Карбонатные породы доюрского основания весьма широко развиты на территории Западно-Сибирского нефтегазоносного региона и составляют 24 % от всех вскрытых пород фундамента. Они пройдены 359 глубокими скважинами почти во всех районах Западно-Сибирской плиты на глубинах, иногда превышающих 3,5 км. Большой комплекс геофизических работ (ГСЗ, КМПВ, ОГТ, магнито- и гравиразведка), проводимых в последнее время в центральных и северных районах плиты, подтверждает наличие карбонатных формаций на глубинах 5–7 км и более [3].

Во время континентального перерыва (Р – J₁) в зоне гипергенеза на поверхности фундамента Западно-Сибирской плиты была сформирована площадная кора выветривания, в том числе и по карбонатному субстрату. Исключение составляют наиболее погруженные участки палеорельефа, где этот слой пород размывался в нижне-среднеюрское время, когда шло накопление континентальных осадков тюменской свиты. Мощность площадной коры колеблется от 5–20 м на сводах, до 80 – на склонах структур (рис. 1).

По данным [4], карстообразование по известнякам происходило в С₂ – J. Карстовые полости впоследствии заполнялись гетерогенными разностями: брекчией, песчаниками, алевролитами, аргиллитами, тонкими прослоями угля и бокситоподобными породами. Прерывистость распространения карста и небольшой вынос кернового материала из разведочных скважин не позволяют определить формы карстогенеза, охарактеризовать развитие его по площади и оценить мощность осадков, заполняющих карстовые полости.

Детальное исследование петрографических особенностей рассматриваемых пород позволило выделить пять типов пород, которые могут быть коллекторами нефти и газа: кремнистая, глинисто-кремнистая, сидерит-кремнистая и сидерит-глинисто-кремнистая коры выветривания, а также брекчии и песчаники, бокситы и бокситоподобные породы.

Породы этого типа сложены скрыто-, тонко- и мелкозернистым кремнистым материалом (размер зерен 0,05–0,01, реже 0,05–0,1 и очень редко до 1 мм). Следует отметить, что при замещении кремнеземом карбонатов почти полностью сохраняются первоначальные седиментационные структуры материнских пород: комковатая, сгустковая, пятнистая и т. д. Встречаются перекристаллизованные органические остатки, чаще растительный детрит овальной и круглой формы, наблюдаются окремнелые обломки мшанок и иглокожих, кремнистые тентакулиты, окремнелые фораминиферы и т. д. Как правило, остатки растительности и организмов сложены более крупнозернистым кварцем или волокнами халцедона, чем отличаются от основной массы. Наряду с этим фаунистические остатки замещаются частично или полностью битумом и карбонатными минералами. Во многих образцах отмечается пылеобразное ОВ и значительное количество доломита и сидерита. Многочисленные поры имеют размеры 0,05–0,5 и максимальные до 2,5 мм. Иногда они заполнены каолинитом, чаще полые с тонкими оторочками ОВ, мелких зерен кварца или более крупных доломита. Единичные поры сообщаются между собой трещинами.

Многочисленные тонкие (<0,05 мм), часто стилолито-подобные трещинки заполнены битумом и кварцем, более широкие (0,05–0,15 мм) – сидеритом, кварцем, каолинитом.

Образования карстового типа вскрываются значительно меньшим числом скважин. Самыми распространенными являются брекчии обрушения. Наблюдаются породы, представляющие собой продукт ближайшего переотложения коры выветривания известняков. Это брекчии, состоящие из остроугольных сливных бледно-голубых или почти белых мелкозернистых кремнистых пород, сцементированных слегка желтоватой и буроватой глинистой или кремнисто-глинистой массой, часто с примесью сидерита в виде розеток величиной до 0,8– 1 мм. В отдельных скважинах наблюдаются брекчии, испытавшие воздействие процессов более длительного переноса, чем предыдущие. Здесь наряду с остроугольными встречаются скатанные и полуокатанные обломки кремнистых, карбонатных и эффузивных пород. Эти брекчии ассоциируют, как правило, с алевролитами, аргиллитами, глинами и тонкими прослоями угля (Вартовская, Чкаловская, Северо-Калиновая площади).

