ПЕРСПЕКТИВЫ ПОИСКОВ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА В КАРБОНАТНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ БАШКИРСКОГО ЯРУСА ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ

Г.В.Леонов, Е.И.Короткова, Н.А.Шарова, Л.И.Зайченко (ЮУФ ВНИГНИ)

Изучение закономерностей нефтегазоносности палеозойских карбонатных отложений на юго-восточном склоне Русской плиты, поиски в них залежей нефти и газа связаны с определенными трудностями.

В отличие от других промышленно-нефтегазоносных карбонатных толщ палеозоя башкирские отложения менее доступны для изучения в связи с литолого-фациальной монотонностью, отсутствием выдержанных каротажных реперов и отражающих горизонтов. Кроме того, палеонтологическая изученность башкирского яруса неравномерна по площади и в целом низка. Примерно из 3000 скважин, вскрывших ярус, граница его с подстилающими отложениями фаунистически обоснована только в шести. Верхняя граница яруса проведена по данным 330 скважин, причем на территории, где верейский горизонт представлен карбонатными фациями, изучена по данным 11 скважин, что совершенно недостаточно для расчленения разрезов скважин по ГИС.

Все эти факторы не позволяют четко судить о внутренней структуре башкирских отложений, закономерностях размещения в них залежей нефти и газа. Для указанной части разреза не разработаны поисковые критерии, кроме структурной карты отражающего горизонта Б, соответствующего кровле башкирского яруса (данные сейсморазведки).

В статье излагаются результаты своеобразного анализа имеющегося материала с целью построения геологической модели, разработки поисковых критериев и направлений поисково-разведочных работ на нефть и газ в башкирских отложениях Оренбургской области. Авторами, несмотря на указанные трудности, выполнена надежная стратификация башкирских отложений на красно-полянский, северо-кельтменский, прикамский горизонты нижнего подъяруса, черемшанский и мелекесский - верхнего. Стратификация яруса на горизонты удалась благодаря применению тщательной корреляции разрезов скважин по ГИС, с акцентом на радиоактивный каротаж, на основе полного, без исключений, обобщения результатов изучения керна, палеонтологических материалов, литолого-фациальных исследований.

Разрез башкирских отложений однороден и представлен серыми, светло-серыми кавернозно-пористыми известняками с обилием органогенных остатков. Породообразующими являются мелкие фораминиферы, криноидеи, багряные и синезеленые водоросли, реже мшанки, кораллы, брахиоподы. Верхнебашкирские отложения сложены биоморфными известняками, чаще криноидно-водорослево-фораминиферовыми, водорослевыми с прослоями биогермных разностей на Оренбургской, Бердянской. Северо-Копанской и Южно-Оренбургской площадях. По составу в разрезе яруса преобладают известняки фораминиферово-водорослевые, редко органогенно-обломочные, оолитовые и биоморфные. Обломочные породы имеются как в основании яруса и отдельных горизонтов, так и внутри. Они свидетельствуют о наличии перерывов с размывом при осадконакоплении. Наиболее значительным внутри яруса был региональный перерыв на границе нижневерхнебашкирских подъярусов, регистрируемый повсеместно отсутствием фораминиферовой .зоны Profusulineila staffellaeformis (верхняя часть прикамского горизонта), а также широким развитием обломочных и оолитовых разностей известняков.

В современном тектоническом плане исследуемая территория прослеживается в четырех надпорядковых тектонических структурах: юго-восток Волго-Уральской антеклизы, северная прибортовая часть Прикаспийской синеклизы, юг Предуральского краевого прогиба, Западно-Уральская внешняя зона складчатости (рис. 1).

В пределах антеклизы поверхность башкирских отложений представляет собой моноклиналь, погружающуюся в юго-западном направлении от -500 м на Байтуганском поднятии до -3682 м (скв. 86 Таловая) и -4750 м (скв. 506 Нагумановская) в ее южной части. В Прикаспийской впадине глубина залегания отложений увеличивается. В Предуральском краевом прогибе поверхность яруса имеет субмеридиональное простирание, восточное падение и погружается до отметок -4750 м (скв. 108 Оренбургская), -7000 м и более в южной части по данным сейсморазведки. На сочленении с Предуральским краевым прогибом в пределах антеклизы выделяются Восточно-Оренбургское валообразное поднятие, Соль-Илецкий выступ - структуры первого порядка, разделенные Павловским прогибом.

