|
УДК 550.814:550.841(571.1-17) |
Комплексные космоаэрогеологические и геохимические исследования на севере Сибири
Р.А. БИДЖИЕВ. Г.Г. ЛЯПИНА, Т.А. РОЖНОВА, А.Л. ВАНИН (Аэрогеология)
Постановка проблемы. Сложные физико-географические условия ограничивают возможности широкого применения на севере Сибири традиционных геолого-геофизических методов. В таких малоизученных и труднодоступных регионах одним из средств повышения эффективности нефтегазопоисковых работ может быть применение дистанционных методов в комплексе с наземными геохимическими и геолого-геоморфологическими исследованиями. На протяжении последних 10 лет авторы совместно с другими геологами ПГО Аэрогеология проводили аэрокосмогеологические работы (АФГК, КФГК, тематические) на севере Сибири. В результате удалось выявить новые элементы тектонического строения, полезные для более успешного решения задач, связанных с прогнозом нефтегазоносности. В первую очередь это касается разрывной тектоники, а также выделения крупных и особенно локальных антиклинальных структур, активизированных в новейшее время. Основанием для применения геохимических методов поисков углеводородного сырья в пределах дешифрирующихся локальных структур являются представления о фильтрационно-диффузионном массопереносе углеводородных газов из залежи в перекрывающие отложения вплоть до дневной поверхности и концентрация их в поверхностных водах, почвах, растениях [2].
Методика работы. Первые опытно-методические геохимические работы были проведены сотрудниками ВНИИЯГГа и опытно-методической экспедицией НПО Севморгео. Они показали, что на севере Сибири в пределах Южно-Соленинского, Северо-Соленинского, Мессояхского и Джангодского месторождений по ряду геохимических показателей наблюдаются четкие аномалии, прослеженные по данным как поверхностных съемок, так и бурения. Было установлено, что геохимические методы могут использоваться на севере Сибири для поисков антиклинальных и неантиклинальных ловушек [1, 3]. Однако эти исследования проводили без применения аэрокосмической информации.
В 1981 - 1984 гг. авторы провели комплексные аэрокосмогеологические, геоморфологические и геохимические исследования на стадии опытно-производственных работ в пределах ряда локальных объектов на севере Сибири, включающие: 1) детальное дешифрирование черно-белых и частично спектрозональных космических снимков (КС) и аэрофотоснимков (АФС), выделение новейших антиклинальных структур; 2) изучение морфологии ряда объектов геолого-геоморфологическими съемками с одновременными проведением геохимического опробования по методике ВНИИЯГГа; 3) разбраковку площадей по результатам геохимических показателей для постановки на них в дальнейшем поисково-разведочных геофизических и буровых работ.
В комплекс геохимических исследований входило опробование поверхностных вод. Газобиохимическая съемка по поверхностным водам включала отбор проб воды на газовый, микробиологический и химический анализы по профилям, пересекающим структуру или залежь, а также за их пределами. При определении расстояния между профилями учитывали геолого-геоморфологическое строение участка: в среднем оно составляло 1,5-2 км, расстояние между точками отбора проб - 1,5 км. Пробы отбирали преимущественно в одинаковых метеорологических условиях, главным образом из озер (на 90 %) примерно одинакового размера, с глубины 0,6-0,8 м. Результаты аналитических исследований статистически обрабатывались в камеральных условиях по методике ВНИИЯГГа. В итоге были построены карты равных значений показателей в изолиниях, чему предшествовали: 1) нахождение модальных (Мо) значений (наиболее часто встречающихся) для каждого показателя; 2) определение верхнего предела фоновых (ВПФ) значений. Анализы выполняли: газовый во ВНИИЯГГе и в Центрально-Арктической геологоразведочной экспедиции Севморгео (г. Норильск), гидрохимический во ВНИИЯГГе и ВСЕГИНГЕО, микробиологический во ВНИИЯГГе и в лаборатории геомикробиологии Уральского научного центра (г. Пермь).
