УДК 553.04:553.98 |
|
|
© А.Н.Резников,1998 |
НОВЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ И ПРОГНОЗНЫХ РЕСУРСОВ НЕФТИ И ГАЗА
А.Н. Резников (РГУ)
Исследования 80-х гг. (Черский Н.В., Царев В.П., Сороко Т.И., Кузнецов О.Л., 1985; Амурский Г.И., Бочкарев А.В., Соловьев Н.Н., 1985; Пецюха Ю.А., 1986) показали, что динамика тектонических процессов может играть определяющую роль в эволюции осадочно-породных бассейнов (ОПБ), когда имеет значение не столько дополнительный привнос энергии, сколько снижение энергетических барьеров химических превращений и массопереноса. Тектонодинамическое возбуждение системы порода-флюид достигается под влиянием ударной волны, деформации сдвига, сейсмической вибрации, вариаций электромагнитного поля и дилатансии. В результате резко активизируются катагенетические преобразования ОВ осадочных пород, нефтей, газов и пластовых вод. Так, в приосевой части Донецкого бассейна максимальное влияние динамокатагенеза на каменные угли привело к росту отражательной способности витринита (ОСВ)на глубине 2000 м до 2 %, а на глубине 5000 м до 5 %. На расстоянии 10 км от оси прогиба из-за более слабого влияния динамокатагенеза на тех же глубинах ОСВ соответственно снижается до 0,6 и 1,55 %. Эти данные, а также материалы по 72 разновозрастным объектам земного шара (плиоцен-кембрий) были использованы автором статьи (1988) для количественной оценки условного показателя динамокатагенеза (УПДК) Д, который зависит от соотношения ОСВ и экспоненциальной геохронотермы (ЭГХТ):
|
0,05 |
0,20 |
0,60 |
1,0 |
Д, усл.ед. |
0,18 |
0,25 |
0,55 |
1,0 |
|
1.4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
Д, усл.ед. |
1,8 |
2,4 |
3,0 |
3,7 |
Задача выделения в пределах земного шара семи типов ОПБ на основе УПДК была поставлена автором еще в 1989 г. К 1997 г. уже обработаны материалы по 3103 интервалам 242 ОПД, приуроченных к различным геоструктурным элементам: впадинам, поднятиям, грабенам, горстам, флексурам, зонам сбросов и надвигов.
По каждому бассейну (или его элементу) изучалась зависимость значения Д от максимальной глубины (Hmах, км) залегания интервала. Рассчитывались их коэффициенты корреляции и уравнения регрессии. Объекты группировались в типы по значениям градиента УПДК и Д на глубинах 3-5-7 км (табл.1).
Характерными ОПБ Iд типа являются Южно-Каспийская мегавпадина, прогибы По, Жанна-Д'Арк, Сейбл, Датский центральный грабен, где мощность осадочного чехла достигает 10-30 км. Для них типично также и весьма слабое проявление сжимающих усилий.
К бассейнам IIд типа относятся впадины дельты Нигера, Галф-Кост, Прикаспийская, Свердруп, Припятский и Днепровский грабены, также характеризующиеся очень мощным осадочным чехлом (до 20 км), обычно содержащим соленосные толщи и нарушенным многочисленными сбросами.
К числу ОПБ IIIд типа принадлежат Западно-Сибирская плита, складчатый борт Терско-Каспийского прогиба, Венский грабен, впадина Анадарко и Вилюйская синеклиза, отличающиеся умеренной деформацией отложений и появлением надвиговых структур.
Большинство ОПБ IVд типа испытало значительную инверсию тектонического режима, поэтому корреляция значений УПДК осуществлялась с максимальными палеоглубинами (Hmах). Наиболее изучен Западно-Канадский прогиб, который относится к предгорным бассейнам островных дуг и активных континентальных окраин, сформировавшимся в условиях горизонтального сжатия в процессе субдукции. От передовых хребтов Северных Скалистых гор прогиб отделяется узким поясом предгорий, представляющим серию надвинутых на восток и разбитых на блоки складчатых чешуи.
Еще более сильная тектонодинамическая возбужденность отличает ОПБ Vд типа: Дуала, Кузнецкий, Донецкий, Карру, Амадиус. В грабене Амадиус (Австралия) в конце ордовика и силуре проявилось надвигание тектонической пластины с юга, а в начале карбона произошло надвигание Южно-Арантского блока и на бортах авлакогена возникли пологие надвиги. Верхние части рифей-палеозойского комплекса были сорваны с основания и смещены к югу на десятки километров в виде субгоризонтальных чешуи.
К очень сильно тектонодинамически возбужденным относятся ОПБ VIд типа: внутренняя зона Красноморского рифта, угленосные бассейны Японии, Балкан. Они уже не содержат признаков нефтеносности.
К VIIд типу можно отнести вулканогенные позднекайнозойские бассейны Северной Америки, Камчатки, Курильских островов и Новой Зеландии.
С 1974-1980 гг. началось использование пиролитического анализа осадочных пород для получения информации о количестве, типе, термальной зрелости и УВ-потенциале ОВ (К. Баркер, Дж. Эспиталье, Дж. Уэлан). Качество оценки нефтеносности ОПБ обычно улучшается при использовании комплексного прибора рабочей станции, обеспечивающей применение стандартной техники Rock Eval, интерпретацию их результатов, а также моделирование генерации и эмиграции УВ. Водородный индекс пиролиза HI (кг УВ/т Сорг) считается критерием типа нефтематеринского ОВ и используется для количественной характеристики нефтяного потенциала керогена. Палинологи выделяют водорослевый, аморфный, травянистый, древесный и углистый керогены. Керогены I, II, III типов (Тиссо Б., Дюранд Б., Эспиталье Дж., Комбаз А., 1974) представляют собой смеси: кероген I типа является водорослево-аморфным, II типа - аморфно-травянисто-древесным и III типа - древесно-углистым.