Литолого-фациальная однородность разреза башкирского яруса на огромной территории от Альметьевской вершины Татарского свода до северного борта Прикаспийской синеклизы и передовых складок Урала включительно показывает, что в башкирское время эти крупнейшие структуры не влияли на осадконакопление, происходившее в условиях открытого палеошельфа карбонатной платформы. В литологическом составе, фациях, мощности яруса и структуре его слоев не нашли отражения также Муханово-Ероховский некомпенсированный прогиб, Восточно-Оренбургское валообразное поднятие, Соль-Илецкий свод. Все перечисленные структуры в башкирское время тектонически не проявлялись.

Региональное изменение мощности башкирского яруса от максимальных значений до нуля является следствием тектонической перестройки и регионального размыва в предпозднебашкирское и предверейское время Область сочленения Прикаспийской синеклизы и Волго-Уральской антеклизы испытала наибольшее в регионе воздымание. В результате размыва башкирский ярус отсутствует здесь на большой территории. Однако по некоторым данным в пределах Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения выделяются нижнебашкирские отложения.

Стратиграфически полный разрез яруса максимальной мощности (290 м) установлен в папеобрахисинклинали, которой в современном структурном плане соответствуют южная часть Восточно-Оренбургского валообразного поднятия и северная - Соль-Илецкого свода. В северном направлении разрез яруса сокращается, К северу от Туймазино-Бавлинского разлома башкирские отложения представлены только северо-кельтменским горизонтом мощностью 15 м. На юго-западе рассматриваемой территории, от Прикаспийской впадины до Самаркинских дислокаций и Покровского поднятия включительно, широкой полосой прослеживаются черемшанские разности.

В структуре башкирского пруса развита контрастно-блоковая тектоника. Разломы в строении яруса проявились кон- и постседиментационно. К конседиментационным отнесены разломы, определяющие границы между структурами надпорядковыми, первого порядка и, вероятно, более мелкими. Крупные конседиментационные разломы, очевидно, глубинные. Постседиментационные разломы представлены сбросами, взбросами, сдвигами, надвигами первого, второго порядков (более мелкие разломы здесь не рассматриваются). Они претерпели тектоническую активизацию в предверейское время. При этом многие сбросы испытали тектоническую инверсию и приобрели на башкирском стратиграфическом уровне характер сбросовзбросов.

С постседиментационными разломами всех кинематических типов генетически связаны приразломные валы и горстовидные поднятия второго -третьего порядков (см. рис. 1), Для Ясногорского, Медведовского, Комаровско-Черниговского и некоторых других валов местоположение сформировавших их разломов не установлено по причине слабой разбуренности. Однако исходя из тектонической ситуации приразломный характер этих валов очевиден.

По соотношению мощностей, стратиграфии разреза башкирских отложений и характеру тектонического развития выделено пять типов тектонических структур (см. рис, 1).

Первый тип - палеобрахисинклинали второго порядка, не испытывавшие инверсии тектонических движений и не выраженные в структурной поверхности яруса. В их пределах башкирские отложения сохранены от размыва полностью или размыты слабо.

Второй тип - приразломные структуры, генетически связанные со сбросами. Указанные структуры характеризуются увеличенными мощностями, полным или почти полным разрезом яруса, отсутствием или слабыми следами тектонической инверсии. В структурной поверхности яруса они выражены моноклиналью или весьма слабыми поднятиями.

Третий тип - структуры, контролирумые сбросовзбросами, реже сдвигами. Они развивались как грабен-синклинали в предверейское время, что способствовало предохранению отложений яруса от воздействия абразионной денудации. В послебашкирское время эти структуры претерпели воздымание без локального размыва башкирских отложений. Таким образом, для тектонических структур рассмотренных трех типов характерны увеличенные мощности и полнота разреза башкирского яруса. Роль разрывной тектоники и тектонической инверсии возрастает от первого к третьему типу.

Четвертый тип - структуры, аналогичные третьему, также определяемые сбросовзбросами, отличающиеся тем, что в результате предверейской инверсии и воздыхания претерпели весьма существенный размыв апикальных частей. Тем не менее в пределах структур четвертого типа отмечаются увеличенные на окружающем фоне мощности башкирского яруса.

Пятый тип - горсты и приразломные валы сквозного характера, генетически связанные как со сбросами, сбросовзбросами, так и с надвигами. Для первой группы структур пятого типа характерна резко сокращенная за счет воздымания и размыва мощность башкирского яруса. На этом стратиграфическом уровне разломы являются сбросами, поскольку не испытывали инверсии. На более раннем этапе они были явно подвержены инверсии. Надвиговые приразломные структуры этого типа имеют увеличенные мощности башкирских отложений, вероятно, за счет "тектонического скучивания".

