|
© Б.А. Соловьев, Ю.А. Иванов, А.Н. Кондратьев, 2002 |
СРЕДНЕКАМЕННОУГОЛЬНЫЙ ТЕРРИГЕННЫЙ КОМПЛЕКС ЗАПАДА ПРИКАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ - ВОЗМОЖНЫЙ ОБЪЕКТ ПОИСКОВ КРУПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА
Б.А. Соловьев, Ю.А. Иванов, А.Н. Кондратьев (ВНИГНИ)
На территории Прикаспийской впадины в подсолевых карбонатных отложениях верхнего палеозоя открыты крупнейшие по запасам месторождения УВ: Карачаганак, Жанажол, Тенгиз, Кашаган и Астраханское. Поиски скоплений УВ в подсолевых терригенных резервуарах Прикаспийской впадины сколько-нибудь значительных результатов не дали.
Приуроченность открытых месторождений к крупным карбонатным массивам позднедевон-раннебашкирского и раннепермского возраста имела решающее значение при оценке перспектив нефтегазоносности западной слабоизученной части Прикаспийской впадины и определяла стратегию нефтегазопоисковых работ в этой части региона. Основные перспективы здесь также, связывались с верхнедевон-турнейским, верхневизе-нижнебашкирским и в меньшей степени с нижнепермскими карбонатными комплексами. Поисковые работы были нацелены на выявление крупных карбонатных построек и связанных с ними месторождений. Однако ожидаемых результатов на выбранном направлении достигнуто не было, хотя и были получены прямые доказательства нефтегазоносности нижнепермских подсолевых отложений: в скв.1 Ерусланская в процессе бурения при забое 5821 м произошло открытое аварийное фонтанирование нефтегазовой смесью и в скв. 1 Упрямовская при использовании испытателя пластов на трубах (ИПТ) в интервале 5935-5979 м (совместное опробование низов артинских и верхов верхнемосковских отложений) получен приток нефти дебитом 12 м3/сут.
Предположение о развитии в западной российской части Прикаспийской впадины карбонатных массивов или крупных органогенных построек не подтверждено результатами бурения. Широкое развитие карбонатных отложений верхнего палеозоя установлено лишь на внешнем западном обрамлении Прикаспийской впадины. Нижнепермские карбонаты мощностью до 800 м вглубь впадины замещаются глубоководными глинисто-кремнисто-карбонатными образованиями, содержащими в нижней части разреза конгломератобрекчии из обломков мелководных известняков. Мощность комплекса колеблется от 50 до 150 м. В южной части западной прибортовой зоны Прикаспийской впадины фиксируется исключительно карбонатно-обломочная нижнепермская толща повышенной мощности (до 600 м).
Верхнедевон-турнейский и верхневизе-нижнебашкирский карбонатные комплексы, развитые во внешнем обрамлении Прикаспийской впадины, с востока ограничены уступами, совпадающими в плане между собой. В северной части исследуемой территории они в целом совпадают и с нижнепермским уступом, а несколько южнее Лободинского бортового пересечения смещаются от него на восток на расстояние до 30 км.
В Прикаспийской впадине, к востоку от верхнедевон-турнейского и верхневизе-нижнебашкирского карбонатных уступов синхронные им отложения бурением не вскрыты. Однако есть основания предполагать, что они будут представлены преимущественно депрессионными фациями. Об этом свидетельствуют результаты бурения скв.1 Черная Падина в Саратовской области. Верхнюю часть подсолевого разреза в этой скважине слагают маломощные (130 м) карбонатно-глинистые отложения нижней перми и мощная (1010 м) верхнебашкирско-нижнемосковская терригенная толща. Ниже (интервал 5580-5610 м) вскрыты верхневизе-нижнебашкирские карбонатно-кремнистые образования глубоководного генезиса, далее нижне-верхневизейские аргиллиты (65 м) и турнейские глинисто-кремнисто-карбонатные породы (45 м). Таким образом, результаты бурения скв.1 Черная Падина подтверждают преимущественно глубоководный генезис турнейских и верхневизе-нижнебашкирских отложений во внутренней части Прикаспийской впадины. В то же время не исключена возможность развития на отдельных приподнятых участках одиночных внутрибассейновых органогенных построек позднедевон-раннебашкирского возраста. Подтверждением этого является также разрез скв.1 Черная Падина. В его основании (5835-5910 м) вскрыта пачка светлых биогермных известняков с фауной рифостроителей среднефранского возраста.