На примере 25 ОПБ Iд-Vд типов изучены параметры зоны нефтеобразования (ЗНО) - характеристики кровли (К), интервала максимальной генерации (МГ) и подошвы (П): глубина (км), пластовая температура (°С), ОС витринита (, %), УПДК (Д, усл.ед.) и водородный индекс HI. Средние концентрации органического углерода (Сорг) изменяются от 0,7 до 8,5 %. Так как тип керогена во многом определяет параметры ЗНО, их вариации рассматривались в рамках двух групп керогенов: I-II и III типов. Параметры кровли ЗНО первой группы в значительной степени связаны с тектонодинамическим типом ОПБ. Особенно это касается глубины залегания (LK, км). Для Iд типа характерна наибольшая погруженность кровли зоны. Например, на площади Хиберниа (ОПБ Жанна-д-Арк) LK = 4,1 км, а на площади Булла-море (Южно-Каспийский ОПБ) даже 5,4 км. В ОПБ IVд типа (Сан-Хоакин, Среднеамазонский ОПБ) глубина кровли зоны снижается до 1,5-2,0 км. Пластовая температура изменяется менее четко. В отношении R° можно говорить лишь об общем диапазоне колебаний (0,40-0,65 %). Весьма показательна малая изменчивость УПДК: 0,28-0,34. Поэтому можно полагать, что деструкция керогена I-II типов начинается при Дк = 0,30. Параметры интервала пика генерации нефти отражают те же закономерности: значения Lмг наиболее велики для ОПБ Iд типа (4,9-7,5 км) и снижаются до 1,9-2,7 км для IVд типа, вариации температур 80-147 °С,=0,57-0,90 %, УПДК=0,33-0,45.
Подошва ЗНО отличается более четким изменением параметров. ОПБ Iд типа (прогнозно) характеризуются следующими значениями: Lп = 10-11 км; tп = 180-250 °С; = 1,2-1,6 %; Дп = 0,54-0,55; IIд типа соответственно 5-7 км; 145-190 °С; 1,35-1,60 %; 0,50-0,61; IIIд типа - 4,0-5,5 км; 140-164 °С; 1,4-1,5 %; 0,56-0,64; IVД типа - 3,0-4,4 км; 128-175 °С; 1,5-1,6 %; 0,68-0,70. Следовательно, с ростом градиента УПДК от 0,010 до 0,214 км-1 глубина подошвы ЗНО уменьшается в 2,5-3,0 раза, температура - в 1,4-1,5 раза, а УПДК растет в 1,2-1,3 раза, т.е. завершение процессов генерации и эмиграции нефти в условиях повышенной тектонодинамической возбужденности происходит на значительно меньших глубинах и при более низких температурах. Во всех случаях глубинные границы для керогена III типа располагаются ниже, чем для керогена I-II типов, что свидетельствует о более поздней деструкции керогена III типа, требующей более жестких динамокатагенетических и термобарических условий.
Большую роль в эмиграции нефти играет возрожденная вода, образующаяся при трансформации смектита (монтмориллонита) в иллит. В среднем глубина кровли зоны трансформации смектита идентифицируется наличием 80-90 % прослоев этого минерала, а подошвы - 10-20 %. С ростом УПДК эти глубинные границы приближаются к земной поверхности: 2,5-4,6 км для Iд типа - 1,4-2,7 км для Vд типа, т.е. и процесс трансформации глинистых минералов во многом определяется динамокатагенетическим фактором. Начало выделения возрожденных вод опережает начало генерации нефти для ОПБ IД-IIIд типов: разница в глубине снижается от 1,0 до 0,2-0,5 км. Для ОПБ IVд-Vд типов эти границы проходят на одном уровне. Подошва зоны трансформации смектита располагается значительно выше подошвы ЗНО: для ОПБ Iд-IIIд типов разница в глубинах составляет 1,0-2,2 км. По-видимому, в ОПБ IД-IIIд типов, которые обладают самым мощным осадочным чехлом, на глубине более 4-5 км влияние возрожденных вод в качестве транспортирующего нефть агента резко ослабевает и основную роль начинают играть ретроградные газонефтяные растворы. В ОПБ IVД-Vд типов роль возрожденных вод в первичной миграции нефти гораздо значительней.
Определение эмиграционного потенциала нефтематеринских пород осуществлялось по методике ВНИГРИ [1]. Для реконструкции начальных (исходных) значений водородного индекса (HIo, кг УВ/т Сорг) использована формула
где КЭМ - коэффициент эмиграции, зависящий от типа керогена, лито-генетических особенностей вмещающих пород и стадии катагенеза.
Для керогена II типа используют:, % - 0,45, 0,60, 0,70, 0,85, 1,15, 1,55; Кэм, доли ед. - 0,36, 0,52, 0,64, 0,78, 0,86, 0,91. Для баженитов и горючих сланцев соответствующие значения Кэм могут быть существенно ниже: 0,1, 0,2, 0,3, 0,5, 0,6, 0,7, а для лейптинитовых углей минимальны: 0,05, 0,10, 0,15, 0,25, 0,30, 0,40.
Эмиграционные потери битумоида определялись по разности начального и остаточного водородного индекса, т.е.
В связи с доминирующей ролью фактора динамокатагенеза можно предположить, что эмиграция нефтяных УВ с ростом УПДК увеличивается по закону арифметической прогрессии от 0 в кровле ЗНО до DHI в любом нижележащем интервале ЗНО. Тогда сумма эмиграционных потерь (SЭМ) составит:
где
Значение эмиграционного потенциала по водородному индексу , кг УВ/т нефтематеринских пород, с учетом катагенных потерь Сорг, может быть равным:
где Сорг берется в долях единицы.