По состоянию на 01.05.94 г. в отложениях башкирского яруса Оренбургской области открыто 27 месторождений. Месторождения включают 39 нефтяных, газовых, нефтегазоконденсатных залежей в продуктивных пластах А₄, А₅, А₆. В соответствии с существующей номенклатурой пласт А₄ приурочен к прикровельной части яруса, покрышкой служат аргиллиты верейского горизонта. Мощность пласта варьирует, достигая 58 м (Пронькинское месторождение). Пористость пород изменяется от 2,7 до 32,5 % (среднее 16,8 %}, проницаемость от 0,0034 до 2,675 мкм2 (Южно-Аксютинское месторождение). Пористость и проницаемость пород в пласте, вероятно, не имеют прямой корреляционной зависимости. Пласт А₅, известный на Рыкобаевском и Южно-Оренбургском месторождениях, залегает на 10-15 м ниже пласта А₄ и имеет мощность 20 м. С тем же интервалом под пластом А₅ лежит пласт А₆, его мощность составляет 15 м. Покрышкой пластов А₅, А₆ служат серые плотные глинистые известняки. Все пласты представлены серыми органогенно-обломочными, пористыми, местами кавернозными известняками. Пласты выделяются сверху вниз от кровли яруса без стратиграфической привязки.

Применяемая номенклатура продуктивных пластов слишком упрощена. Она не увязывается со стратиграфией, продуктивные пласты в разрезе занимают неопределенное положение, что исключает возможность их корреляции в разных месторождениях. Совершенно очевидно, что существующая номенклатура пластов башкирского яруса должна содержать в обозначении каждого пласта индекс стратиграфического горизонта. Это в сочетании с геологическими картами обоих ярусов дает возможность коррелировать продуктивные пласты месторождений на всей территории, а также прогнозировать перспективные объекты.

Выполненные исследования позволили установить несколько наиболее важных элементов геологического строения, определивших основные закономерности нефтегазоносности башкирского яруса и являющихся поисковыми критериями регионального и зонального рангов.

1. Предверейский региональный стратиграфический перерыв, сопровождавшийся значительным размывом, предопределил степень полноты разреза и формирование вторичных коллекторов.

Анализ случайной выборки (188 испытаний флюидсодержащих пластов в скважинах на 20 месторождениях и 22 непродуктивных площадях по всей территории Оренбургской области) показал, что мелекесский горизонт содержит 22 % коллекторов от общего числа по ярусу, черемшанский - 50 %, прикамский - 26 %, северо-кельтменский и краснополянский - по 1 %. Во всех горизонтах нефтеносность разреза пропорциональна числу коллекторов.

Под воздействием гипергенных процессов, и прежде всего выветривания, в карбонатных породах образуется зона вторичных паровых, кавернозных и трещинных коллекторов, приуроченных к поверхности размыва. Гипергенно измененные отложения башкирского и серпуховского ярусов. выведенные на уровень предверейского размыва, трансформировались в коллектор разновозрастного, но единого продуктивного пласта А₄. Мощность и физико-коллекторские свойства пласта зависят от исходных качеств пород, интенсивности и глубины проникновения гипергенных процессов. Индекс пласта А₄ целесообразно сохранять независимо от возраста отложений, однако необходимо уточнять его указанием стратиграфического горизонта. На территориях, где предверейский размыв углублен в серпуховские отложения, это должно быть отражено в индексе гипергенного пласта, например S. Под гипергенным продуктивным пластом А₄-S могут оказаться несколько разновозрастных продуктивных пластов.

2. Региональная покрышка коллекторов башкирского и серпуховского возраста, представленная аргиллитами и глинистыми известняками верейского горизонта московского яруса, залегающая на размытых отложениях с угловым несогласием, определяет концентрацию и величину залежей нефти и газа в разрезе (рис. 2). Непосредственно к региональной покрышке приурочена 84,5 % залежей (пласт А₄). Средняя величина геологических запасов одной залежи в башкирском ярусе составляет 4385,7 тыс.т, что значительно превышает аналогичный показатель для турнейского яруса (1691,5 тыс.т), эйфельской карбонатной толщи (1650,8 тыс.т} и артинского яруса (909,1 тыс.т). Свойствами региональной покрышки верейский горизонт обладает лишь на площади развития терригенной и терригенно-карбонатной фаций, занимающих соответственно 26 и 45 % площади всей рассматриваемой территории. В пределах распространения карбонатной фации верейского горизонта месторождения нефти и газа не известны, за исключением Оренбургского, покрышкой для нефтегазоконденсатной залежи которого являются сульфатно-галогенные образования нижней перми. Нефтенасыщенные породы мелекесского горизонта в пределах месторождений, вероятно, представлены разобщенными участками в составе единой башкирско-артинской залежи.