Обобщение разрезов скважин, пробуренных в западной части Прикаспийской впадины, позволило выявить развитие здесь мощной толщи терригенных сероцветных образований среднекаменноугольного (позднебашкирско-раннемосковского) возраста, образующих гигантскую клиноформную структуру [2,3]. Вскрытая мощность этих отложений превышает 1400 м, а по данным сейсморазведки может достигать 2500 м (рис. 1).
Верхнебашкирско-нижнемосковские терригенные отложения широко развиты и во внешней бортовой зоне Прикаспийской впадины, где они представлены сероцветами, сложенными глинами, частью алевритистыми и песчанистыми, глинистыми алевролитами, песчано-алевритовыми и карбонатными породами. Среди последних распространены шламовые разности, имеются конгломераты, состоящие из галек известняка, сцементированных карбонатным материалом. В верхней части разреза присутствует обугленный растительный детрит. Фиксируется в целом ритмичное строение рассматриваемой толщи [2]. Выделяются семь-восемь ритмов. В основании ритма залегают песчано-алевролитовые породы мощностью 1-50 м, выше глины, а в кровле ритма находятся пласты известняков мощностью от 1-2 до 5-10 м. Последние из-за размывов прослеживаются неповсеместно. Отложения формировались в условиях прибрежной аллювиальной равнины и мелководного шельфа с развитой системой авандельтовых протоков, с которыми связываются зоны повышенной песчанистости. Отложения расчленяются на мелекесский и Верейский горизонты.
Отложения рассматриваемой толщи характеризуются постепенным возрастанием мощности с северо-запада, от склона Воронежской антеклизы (области сноса обломочного материала), на юго-восток, к верхневизе-нижнебашкирскому карбонатному уступу, соответственно от 0 до 300-400 м. За карбонатным уступом фиксируется резкое возрастание мощности рассматриваемой толщи. Так, на Лободинском пересечении карбонатного уступа мощность терригенных отложений возрастает с 315 м в скв.262 (на краю уступа) до 1049 м (вскрытая мощность) в скв.263, находящейся уже в пределах Прикаспийской впадины всего лишь в 5 км восточнее первой. По геофизическим данным невскрытая мощность терригенного комплекса в скв.263 может достичь 700 м. Близкой к скв.263 мощностью терригенной толщи характеризуется разрез скв. 3 Упрямовская (1411 м), пробуренной в 15 км восточнее карбонатного уступа. В наиболее глубокой (7013 м) скв.1 Ахтубинская мощность терригенных верхнебашкирско-нижнемосковских отложений превышает 770 м (рис. 2). В пределах Прикаспийской впадины стратиграфический объем терригенного верхнебашкирско-нижнемосковского комплекса по палинологическим данным расширяется. Если на Приволжской моноклинали (перед карбонатным уступом) ниже мелекесских отложений развиты терригенные породы черемшанского горизонта, то в Прикаспийской впадине по спорово-пыльцевым комплексам фиксируются отложения не только названного горизонта, но вышележащих - каширского и подольского горизонтов московского яруса (скв.263 Лободинская и скв.1 Черная Падина). Во вскрытых разрезах на территории впадины толща представлена темно-серыми и черными аргиллитами с прослоями песчано-алевролитовых пород.