По данным многих исследователей осуществлен расчет эмиграционного потенциаладля 30 объектов с керогеном I-II типов. Установлено, что глины кимериджского яруса ОПБ Жанна-Д'Арк продуцировали на глубинах 3500-4900 м от 12,7 до 26,2 кг УВ/т породы, что и обусловило формирование нефтяного гиганта Хиберниа. Нефтепроизводящие породы ОПБ Свердруп выявлены в отложениях нижнего мела (0,4-8,8 кг УВ/т породы), верхней юры (16,7-19,9) и триаса (до 27,4). Очень высоким эмиграционным потенциалом отличаются горючие сланцы эоценовой формации Грин-Ривер ОПБ Юинта (20,5-53,8), обеспечившие формирование десятков нефтяных скоплений. Карбонатные аргиллиты верхнеюрской формации Смаковер на территории Галф-Коста в интервале глубин 3380-5640 м могли продуцировать 1,2-31,8 кг УВ/т породы, что вызвало формирование залежей нефти в смежных карбонатных резервуарах. Сапропелевое доманикоидное ОВ зарифовых фаций Карачаганакского месторождения выделило 2,3-4,6 кг нефти на 1 т породы. На глубине 2400 м эмиграционный потенциал баженовской свиты Западной Сибири достигал 37,6 кг УВ на 1 т породы. Черные сланцы тоарского яруса Парижского бассейна на глубинах 2100-2800 м продуцировали 11,9-24,1 кг УВ на 1 т породы. Эмиграционный потенциал верхнеюрских сланцев Западно-Корейского ОПБ достиг на глубине 2900 м 17,2 кг УВ на 1 т породы. Значения для нефтематеринских пород ОПБ Сан-Хоакин, полученные авторами, близки к результатам Д.Х. Вельте (1987). В итоге по данным 30 объектов рассчитано следующее уравнение множественной корреляции:
Оно характеризуется высоким совокупным коэффициентом корреляции (rs= 0,88) и свидетельствует о доминирующей роли фактора динамокатагенеза (= 0,77) и содержания Сорг (= 0,79). Фактор экспоненциальной геохронотермы ЭГХТ имеет второстепенное значение (= 0,28).
Для 17 объектов с керогеном III типа получено уравнение
Совокупный коэффициент корреляции rs = 0,9. Частные коэффициенты корреляции 2-го порядка также указывают на преобладающее влияние динамокатагенеза (0,81) и РОВ (0,65).
По данным пиролиза водородный индекс углей варьирует следующим образом, кг УВ/т Сорг: средний карбон Донбасса - 120-45 (=1,27-1,62 %), вестфальский ярус Парижского бассейна - 300-90 (0,7- 1,35 %), пермская толща бассейнов Мчучума и Нгака - 267-94 (0,72- 0,80 %), палеоген Предальпийского прогиба - 180-270 (0,45-0,60 %), кайнозой дельты р. Махакам - 365-115(0,41-0,97 %), ОПБ Арджуна - 370-280 (0,54-0,74 %). По формулам (1)-(5) были определены значениядля 20 объектов (неоген- средний карбон), которые характеризуются содержанием Сорг от 20 до 82 %.
Результаты множественной корреляции имеют вид
Это уравнение отличается наиболее высокой теснотой связей переменных (rs = 0,95) и свидетельствует о преобладающем влиянии Сорг (0,61). Факторы УПДК и ЭГХТ занимают соответственно второе (0,44) и третье (0,35) места.
В итоге первичной миграции нефть из тонкозернистых материнских пород переходит в пористые, трещинные и кавернозные породы-коллекторы. Считается, что перенос большинства УВ осуществляется четырьмя способами: диффузионным, в молекулярном растворе, нефтяной и газовой фазах. На путях первичной миграции большая часть УВ теряется. Поэтому необходимо ввести понятие о модуле сохранения эмигрировавших УВ (т):
где 0,1 следует использовать для газообразных УВ, 0,2 - для конденсата, а 0,7 - для нефтяных УВ; Тнгм - возраст нефтегазоматеринской свиты, млн. лет (Резников А.Н., Назаренко B.C., 1995).
Общая формула подсчета геологических ресурсов нефти (Qгн, млн.т) характерна для объемно-генетического метода:
где- коэффициент аккумуляции нефти; - масса нефтепроизводивших пород, т/м3; hнм и FHC - соответственно толщина, м, и площадь распространения нефтепроизводивших пород, тыс. км2 .
Для оценки коэффициента аккумуляции нефти рассмотрены 28 эталонных регионов. Использованы средние глубины (палеоглубины) залегания нефтепроизводивших пород, их масса и значения ЭГХТ и УПДК. Нефтесборная площадь в каждом регионе замерялась с учетом его геологических особенностей по структурной карте на уровне средней глубины залегания. Толщина нефтепроизводившей породы в случае частого чередования песчаников и глин принималась равной толщине глинистой части разреза. Она варьирует от 50-100 м (Прикумский и Терско-Сунженский районы) до 500-1000 м (впадина Лос-Анджелес и Оринокский прогиб). Если материнские породы перекрывают и подстилают мощный резервуар, то использовалась их нефтепроизводившая толщина, в сумме равная 40 м: Прадхо-Бей, верхнемеловой горизонт Терско-Сунженского района, Белл-Крик, Западно-Канадский прогиб, грабен Амадиус. Осадочный чехол бассейна Жанна-Д'Арк осложнен многочисленными сбросами, которые облегчали вертикальную миграцию микронефти. Поэтому для месторождения Хиберниа нефтепроизводящая толщина верхнеюрских глин, питавших битумоидами нижнемеловые резервуары, принята ~200 м. В районе Хасси-Мессауд нефтепроизводившие силурийские аргиллиты отсутствуют. Это потребовало учета дальней горизонтальной миграции микронефти (17 км), ширины ее потока (108 км) и толщины эллиптического трещинного массива кембрий-ордовикских песчаников (540 м). Такой подход использовался Дж.Е. Смитом, Дж.Г. Эрдманом и Д.А. Моррисом (1971).
