выносится растворами. В образцах часто отмечаются теневая, реликтовая, комковатая структура известняков и перекристаллизованные (выполненные халцедоном) остатки фауны. Гидрослюды и смешаннослойные образования переходят в каолинит. Иногда присутствуют галлуазит и гётит. Выше по разрезу находится зона, породы которой напоминают брекчию, сложенную обломками кремнистых пород размером от 0,2-0,3 до 10-15 мм, сцементированных кремнисто-глинистым веществом с включением сидерита. Подобные породы названы [7] «беляками». Они представляют собой карстовую брекчию, образовавшуюся при выветривании карбонатов. Выше этой зоны располагаются отложения, на 60-80 % состоящие из каолинита с примесью мелких обломков кремнистых пород (0,1-0,3 мм), чешуек гидрослюд и выделений сидерита. На отдельных площадях (Урманская, Мало-Ичская) в самой верхней части коры выветривания встречаются бокситы и бокситовидные породы. Они представлены разностями бобово-оолитовой структуры. Бобовины и оолиты достигают 5-7 мм и сцементированы известково-глинистым комковатым веществом. Иногда в этих породах попадаются обломки нижележащих известняков.

При характеристике коллекторских свойств доюрских образований Нюрольской впадины были использованы значения открытой пористости (определялись методом Преображенского) и проницаемость, измеряемая по газу (таблица). Как следует из таблицы, значения коллекторских свойств для карбонатных пород низкие - средняя пористость 2,91 % и проницаемость 0,32*10^-15 м². Максимальные значения открытой пористости наблюдаются в органогенных, фитогенных (только в тех из них, в которых наблюдается примесь органических обломков) и доломитизированных известняках и доломитах. Относительно высокие ее значения (5- 8 %) характерны для кремнесодержащих известняков, но и они, порой, когда кремнистое вещество запечатывает поры и трещины, обладают пониженной пористостью (1,5-2%). Низкую пористость имеют комковато-сгустковые и глинистые известняки, поскольку в их составе в большем количестве присутствуют глинистые минералы, довольно равномерно распределенные в породах.

Для хемогенных известняков вследствие большой их уплотненности, иногда до мрамороподобных разностей, и значительной примеси глинистых минералов характерна самая низкая пористость.

Фильтрационные свойства карбонатных образований одинаково низкие для всех типов пород. Все разности практически непроницаемы. Вместе с тем следует отметить, что замеренные величины, вероятно, характеризуют лишь объем изученных образцов и не учитывают трещины и каверны, развитые в этих же породах, особенно в зонах тектонических нарушений. То же относится и к замеренной открытой пористости, так как она не учитывает крупные трещины и каверны.

Коллекторские свойства кор выветривания отличаются более высокими значениями как пористости, так и проницаемости (см. таблицу). Здесь коллекторами нефти и газа могут быть породы всех зон коры выветривания карбонатов. Выветрелые разности основных пород характеризуются низкими значениями пористости и предположительно малой проницаемостью, так как в корах выветривания этого типа широко развиты смешаннослойные глинистые минералы и монтмориллонит.

Выводы

1. На территории Нюрольской впадины благоприятной для поисков коллекторов нефти и газа является формация коры выветривания. Наиболее перспективны породы коры выветривания карбонатов, на что указывают и притоки УВ (Калиновая 13, 18, 20; Северо-Калиновая 21, 25; Нижнетабаганская 3, 4 и др).

2. Среди пород карбонатных формаций коллекторами могут служить известняки органогенные, фитогенные (с примесью органогенных обломков), доломитизированные, кремнесодержащие и доломиты.

3. Глинистые минералы при их содержании 15-20 % и более ухудшают коллекторские свойства карбонатных пород. В остальных случаях влияние их, по-видимому, незначительно.

4. Большую роль в Нюрольской депрессии играют региональные и локальные разломы и зоны трещиноватости, к которым приурочены линейно-трещинные коры выветривания и трещиноватые доломитизированные кавернозные известняки, из которых получены притоки УВ на Мало-Ичской, Верх-Тарской, Калиновой, Северо-Калиновой и других площадях.

5. Сложное строение, разнообразный формационный и фациальный состав доюрских пород Нюрольской впадины делают необходимым дальнейшее их изучение с применением более эффективных методов исследования (ртутная порометрия, электронная микроскопия, химический и термический анализы для диагностики карбонатных минералов) с целью конкретной оценки каждой перспективной формационной зоны и построения карт распространения коллекторов нефти и газа по площади.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Афанасьев Ю.Т. Система рифтов Западной Сибири. М., Недра, 1977.

2. Бененсон В.А. Доюрские структурные этажи Западно-Сибирской плиты в свете новой геолого-физической информации.- В кн.: Нефтегазоносность нижних структурных этажей чехла платформ. М., 1983, с. 77-87.

3. Бененсон В.А. О геологическом строении фундамента Западно-Сибирской плиты.- Геотектоника, № 5, 1981, с. 64-69.

4. Журавлев Е.Г., Лапинская Т.А. Кора выветривания фундамента и ее влияние на формирование нефтегазоносных горизонтов Западной Сибири.- Труды МИНХиГП. М, 1976, вып. 112, с. 168-169.

5. Мейсон Б. Основы геохимии. М., Недра, 1971.

6. О составе и возрасте палеозоя скв. 170 (Томская область) / Д.И. Богуш, В.И. Биджаков, В.Н. Дубатолов и др.- В кн.: Палеозой Западно-Сибирской низменности и ее горного обрамления. Новосибирск, 1981, с. 3-35.