Для получения эталонного материала вначале комплексная геолого-геохимическая съемка была выполнена на известных месторождениях - Ямбургском, Пеляткинском, Казанцевском на севере Западно-Сибирской плиты (ЗСП), Балахнинском - в Енисей-Хатангском прогибе (ЕХП). Затем работы велись на вновь выявленных путем дешифрирования КС и АФС антиклинальных структурах - Нижнеяровской, Верхнепеляткинской, Мунчуяхской, Хыйяхской на севере ЗСП и Пайяхской, Килямирской, Малокилямирской, Моховой, Ушкан-Камень в ЕХП.
Результаты работ. Для более надежной интерпретации полученных результатов напомним, что все месторождения на севере Сибири заключены в гранулярные коллекторы (песчаники, алевриты) юры и мела, причем большинство залежей газовые и газоконденсатные, из них только в единичных продуктивных пластах вскрыты нефтяные залежи. Газовые залежи расположены на глубине 900-1300 м, газоконденсатные - 2000-3100 м. Промышленная нефтегазоносность доказана здесь до глубины 3,5 км, более глубокие горизонты к настоящему времени еще не исследованы.
На севере ЗСП в пределах юго-западного окончания Ямбургского свода и соответственно Ямбургского месторождения отдешифрирована на среднемасштабных КС и высотных АФС локальная антиклинальная структура - Ямбургская, расположенная в юго-западной части Тазовского полуострова (рисунок, I). Отличительными дешифровочными признаками структуры являются осветленный фототон, присутствие осушенных озер и цокольных террас, густая и глубоковрезанная гидросеть, развеваемые пески. В своде закартированы салехардские глины (Q2), на крыльях - казанцевские и каргинские пески и алевритовые осадки (Q3). Структура разбита множеством разрывных нарушений.
Геохимические аномалии отчетливо видны в пределах этой структуры, особенно контрастно они проявляются по общей биогенности при Мо-12 и ВПФ-18 р. е. (расчетных единиц), аномалии по метану тяготеют к западной и юго-восточной частям структуры, по S ТУ (предельных и непредельных) - к югу структуры, в пределах контура Ямбургского месторождения. Отмечаются четыре аномалии коэффициента сухости (отношение метана к S ТУ), они распределены строго в пределах Ямбургской новейшей структуры, что подтверждает существенно метановый состав газа на Ямбургском месторождении (таблица). Отдешифрированная новейшая Пеляткинская антиклинальная структура (см. рисунок, IVВ) частично совпадает с одноименной сейсмической структурой, содержащей Пеляткинское газоконденсатное месторождение. Структура видна на среднемасштабных КС и высотных АФС по осветленному фототону, а также густому и глубокому расчленению. В сводовой части структуры закартирована морская салехардская толща (Q2), на бортах - более молодые морские казанцевские образования (Q3). На рисунке хорошо видно, что сгущения аномалий по общей биогенности и S ТУ тяготеют к северной оконечности месторождения, к центру приближены только аномалии по хлору и брому, а метановые аномалии отмечаются к западу.
Интересные, хотя и ограниченные данные получены на Казанцевском газоконденсатном месторождении, контур которого примерно совпадает с контуром отдешифрированной структуры. В своде ее закартированы салехардские, а по бортам - казанцевские отложения. Аэрокосмическая структура четко выделяется светлым фототоном и сильной расчлененностью. По общей биогенности аномальные концентрации (>75 р. е., вплоть до 300 р. е.) отчетливо фиксируются в восточной части месторождения и непосредственно к югу от него, в своде отдешифрированной антиклинали. По-видимому, микробиологический метод может быть использован самостоятельно для выявления перспективных площадей.
