К оглавлению

УДК 552.4:553.98(571.1)

Катагенез и углеводородный потенциал юрских отложений севера Западной Сибири

Т.П. ЕМЕЦ, Н.В. ЛОПАТИН (ГЕОХИ), В.Н. ЛИТВИНОВА (ВНИИЯГГ)

Одно из важных направлений современной геохимии нефти и газа связано с возрастающим интересом к разработке методов количественной оценки потенциалов генерации УВ органическим веществом пород. Присутствие в осадочном разрезе региона отложений, обладающих высокими нефте- (Пнм) и газоматеринским (Пгм) потенциалами, - непременное условие формирования скоплений УВ. Реализация углеводородного потенциала ОВ возможна при длительном пребывании пород в соответствующих термобарических зонах катагенеза, когда благодаря термолизу и (или) термокатализу ОВ происходит генерация миграционноспособной нефти и горючего газа [1,2,5]. Определение градаций катагенеза и углеводородного потенциала ОВ позволяет получить важные сведения для оценки перспектив нефтегазоносности района поисковых работ.

Юрские отложения Надым-Пурского междуречья, Фроловской, Гыданской и Ямальской нефтегазоносных областей севера Западной Сибири считаются [3, 10] благоприятными для геологоразведочных работ на нефть и газ. Однако при прогнозе типа флюида предполагаемых скоплений мнения расходятся (А.Э. Конторович и др. [7] первыми установили, что степень катагенеза рассматриваемого комплекса пород не столь велика, чтобы ограничить предел распространения скоплений нефти. В.Д. Наливкин и др. [9] предположили наличие в самой погруженной зоне бассейна газовых и в меньшей мере газоконденсатных залежей. Ф.Г. Гурари и др. [4] сделали заключение о возможности обнаружения здесь скоплений нефти.), в основном это касается нефтяных залежей или газовых залежей с конденсатом. Кроме того, юрские отложения залегают здесь на глубинах 3-6 км, и поисково-разведочное бурение будет самым дорогостоящим по сравнению с другими видами работ, проводимыми в Западной Сибири. Поэтому предпринятая авторами попытка оценить с геохимических позиций возможности обнаружения на севере Тюменской области залежей УВ на примере наиболее изученного бурением Уренгойского района представляется актуальной.

Аналитические измерения проводились на установке пиролиза керогена [8] и на аппаратурном комплексе для определения отражательной способности витринита ( %) [6].

О потенциале генерации УВ керогеном можно судить по следующим параметрам пиролиза проб: 1) в условиях собственно пиролиза ОВ при 500 °С -Пнм по сумме УВ ряда С4+... +С6, Пгм по сумме С1+...+С4; 2) степень реализации углеводородного потенциала породы в миграционные формы УВ по соотношению S1/ (S1 +S2), где S1 - выход УВ при 150 °С. S2 - то же, при 500 °С.

Пиролитические исследования выполнены по 44 пробам керна глин и аргиллитов, отобранных в интервале глубин 1202,6-5013 м. Микроспектрофотометрические измерения отражательной способности витринита проведены по 32 образцам угольных включений в глинистых породах. В основном изучались образцы юрского возраста из 5-километровой скв. 266, пробуренной в южной части Уренгойского вала.

Градации катагенеза Уренгойского осадочного разреза представлены в табл. 1. Катагенетическая ситуация в этом районе заметно меняется с увеличением глубины залегания пород (рис. 1): зоны MK1 и МК2 отличаются большой мощностью, для МК3 и МК4 она не превышает 500 м, Градиент увеличения Rаmax нa 100 м составляет 0,265 на глубинах 3700-4200 м, а на глубинах 4700-5000 м всего 0,091. Зона раннего мезокатагенеза (MK1) прослеживается ориентировочно до глубины 3000 м, МК2 - до 4000 м, МК3 - до 4400 м, МК4 - до 4850 м, MK5 все еще сохраняется на глубине 5012 м.