7. Петров В.П. Основы учения о древних корах выветривания. М., Недра, 1967.

8. Прогнозная оценка коллекторов нефти и газа в корах выветривания фундамента Западной Сибири/ Т.A. Лапинская, Е.Г. Журавлев, Е.Л. Курбала, Я. М. Хахилева.- Тез. докл. на юбилейных Губкинских чтениях по проблемам количественного прогнозирования нефтегазоносности недр. М., 1981, с. 61-62.

9. Стратиграфия и литология среднепалеозойских отложений по материалам бурения Малоичской скв. 4 (Новосибирская область) /О.И. Богуш, В.Н. Дубатолов, Ю.A. Дубатолова и др.- В кн.: Девон и карбон Азиатской части СССР. Новосибирск, 1980, с. 4-37.

10. Сурков В.С., Жеро О.Г. Фундамент и развитие платформенного чехла Западно-Сибирской плиты. М., Недра, 1981.

11. Шнип О.А. Палеозойские формации юга Западно-Сибирской плиты.- В кн.: Осадочные бассейны и их нефтегазоносность. М., 1983, с. 155-160.

Таблица Коллекторские свойства доюрских образований Нюрольской впадины

Тип пород	Открытая пористость, %	Проницаемость, 10^-15 м^2
Органогенные известняки	11,0-1,8 (4,4)*	0,5-0,05**
	71	43
Хемогенные известняки	2,9-0,6 (0,8)	0,1-0,05
	32	18
Фитогенные известняки (с примесью органических обломков)	6,0-0,42 (3,6)	0,2-0,05
	48	17
Доломитизированные известняки	6,1-0,83 (3.4)	0.4-0,05
	16	9
Доломиты	6,4-0,57 (3,2)	0,05-0,1
	26	16
Кремнесодержащие известняки	8,2-1,50 (3,8)	0,8-0,05
	19	5
Глинистые известняки	3,6-0,66 (1,4)	0,1-0,05
	38	14
Кора выветривания основных пород в зонах:
а) дезинтеграции	2,4-1,2 (1,8)
	2
б) выщелачивания	4,9-2,3 (3.4)
	6
Кора выветривания карбонатов в зонах:
а) окремнения	12,2-2,8 (4,1)	22,36-10,84 (16,60)
	8	2
б) «беляков»	19,8-5,6 (7,2)	34,54-11,93 (25,73)
	10	4
в) каолинитовой	9,1-2,4 (4,8)
	9
г) бокситов и бокситовидных пород	13,2-3,8 (7,1)
	3

* В числителе - пределы колебаний пористости, в скобках - среднее арифметическое, в знаменателе - количество измерений.

** В числителе - пределы колебаний проницаемости, в знаменателе - количество измерений.

Рис. 1. Схематическая карта доюрских формаций Нюрольской впадины.

а - скважины, по которым изучены доюрские образования; б - изогипсы поверхности доюрских образований, м ; формации: в - карбонатная (S₂-С₁), г - карбонатная со значительной примесью глинистых пород (S₂-C₁), д – карбонатная с большим содержанием эффузивных пород (S₂-C₁), e - подводно-вулканогенная (РZ₂), ж - кремнистая (D), э - аспидная (D₃-C₁), и - эффузивно-осадочная (Т); к - разломы в доюрских образованиях; л - границы интрузий; м - гипербазиты; н - интрузии основного состава; о - гранитоиды; п - гранодиориты (пункты к-п нанесены с использованием тектонических схем СНИИГГИМСа); р - линия профиля I-I; площади (цифры в кружках): 1 - Чворовая, 2 - Шингинская, 3 - Лугинецкая, 4 - Калганакская, 5 - Квензерская, 6 - Фестивальная, 7 - Сельвейкинская, 8 Юбилейная, 9 - Северо-Останинская, 10 - Останинская, 11 - Мирная, 12 - Западно-Останинская, 13 - Тамбеевская, 14 - Урманская, 15 - Кольгинская, 16 - Южно-Урманская, 17 - Майская, 18 - Черталинская, 19 - Таловая, 20 - Пешеходная, 21 - Зимняя, 22 - Елей-Игайская, 23 - Водораздельная, 24 - Лосинская, 25 - Нижнетабаганская, 26 - Северо-Калиновая, 27 - Калиновая, 28 - Рогалевская, 29 - Казанская, 30 - Сомовская, 31 - Олимпийская, 32 - Тавол-гинская, 33 - Ракитинская, 34 - Мало-Ичская, 35 - Верх-Тарская, 36 - Братская, 37 - Майзасская, 38 - Верх-Чековская, 39 - Чековская, 40 - Камышловская, 41 - Северо-Межовская, 42 - Ургульская, 43 - Межовская, 44 - Веселовская, 45 - Бергульская, 46 - Тай-Дасская, 47 -- Пограничная, 48 - Калгачская, 49 - Тенисская, 50 - Голубинская, 51 - Прибелинская, 52 - Новотроицкая, 53 - Северная, 54 - Тартасская

Рис. 2. Геологический разрез доюрских образований по профилю I-I.

а - известняки; б - глинистые известняки; в - доломиты; г - основные эффузивные породы; д - туфы и туфопесчаники; е - коры выветривания (e₁- площадная, е₂ - линейно-трещинная); ж - нефтепроявления