Во вскрытых единичных разрезах терригенного верхнебашкирско- нижнемосковского комплекса запада Прикаспийской впадины не удалось встретить сколько-нибудь заметных песчаных резервуаров, которые могли бы служить вместилищами для залежей УВ. В связи с этим данный комплекс многими исследователями рассматривается в целом как бесперспективный на нефть и газ. Однако при крайне низкой изученности комплекса преимущественно глинистый состав вскрываемых отложений в небольшом числе скважин не может служить доказательством бесперспективности мощного терригенного комплекса, который регионально-нефтегазоносен в обрамлении Прикаспийской впадины. Здесь в разрезе комплекса выделяется до 12 коллекторских пластов песчаников, продуктивных на 25 месторождениях нефти и газа ближайшего обрамления впадины.
Признаки продуктивности рассматриваемого терригенного комплекса глубоководной котловины установлены в скважинах Карпенского профиля, пересекшего верхневизе-нижнебашкирский бортовой уступ в северо-западной части региона. В скв. 6, 7, 9 и 11 отмечены газопроявления и при испытании получены небольшие (до 10 тыс. м3/сут) притоки газа. Зафиксировано аномально высокое пластовое давление (АВПД) - до 60 МПа на глубине несколько более 4000 м. При опробовании ИПТ терригенного комплекса в скв.1 Упрямовская (6040-6100 м), пробуренной в 15 км к востоку от западного бортового карбонатного уступа, получен непромышленный приток газа, при этом пластовое давление составило 115 МПа.
Имеющиеся геолого-геофизические материалы позволяют охарактеризовать возможную модель формирования верхнебашкирско-нижнемосковского терригенного комплекса в пределах Прикаспийской впадины.
В предбашкирское время последняя представляла собой глубоководную морскую котловину, заполнение которой происходило в течение позднебашкирского и раннемосковского времени. В этот период Прикаспийская морская глубоководная котловина являлась базисом эрозии мощно развитой речной системы Русской плиты. Транспортировка обломочного материала в Прикаспийский бассейн осуществлялась в основном с северных районов Русской плиты через Рязано-Саратовский прогиб, где находилось русло основного водотока мелекесско-верейского времени. Осадки накапливались в условиях гумидного климата, обусловившего формирование полноводной гидрографической сети. За краем континентального шельфа, определявшегося положением кромки верхневизе-нижнебашкирского карбонатного уступа, на континентальном склоне в условиях большой энергии подводного рельефа развивались лавинные процессы с формированием осадков подводных каньонов и обвально-оползневых тел. Осадки в бассейне разносились вдольбереговыми и придонными контурными течениями. При этом могли формироваться песчаные тела значительной мощности и протяженности [1].
Характер распространения верхнебашкирско-нижнемосковских отложений позволяет предполагать, что основное течение в бассейне было направлено против часовой стрелки. Минимальные значения мощности этих отложений (вплоть до полного выклинивания) фиксируются в северной прибортовой зоне на территории Западно-Казахстанской области; западнее в пределах Саратовской области идет нарастание мощности этих отложений до 1010 м (скв.1 Черная Падина), а вдоль западного борта располагается область максимальных (до 2000 м и более) мощностей рассматриваемых отложений. Материалы сейсморазведки позволяют предполагать, что отложения верхнебашкирско-нижнемосковского терригенного комплекса распространены в пределах всей западной половины Прикаспийской впадины.
Распределение литологических разностей пород, слагающих рассматриваемую терригенную толщу в Прикаспийской глубоководной котловине, определялось процессами накопления осадков, имевшими лавинный характер, и последующим их перераспределением в бассейне под воздействием господствовавших течений. Изучение процессов накопления дельтовых отложений в глубоководном морском бассейне позволило Р.Ч. Селли [4] сделать вывод о том, что песчаный материал должен был передислоцироваться волокущими морскими течениями к периферии дельты. Тогда ориентировка песчаных тел будет перпендикулярна к направлениям дельтовых проток. В рассматриваемом случае терригенный материал, поступавший в бассейн с севера, в основном через территорию Рязано-Саратовского прогиба, сносился циркуляционным течением вдоль верхневизе-нижнебашкирского карбонатного уступа в южном направлении. Одновременно на осадки глубоководной котловины воздействовали придонные течения [1].
