УДК 553.98:551.73(571.1)

Нефтегазоносность закарстованных карбонатных пород палеозоя Западной Сибири

E.Г. ЖУРАВЛЕВ (МИНГ)

Карбонатные породы палеозойского возраста широко распространены в домезозойском гетерогенном складчатом основании Западно-Сибирской плиты. Они представлены в различной степени метаморфизованными, дислоцированными, катаклазированными, перекристаллизованными и доломитизированными известняками, а также доломитами, мергелями и карбонатными сланцами. Рассматриваемые образования пройдены скважинами на глубину от нескольких до сотен метров на более чем 70 разведочных и промысловых площадях, расположенных в различных районах Западной Сибири. Ряд исследователей относит их к так называемому промежуточному палеозойскому осадочному комплексу пород [1], в котором уже открыто более 20 залежей нефти и газа [4].

Проведенные автором исследования показали, что притоки УВ получены не из карбонатных пород палеозоя, а из сформированной на них триас-нижнеюрской трещинно-кавернозно-карстовой коры выветривания [2]. Проблема нефтегазоносности палеозоя до сих пор остается не решенной.

Представление о принадлежности палеозойских карбонатных пород к промежуточному комплексу срединных массивов герцинской геосинклинально-складчатой системы является упрощенным. Рассматриваемые образования участвуют в строении различных структурно-формационных зон эпигерцинского фундамента Западной Сибири [3]. Известняки и доломиты силура - карбона широко распространены на пассивных континентальных окраинах палеозойского океанического бассейна, в пределах которых они тяготеют к депрессионным участкам обширных шельфов - древним впадинам (Ханты-Мансийская, Надымская, Юганская, Нюрольская). Карбонатный палеозой присутствует также в разрезах активных окраин континентов и офиолитовых поясов, где он имеет преимущественно аллохтонную природу. Более древние и глубже метаморфизованные карбонатные сланцы и мраморы вскрыты ограниченным числом скважин среди докембрийских и раннепалеозойских континентальных комплексов пород. В этих комплексах сланцы ассоциируются с метаморфическими силикатными и магматическими образованиями.

В результате длительной эрозии, продолжавшейся в течение поздней юры, триаса, ранней, а местами и средней юры на месте герцинских складчатых сооружений была сформирована поверхность выравнивания. Плотные, практически непроницаемые силикатные магматические и метаморфические породы в кровле фундамента были выветрены и превращены в порово-трещинный коллектор, а карбонатные толщи подверглись карстованию. Закарстованные известняки и доломиты имеют большую емкость и среди выветрелых пород представляют наибольший поисковый интерес.

По морфологическим признакам и особенностям залегания среди выветрелых карбонатных пород выделены два типа: трещинно-площадной и линейно-трещинный. Для первого типа характерно широкое распространение на герцинской поверхности несогласия вскрытых эрозией (рис. 1) карстовых полостей - пещер, шахт, колодцев, формированию которых способствовала трещиноватость пород. Карстовые полости развивались непосредственно под поверхностью несогласия. Они имеют площадной характер распространения, образуя карстовые плато и котловины. В случае трещинно-площадного типа мощности выветрелых пород не превышают 100-120 м.

Линейно-трещинные коры выветривания карбонатных пород приурочены к крупным разломам, по которым поверхностные воды проникали на большие глубины. При этом карстовые полости формировались обычно на нескольких гипсометрических уровнях (рис. 2). Линейно-трещинный карст может распространяться на глубину в несколько сотен метров (скв. 6 и 22 Нижнетабаганские; 7, 20, 98 Калиновые; 2 и 5 Герасимовские и др.) и даже на глубину более 1 км (скв. 2 Малоическая).

Карстовые полости обычно заполнены гетерогенными образованиями (см. рис. 2). В профиле трещинно-кавернозно-карстовой коры выделены зоны дезинтеграции, глинистого и глинисто-халцедонового автохтонного нерастворимого остатка, аллохтонных отложений, обвально-цементационных накоплений и латеритов.

Для нижней зоны дезинтеграции характерно начальное выветривание карбонатных пород по системе трещинок, вдоль которых атмосферные воды перемещались вниз по разрезу. Просачиваясь через проницаемые карбонатные породы, воды растворяли их и формировали каверны. Такие кавернозные известняки вскрыты скв. 2 Останинской, скв. 4 Нижнетабаганской и др. Каверны часто бывают заполнены халцедоном, что приводит к ухудшению коллекторских свойств пород.