Бокситоподобные породы вскрыты единичными скважинами на Урманской, Мало-Ичской, Нижнетабаганской и Речной площадях. Исследуемые породы представляют собой тонко- и среднезернистые темно-бурые, буровато-серые, серо-коричневые разности с отчетливо или плохо выраженной бобово-оолитовой, обломочно-бобовой, редко бобовой структурой. Бобовины, оолиты и пизолиты имеют округлую, эллипсоидальную, фасолевидную форму, размером от 0,2 до 7 мм. Цемент глинистый с примесью бурых окислов Fe. Наблюдаются выделения битума в бобовинах и трещинах усыхания. В ckb. 6 Урманской в нижней части боксита присутствуют неокатанные обломки сгустково-комковатого известняка (подрудная или остаточная брекчия).

Был построен график корреляционной зависимости между плотностью и открытой пористостью по наиболее разбуренным площадям Нюрольской впадины, где гипергенноизмененные породы являются нефтегазоносными пластами (рис. 2). Следует отметить, что количество определений физических параметров сильно по отдельным типам пород, поэтому достоверность выводов неодинакова.

При первом рассмотрении намечается прямая зависимость между плотностью и открытой пористостью. Однако и здесь есть ряд отклонений от нее. Наиболее компактно, в весьма малом диапазоне изменений параметров (2,45–2,75 г/см³ и 0–7,8 %), расположены на графике известняки и глинистые известняки (124 определения). Отклонения от этой зоны по плотности имеют мраморизованные и окварцованные известняки, а по пористости сильно доломотизированные и брекчеевидные. Небольшим “сжатым” участком присутствуют мергели. В одном диапазоне плотности располагаются доломиты.

Породы коры выветривания имеют весьма большие колебания физических свойств: плотности от 1,84 до 3,02 г/см³, пористости от 1,7 до 29 %.

Кора выветривания кремнистого состава характеризуется ярко выраженной прямой зависимостью между плотностью и открытой пористостью. Гипергенно переработанные породы глинисто-кремнистого состава отличаются увеличением плотности до 2,96 г/см³ (значительное количество точек на графике отклоняется от осредняющей прямой). Кремнистые брекчии образуют на графике зону с довольно близким расположением точек: и плотность, и пористость колеблются в небольших пределах (см. рис. 2).

Наибольший разброс значений и неясно выраженную зависимость рассматриваемых физических величин имеют выветрелые образования, подвергшиеся сидеритизации (сидерит-глинисто-кремнистые, сидерит-кремнистые и кремнисто-глинисто-сидеритовые разности). Плотность их достигает 3,02, при минимальном значении 2,35 г/см³, открытая пористость изменяется в меньшем диапазоне: от 5 до 19 %. Следует отметить, что единичные замеры открытой пористости бокситоподобных пород показали весьма высокие значения (до 30,2 %).

Данных по инфильтрационным свойствам изучаемых разностей значительно меньше, чем по плотности и пористости. Самые высокие значения проницаемости имеют кремнистая кора выветривания (32,61 ·10^-15 м²) и кремнистые брекчии (53,2·10^-15 м²). Глинисто-кремнистая кора характеризуется значениями проницаемости более низкими, чем кремнистая (0,6–4,2·10^-15 м²), а отдельные участки в разрезах скважин непроницаемы (скв. 3 Квартовая, интервал 3026–3031 и 2966– 2972 м). Но в отдельных скважинах (скв. 6 Нижнетабаганская) проницаемость коры выветривания этого типа достигает величины 22,36 ·10^-15 м².