Таким образом, в глубоководном Прикаспийском бассейне позднебашкирско-раннемосковского времени существовал сложный механизм движения осадков по континентальному склону и их перераспределения под влиянием морских течений. Указанные факторы определили размещение по площади и в разрезе пород различного гранулометрического состава. Выносимые речной системой в глубоководный морской бассейн осадки состояли преимущественно из глинистого материала. Тем не менее в составе отложений определенную роль должна играть и песчаная фракция, содержание которой, по данным Г.М. Ярикова, постепенно снижается в мелководной зоне с 50 до 30 % и менее с северо-запада на юго-восток, по мере приближения к верхневизе-нижнебашкирскому карбонатному бортовому уступу Прикаспийской впадины. Вместе с тем даже при 10%-м содержании песчаного материала, накапливающегося в авандельтовых отложениях шельфовой зоны и затем перемещающегося в глубоководную область бассейна, в последней должно было сосредоточиться значительное его количество. Песчаные отложения обычно концентрируются в каньонах и глубоководных руслах в зонах градиентного изменения мощностей комплекса, а также в связи с контурными течениями. Таким образом, в отложениях терригенного комплекса на значительных глубинах в толще глин можно ожидать развитие песчаных тел. Наличие же значительного АВПД в терригенной толще (коэффициент аномальности до 1,3-1,4), что доказано в скважинах Карпенского профиля, будет препятствовать уплотнению песчаников и оттоку флюидов, создавая условия сохранения коллекторских свойств на больших глубинах.
Рассматриваемый комплекс среднекаменноугольных терригенных отложений, выполняющих глубоководную Прикаспийскую котловину, изучен с точки зрения оценки их нефтегазоматеринского потенциала. Информация по геохимической характеристике этих отложений получена по данным изучения скв. 1 Упрямовская (интервал 5960-6500 м) и 1 Ахтубинская (интервал 6240-7013 м). Органическое вещество - гумусово-сапропелевое. При этом фиксируется увеличение сапропелевой составляющей в разрезах скважин глубоководной котловины по сравнению с таковой в разрезах ее шельфового обрамления. Количество ОВ увеличивается от бортов (0,2-0,4 %) к внутренним частям Прикаспийской впадины (0,7-0,8 %). Отмечается высокая степень битуминозности ОВ (ХБА=0,22-0,23 %) и его битуминизации (bхба до 36 %). Последнее, вероятно, отражает проходящие в толще процессы перераспределения битумов. По данным пиролиза в толще отмечается последовательный рост стадийности катагенеза (Тмакс от 440 до 469 °С), но при этом все значения Тмакс приходятся на главную зону нефтеобразования. В рассматриваемых отложениях можно прогнозировать активную генерацию жидких УВ. Обнаружение признаков газоносности толщи в бассейновой зоне следует связывать с миграцией газов из более погруженных частей Прикаспийской впадины.
В качестве изученного геоструктурного аналога Прикаспийской впадины (в плане прогноза в ней участков развития песчаных отложений) может быть названа Примексиканская впадина. Здесь развиты сравнительно молодые (от мела до плейстоцена) терригенные формации с зонами высокого градиента мощности, к которым и приурочены песчаные тела. В терригенных формациях здесь открыто несколько десятков крупных месторождений. Значительная их часть приурочена к олигоценовой формации Фрио, представляющей собой песчано-глинистый комплекс, сложенный по периферии бассейна преимущественно глинами с переходом в зоне мощностного тренда в резко опесчаненную (до 50-60 %) фацию, сменяющуюся в сторону углубляющегося бассейна снова глинистыми осадками. Мощность формации в зоне тренда возрастает с 500 до 1500-2000 м. С участками максимальной песчанистости связано размещение всех крупных месторождений формации. Со шнурковыми песчаными телами, включенными в глинистые толщи различного возраста, связаны месторождения УВ и в ряде других бассейнов США [4].