Балахнинская структура (см. рисунок, II), содержащая одноименное газоконденсатное месторождение, расположена в центральной части ЕХП, где она осложняет Балахнинский мегавал. Структура выделяется на КС среднего масштаба серым фототоном, отсутствием озер, большим количеством участков регрессивной эрозии, крутыми уступами Она относится к группе унаследованных, хорошо согласуется с сейсмической структурой, активизация ее на современном этапе подчеркивается геологическим строением - в сводовой части здесь закартированы наиболее древние в районе четвертичные отложения (санчуговский горизонт). Об этом свидетельствуют также цокольные террасы на р. Новой, пересекающие структуру вкрест простирания.
Гидрогазобиохимическое опробование показало, что аномальные значения по S ТУ и метану тяготеют к своду структуры, максимальные значения на порядок - два выше ВПФ. Вполне согласуются с газовыми показателями данные по общей биогенности, аномалии по которой, во-первых, располагаются также в контуре структуры, а, во-вторых, повышенные показатели на порядок превышают ВПФ. В процессе геохимических исследований здесь же была проведена съемка по газовой фазе растений по одному профилю вдоль р. Новой. Для анализа отбирали листья ивы. Результаты указывают на то, что газовые показатели в растениях и в поверхностных водах коррелятны.
В пределах новейших антиклинальных структур, выявленных путем дешифрирования КС и АФС, отмечаются сходные с месторождениями геохимические аномалии, которые можно использовать для прогнозной оценки. Прежде всего, это касается структур в пределах Танамского свода (Верхнепеляткинской, Нижнеяровской, Мунчуяхской, Хыйяхской) и ряда структур в западной части ЕХП (Пайяхской, Моховой, Килямирской, Малокилямирской, Ушкан-Камень).
Верхнепеляткинская антиклинальная структура (см. рисунок, IVБ), находящаяся в верховьях р. Пелятка, хорошо очерчивается на высотных АФС по светлому фототону, интенсивному эрозионному расчленению и концентрическому рисунку гидросети. В своде структуры откартированы выходы меловых пород, на крыльях - салехардские и казанцевские. В пределах структуры ясно выделяется контрастная аномалия по S ТУ, общей биогенности, хлор- и бром-ионам, причем особенно контрастны аномалии по общей биогенности (свыше 100 р.е. при ВПФ, равном 30 р.е.) и SТУ (свыше 1 при ВПФ - 0,18).
Нижнеяровская структура (см. рисунок, IVА) в низовье р. Яра отличается на АФС и среднемасштабных КС глубиной и густотой эрозионного расчленения, на структурной схеме по кровле салехардской толщи структура оконтуривается стратоизогипсами. Южная оконечность структуры, особенно там, где она вплотную примыкает к Пеляткинскому месторождению, характеризуется хорошо выраженными аномальными значениями S ТУ, общей биогенности, бром-иона. Обращает на себя внимание расположение метановых аномалий к западу и юго-востоку от "аэрокосмических" структур и Пеляткинского месторождения, т. е. наблюдается заметное отсутствие корреляции с другими показателями. Вполне вероятно, что это может быть обусловлено наличием в этом направлении газовых залежей существенно метанового состава.
Хыйяхская и Мунчуяхская структуры (см. рисунок, IIIA, IIIБ) расположены на водоразделе рек Яра и Танама. Они прослеживаются на КС и АФС по концентрическому рисунку, а также отличаются густой и глубокой эрозионной сетью и наиболее высокими гипсометрическими отметками (130-140 м). Особенно важно отметить, что в ядре этих структур салехардские глины тектонически воздымаются до 120 м. Обе эти близко расположенные структуры разбиты множеством разрывов. Структуры изучали в поле одновременно, поэтому их геохимическую характеристику удобнее объединить. Прежде всего, отмечаются четыре строго обособленные аномалии по S ТУ, одна из которых приурочена к центру Хыйяхской структуры, а три другие - к периферии Мунчуяхской, причем особенно выразительна одна удлиненная, как бы окаймляющая юго-западную периклиналь этой структуры. Большую площадь этих сближенных структур покрывает биогенная аномалия. По коэффициенту сухости ряд аномалий расположен ближе к центральным частям этих двух структур и на их периферии.
