|
УДК 552.578.2.061.4:553.55 (476.2) |
|
|
|
© А.А. Пахольчук, И.И. Урьев, П.Б. Цалко, 1991 |
Механизм формирования карбонатных коллекторов семилукского горизонта Припятского прогиба
А.А. ПАХОЛЬЧУК (УкргипроНИИнефть), И.И. УРЬЕВ, П.Б. ЦАЛКО (ИГиГ АН БССР)
Поисково-разведочные работы на нефть в Припятском прогибе вступили в завершающую стадию, характеризующуюся уменьшением размеров открываемых месторождений и залежей, сложностью выявления малоамплитудных ловушек методами сейсморазведки. Практика поиска нефти показала, что без знания условий формирования и закономерностей размещения коллекторов невозможен локальный прогноз нефтеносности. Представленная модель полистадийного механизма формирования коллекторов подсолевого семилукского горизонта отвечает задачам определения перспектив дальнейшего развития сырьевой базы нефтяной промышленности республики. Эта проблема рассматривалась многими исследователями. Авторы различных точек зрения, как правило, решающее значение придавали одному из факторов (выветриванию во время предпозднефранского перерыва, действию гидротерм, исходному органогенному составу пород), в лучшем случае двум (воздействию гипергенных агентов на органогенные постройки), что неизбежно приводило к противоречиям с фактическими особенностями распространения коллекторов по разрезу и в плане.
Так, при отведении примата поверхностной эрозии труднообъяснима существенная дифференциация коллекторских показателей в разрезах, занимавших сходную палеоструктуриую позицию к концу семилукского времени. Более того, в ряде случаев палеосводы локальных поднятий оказываются размытыми до уровня более глинистой нижней части семилукского разреза, и тогда гипергенные факторы приводят к разрушению, а не созданию емкостей.
Если рассматривать в качестве единственных созидателей коллекторов эндогенные процессы, то остаются непонятными селективный характер распределения последних по разрезу, их преимущественная приуроченность к верхней части горизонта, а также отсутствие существенного улучшения коллекторских свойств в приразломных зонах. Объяснение этого противоречия следствием кольматации галитом и другими вторичными минералами не подтверждается фактическими материалами.
Распределение семилукских коллекторов по площади не объясняет и рифогенная концепция. В литературе высказаны две точки зрения о характере распространения рифогенных образований (органогенных построек). Согласно одной [4] постройки, созданные семилукскими кораллами и строматопорами, имеют характер площадных лугов, согласно другой (В.К. Голубцов, 1976 г.) они линеаментно вытянуты, что предполагает уже в семилукское время существенную дифференциацию батиметрии дна палеобассейна с выраженным набором рифогенных фаций. Последняя точка зрения противоречит данным палеотектонических, петрофизических и промыслово-геофизических исследований [1 и др.]. Так, градиент изменения мощности семилукских отложений даже без учета степени размытости их головных частей не превышает 9мХ1км, а максимальный угол наклона крыльев семилукских поднятий не достигает 1°. Кроме того, удовлетворительная корреляция слоев небольшой мощности (до 10 м) в локальном и региональном планах подтверждает точку зрения о формировании на заключительной фазе развития семилукского бассейна площадной дискретной органогенной постройки, создавшей литологические предпосылки для образования коллекторов, но не определяющей их современного распространения.
Недостаточным оказалось и объяснение распределения пород-коллекторов с позиций совпадения гипергенного фактора, наложенного на первично-органогенную структуру верхней части семилукского разреза. Реальный механизм формирования коллекторов, отражающий особенности их строения и распространения, более сложен и должен учитывать также совокупность ряда других факторов, их сочетание и последовательность проявления.
Накопленный к настоящему времени фактический материал по строению, составу, изменению ФЕС семилукских отложений позволяет представить удовлетворительную модель, отвечающую современному уровню их изученности.
Роль тектонического фактора наглядней всего можно проследить на примере меридионального профиля (рис. 1), пересекающего вкрест простирания Червонослободскую и Речицко-Вишанскую зоны поднятий и сопряженные с ними депрессионные зоны. Семилукские отложения вскрыты здесь в разных структурных условиях. По линии профиля прослежены последовательные этапы развития поверхности семилукского горизонта от начала позднефранской (речицко-воронежской) трансгрессии до завершения фаменского соленакопления.