На Останинской, Нижнетабаганской, Герасимовской, Северо-Калиновой и других площадях во вскрытых скважинами разрезах присутствуют выветрелые органогенные кремнистые породы - спонголиты и радиоляриты. В зоне дезинтеграции наблюдается интенсивная каолинизация вдоль системы мелких трещинок содержащегося в них гидрослюдистого материала. При этом плотные, практически непроницаемые спонголиты и радиоляриты превращаются в трещинные коллекторы. При более глубоком гипергенном изменении эти породы распадаются на остроугольные обломки, образуя кремнистые брекчии.

Зона глинистого и глинисто-халцедонового автохтонного нерастворимого остатка формировалась на щелевой и канальной стадиях развития карста, когда трещины расширялись благодаря растворению и механическому воздействию движущихся вод. На поверхности карстующихся пород образовывались многочисленные коррозионные и провальные воронки. В карстовых углублениях и полостях накапливались автохтонные и аллохтонные образования. Первые представлены остаточными, преимущественно каолинитовыми глинами, часто ассоциирующимися с халцедоновыми выделениями в виде желваков и плит различной величины. Автохтонный глинисто-халцедоновый остаток генетически связан с вмещающей карбонатной толщей, в которой он первоначально содержался в виде примеси. Автохтонные глины обычно имеют буроватую окраску и однородную неслоистую текстуру. В линейно-трещинных корах выветривания такие глины встречаются в карстовых полостях различных гипсометрических уровней. Так, в скв. 18 Нижнетабаганской они присутствуют в двух таких полостях, расположенных на глубинах 3002,2-3006,5 и 3085,1-3089,1 м.

Аллохтонные отложения карстовых полостей разнообразны. Среди них преобладают глины, не всегда надежно отличимые в кернах скважин от остаточных глин. Характерными их особенностями являются слоистость и отсутствие халцедона. Реже наблюдается песчано-гравийный материал, в котором иногда присутствуют переотложенные со следами окатанности обломки халцедонового нерастворимого остатка, а также растительная унифицированная органика и тонкие прослои углей. Рассматриваемые карстогенные образования ошибочно принимаются за поверхностные осадочные отложения.

Зона обвально-цементационных накоплений (карстовая стадия процесса) формируется в результате подземных обвалов в крупных карстовых полостях и последующей цементации гравитационных накоплений известковистыми натеками. Брекчиевидные известняки и доломиты этой зоны встречены почти всеми скважинами, вскрывшими коры выветривания карбонатных пород.

Зона латеритов наблюдается лишь в единичных случаях на Урманской (скв. 2, 6, 7), Чарымовской (скв. 80) и Речной (скв. 281) площадях. В каолинитовых глинах этой зоны присутствуют маложелезистые, высококремнеземистые бокситы. Рассматриваемые породы имеют буроватую окраску, обломочную остроугольную, оолитовую и бобовую текстуру. Как известно, карстогенез карбонатных толщ ведет к бокситообразованию, которому способствует гидролиз остаточного каолинита.

Различные зоны коры выветривания карбонатных пород, за исключением обогащенных глинистыми накоплениями, представляют собой коллекторы. Значения открытой пористости и проницаемости, замеренные в лабораторных условиях, изменяются в широких пределах. Для открытой пористости они составляют от нескольких до 20-25 %, а для проницаемости - от сотых долей до (30-60)*10^-3 мкм², в единичных случаях до (150-300)*10^-3 мкм². Следует отметить, что коллекторские свойства выветрелых карбонатных пород, замеренные в образцах, не отражают их истинных емкостных и фильтрационных особенностей в коренном залегании, которые, как правило, выше. Об этом свидетельствуют данные ГИС, большие дебиты УВ, а также катастрофические поглощения глинистого раствора, отмеченные в ряде скважин. Интенсивное поглощение бурового раствора наблюдалось, в частности, в скв. 26 и 29 на Северо-Калиновой площади.

Притоки УВ из коры выветривания карбонатных пород палеозоя Западной Сибири сильно варьируют по величине. Эта особенность, наряду с большой изменчивостью коллекторских свойств пород, характерна для трещинно-кавернозно-карстового типа коллектора. Дебиты нефти составляют обычно 60-80, достигая порой 100-150 м³/сут (например, скв. 3 Нижнетабаганская, 1 Чкаловская и 2П Северо-Варьеганская), газоконденсата изменяются от 11 до 38,9 м³/сут (скв. 7 Северо-Останинская). Дебиты газа небольшие.