3. Приразломные валы и поднятия второго и третьего порядков - основные структурно-тектонические формы, с которыми связаны залежи нефти и газа башкирского яруса. Доказанную генетическую связь с приразломными структурами имеют 59 % месторождений. Для Осиновского, Южно-Аксютинского, Чекалинского, Теректинского, Староключевского месторождений приразломное положение недостаточно обосновано- в связи с низкой изученностью; для Копанского, Бердянского, Северо-Копанского, Южно-Оренбургского, Чкаловского, Черниговского - прямое проявление тектоники завуалировано рифогенными образованиями ассельского возраста.

Исходя из основных закономерностей размещения месторождений нефти и газа башкирского яруса, наибольшие перспективы поисков следует связывать:

с областью развития терригенных и терригенно-карбонатных фаций региональной покрышки:

с приразломными структурами, отдавая предпочтение структурам, развивавшимся по первому, второму и третьему типам. Наиболее перспективны из них Ясногорский, Белозерский, Сыртовский, Землянский, Предуральский, Акьярский, Ольховский, Погромненский, Комаровско-Черниговский приразломные валы. Среди структур такого типа не следует пренебрегать уже разбуренными с отрицательными результатами, имея в виду возможные пропуски залежей в карбонатных толщах. Приразломные структуры, развивавшиеся по четвертому типу, высокопродуктивны (Байтуганский, Предуральский, Волостновско-Тавакановский, Подгорновско-Беркутовский, Нукаевско-Чумазино-Киинский). Однако перспективы нефтеносности башкирского яруса при глубоком размыве таких структур не ясны (Большекинельский вал):

с областями наиболее полных разрезов яруса вне приразломных структур, включая в число перспективных прикамский горизонт:

с надвиговыми и взбросовыми структурами осевой части и восточного борта Предуральского краевого прогиба, особенно при наличии сульфатно-галогенной покрышки. Однако региональный надвиг Западно-Уральской внешней зоны складчатости может иметь свойства региональной покрышки, и перекрытые им на небольших глубинах тектонические валы и пластины башкирских отложений должны иметься в виду в качестве перспективных объектов поисков.

ЛИТЕРАТУРА

Геологическое строение Карачаганакского месторождения в связи с задачами его освоения / В.А.Григорьева, Н.Т.Зульпукарова, М.М.Иванова и др. // Геология нефти и газа. - 1992. - № 1. - С.10-14.

Рис.1. ТЕКТОНИЧЕСКАЯ СХЕМА ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ НА УРОВНЕ БАШКИРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ

1 - границы надпорядковых тектонических структур: I - Волго-Уральской антеклизы, II - Прикаспийской синеклизы, III - Предуральского краевого прогиба, IV - Западно-Уральской внешней зоны складчатости; 2 - тектонические структуры первого типа (палеобрахисинклинали второго порядка); 3 - то же второго порядка (приразломные валы и горстовидные поднятия): 26 - Росташинское, 27 - Зайкинское, 28 - Погромненский, 29 - Бобровский, 30 - Тихоновский; 4 - то же третьего типа: 2 - Ашировское, 3 - Могутовско-Твердиловский, 4 - Воронцовский, 5 - Родинско-Покровский, 7 - Ясногорский, 9 - Медведовский, 10 - Колганский, 18 - Оренбургский, 19 - Комаровско-Черниговский, 20 - Чкаловско-Рождественский, 21 - Северо-Копанский, 22 - Копанско-Бердянский; 5 - то же четвертого типа: 12 - Гаршинский, 13 - Акъярский, 14 - Землянский, 15 - Сыртовский, 16 - Белозерский; 6 - то же пятого типа: 1 - Большекинельский, 6 - Пронькинское, 8 - Красный, 11 - Ольховский, 17 - Предуральский, 23 - Волостновско-Тавакановский, 24 - Подгорновско-Беркутовский, 25 - Нукаевско-Чумазино-Киинский; 7 - региональные надвиги Западно-Уральской внешней зоны складчатости и Центрального Уральского поднятия; 8 - прочие разломы; 9 - области отсутствия башкирских отложений;10 - месторождения нефти, газа, конденсата

Рис. 2. СХЕМАТИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА БАШКИРСКОГО ЯРУСА ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ

1 - геологические границы; 2 - границы распространения верейского горизонта в терригенной фации; 3 - то же в карбонатно-терригенной фации; 4 - области отсутствия башкирских отложений; 5 - месторождения нефти, газа, конденсата; 6 - разломы: а - установленные, б - предполагаемые; горизонты: mk - мелекесский, cr - черемшанский, pk - прикамский, sk - северо-кельтменский, krs - краснополянский