Исключительный интерес представляет богатейший Западно-Канадский бассейн [2], содержащий гигантские скопления битумов, которые произошли из жидкой нефти (в отношении 1,0:1,6), деградированной в результате жизнедеятельности аэробных бактерий. На склонах Канадского щита залежи битумов Атабаска, Уобаска, Колд-Лейк, Пис-Ривер и др. занимают всего 276 м стратиграфического разреза выше и ниже поверхности палеозойского несогласия, которое представляло собой идеальный путепровод дальней латеральной миграции УВ, образовавшихся в нефтематеринских толщах девона, карбона, триаса, юры и нижнего мела глубокого прогиба в юго-западной части бассейна. Эта гигантская флюидная система сверху ограничена региональным глинистым флюидоупором Джоли-Фоу позднеальбского возраста. Выше залегают нефтематеринские глины Уайт-Спекс I и II и Фиш-Скейлс от коньякского до сеноманского возраста, которые генерировали до 66,5 млрд. т микронефти, обусловившей образование в смежных песчаниках верхнего мела 1,5 млрд. т геологических запасов нефти (данные Бюро энергетических ресурсов Канады, 1988 г.). Коэффициент аккумуляции нефти в ловушках оказался довольно низким - 0,023, что вызвано геологической неоднородностью линзообразно залегающих верхнемеловых песчаников. В остальных интервалах разреза Западно-Канадского ОПБ значения варьируют от 0,011 до 0,0065, что подтверждает идею о широкомасштабной аккумуляции большей части жидкой нефти комплексов от нижнего мела до среднего девона в структурных и стратиграфических ловушках Канадского щита. Верхнедевонские рифовые резервуары большой высоты, заполнявшиеся УВ из нефтематеринских глин и известняков свит Дюверней и Синтия, перехватывали латеральный поток нефти, в результате чего = 0,023. Однако хорошая проницаемость карбонатных пород верхнего девона могла обусловить дальнюю внутрирезервуарную миграцию значительной части нефти. С учетом отдачи микронефти юрскими и триасовыми глинами в зону стратиграфического несогласия (49,6 млрд. т) общее количество эмигрировавших битумоидов достигало 1004,6 млрд. т, а общие ресурсы жидкой нефти в резервуарах ниже регионального флюидоупора Джоли-Фоу - 234,5 млрд. т. Поэтому общий коэффициент аккумуляции нефти в недрах Западно-Канадского ОПБ составляет 234,5:1004,6 = 0,233, что соответствует таковым районов Хиберниа, Хасси-Мессауд, Оринокского асфальтового пояса (0,212-0,225).
Значения коэффициента аккумуляции нефти позволяют достаточно условно сгруппировать изученные объекты в две группы: сравнительно геологически однородные (регионы Лос-Анджелес, Хиберниа, Апшероно-Хадыженский, Прикумский - К1 Сарир, Прадхо-Бей, Реконкаво, норвежский сектор Северного моря, Белл-Крик, Венский грабен, Хасси-Мессауд, Западно-Канадский - K1-D2; Оринокский, Амадиус) и геологически неоднородные (кумский горизонт Западно-Кубанского прогиба, юрские горизонты Прикумской области, верхнемеловой и альб-аптский горизонты Терско-Сунженского района, верхнемеловой горизонт Западно-Канадского прогиба, карбон Каратон-Тенгизского района). Первая группа отличается хорошими коллекторскими свойствами резервуаров, которые обеспечили весьма эффективную вторичную миграцию нефти и высокую степень ее аккумуляции в крупных структурных и стратиграфических ловушках. Вторая группа объединяет резервуары невысокой пористости и проницаемости, обладающие выраженной литологической изменчивостью по разрезу и площади. В них часто отмечается спорадическое распределение нефтеносности. Для каждой из этих групп установлена корреляционная зависимостьот Пэм:
и
Значения коэффициента корреляции соответственно 0,87 и 0,83. Уравнения (11) и (12) рекомендуется использовать при оценке перспективных и прогнозных ресурсов нефти.
По Е.Ф. Фролову, М.В. Фейгину (1970), ошибка оценки объемным методом запасов категории А в среднем равна ± 5 %, категории В - ± 15 %, категории С1 - ± 30 %, категории С2- ± 50 %. По А.Н. Воронову (1982), точность региональных прогнозных оценок не может быть выше ± 50-70 %. Погрешность при вычислении площадей эталонных участков достигает 25 %, объемов перспективных толщ - 27 %. В соответствии с формулой (10) оптимальные среднеквадратичные ошибки составляют: = 0,30; = 0,10;=0,40;=0,05;=0,20; = 0,25. Тогда =( 0,32 +0.12 + 0,42 + 0,052 + 0,22 + +0,252)1/2 = 0,3651/2 = 0,604. Следовательно, среднюю погрешность подсчета ресурсов нефти (газа) хронобаротермическим вариантом объемно-генетического метода можно принять равной ±60 %.
Кероген I и II типов наряду с УВ нефтяного ряда в ходе катагенеза генерирует и большое количество газообразных УВ: метана, этана, пропана и бутанов. Об этом свидетельствуют значения пластового газового фактора (, м3/т) в нефтяных скоплениях. В связи с указанным существует возможность оценки эмиграционного потенциала нефтяного попутного газа по формуле
где- эмиграционный потенциал газа, м3/т керогена I-II типов; - начальные геологические запасы нефти в смежных коллекторах, млрд. т;- коэффициент аккумуляции нефтяного попутного газа, принят равным.
Средние значения пластового газового фактора в разных регионах варьируют в широком диапазоне: 60-580 м3/т (табл.2), что определяется влиянием глубины залегания горизонтов и степенью физико-химического разрушения нефтяных скоплений. Рассчитанные значения эмиграционного потенциала нефтяного попутного газа возрастают параллельно с увеличением значений ЭГХТ и УПДК в интервале 3,0-259,0 м3/т породы. Выход газа позволяет подразделить все изученные ОПБ на 3 группы: обедненные газом (0,4-1,2 м3/кг), нормально газонасыщенные (1,6-2,3 м3/кг) и обогащенные газом (2,9-4,2 м3/кг). По-видимому, в бассейнах первой группы первичная миграция нефти происходила преимущественно в составе возрожденных вод, которые продуцировались в больших объемах мощными толщами смектитовых глин. В бассейнах второй группы значительную роль играли ретроградные газонефтяные растворы, а в бассейнах третьей группы последние имели доминирующее значение. По данным табл. 2 рассчитано уравнение множественной корреляции:
Следовательно, образование нефтяного попутного газа в первую очередь определяется динамокатагенетическим фактором, затем ЭГХТ и концентрацией в породах РОВ.
Е.Н. Рогозиной, Н.П. Силиной, З.Г. Каплан и др. (1986) проведены теоретические балансовые расчеты масштабов генерации летучих продуктов преобразования ОВ гумусовых клареновых углей карбона Донбасса. Начало генерации метана в заметных количествах отмечается в конце стадии МК2 (= 0,9 %), когда общие потери массы ОВ достигали 37 %, выход CO2- до 20 %, а метана не более 3 %, т.е. на этапе ПК1-МК2 выделилось почти 2/3 летучих веществ, считая на весь интервал градаций ПК1-АК3.