Эти катагенетические данные позволяют в общем виде выделить зоны Пнм керогена: 1) частичной реализации в интервале глубин 2300-3000 м; 2) значительной реализации на глубинах 3000-4000 м; 3) полного истощения ниже 5000 м.

Почти весь юрский разрез представлен субугленосными отложениями аллювиальных и озерно-болотных фаций тюменской свиты на широкой гумидной равнине. Поэтому оценка их Пгм вызывает особый интерес. Данные рис. 2 свидетельствуют, что этот комплекс пород вступил в главную зону газообразования (ГЗГ) на глубине около 4700 м. Кроме того, максимум генерации жирного газа и газоконденсата, связываемый с градациями МК3 и МК4, должен наблюдаться в современном разрезе на глубинах 4000-4850 м.

В качестве возможных юрских нефтегазоматеринских отложений Уренгойского мегавала выбраны глины и аргиллиты, отличающиеся достаточно высоким содержанием Сорг (в основном 3-9 %). Если учесть, что выход УВ ряда С4+С5+С6 при 500 °С отражает потенциал генерации легких жидких УВ, то Пнм=0,25...0,75 мг/ г породы и 7...12 мг/ г Сорг характеризует класс с высоким Пнм пластов (в зоне катагенеза МК2 из тюменской свиты, см. рис. 2). Индекс миграции S1/ (S1+S2) в этой зоне сравнительно невелик (0,03-0,24 %). Ниже 4300 м в зонах МК3, МК4 и МК5 Пнм, как правило, не превышает 0,1 мг/г породы, зато здесь заметно увеличивается индекс миграции - до 2,92-3,7 %.

Породы баженовской свиты Уренгоя имеют менее высокий Пнм (0,04-0,06 мг/ г породы), что, очевидно, свидетельствует о фациальных изменениях, обусловивших значительное обеднение содержания и типа ОВ в Уренгойском районе по сравнению с Салымским и Тарко-Салинским.

Соответствующие показатели Пнм валанжин-берриасских и готеривских отложений Уренгоя значительно ниже, чем в породах тюменской свиты этого разреза. Лишь в двух случаях (табл. 2) встречены аномально высокие для градаций MK1 и МК2 индексы миграции, что, вероятно, связано с миграцией аллохтонных УВ.

Для отложений тюменской свиты на Геологической площади также показательны достаточно высокие значения Пнм (0,26-0,64 мг/ г породы) и индекса миграции (0,74 %).

Анализ потенциала генерации жидких УВ позволяет отметить, что отложения тюменской свиты в зоне МК2 имеют самые высокие для Уренгойского разреза значения Пнм. Ниже, в зонах МК3-МК5, величина этого показателя резко падает, но возрастают значения индекса миграции, отражающего процессы перераспределения УВ в матрице материнской породы и масштабы эмиграции УВ. Доля тяжелых УВ в общем ряду анализируемых УВ C1+... +С6 в среднем близка к 10-15 % (рис. 3). Отсутствие прямой связи между выходом этих групп УВ имеет простой смысл: общее содержание их определяется в первую очередь уровнем приближения OB угольного типа к ГЗГ, т. е. к градациям катагенеза МК5-АК3, а повышенные концентрации тяжелых УВ связаны с зоной раннего мезокатагенеза для всех типов ОВ.

Пгм юрских отложений разреза Уренгоя значительно превышает их Пнм, прежде всего в мощной 1500-метровой тюменской свите, богатой керогеном угольного (аренового) ряда (2,96-3,16 мг/ г породы, или 38,54-49,68 мг/ г Сорг). Особенно высокий Пгм характерен для верхней 400-метровой толщи этого разреза. Образцы с глубин 4600-5013 м хотя и изобилуют ОВ, но имеют относительно низкие значения Пгм.

Для угленосных отложений нижнего мела Уренгоя также показательны сравнительно небольшие величины Пгм (в среднем 0,05-0,31 мг/г породы), за исключением пласта K1 Южно-Пырейной площади, в котором отмечен и высокий индекс миграции (см. табл. 2).