Информативные геохимические свойства имеют космофотоструктуры в пределах ЕХП. Структура Ушкан-Камень (см. рисунок, VI) расположена в центральной части ЕХП, осложняет Пайтурминский прогиб, очень хорошо видна на КС всех масштабов, особенно среднего, подтверждается и морфометрическими построениями. На фоне заболоченного и заозерного участка, создающего темный фототон, указанная структура выглядит ярким светлым округлым пятном. Она резко выступает в виде возвышенности (195 м) над общей равниной, относительная высота которой 120-130 м. В пределах этой новейшей антиклинальной структуры отсутствуют крупные озера и болота, т. е. она относительно обрамляющей ее равнины «сухая», ее разрезает достаточно густая мелкая гидросеть - показатель современной тектонической активизации. В пределах структуры распространены наледи, в центре закартированы относительно древние четвертичные отложения - казанцевские морские образования, по бортам - более молодые - зырянские и каргинские. По данным электроразведки к структуре приурочено воздымание кровли меловых отложений.
Проведенный комплекс геохимического опробования показал отличную сходимость результатов по газовым показателям (метану, S ТУ). Четко выделяется аномалия в сводовой части структуры. Другие контрастные аномалии отмечены на северном и восточном бортах структуры. По S ТУ в контуре этой аномалии расположены два пункта с «ураганными» значениями, что, очевидно, обусловлено разрывной тектоникой. Намечается несколько «биогенных» аномалий в контуре структуры, причем одна совпадает с аномалиями по S ТУ, а одна изометрической формы приурочена к ее апикальной части с повышенными показателями (свыше 200 р. е. при ВПФ, равном 12 р. е.). По гидрохимическим показателям (хлору, брому) отмечается территориальная сопоставимость аномалий, четко выдерживается простирание аномальных зон - юго-запад - северо-восток с максимальными значениями у свода структуры и лишь в одном пункте установлено повышенное значение хлора за пределами структуры. Следует также указать, что за пределами структуры к западу и северу по всем показателям (кроме хлора) также фиксируются контрастные локальные геохимические аномалии.
Сравнивая количественные показатели структуры Ушкан-Камень с эталонным на Балахнинском участке, следует отметить, что: 1) средние значения по метану на структуре Ушкан-Камень на порядок выше эталонных, 2) близки средние значения концентраций суммарной биогенности вод. Полученные материалы служат достаточным основанием для рекомендации структуры Ушкан-Камень под первоочередные детальные поисково-разведочные работы.
Пайяхская структура (см. рисунок, V) расположена в западной части ЕПХ на западе Рассохинского мегавала. Она хорошо выделяется на КС среднего масштаба, высотных АФС и по морфометрическим построениям. Ее обтекает р. Пайяха, а на КС хорошо видно высвечивающееся овальное пятно. В центральной части структуры закартированы салехардские морские глины, во врезе р. Пайяха в пределах структуры обнажаются еще более древние четвертичные песчаные отложения предположительно тобольского горизонта (Q2). Структура разбита рядом разрывов северо-западного и северо-восточного простираний. Рельеф характеризуется глубоким врезом р. Пайяха и ее притоков, с обилием каменистых перекатов, обрывов, крутых склонов, изрезанных свежими боковыми оврагами и промоинами. Отдешифрированная новейшая локальная структура относится к группе строго унаследованных структур, так как почти полностью совпадает в плане с поднятием по сейсмике в меловых отложениях.
Результаты гидрогазобиохимического опробования показывают, что по газовым показателям (метану, SТУ) отмечается уверенная сходимость полученных данных, причем по SТУ аномалия тяготеет к юго-западу с повышенными значениями (0,75-1) у южного борта структуры. По общей биогенности вод намечаются две уверенные аномалии, одна из которых (150 р. е. и выше) имеет четко линейный характер и приурочена, по-видимому, к зоне разлома северо-западного простирания. Аномалия по йоду, заключенная в контуре структуры, и две аномалии по коэффициенту сухости свидетельствуют о преимущественно газовом составе залежи в верхах разреза.