Автором произведены расчеты эмиграционного потенциала при катагенезе углей Донбасса в интервале максимальных глубин погружения 3,5-8,0 км (табл.3). Эти данные позволили получить уравнение множественной связи:
(= 0,98; = 0,68;=0,75).
Это уравнение может быть использовано для оценки эмиграционного потенциала метанообразования гумусовых углей.
Для характеристики эмиграционного потенциала газообразования при катагенезе материнских пород с керогеном III типа преобразуем уравнение (14):
Здесь принято, что превращения керогена III типа аналогичны таковым гумусовых углей Донбасса, т.е. по сравнению с материнскими породами с керогеном I-II типов на долю метана и его гомологов приходится примерно 1/3 общих эмиграционных потерь.
Для определения коэффициента аккумуляции УВ-газа в ловушках () использовались данные по 15 ОПБ: Iд типа - Таранаки, Новая Зеландия (), Сейбл, газоконденсатное месторождение Вентче (J3); IIд типа - Баренцевский (J), Дампьер, Австралия (Т3), Свердруп, Гекла (Т3-2), Карачаганак-Кобландинский , Астраханский (С2), Днепровско-Донецкий (C1); IIIд типа - Льянос, Гузиана, Колумбия , Сахаро-Ливийский, Хасси-Р'Мель (Т3-2), По, Малосса (Т2), Вилюйский (Т1-Р2), Куперс-Крик, Австралия (P1), Фрисландский, Нидерланды (С2); IVд типа - Аквитанский, Адур (J3). Во Фрисландском прогибе и ОПБ Куперс-Крик газопроизводившими были пласты каменных углей, поэтому эмиграционный потенциал определялся по уравнению (15). В ОПБ Таранаки, Баренцевском, Днепровско-Донецком, Льянос, Вилюйском и Аквитанском УВ-газ продуцировал кероген III типа, и значения рассчитывались по уравнению (16). Материнские породы с керогеном I-II типов установлены в ОПБ Сейбл, Свердруп, Карачаганак-Кобландинском, Астраханском, Дампьер, По, Сахаро-Ливийском, и значения определялись по уравнению (14). Толщины газопроизводивших углей составляли 20-200 м, остальных газопроизводивших пород - 50-650 м. При определении всех параметров газопроизводивших пород использовались те же принципы, что и для нефтепроизводивших пород. Низким газовым эмиграционным потенциалом (12,1-27,2 м3/т породы) характеризуются материнские породы ОПБ Сейбл, Таранаки, Баренцевского, Свердруп, Днепровско-Донецкого, Вилюйского, Куперс-Крик и Фрисландского; средним (39,9-50,4) - ОПБ Дампьер, Льянос, Аквитанского и высоким (66,0-121,0) районов Карачаганак-Кобландинского, Астраханского, Хасси Р'Мель, Малосса.
Связь между и отличается довольно высоким коэффициентом корреляции (0,80) и имеет вид уравнения:
Это уравнение можно рекомендовать при оценке перспективных и прогнозных ресурсов УВ-газа в резервуарах I группы (геологически однородных). По аналогии с аккумуляцией УВ нефтяного ряда для резервуаров II группы (геологически неоднородных) предлагается приближенная формула:
Формирование газоконденсатных скоплений нижнемелового горизонта Западного Предкавказья обязано двум газоматеринским толщам - нижнемеловой, которая распространена повсеместно, и юрской, отсутствующей в северной части региона. Альб-аптские газопроизводившие породы распространены на площади 20 тыс. км2 при средней глубине 3,3 км и средней толщине 180 м;= 2,3 т/м3; Сорг = 1,4 %;= 1,90; Д - 0,36;=0,0243.
а максимально возможное значение = 0,063. За счет альб-аптских глинистых пород в ловушках региона накопилось газа: Vгг = 0,063 • 0,0243 • 9,4•2,3 • 180•20 = 119,2 млрд. м3.
Начальные геологические запасы газа составляли 375,7 млрд. м3.Следовательно, 256,5 млрд. м3 газа аккумулировалось в ловушках региона за счет генерации в породах средней и нижней юры, что подтверждает предположения А.В.Бочкарева (1995).
В табл. 4 приведены примеры подсчета ресурсов нефти хронобаротермическим вариантом объемно-генетического метода, которые характеризуют ОПБ lд-IVд типов, причем выбраны наиболее сложные объекты, принадлежащие преимущественно к II группе. В западной части Сулакской впадины трещинные коллекторы эоцена и верхнего мела перекрываются нижнемайкопскими нефтематеринскими глинами, которые продуцировали до 660 млн. т микронефти. Пологие структурные ловушки здесь могут содержать минимум 12 млн. т прогнозных ресурсов нефти. Основные геологические запасы нефти кумского горизонта Западно-Кубанского прогиба уже открыты в пределах южного борта (54 млн. т), поэтому можно рассчитывать на приращение более 2 млн. т нефти. Весьма перспективными являются хадуминиты Восточного Предкавказья. На территории Восточного Ставрополья они могут содержать более 70 млн. т нефти. В стратиграфических ловушках среднеюрских отложений Восточно-Кубанской впадины прогнозируется до 13 млн. т нефти. В нижнетриасовом комплексе Прикумской НГО перспективные ресурсы по отдельным блокам предполагаются от 11 до 27 млн. т. В Курейской синеклизе Сибирской платформы сосредоточено до 400 млн. т нефти. Предполагается нефть в промышленных количествах и на территории Центрального прогиба Армении (до 90 млн. т в комплексах палеогена и верхнего мела). Более 50 млн. т нефти можно еще открыть в нижнекембрийском и вендском комплексах Предпатомского прогиба Сибирской платформы.