Другим подтверждением самого высокого Пгм пород тюменской свиты в осадочном разрезе Уренгоя является распределение его величин в пластах этого возраста на Геологической площади. Здесь на глубинах 3750-3800 м Пгм достигает 1,32-2,32 мг/ г породы.

Вышеизложенные данные говорят в пользу предположения [7, 9] о преимущественно газоматеринском характере юрского разреза Уренгойского нефтегазоносного района. Песчано-глинистые отложения континентальных фаций тюменской свиты, слагающие большую его часть, обладают самыми высокими среди свит юры и нижнего мела значениями Пгм, а также потенциала генерации легких жидких УВ. Основываясь только на пиролизе керогена и прямых измерениях градаций катагенеза, можно допустить, что в нижнесреднеюрском разрезе уренгойского типа на севере Западно-Сибирского бассейна будут распространены залежи главным образом газа и газоконденсата.

В свете полученных данных предпочтение отдается материнским глинистым пластам тюменской свиты, залегающим в интервале глубин 3650- 4200 м в зоне катагенеза МК2 - начало МК3. Очевидно, все еще сохраняются относительно благоприятные условия для формирования залежей УВ на глубинах до 4850-5000 м. Более детальное изучение юрского разреза позволит выделить его продуктивные интервалы и внести полную ясность в отношении потенциала генерации УВ рассматриваемого комплекса отложений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.      Вассоевич Н.Б. Образование углеводородных газов в процессе литогенеза.- В кн.: Генезис углеводородных газов и формирование месторождений. М., 1977, с. 20-35.

2.      Вассоевич Н.Б., Лопатин Н.В. Нефтематеринский потенциал и его реализация в процессе литогенеза.- В кн.: Ресурсы энергетического сырья. Горючие ископаемые (Докл. сов. геологов на XXVI сессии Межд. геол. конгресса). М., 1980, с 71-94.

3.      Геология нефти и газа Западной Сибири / А.Э. Конторович, И.И. Нестеров, Ф.К. Салманов и др. М., Недра, 1975.

4.      Гурари Ф.Г., Зимин Ю.Г., Трофимук А.А. О поисках нефти в северных районах Западно-Сибирской провинции.- Геология нефти и газа, 1971, № 10, с. 6-10.

5.      Катагенез и нефтегазоносность / Г.М. Парпарова, С.Г. Неручев, А.В. Жукова и др. Л., Недра, 1981.

6.      K методике измерения отражательной способности микрокомпонентов органического вещества осадочных пород / Т.П. Емец, Л.Д. Бурмистрова, Е.М. Заславский, Н.В. Лопатин.- Изв. АН СССР. Сер. геол., 1974, № 4, с. 151 - 153.

7.      Конторович А.Э., Рогозина Е.А. Масштабы образования углеводородных газов в мезозойских отложениях Западно-Сибирской низменности.- Труды СНИИГГиМСа. Новосибирск, 1967, вып. 69, с. 57-64.

8.      Пиролиз органического вещества как метод исследования в нефтегазопоисковой геохимии / Т.П. Емец, Н.В. Лопатин, Л.Д. Бурмистрова и др.- Геология нефти и газа, 1983, № 9, с. 35-42.

9.      Роль процессов преобразования органического вещества и нефтей в распределении нефтяных и газовых залежей Западной Сибири / В.Д. Наливкин, Г.П. Евсеев, И.А. Зеличенко и др.- Геология нефти и газа, 1969, № 9, с. 6-12.

10.  Салманов Ф.K., Хафизов Ф.З. Итоги деятельности Главтюменьгеологии в 1981 - 1983 гг. и основные направления геологоразведочных работ.- Геология нефти и газа, 1984, № 3, с. 1-6.