В результате можно сделать вывод о том, что Пайяхская структура соответствует комплексной гидрогазобиохимической аномалии, надежной по числу точек опробования (82) и признаков (5), а также контрастности геохимических показателей. На локализацию геохимических аномалий повлияли, видимо, разломы субмеридионального простирания.
Моховая структура (см. рисунок, VIIА) возвышается до 200 м в виде овала широтного простирания. Хорошо видна на КС в форме осветленного овала среди «темной» обводненной каргинской равнины. Пятящаяся эрозия энергично разрушает лишь края структуры, свидетельствуя, очевидно, о начавшемся ее воздымании. Килямирская и Малокилямирская структуры (см. рисунок, VII Б, VIIB) имеют отметки 160-165 м, почти округлые очертания, на КС они видны менее отчетливо, чем Моховая, так как слабо осветлен фототон. Активный рост их начался, очевидно, раньше Моховой, поскольку ясно видна глубоко врезанная радиальная речная сеть, рассекающая структуру. Салехардские глины заметно воздымаются к центру структуры, по периферии закартирована «темноцветная» каргинская заболоченная равнина.
Гидробиохимические поиски углеводородного сырья на этих трех структурах показали интересную закономерность в распределении аномалий. Прежде всего, отчетливо видно, что в пределах обширной Килямирской структуры совсем нет аномалий, на Моховой - частично «биогенная» аномалия и также частично аномалии по коэффициенту сухости и по S ТУ. Вместе с тем выявлены аномалии по нескольким показателям на Малокилямирской площади и на промежутке между Килямирской и Моховой структурами. Обширная биогенная аномалия как бы обтекает две крупные структуры. Все это указывает на определенную ценность этой площади. Не исключено, что эти три новейшие структуры по мезозойским отложениям объединены в один обширный свод.
Выводы
1. Комплексное применение методов дешифрирования дистанционных материалов, геолого-геоморфологических работ совместно с геохимическими поисками на рассматриваемых объектах дают возможность оперативно и экономично выделять локальные положительные структуры, перспективные на нефть и газ в малоизученных районах севера Сибири. Пайяхская, Моховая и Пеляткинская структуры, прослеженные сейсморазведкой, подтверждаются и КС. Это позволяет предполагать, что существует обратная связь: на КС можно определять местоположение структур по мезозойским и палеозойским отложениям. Количественные и качественные геохимические показатели дают возможность разбраковывать структуры для постановки на наиболее перспективных из них дальнейших поисково-оценочных работ с целью выявления аномалий типа залежь.
2. В результате комплексирования космоаэрогеологических исследований с геохимическими удалось выявить антиклинальные структуры (Ушкан-Камень, Верхнепеляткинскую, Нижнеяровскую, Мунчуяхскую, Хыйяхскую, Килямирскую, Малокилямирскую, а также установленные сейсморазведочными работами - Пайяхскую, Моховую), которые следует считать перспективными науглеводородное сырье и рекомендоватьдля детальных разведочных и буровых работ.
3. На основании проведенных работ подтвердилась информативность геохимических показателей нефтегазоносности для севера Сибири. Ими являются показатели по метану и его тяжелым гомологам, по суммарной биогенности вод, йод-, хлор- и бромионам.
4. Впервые проведенный комплекс геохимических работ на Ямбургском, Пеляткинском, Казанцевском и Балахнинском месторождениях позволил получить эталонный материал для дальнейших поисков продуктивных структурна севере ЗСП и ЕХП.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Комплекс геохимических работ при рекогносцировочных поисках нефти и газа / Е.В. Стадник, Г.А. Юрин, С.В. Барышева и др.-ЭИ ВИЭМС. Сер. Геологические методы поисков и разведки месторождений нефти и газа, 1981, № 1, с. 1-9.