Интересно сопоставить результаты подсчета прогнозных ресурсов нефти хронобаротермическим вариантом объемно-генетического метода и обычным объемным методом, произведенным Г.Л. Долтоном, К.Дж. Бердом, Р.А. Кровелли (1987) на территории 1002 Арктического склона Аляски [3]. В районе Томсон-Кемик геофизическими методами прогнозируются стратиграфические ловушки в песчаных резервуарах нижнего мела. Песчаник Кемик перекрывается и подстилается глинистыми сланцами Пеббл (баррем) и Кингак (берриас-верхняя юра). Эта площадь соседствует с шельфовым районом Пойнт-Томсон (IД тип) и может быть отнесена к IIд типу. По нашим данным прогнозные ресурсы нефти составляют 64 ± 38 млн. т, а по данным Г.Л. Долтона и др. (1987) - 39 млн. т (средняя оценка). Район складчатой формации Эллесмериан (нижний карбон-неоком) включает в основном структурные ловушки в песчаных резервуарах, которые возникли вследствие развития пликативных и разрывных дислокаций кряжа Брукс. Нефтематеринские глинистые породы верхней и нижней юры содержат кероген II типа, а нижнего триаса и нижнего миссисипия - III типа. Всего нами прогнозируется до 836 млн. т нефти, а Г.Л. Долтоном и др. (1987) - 936 млн. т. Как видно, совпадение результатов очень хорошее, тем более, если учесть, что находящийся в основании осадочного чехла комплекс карбонатных пород от девона до протерозоя принят в качестве газопродуктивного (Д >= 0,75).
Нами определены начальные геологические ресурсы нефтяного попутного газа по объектам Сулакской впадины, Западно-Кубанского прогиба, Прикумской НГО, Среднеобской НГО, Курейской синеклизы, Приереванского прогиба, Предпатомского прогиба и территории 1002 Арктического склона Аляски. Коэффициенты аккумуляции УВ-газа определялись в большинстве случаев как минимальные по уравнению для резервуаров II группы (18) и варьировали в пределах 0,027-0,092. Для однородных резервуаров территории 1002 Арктического склона Аляски использовалось уравнение (17), где значения = 0,110-0,234. В ловушках нижнемеловых отложений территории 1002 Арктического склона Аляски прогнозируется 28 ± 16 млрд. м3 газа, что довольно близко к средней цифре ресурсов по данным Г.Л. Долтона и др.(1987) - 43,6 млрд. м3. В районе складчатых пород формации Эллесмериан предполагаются 408 млрд. м3 газа, что соответствует их оценкам в размере 415 млрд. м3 при вероятности 0,5.
Результаты подсчета ресурсов свободного УВ-газа приведены в табл.5. Для глубокозалегающих объектов Восточно-Кубанской впадины и Западно-Кубанского прогиба значения коэффициента аккумуляции газа определялись по формуле (18), так как в них отсутствуют крупные ловушки УВ. Значения =0,047-0,076. В толщах Терско-Сунженской антиклинальной зоны, впадин Анадарко и Пайсенс существуют крупные структурные ловушки, оцененные геологическими и геофизическими методами. Поэтому для них использовалась формула (17), по которой получены значения от 0,145 до 0,176. По данным П. Кроу (1979) потенциальные ресурсы газа в газовой нижней зоне впадины Анадарко превышают 3 трлн. м3 , что подтверждается и нашими расчетами. Следовательно, недра Восточно-Кубанской впадины содержат еще около 80 млрд. м3 газа, а Западно-Кубанского прогиба - более 800 млрд. м3. В карбонатном коллекторе оксфорда-кимериджа западной части Терско-Сунженской зоны прогнозируется свыше 90 млрд. м3, а в восточной части - более 300 млрд. м3 УВ-газа с высокими концентрациями H2S и СO2 .
Таким образом, проведенное исследование на большом фактическом материале подтверждает современные представления о ведущей роли динамокатагенеза в нефтегазообразовании и нефтегазонакоплении. Разработанный нами хронобаротермический вариант объемно-генетического метода позволяет на новой основе производить оценку прогнозных и перспективных ресурсов нефти и газа в любых осадочно-породных бассейнах земного шара.
1. Неручев С.Г. Методы оценки нефте- и газоматеринского потенциала седиментитов. - М.: Наука, 1982.
2. Masters J.A. Lower Cretaceous Oil and Gas in Western Canada -Elmworth / Case study of a DeepBasin Gas Field, Tulsa, Okla. - 1984. -P. 1-38.
3. Petroleum Geology of the Nor-then Part of the Arctic National wildlife Refuge Northeastern Alaska/ K.J. Bird and L.B. Magoon // U.S. Geological Syrvey Bulletin 1778. - 1987. -329 p.
The present article deals with classification of sedimentary-rock basins of the World by extent of tectonodynamic activation, parameters of oil-generation zone in basins of different types, new procedures of calculating oil and gas emigration potential of source rocks, chromobarothermal variant of volumetric-genetic method of calculating hydrocarbon resources. Figures of promising and prognostic oil and gas resources are given for a number of basins.