Анализ имеющихся материалов по составу и строению комплекса терригенных сероцветов поздне- башкирско-раннемосковского возраста Прикаспийской впадины с учетом результатов поисково-разведочных работ на сходные терригенные комплексы в других осадочных бассейнах мира позволяет надеяться на выявление в преимущественно глинистой толще рассматриваемого региона достаточно крупных песчаных тел, способных служить резервуарами для масштабных скоплений УВ [2,4]. Выполненные сейсмические исследования в западной части Прикаспийской впадины характеризуются низкой информативностью. Внутреннее строение терригенных отложений позднебашкирско-раннемосковского возраста не только не расшифровано, но остается неизученной и их региональная структура. В связи с этим для обнаружения проницаемых песчаных тел в западной части Прикаспийской впадины необходимо поставить целенаправленный комплекс региональных и детальных сейсмических исследований МОГТ с применением современных методик прогноза геологического разреза. Проведение подобного комплекса исследований позволит уточнить региональную структуру верхнебашкирско-нижнемосковского комплекса и обеспечить прогноз его вещественного состава, выявление в первую очередь линзовидных и шнурковых песчаных тел. Минимально необходимый объем сейсморазведки МОГТ оценивается в 1600 км. В этот объем входят три субмеридиональных региональных сейсмопрофиля протяженностью каждый от 340 до 390 км, а также семь субширотных профилей длиной каждый от 50 до 80 км. Все перечисленные профили максимально увязываются с пробуренными глубокими скважинами.
На двух участках площадью 1200 и 1300 км2 рекомендуется постановка детальных сейсмических работ МОГТ с целью поисков и оконтуривания ловушек УВ. Наиболее перспективной для постановки детальной сейсморазведки МОГТ представляется прибортовая зона Прикаспийской впадины, прилегающая к верхневизе-нижнебашкирскому карбонатному уступу. Эта зона характеризуется развитием мощных (до 2000 м и более) терригенных отложений, круто воздымающихся в сторону бортового уступа, где они резко сокращаются вплоть до полного выклинивания (Заволжский участок). Подобное строение терригенной толщи предполагает возможное развитие в зоне тренда песчаных отложений, обеспечивающих формирование ловушек неантиклинального типа. Благоприятной для поисков песчаных тел представляется зона излома верхневизе-нижнебашкирского карбонатного уступа на восток от нижнепермского уступа (район Демидовской и Новоникольской площадей).
После реализации комплекса рекомендуемых региональных и площадных сейсмических исследований МОГТ представляется возможным создать адекватную модель строения верхнебашкирско-нижнемосковского терригенного комплекса с выявлением песчаных тел, формирующих неантиклинальные ловушки. Для оценки продуктивности этих ловушек, обнаружение которых прогнозируется в первую очередь на двух участках постановки детальной сейсморазведки МОГТ в предбортовой зоне, рекомендуется осуществить бурение на каждом из участков по одной поисково-оценочной скважине глубиной по 7000 м каждая со вскрытием подошвы терригенного комплекса.
Таким образом, обобщение материалов по строению гигантской клиноформной структуры терригенного комплекса позднебашкирско-раннемосковского (преимущественно мелекесско-верейского) возраста, развитой в западной части Прикаспийской впадины, позволяет прогнозировать в указанной преимущественно глинистой толще наличие песчаных тел, с которыми могут быть связаны крупные скопления УВ.
Литература
1. Конюхов А.И. Осадочные формации в зонах перехода от континента к океану. - М.: Недра, 1987.