 

Таблица 1 Градации катагенеза угольных включений в юрских и нижнемеловых отложениях Уренгойского нефтегазоносного района

№ п/п

Номер скважины

Глубина, м

Возраст

,%

Градация катагенеза

Южно-Пырейная площадь

1

217

2377

K1br

7,6

МК1

Уренгойская площадь

2

194

2720

K1v

7,5

MK1

Южно-Пырейная площадь

3

214

2776

K1g

7,5

MK1

Уренгойская площадь

4

504

2861

K1v

7,7

MK1

5

212

2950

K1v

7,4

MK1

6

513

2969

K1v

7А

MK1

7

566

3041

K1v

7,6

MK1

8

566

3052

K1v

7,7

MK1

9

200

3239

K1b

7,8

MK2

10

254

3510

K1b

7,9

MK2

11

265

3715

J1+2

8,5

МК2

12

266

3750

J1+2

8,2

MK2

13

254

3758

J1+2

8,3

MK2

14

254

3766

J1+2

8,0

MK2

15

254

3789

J1+2

8,4

 MK2

16

266

3840

J1+2

8,3

MK2

17

266

3913

J1+2

8,3

МК2

18

254

3995

J1+2

8,4

MK2

19

266

4022

J1+2

8,5

MK2

20

266

4186

J1+2

9,1

МК3

21

259

4219

J1+2

9,5

MK4

22

259

4218

J1+2

9,4

MK4

23

266

4707

J1+2

10,1

MK4

24

266

4927

J1+2

10,4

MK5

Геологическая площадь

25

3

3632

J1+2

7,9

MK2

26

3

3640

J1+2

8,4

MK2

27

3

3757

J1+2

8,0

МК2

28

3

3762

J1+2

8,3

MK2

29

3

3772

J1+2

8,2

МК2

30

3

3779

J1+2

8,3

MK2

31

3

3782

J1+2

8,1

MK2

32

3

3792

J1+2

8,2

МК2

 

Тaблица 2 Данные пиролитического исследования юрских и меловых отложений севера Тюменской области

Номер скважины

Глубина, м

Возраст

Copг, %

Градация катагенеза

Нагрев при 500 °С, мг/r породы

S1/(S+S2), %

S(С1+...+С6)

S(С1+...+С4)

S(С4+...+С6)

Уренгойская площадь

266

3578

К1

0,57

MK2

0,10

0,09

0,04

0,04

254

3509

К1

0,58

MK2

0,14

0,13

0,05

0,03

254

3625

К1

0,83

МК2

0,16

0,15

0,06

0,07

212

2950

K1

0,57

MK1

0,10

0,09

0,03

0,94

Ен-Яхинская

454

3422

К1

1,19

МК2

0,35 | 0,31

0,09

0,14

454

3426

К1

1,27

МК2

0,28

 0,27

0,07

0,21

Южно-Пырейная

217

2377

К1

9,08

МК1

0,86

 0,77

0,24

0,15

220

2387

К1

0,53

МК1

0,06

 0,05

0,02

1,88

Геологическая

3

3489

J3

2,18

-

0,45

0.40

0,15

0,34

3

3757

J1-2

6,17

МК2

2,32

2,23

0,26

0,22

3

3796

J1-2

12,8

МК2

2,32

2,08

0,64

0,06

3

3797

J1-2

-

МК2

0,16

0,15

0,04

0,74

3

3632

J1-2

7,48

МК2

1,14

1,02

0,33

0,26

Тазовская

52

3543

J3

8,98

-

1,80

 1,66

0,47

0,21

52

3544

J3

8,74

-

1,90

 1,73

0,53

0,32

Ямбургская

47

1203

K2

0,27

-

0,06

0,05

0,04

3,60

47

1214

K2

1,09

-

0,24

0,21

0,09

2,10

 

Рис. 1. Изменение отражательной способности витринита пород юры и нижнего мела Уренгойского района в зависимости от современной глубины их залегания

 

Рис. 2. Сводный геохимический разрез нижнесреднеюрских отложений Уренгойского района по данным пиролиза

 

Рис. 3. Вариации содержания предельных УВ, выделяющихся при высокотемпературном (500 °С) пиролизе.

1-37 - порядковые номера образцов (см. табл. 1)