Сопоставление графика изменения пористости семилукских отложений с их палеоповерхностями показывает, что некоторое совпадение между ними появляется начиная со времени завершения образования межсолевой толщи, а максимальная их корреляция совпадает с этапом накопления верхней (лебедянской) соленосной толщи. Очевидно, что формирование коллекторов семилукского горизонта связано с тектоническими движениями, максимальная интенсивность которых проявилась именно в лебедянское время. Об этом уже говорит и тесная корреляционная связь закономерностей изменения ФЕС семилукских отложений с местоположением региональных разломов [1]: на плане семилукских залежей достаточно отчетливо выделяются линейно-вытянутые локальные поля, длинные оси которых параллельны простиранию регионального тектонического нарушения. В непосредственной близости к нарушению коллекторские свойства пород горизонта обычно ухудшены, а за этой узкой приразломной полоской располагается широкая зона, характеризующаяся максимальными показателями ФЕС пород, которые постепенно снижаются по мере удаления от регионального тектонического нарушения.
Фактором, обеспечивающим причинную связь между наблюдаемыми явлениями, послужила дренажная система, образовавшаяся в результате проявления тектонической трещиноватости, сопряженной с региональными разломами. По своей природе тектонические трещины Припятского палеорифта относятся к трещинам растяжения, что определило их значительную открытость на стадии активного проявления процессов рифтогенеза.
Дренажная система, состоящая из сети тектонических трещин, карстовых пустот, образованных временным водоносным горизонтом при инфильтрации атмосферных и морских вод в период предпозднефранского перерыва в осадконакоплении, и сохранившихся первичных пустот, обеспечила циркуляцию флюидов в породах и подготовила формирование в них вторичной емкости. Ориентация тектонических трещин в пространстве обусловила основные закономерности изменения коллекторских свойств семилукских отложений. Эта дренажная система выполнила лишь первую часть работы по формированию коллекторов - создала пути фильтрации флюидов. Основной объем и современный облик вторичной емкости в карбонатных породах образовались в результате эпигенетических процессов (перекристаллизации, растворения, выщелачивания) - взаимодействия твердой фазы (слагающих эти породы минералов) с циркулирующими флюидами. Поэтому для понимания механизма формирования коллекторов немаловажен вопрос об источнике и характере этих флюидов и путях поступления их в семилукские отложения. Исследования показывают, что формирование эффективной емкости в семилукских породах происходило на этапе максимальной интенсивности тектонических движений, который приходится на начало елецкого - конец Лебедянского времени.
Существующая точка зрения о формировании вторичной емкости семилукских отложений главным образом за счет воздействия гидротерм на перекрытые солью карбонатные породы, примыкающие к зонам нарушения, не подтверждается данными минералого-геохимических исследований. Не отрицая проявления глубинных гидротерм в периоды активизации тектонического режима региона, мы вслед за гидрогеологами [3, 5 и др.] отводим этим процессам подчиненную роль в общем балансе вещества, формировавшего облик флюидов семилукских отложений. Гидротермальная гипотеза была вызвана к жизни главным образом тем обстоятельством, что не был разработан механизм альтернативной точки зрения - коллекторо-созидающей роли рапных рассолов.
В свое время А.А. Махнач показал, что в формировании высококонцентрированных рассолов межсолевого и подсолевого комплексов решающая роль принадлежит процессам наложенного галокатагенеза, что на массоперенос между соленосными и подстилающими отложениями определяюще влияло уплотнение солей, которое приводило к насыщению зон разломов тяжелыми межкристальными рассолами, внедрявшимися в подсолевые комплексы при благоприятных условиях. По характеру распределения бора в породах [2] установлено, что хлоридные рассолы, принадлежащие позднефранскому, а может быть, и позднефаменскому галогенезу, фиксируются даже в осадочной толще позднего протерозоя, залегающей значительно ниже семилукских отложений.
Несмотря на это, с позиций гипотезы гравитационного струйного стекания рассолов или их диффузного опускания было трудно допустить количественно значительное проникновение рапных рассолов евлановско-ливенского, а тем более Лебедянского бассейна в семилукские отложения, перекрытые ко времени начала интенсивных тектонических движений консолидированной толщей пород, суммарная мощность которых на большей части территории Припятского прогиба достигает 300-1100 м. Кроме того, современный состав рассолов свидетельствует о поступлении в подсолевые отложения рапы, сгущенной до сильвинитовой и карналлитовой стадий, а в галогенных формациях эти соли локализованы в средних и верхних ритмопачках, ниже которых залегают бескалийная толща солей и слабопроницаемые отложения кустовницких слоев евлановского возраста.
Это противоречие устранено в работе [5], где рассматривается генезис подсолевых рассолов на основе определения соленосных толщ как природных компрессионно-элизионным систем, способных уплотняться на начальных этапах своего существования. Свежевыпавшие соляные осадки со значительной пористостью (35-40 %), заполненной межкристальной рапой, могли консервировать ее при быстром погружении дна Припятского морского водоема даже до глубин, превышающих 150-200 м. При этом в результате ступенчатого уплотнения солей в условиях начального этапа формирования рифта (в виде сейсмических толчков при высоких палеотемпературах) повышение поровых давлений в пластах солей могло достигать аномально высоких значений.