2. Прогнозные модели строения ловушек УВ в среднем карбоне - нижней перми северо-западной части Прикаспийской впадины /С.В. Яцкевич, Ю.И. Никитин, В.П. Климашин и др. // Недра Поволжья и Прикаспия. - Саратов, 1999. - Вып. 18. - С. 17-28.
3. Седиментационные модели подсолевых нефтегазоносных комплексов Прикаспийской впадины / А.К. Замаренов, М.Г. Шебалдина, Д.Л. Федоров и др. - М.: Недра, 1986.
4. Селли Р.Ч. Древние обстановки осадконакопления. - М.: Недра, 1989.
In the western part of Pre-Caspian depression a thick (up to 2-2.5 km) complex of terrigene grey coloured rocks of Middle Carboniferous (Upper Bashkirian-Lower Moscovian) age is developed. Their formation occur under marine deep water basin which edge of continental shelf was controlled by Upper Visean-Lower Bashkirian edge position -a carbonate scarp. Avalanche sedimentary processes of submarine accumulation of canyons and collapse-sliding bodies with subsequent sedimentary redistribution in the basin have been developed. 9n the last one there originated conditions for the sandy bodies formation in the section which could serve as reservoirs for the large-scale hydrocarbon accumulation. To reveal and prospect such traps a complex of geologic-geophysical works is recommended.
Рис. 1. СХЕМА СТРОЕНИЯ СРЕДНЕКАМЕННОУГОЛЬНОГО (ВЕРХНЕБАШКИРСКО-НИЖНЕМОСКОВСКОГО) ТЕРРИГЕННОГО КОМПЛЕКСА РОССИЙСКОЙ ЧАСТИ ПРИКАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ И ЕЕ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ОБРАМЛЕНИЯ
1 - изопахиты среднекаменноугольного (верхнебашкирско-нижнемосковского) терригенного комплекса, м; 2 - современные границы крупнейших тектонических элементов: Воронежской антеклизы и Прикаспийской впадины; 3 - верхневизе-нижнебашкирский уступ, частично совпадающий с современной границей Прикаспийской впадины; 4 - палеорусла позднебашкирско-раннемосковского возраста; 5 - направление сноса обломочного материала; б - зоны отсутствия верхнебашкирско-нижнемосковских отложений; 7 - месторождения в верхнебашкирско-нижнемосковских отложениях (1 - Генеральское, 2 - Фурмановское, 3 - Южно-Генеральское, 4 - Соколовогорское, 5 - Колотовское, 6 - Родионовское, 7 - Дмитриевское, 8 - Горючкинское, 9 - Западно-Рыбушанское, 10 - Восточно-Рыбушанское, 11 - Некрасовское, 12 - Урицкое, 13 - Бахметьевское, 14 - Жирновское, 15 - Иловлинское, 16 - Коробковское, 17 - Ветютневское, 18 - Голубинское, 19 - Клетско-Почтовское, 20 - Арчединское, 21 - Шляховское, 22 - Карасевское, 23 - Саушинское, 24 - Верховское, 25 - Подпешинское): а - нефтяные, б - газовые, в - газонефтяные и нефтегазовые; 8 - рекомендуемые региональные сейсмические профили МОГТ; 9 - линия геологического профиля (Новоникольское пересечение); 10 - скважина (числитель - номер, знаменатель - мощность верхнебашкирско-нижнемосковских отложений, м)
Рис. 2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ ЧЕРЕЗ ЗАПАДНУЮ БОРТОВУЮ ЗОНУ ПРИКАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ (НОВОНИКОЛЬСКОЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЕ) (с использованием материалов О.Г. Бражникова)
1 - литологические границы; 2 - отражающий горизонт П2; породы: 3 - каменная соль, 4 - карбонаты, 5 - карбонатно-обломочные, 6 - глинисто-карбонатно-битуминозные, 7 - карбонатно-терригенные, 8 - песчано-алевролитовые, 9 - песчано-алевролито-глинистые, 10 - глины