Полученные результаты исследования коллекторов в этом слое пород и отложениях карстового генезиса дают возможность сделать следующие выводы: 1) в гипергенноизмененных карбонатных породах доюрского основания Западно-Сибирской плиты выделены порово-кавернозно-трещинные коллекторы в коре выветривания и порово-кавернозные, трещинно-кавернозные в карстогенных образованиях; 2) наилучшими ФЕС среди изученных пород обладают кора выветривания зоны выщелачивания кремнистого состава и брекчии обрушения карстовых полостей. Карстовые бокситоподобные породы характеризуются высокими коллекторскими свойствами, однако накапливаются в пределах развития чистых карбонатных пород (некарбонатные минералы редко превышают 1 %) [2], поэтому вскрываются единичными скважинами; 3) глинистая составляющая в коре выветривания зоны выщелачивания, представленная в основном каолинитом и гидрослюдами, ухудшает коллекторские свойства пород, тем не менее глинисто-кремнистые породы могут быть хорошими коллекторами, особенно в участках повышенной трешиноватости; 4) наблюдающийся процесс сидеритизации резко увеличивает плотность выветрелых пород и снижает их коллекторские свойства. Коллекторами могут быть разности, где содержание сидерита не превышает 15–20 %; 5) на основании вышеперечисленного, с учетом геофизических исследований намечены перспективные зоны для поисков коллекторов нефти и газа в Нюрольской и Юганской депрессиях, во впадинах Уват-Ханты-Мансийской тектонической зоны, на склонах Александровского и Нижневартовского сводов, а также в северных районах плиты, где нефтегазоносность коры выветривания карбонатов установлена на Новопортовской и Бованенковской площадях.

1. Баженов В.А., Тищенко Г.И., Раев В.Г. Постседиментационные изменения выветрелых палеозойских пород Нюрольского осадочного бассейна (Томская область) // Геология и геофизика.– 1983.– № 11.– С. 61–66.
2. Бушинский Г.И. О выветривании, промывном гидролизе и проточном диагенезе // Литология и полезные ископаемые.– 1977.– № 6.– С. 32–43.
3. Строение доюрских образований Западно-Сибирской плиты по данным ОГТ и бурения / Е.А. Козлов, Э.П. Кузик, Г.Р. Лотцева и др. // Советская геология.– 1986.– № 7.– С. 93–97.
4. Найденов О.В., Суркова Г.И. Литофации и нефтегазоносность межформационной толщи юго-востока Западно-Сибирского НГБ // Тезисы докл. V Всесоюзн. семинара “Формации осадочных бассейнов”.– МГУ.– 1985.– С. 238– 239.
5. Формация коры выветривания фундамента Западной Сибири / Е.Г. Журавлев, Т.А. Лапинская, Е.Л. Курбала и др. // Тезисы докл. V Всесоюзн. семинара “Формации осадочных бассейнов”.– МГУ.– 1985.– С. 33.

The ancient crusts of weathering formed on the carbonate substract are widely distributed within the West Siberian platform. They contain more than 20 oil and gas pools. The profile of weathering of carbonate rocks shows a diversity of petrographic composition. Two zones with excellent reservoirs have been recognized based on the study of petrophysical properties of rocks. The linear-fracture crust of weathering must be also taken into account in evaluating petroleum potential of hypergeneously changed rocks.

Рис. 1. Карты равных мощностей и распространения линейно-трещинных кор выветривания (A) и петрофизического состава коры выветривания (Б):

1 – скважины, по которым изучались коры выветривания, 2 – зоны развития линейно-трещинных кор выветривания и карстовых образований, 3 – изопахиты площадной коры, м, петрографический состав коры выветривания: 4 – глинистый, 5 – кремнистый, 6 – кремнистые брекчии, 7 – глинисто-кремнистый, 8 – сидерит-кремнистый, 9 – сидерит глинисто-кремнистый, 10 – бокситоподобные породы, 11 – каолинитовый, 12 – выявленные промышленные притоки: а – газа, б – нефти, 13 – нефтепроявления.

Рис. 2. График корреляционной зависимости между плотностью и открытой пористостью пород кор выветривания Западной Сибири

1 – известняки и глинистые известняки, 2 – мергели, 3 – доломиты; коры выветривания: 4 – кремнистая, 5 – глинисто-кремнистая, 6 – сидерит-кремнистая, сидерит-глинисто-кремнистая и кремнисто-сидеритовая, 7 – кварцевые брекчии.