Таблица 1 КЛАССИФИКАЦИЯ ОПБ ЗЕМНОГО ШАРА ПО СТЕПЕНИ ТЕКТОНОДИНАМИЧЕСКОЙ ВОЗБУЖДЕННОСТИ
Тип |
Степень тектонодинамической возбужденности |
Глубина залегания горизонтов, км |
Число изученных интервалов |
Уравнение регрессии |
Коэффициент корреляции |
Iд |
Очень слабая |
0,4-6,3 |
568 |
|
0,79 |
IIд |
Слабая |
0,4-8,4 |
819 |
|
0,81 |
IIIд |
Умеренная |
0,4-9,4 |
681 |
|
0,82 |
IVд |
Повышенная |
0,3-6,6 |
535 |
|
0,84 |
Vд |
Сильная |
0,2-6,2 |
412 |
|
0,87 |
VIд |
Очень сильная |
0,2-4,6 |
58 |
|
0,85 |
VIIд |
Максимальная |
0,4-4,0 |
30 |
|
0,87 |
Таблица 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭМИГРАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА НЕФТЯНОГО ПОПУТНОГО ГАЗА
Регион, возраст нефтегазоматеринских пород |
Число месторождений |
|
Д |
Сорг, % |
, м3/т |
, м3 газа/т породы |
Выход газа, м3 /кг микронефти |
ОПБ Iд типа |
|||||||
Калифорния, |
9 |
1,80 |
0,37 |
3,0 |
300 |
35,4 |
2,3 |
Жанна-д'Арк, J3 |
1 |
2,38 |
0,38 |
3,0 |
200 |
35,3 |
1,6 |
ОПБ IIд типа |
|||||||
Апшероно-Хадыженский, |
7 |
1,58 |
0,34 |
1,5 |
170 |
4,7 |
1,2 |
Западно-Кубанский прогиб, |
4 |
1,60 |
0,39 |
3,0 |
245 |
29,3 |
1,8 |
Прикумский, K1al |
2 |
1,94 |
0,35 |
1,0 |
60 |
3,0 |
0,4 |
Прикумский, К1а-br |
8 |
1,95 |
0,37 |
1,0 |
175 |
13,0 |
1,2 |
Прикумский, J3-2 |
4 |
1,90 |
0,38 |
2,0 |
150 |
15,3 |
1,0 |
Сирт, К2 |
2 |
1,84 |
0,42 |
1,9 |
110 |
16,0 |
0,8 |
Арктический склон Аляски, K1 |
4 |
1,80 |
0,43 |
3,0 |
400 |
70,6 |
2,9 |
Реконкаво, K1 |
7 |
1,74 |
0,40 |
1,0 |
100 |
9,2 |
0,7 |
Норвежский сектор |
2 |
1,96 |
0,39 |
2,2 |
280 |
37,0 |
2,1 |
Северного моря, J3 |
|
|
|
|
|
|
|
Каратон-Тенгизский, C1 |
1 |
2,39 |
0,65 |
2,0 |
580 |
259,0 |
4,2 |
ОПБ IIIд типа |
|||||||
Терско-Сунженский, |
8 |
2,00 |
0,44 |
2,0 |
400 |
75,7 |
3,1 |
Терско-Сунженский, K1al-a |
4 |
2,00 |
0,44 |
1,0 |
420 |
67,9 |
3,2 |
Паудер-Ривер, K1al |
1 |
1,62 |
0,37 |
2,0 |
100 |
7,1 |
0,7 |
Венский грабен, J3 |
5 |
1,90 |
0,54 |
1,8 |
290 |
38,7 |
2,3 |
Алжирская Сахара, S |
4 |
1,82 |
0,49 |
7,0 |
275 |
92,0 |
2,0 |
ОПБ IVд типа |
|||||||
Западно-Канадский прогиб, К2 |
3 |
1,63 |
0,40 |
1,5 |
110 |
9,9 |
0,7 |
Западно-Канадский прогиб, D3 |
9 |
2,44 |
0,70 |
1,5 |
400 |
206,0 |
3,1 |
Таблица 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭМИГРАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА МЕТАНООБРАЗОВАНИЯ ПРИ КАТАГЕНЕЗЕ ГУМУСОВЫХ КЛАРЕНОВЫХ УГЛЕЙ КАРБОНА ДОНБАССА
Максимальная глубина погружения, км |
,% |
|
Д |
Остаточный выход метана qCH4, м3/т |
Коэффициент эмиграции метана |
Начальный выход метана,м3/т |
Эмиграционные потери метана,, м3/т |
|
Сумма эмиграционных потерь метана, м3/т |
Сорг, доли ед. |
Эмиграционный потенциал углей по метану, м3/т |
3,5 |
1,0 |
2,07 |
0,38 |
19 |
0,05 |
20 |
1 |
1,0 |
0,5 |
0,84 |
0,3 |
4,0 |
1,4 |
2,25 |
0,52 |
25 |
0,10 |
28 |
3 |
8,0 |
12 |
0,87 |
7,3 |
4,5 |
2,0 |
2,46 |
0,68 |
27 |
0,15 |
32 |
5 |
16,0 |
40 |
0,88 |
24,6 |
5,0 |
2,6 |
2,68 |
0,86 |
29 |
0,20 |
36 |
7 |
25,0 |
88 |
0,88 |
54,2 |
5,5 |
3,0 |
2,94 |
0,91 |
31 |
0,25 |
41 |
10 |
27,5 |
138 |
0,89 |
86,0 |
6,0 |
3,4 |
3,21 |
0,94 |
34 |
0,30 |
49 |
15 |
29,0 |
218 |
0,89 |
135,8 |
6,5 |
4,2 |
3,52 |
1,18 |
32 |
0,35 |
49 |
17 |
41,0 |
348 |
0,89 |
216,8 |
7,0 |
4,9 |
3,86 |
1,28 |
28 |
0,40 |
47 |
19 |
46,0 |
437 |
0,89 |
272,2 |
7,5 |
5,3 |
4,27 |
1,24 |
26 |
0,42 |
45 |
19 |
44,0 |
418 |
0,90 |
263,3 |
8,0 |
5,6 |
4,68 |
1,16 |
24 |
0,44 |
43 |
19 |
40,0 |
408 |
0,90 |
257,0 |
Таблица 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ И ПРОГНОЗНЫХ РЕСУРСОВ НЕФТИ
Регион |
Тип ОПБ |
Нефтепроизводившие породы |
Эмиграционный потенциал , кг микронефти/т породы |
Модуль сохранения эмигрировавшей микронефти |
Общее количество эмигрировавшей микронефти , млрд. т |
Плотность эмиграции микронефти с 1 км2, млн. т |
Вероятный коэффициент аккумуляции нефти |
Начальные геологические ресурсы нефти в смежных коллекторах,, млн. т |
||||||
Возраст, млн. лет |