На стадиях высокой тектонической активности (евлановско-ливенское, Лебедянское время) в результате появления развитой системы тектонических трещин и трещин естественного гидроразрыва пластов устанавливалась временная гидравлическая взаимосвязь между внутрисолевыми коллекторами, характеризующимися АВПД, и коллекторами подсолевых отложений, пластовое давление в которых было более низким. Благодаря этому рапа из внутрисолевого коллектора могла многократно пульсационно внедряться в уже лити фицированные подсолевые отложения, вытесняя менее минерализованные рассолы, разгрузка которых осуществлялась гравитационными течениями. Судя по современному составу рассолов, практически не несущих следов разбавления рапы первично-седиментационными водами, масштабы таких перетоков были грандиозными [5].
Описанный механизм удовлетворительно объясняет общую картину современного распространения коллекторов в семилукской карбонатной толще. Селективный характер формирования семилукских коллекторов в вертикальном разрезе (их практическое отсутствие в нижней наиболее глинистой части горизонта) объясняется различиями седиментационной природы. В верхней же части горизонта на многих площадях широко развиты бйостромные кораллово-строматопоровые постройки [4], предопределяющие высокую восприимчивость этих образований. В частности, уже на стадии позднего диагенеза в них образовывались пустоты после разложения органической составляющей кишечнополостных. Углекислота, выделявшаяся при разложении захороненной органики, подкисляла иловые воды и усиливала их растворяющую способность по отношению к известковому каркасу, что приводило к увеличению пористости постройкообразующей части горизонта. Вместе с тем межскелетное пространство колоний кишечнополостных в процессе осадконакопления могло селективно заиляться. Поэтому состав органогенных пород оказался менее однородным, чем абиогенных, образовавшихся путем литификации известкового и глинисто-известкового ила. В самой же кровельной части семилукского горизонта глинизация отложений во время предпозднефранского перерыва обычно приводила к существенному ухудшению дренажной способности пород, препятствующему развитию вторичной емкости.
Неоднородность состава пород органогенных построек явилась и причиной повышенной их хрупкости: под воздействием тектонических движений в них образовалась повышенной плотности система эффективных трещин. Сочетание относительно повышенной первичной пористости с максимальной плотностью эффективных трещин привело к образованию в этой части семилукского горизонта дренажной сети с наилучшими ФЕС, которая и обеспечила формирование отличных коллекторов.
Отмеченное ухудшение ФЕС в зонах, непосредственно примыкающих к региональному разлому, чаще всего объясняли гипотетической кольматацией ранее образовавшихся емкостей, которая не нашла убедительного подтверждения фактическими материалами. В настоящее время известен ряд скважин, вскрывших семилукские отложения непосредственно в приразломной зоне и обладающих хорошими коллекторскими свойствами.
Так, скв. 46 Барсуковская (рис. 2)
пересекла тектоническое нарушение, попав из верхов евлановского горизонта в
среднюю часть семилукского: из разреза выпало 226 м - большая часть
евлановских, воронежские, речицкие и верхняя часть семилукских отложений.
Вскрыто 17,6 м пород семилукского горизонта вместо ожидаемых 29-30, эффективная
их мощность (5,2 м) приурочена к органогенной постройке (ее вскрытая высота 6,8
м). Средневзвешенная по эффективной толщине открытая пористость 
равна 7 %. При испытании
в колонне скважина дала 24,7 м3/сут нефти и
19,3 воды. Несмотря на то, что семилукские отложения вскрыты непосредственно у
разлома, в разрезе благодаря частично сохранившимся верхнебуйновичским слоям
(органогенная постройка) есть коллектор, из которого получен приток флюидов.
Скв. 5 Северо-Малодушинская также пересекла разлом
(см. рис. 2). На глубине 4170 м она вошла из евлановского в
подошвенную часть семилукского горизонта (вскрытая мощность 8 м). Из разреза
выпали часть евлановских, воронежских, речицкие и большая верхняя часть
семилукских отложений - всего 176 м. Приток жидкости при испытании семилукских
отложений не получен (
не превышает 3,5 %). Очевидно, что если в разрезе
семилукских отложений есть верхнебуйновичская постройка, то, несмотря на
непосредственную близость к разлому, породы могут обладать достаточно высокими
ФЕС. Детальное изучение разрезов ряда других скважин с сокращенной мощностью
семилукских отложений и низкими коллекторскими свойствами показывает, что в них
частично или полностью отсутствует верхняя часть горизонта, к которой обычно
приурочены коллекторы. Причиной сокращения мощности семилукских отложений чаще
всего является денудация верхней части горизонта. На этом уровне по керну
многих скважин фиксируются зона выветренных пород, размывной характер контакта
с вышележащими отложениями [4]. Размыв кровельной части сводов древних семилукских
приразломных палеоподнятий произошел во время предпозднефранского перерыва в
осадконакоплении. Именно этот размыв, а не предполагаемая кольматация является
причиной ухудшения ФЕС семилукских отложений в ряде приразломных участков.