2. Методические рекомендации по геохимическим методам поисков месторождений нефти и газа.- Труды ВНИИЯГГ. М., вып. 132, 1975.
3. Основные результаты прямых геохимических методов поисков нефти и газа в Западной Сибири / Е.В. Стадник, Г.А. Юрин, Л.Г. Комогорова и др.- ЭИ ВИЭМС. Сер. Геологические методы поисков и разведки нефти и газа. 1982, № 2, с. 1-11.
Таблица Значения модальной величины (Мо) и верхнего предела фона (ВПФ) на структурах и месторождениях
|
Геохимические показатели |
Ямбургское |
Пеляткинское |
Казанцевское |
Балахнинское |
Верхнепеляткинская |
Нижнеяровская |
Пайяхская |
Ушкан-Камень |
Мунчуяхская |
Хыйяхская |
Килямирская |
Моховая |
|
Метан, n*10-3 % |
0,08 |
1 |
- |
0,18 |
1 |
1 |
2.4 |
6 |
2,04 |
2,04 |
1,4 |
1,4 |
|
0,12 |
1,5 |
0,27 |
1,5 |
1,5 |
3,6 |
9 |
3,06 |
3,06 |
2,1 |
2,1 |
||
|
S ТУ, n*10-3 % |
0,34 |
0,12 |
- |
0,05 |
0,12 |
0,12 |
0,4 |
0,012 |
0,0075 |
0,0075 |
0,016 |
0,016 |
|
0,51 |
0,18 |
0,075 |
0,18 |
0,18 |
0,6 |
0,018 |
0,01 |
0,1 |
0,024 |
0,024 |
||
|
Общая биогенность, р.е. (сумма окисляющих углеводородных бактерий) |
12 |
20 |
33,5 |
8,5 |
20 |
20 |
18 |
8 |
320 |
320 |
260 |
260 |
|
18 |
30 |
50 |
12,5 |
30 |
30 |
37 |
12 |
500 |
500 |
500 |
500 |
|
|
Хлор, мг/л |
|
3,4 |
|
|
4 |
4 |
|
3,75 |
|
|
|
|
|
|
5,1 |
|
|
6 |
6 |
|
5,6 |
|
|
|
|
|
|
Бром, мг/л |
- |
0,2 |
- |
- |
0,2 |
0,2 |
- |
0,6 |
- |
- |
- |
- |
|
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,9 |
|||||||||
|
Йод, мг/л |
|
|
|
|
|
|
0,0075 |
|
|
|
|
|
|
0,1 |
||||||||||||
|
Ксух=СН4/SТУ |
0,65 |
18 |
- |
8 |
18 |
18 |
16 |
470 |
25 |
25 |
10,4 |
10,4 |
|
0,9 |
27 |
12 |
27 |
27 |
24 |
700 |
40 |
40 |
15,6 |
15,6 |
Примечания. 1. Мо и ВПФ по метану, S ТУ выражаются в % по объему, Мо и ВПФ по общей биогенности - в расчетных единицах (р. е.). 2. Дробь - в числителе величина Мо, в знаменателе - величина ВПФ.
Рисунок Схема геохимических поисков на севере Сибири.
Контуры: 1 - газоносных структур по сейсмическим данным, 2 - антиклинальных структур, отдешифрированных на КС и АФС, геохимические аномалии по: 3 - метану, 4 - SТУ (предельных и непредельных), 5 - коэффициенту сухости (отношение метана к SТУ), 6 - общей биогенности, 7 - хлору, 8 - брому, 9 - иоду; 10 - места отбора проб. Структуры: I - Ямбургская, II - Балахнинская, IIIA - Хыйяхская, IIIБ - Мунчуяхская, IVA - Нижнеяровская, IVБ- Верхнепеляткинская, IVB - Пеляткинская, V - Пайяхская, VI - Ушкан-Камень, VIIIA - Моховая, VIIIБ - Килямирская, VIIB - Малокилямирская