Толщина, м |
Сорг, % |
Глубина залегания, км |
Площадь распространения, тыс. км2 |
Д |
|
||||||||
Западная часть Сулакской впадины |
Iд |
, 34,5 |
20 |
3,0 |
6,5 |
2,5 |
0,39 |
2,03 |
20,6 |
0,295 |
0,66 |
0,33 |
0,045 |
30±18 |
Западно-Кубанский прогиб |
Iд |
, 42 |
150 |
3,0 |
6,5 |
3,0 |
0,44 |
2,10 |
28,8 |
0,267 |
9,34 |
3,10 |
0,015 |
140±84 |
Восточное Ставрополье |
IIд |
, 33 |
100 |
3,5 |
2,5 |
35,0 |
0,29 |
1,57 |
2,9 |
0,304 |
7,10 |
0,20 |
0,010 |
71 ±43 |
Восточно-Кубанская впадина |
IIд |
J2, 160 |
50 |
2,3 |
5,2 |
3,5 |
0,44 |
2,24 |
14,0 |
0,145 |
0,89 |
0,25 |
0,015 |
13±8 |
Озексуатско-Величаевский |
IIIд |
Т1, 225 |
30 |
1,6 |
3,7 |
2,7 |
0,41 |
2,00 |
18,8 |
0,128 |
0,47 |
0,17 |
0,024 |
11±7 |
Ногайский |
IIIд |
T1, 225 |
30 |
2,2 |
4,6 |
3,5 |
0,53 |
2,20 |
40,8 |
0,128 |
1,37 |
0,39 |
0,020 |
27±16 |
Бажиганско-Чернорынковский |
IIIд |
Т1, 225 |
30 |
1,0 |
5,0 |
2,0 |
0,58 |
2,30 |
45,4 |
0,128 |
0,89 |
0,44 |
0,020 |
18±11 |
Курейская синеклиза |
IIIд |
S, 430 |
20 |
2,5 |
3,5 |
70,0 |
0,48 |
1,8 |
30,5 |
0,101 |
9,92 |
0,14 |
0,040 |
397±238 |
Центральный прогиб Армении |
IVд |
, 34 |
300 |
1,0 |
2,5 |
4,0 |
0,39 |
1,37 |
2,6 |
0,299 |
2,05 |
0,51 |
0,010 |
21±12 |
- |
IVд |
, 40 |
20 |
0,9 |
3,5 |
4,0 |
0,57 |
1,50 |
13,0 |
0,273 |
0,68 |
0,17 |
0,010 |
7±4 |
" |
IVд |
, 66 |
200 |
0,8 |
4,5 |
4,0 |
0,62 |
1,79 |
15,5 |
0,211 |
6,54 |
1,64 |
0,010 |
65±39 |
Предпатомский прогиб |
IVд |
600 |
100 |
0,6 |
2,8 |
80,0 |
0,38 |
2,00 |
11,0 |
0,091 |
19,22 |
0,24 |
0,007 |
134±81 |
Территория 1002 Арктического склона Аляски |
IIд |
К1, 126 |
40 |
2,0 |
5,6 |
1,3 |
0,52 |
2,12 |
37,9 |
0,159 |
0,80 |
0,61 |
0,080 |
64±38 |
" |
IIIд |
J3, 136 |
20 |
1,7 |
4,0* |
4,7 |
0,64 |
1,65 |
50,8 |
0,154 |
1,84 |
0,39 |
0,090 |
165±99 |
- |
IIIд |
J1, 190 |
20 |
1,7 |
4,2* |
4,7 |
0,65 |
1,73 |
53,1 |
0,135 |
1,69 |
0,36 |
0,240 |
406±244 |
" |
IIIд |
Т1, 220 |
40 |
0,9 |
4,4* |
4,7 |
0,66 |
1,81 |
18,6 |
0,128 |
1,13 |
0,24 |
0,160 |
180±108 |
" |
IIIд |
С1, 355 |
40 |
1,8 |
5,5* |
4,7 |
0,70 |
2,23 |
26,7 |
0,108 |
1,41 |
0,30 |
0,060 |
85±51 |
Максимальная палеоглубина.
Таблица 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ И ПРОГНОЗНЫХ РЕСУРСОВ СВОБОДНОГО ГАЗА
Регион |
Тип ОПБ |
Газопроизводившие породы |
Эмиграционный потенциал УВ-газа ,м3/т породы |
Модуль сохранения эмигрировавшего УВ-газа |
Общее количество эмигрировавшего УВ-газа млрдм3 |
Плотность эмиграции УВ-газа с 1 км2, млрд. м3 |
Вероятный коэффициент аккумуляции свободного газа |
Начальные геологические ресурсы газа в смежных коллекторах млрд. м3 |
||||||
Возраст, млн. лет |
Толщина, м |
Сорг,% |
Глубина залегания, км |
Площадь распространения, тыс. км2 |
Д |
|
||||||||
Восточно-Кубанская впадина |
IIд |
J2, 165 |
50 |
2,3 |
5,2 |
3,5 |
0,50 |
2,24 |
33,4 |
0,0203 |
303 |
0,09 |
0,051 |
15±9 |
" |
IIд |
Т2, 218 |
100 |
2,2 |
6,5 |
4,0 |
0,70 |
2,78 |
67,6 |
0,0183 |
1300 |
0,32 |
0,049 |
64±38 |
Западно-Кубанский прогиб |
IIIд |
,45 |
100 |
1,0 |
7,0 |
3,0 |
0,80 |
2,27 |
61,8 |
0,0366 |
1840 |
0,61 |
0,047 |
86±52 |
» |
IIIд |
К1, 108 |
300 |
2,0 |
8,0 |
7,0 |
0,90 |
2,81 |
86,9 |
0,0242 |
12056 |
1,72 |
0,076 |
916±550 |
» |
IIIд |
J2, 165 |
200 |
2,3 |
8,0 |
10,0 |
1,00 |
3,04 |
103,1 |
0,0203 |
11469 |
1,15 |
0,057 |
654±392 |
» |
IIIд |
Т2, 218 |
100 |
2,2 |
8,5 |
6,0 |
1,05 |
3,84 |
127,7 |
0,0183 |
3850 |
0,64 |
0,060 |
231±139 |
Запад Терско-Сунженской зоны |
IIIд |
J2-3, 155 |
30 |
3,0 |
7,5 |
3,5 |
0,90 |
3,00 |
93,4 |
0,0208 |
553 |
0,16 |
0,163 |
90±54 |
Восток Терско-Сунженской зоны |
IIIд |
I2-3, 155 |
30 |
3,0 |
8,0 |
9,5 |
0,95 |
3,05 |
111,7 |
0,0208 |
1807 |
0,19 |
0,172 |
311±186 |
Впадина Анадарко, США |
IIIд |
О, 480 |
120 |
0,7 |
8,5 |
25,0 |
0,95 |
4,00 |
118,9 |
0,0139 |
13635 |
0,55 |
0,176 |
2400±1440 |
Впадина Пайсенс, США |
IVд |
К2, 73 |
40 |
Уголь |
3,8 |
19,0 |
0,79 |
2,07 |
32,7 |
0,0288 |
1074 |
0,06 |
0,145 |
156±93 |