Выводы
В семилукское время на всей территории Припятского прогиба осадки накапливались в сходных слабо дифференцированных по площади условиях, структуры площадей представляли собой малоамплитудные типично платформенные пологие складки. Характер седиментации в бассейне эволюционировал, обусловив расчленение разреза на ба- зальные относительно более глинистые слои и его вышележащую часть, где карбонатные породы почти не содержат глинистого вещества, а часто представлены хорошо выраженной биостромной постройкой, образованной сообществами кишечнополостных (кораллы, строматопоры) и рифолюбов. Эта первично-седиментационная ситуация предопределила высокую восприимчивость органогенных пород к выщелачиванию, растрескиванию. Они могут рассматриваться как региональный анизотропный коллектор.
Во время предпозднефранского перерыва в осадконакоплении на наиболее приподнятых участках, как правило, совпадавших с приразломными зонами, головная часть семилукского горизонта, обладавшая исходно повышенными коллекторскими свойствами, частично или полностью разрушалась. Поэтому непосредственно в приразломных зонах мощности семилукских отложений обычно несколько сокращены, а ФЕС ухудшены.
В позднефаменское время породы семилукского горизонта подверглись максимальному воздействию тектонических движений, сопровождавшихся пульсационным инъецированием по трещинам рапы из внутрисолевых коллекторов. Тектоническая трещиноватость, сопряженная с региональными разломами, в сочетании с сохранившимися первичными пустотами обеспечила циркуляцию флюида в породах и создание в них вторичной емкости, анизотропной вследствие разнонаправленного действия постседиментационных процессов (перекристаллизации, выщелачивания, доломитизации, минералообразования в пустотном пространстве и т. д.).
По мере накопления новых данных эта концептуальная модель полифакторного механизма формирования семилукских карбонатных коллекторов, отражающая современный уровень знаний об одном из важнейших для Припятского нефтегазоносного бассейна продуктивных горизонтов, может детализироваться.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Богомолов Г.В., Пахольчук А.А., Цалко П.Б. К вопросу формирования карбонатных коллекторов семилукско-бурегских отложений Припятского прогиба // Докл. АН БССР.- Минск.- 1977,- Т. XXI,- № 1,- С. 48-51.
2. Гулис Л.Ф. Бор в глинистом веществе рифейских и нижневендских отложений Белоруссии // Докл. АН БССР.- Минск. - 1988,- Т. XXXII,- № 3,- С. 252-255.
3. Махнач А.А. Постседиментационные изменения межсолевых девонских отложений Припятского прогиба.- Минск: Наука и техника.- 1980.
4. Урьев И.И., Анпилогов А.П. Подсолевой девон Припятской впадины.- Минск: Наука и техника.- 1977.
5. Шиманович В.М. Рассолы Припятского прогиба: состав, свойства и происхождение / Автореф. дис. на соиск. уч. степ, канд. геол.-минер. наук.- Минск: Изд-е Ин-та геохимии и геофизики АН БССР.- 1986.
The main oil-bearing horizon of the subsalt deposits in Byelorussia is discussed. The anisotropy of its carbonate reservoirs can be explained in terms of their polyfactor formation. The following mechanism may be responsible for the pattern of the present occurrence of the reservoirs. (1) The primary-sedimentation lithofacies situation has provided a high susceptibility to leaching and fracturing of Late Semilukian organic buildups unevenly distributed over an area. (2) A regional pre-Late Frasnian depositio- nal hiatus seems to have destroyed partially or completely this head part f the horizon within the most uplifted near- fault zones. (3) During the Late Famennian, Semilukian sediments have been subjected to maximum tectonic activity accompanied by the pulsation injection of brines from intrasalt reservoirs. (4) Tectonic fracturing and the preserved original interstices have caused fluid circulation culminated in the formation of the present-day look of filtration-capacity system as a result of te polydirectional effects of the aggregate of postsedimentation processes.
Рис. 1. Сопоставление палеотектонических профилей (A) с графиком региональных изменений пористости семилукских отложений (Б).
Профили к концу накопления отложений: I - семилукских, II - подсолевых карбонатных, III - соленосных (нижней толщи), IV - межсолевых, V - соленосных (верхней толщи); пачки семилукских отложений: 1 - моисеевская, 2, 3 - нижне-верхнебуйновичская; 4 - скважины
Рис. 2. Пример разрезов приразломных скважин Барсуковской и Северо-Малодушинской площадей