Местоположение нефтегазоносных кор выветривания карбонатных пород в большой мере контролируется тектоническим фактором. Аллохтонные карбонатные пластины офиолитовых поясов [3] оказались особенно благоприятными для карстования. Высокое гипсометрическое положение их в пределах герцинских эвгеосинклиналей, а также сильная тектоническая нарушенность способствовали интенсивному дренажу карбонатных пород метеорными водами и формированию в них приповерхностного и глубинного карста. Так закарстованные продуктивные карбонатные породы Нижнетабаганской, Герасимовской, Калиновой, Северо-Калиновой, Урманской, Останинской, Северо-Останинской, Сельвейкинской, Усть-Сельгинской и Усть-Тымской площадей принадлежат аллохтонным тектоническим пластинам Нюрольского офиолитового пояса. В пределах этих площадей, расположенных цепочкой, вытянутой в северо-северо-восточном направлении, вскрыты породы океанического основания и океанического осадочного чехла. Первые представлены ультрабазитами, пройдены скв. 2 на Северо-Останинской площади в интервале глубины 2852,9-2858,4 м. Выше по разрезу ультрабазиты перекрыты известняками и доломитами, содержащими маломощные покровы базальтов. Глубоководные кремнистые и глинисто-кремнистые образования океанического осадочного чехла в пределах рассматриваемого офиолитового пояса широко представлены спонголитами, радиоляритами и глинисто-кремнистыми породами, образующими прослои с пелитоморфными известняками.

Наряду с Нюрольским офиолитовым поясом нефтегазоносность кор выветривания карбонатных пород палеозоя установлена на Северо-Варьеганской площади, расположенной в пределах Нижневартовско-Александровского офиолитового пояса и на Новопортовской площади, приуроченной, вероятно, к Зауральскому офиолитовому поясу. Из скв. 2П Северо-Варьеганской получен приток нефти в 103 м³/сут, а из скв. 94 Новопортовской - приток газоконденсата 75,48 м³/сут.

За пределами офиолитовых поясов во впадинах Западно-Сибирской плиты закарстованные палеозойские карбонатные породы также представляют поисковый интерес. На Чкаловской (скв. 1) и Ханты-Мансийской (скв. 5) площадях из них и вышележащих песчаников тюменской свиты получены промышленные притоки нефти - 42,5 и 117,5 м³/сут.

Однако значительно большим числом скважин здесь вскрыты неизмененные гипергенными процессами карбонатные породы, опробование которых дало отрицательные результаты. Эта особенность объясняется тем, что трещинно-кавернозно-карстовые коры выветривания палеозойских карбонатных отложений в унаследованных впадинах Западно-Сибирской плиты также контролируются тектонической нарушенностью, которая здесь, в сравнении с эвгеосинклиналями, проявлена слабее.

На значительной части территории Западной Сибири палеозойские карбонатные отложения перекрыты траппами различной мощности, датируемыми верхней пермью-триасом. Трапы осложняют поиски залежей УВ в залегающих под ними комплексах пород.

Залежи нефти и газа в закарстованных карбонатных толщах палеозоя небольшие по размерам и сложнопостроены. Для успешного поиска их необходимо разработать оптимальный комплекс геолого-геофизических работ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

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

2. Журавлев Е.Г. Зональный и локальный прогнозы залежей углеводородов в трещинно-кавернозных корах выветривания карбонатного палеозоя Западной Сибири. // В кн.: Проблемы локального прогноза и разведки нефти и газа Западной Сибири.- Тюмень, 1987. С. 23-24.

3. Журавлев Е.Г. Тектоника фундамента Западно-Сибирской плиты. // Геотектоника.- 1986.- № 5.- С. 107-115.

4. Трофимук А.А., Запивалов Н.П. Поиски и разведка палеозойских залежей нефти и газа. // В кн.: Проблемы локального прогноза и разведки нефти и газа Западной Сибири.- Тюмень, 1987. С. 5-6.

Рис. 1. Структурная карта поверхности герцинского несогласия Нижнетабаганской площади:

1 - изогипсы поверхности несогласия, м; 2 - изопахиты карстогенных образований, м; 3 - скважины; I-I – линия геологического разреза.

Рис. 2. Профильный разрез закарстованного фундамента Нижнетабаганской площади:

1 - карбонаты палеозоя, 2 - кавернозные известняки и доломиты, 3 - обвально-цементационные накопления, 4 – глинистый и глинисто-халцедоновый автохтонный нерастворимый остаток, 5 - глинистые аллохтонные отложения, 6 – песчаные аллохтонные отложения, 7 - поверхность герцинского несогласия