Библиотека Дамирджана - Геология нефти и газа - 2005

©Т.Е. Ермолова, 2005

КЛИНОФОРМНОЕ СТРОЕНИЕ РАДАЕВСКО-ЕЛХОВСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ КАМСКО-КИНЕЛЬСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОГИБОВ И ПРОБЛЕМА ПОИСКА В НИХ ЛОВУШЕК НЕАНТИКЛИНАЛЬНОГО ТИПА

Т.Е. Ермолова (ЗАО "МиМГО")

На территории Республики Татарстан львиная доля запасов в терригенных отложениях визейского яруса приурочена к продуктивным пластам яснополянского надгоризонта (бобриковский и тульский горизонты), и лишь единичные залежи выявлены в радаевско-елховских отложениях Малиновского надгоризонта, слагающих нижнюю часть визейского яруса. Четыре из них установлены в Камско-Кинельской системе прогибов. В пределах Нижнекамского прогиба залежи нефти в радаевско-елховских отложениях открыты на Первомайском и Комаровском месторождениях, в юго-западной прибортовой зоне Сарапульского прогиба - на Контузлинском месторождении, в восточной прибортовой зоне Актаныш-Чишминского прогиба - на Актанышском месторождении. Залежи относятся к структурно-литологическому типу. Малочисленность открытых залежей свидетельствует о трудностях выявления ловушек в радаевско-елховских отложениях, что связано с более сложным строением этого осадочного комплекса, чем предполагалось ранее.

До настоящего времени существовало представление о плоскопараллельном строении радаевско-елховских отложений [1]. Нижнюю часть этого комплекса, сложенную в пределах некомпенсированных прогибов преимущественно глинистыми отложениями с подчиненным количеством алевролитов, песчаников и карбонатов, традиционно относили к елховскому горизонту. Формирование елховских отложений в пределах Камско-Кинельской системы прогибов связывали с условиями относительно глубоководного шельфа [1, 2]. Повышение песчанистости разреза елховского горизонта объяснялось приуроченностью к мобильным валообразным зонам, ограниченным крупными разломами, прослеживаемыми от кристаллического фундамента [1]. К радаевскому горизонту относилась верхняя часть комплекса, сложенная алевролитами и песчаниками с прослоями аргиллитов, углистых сланцев и углей, которые, как считалось, формировались в условиях чередования прибрежной равнины и мелкого моря [2]. Строгого палеонтологического обоснования возраста отложений не существует. В пределах Актаныш-Чишминского прогиба стратиграфическая граница между указанными горизонтами проводилась, как правило, по смене глинистых отложений (елховский горизонт) преимущественно алевролитопесчаными (радаевский горизонт). Песчаные пласты, относимые к радаевскому горизонту, на каротажных диаграммах выделяются отчетливыми отрицательными аномалиями ПС и ГК и характеризуются, как правило, хорошими коллекторскими свойствами. Наличие высокоемких коллекторов и покрышек, по крайней мере, зонально и локально развитых, как в кровле малиновского надгоризонта, так и в других частях его разреза, казалось бы, является надежным основанием для обнаружения в этой толще залежей УВ. Тем не менее, небольшое число открытых в этой толще залежей заставляет искать такие особенности строения этого комплекса, которые были пропущены на ранних этапах ее изучения и могут быть установлены только на основе современных средств обработки и интерпретации сейсмических данных.

Особенности строения радаевско-елховских отложений автором данной статьи были детально изучены по данным глубокого бурения и современной сейсморазведки в пределах Мензелино-Актанышской разведочной площади, приуроченной к северо-восточному склону Южно-Татарского свода.

На севере площади радаевско-елховские отложения развиты главным образом как толща компенсации Актаныш-Чишминского прогиба. В осевой зоне прогиба ее толщина достигает 300 м и более. Радаевско-елховская толща отделена от резервуара бобриковского горизонта пачкой алевролитоглинистых пород, которую на большей части территории можно рассматривать как покрышку. На юге карбонатный массив позднедевон-турнейского возраста перекрыт маломощной (1-4 м) пачкой аргиллитов. Считалось, что собственно радаевский горизонт выклинивается на борту Актаныш-Чишминского прогиба, а на карбонатных породах верхнедевон-турнейского рифоген- ного массива на юге залегают преимущественно маломощные глины елховского горизонта.

Казалось бы, в зоне выклинивания можно рассчитывать на обнаружение ловушек структурно-стратиграфического типа. Однако все скважины, вскрывшие радаевский горизонт, в том числе в пределах бортового уступа, оказались водоносными.

Получение высококачественных сейсмических материалов и анализ представленной на них волновой картины позволили уверенно выделить элементы так называемых сигмоидных волновых пакетов, или сейсмическую косую слоистость. Особенно отчётливо сейсмическая косая слоистость проявляется на разрезах эффективных коэффициентов отражения (ЭКО-разрезах) (рис. 1). Сущность этого явления заключается в том, что между субпараллельными отражающими горизонтами (в нашем случае это отражающие горизонты, приуроченные к кровле тульского горизонта и девона) отчетливо просматриваются неконформные указанным горизонтам, падающие на восток и север, отражения. Сейсмическая косая слоистость как в Волго-Уральской нефтегазоносной провинции (НГП), так и в Западной Сибири и за рубежом породила модели клиноформного строения отдельных комплексов, среди которых наиболее обсуждаемым в настоящее время является неокомский клиноформный комплекс Западной Сибири.

Использование клиноформных корреляционных моделей, противостоящих плоскопараллельной корреляции, позволяет по-новому взглянуть на перспективы нефтеносности комплекса в целом, пересмотреть перспективы отдельных резервуаров, не выявленных глубоким бурением (заключения ГИС и испытания давались по одним пластам, а ловушки приурочены к другим).

В данной работе представлена первая, подлежащая дальнейшему уточнению, модель радаевско-елховской клиноформы, приуроченной к осевой зоне Актаныш-Чишминского прогиба Камско-Кинельской системы прогибов. Она представляет собой сложнопостроенную секвенцию из шести пачек: А, В, С, D, Е, F, из которых пачка А самая древняя, с последовательным омоложением этих пачек в северо-восточном и восточном направлениях (см. рис. 1, рис. 2, 3). Наиболее уверенные выделение и корреляция пачек осуществлялись на разрезах эффективных коэффициентов отражения (см. рис. 1). Корреляция разрезов скважин, принятая в соответствии с клиноформной моделью, после привязки каротажных диаграмм к ЭКО-разрезам, отображена на рис. 2. Ундаформные части пачек, сложенные чередованием песчаников и алевролитов, формировались в условиях мелководного шельфа и имеют максимальные эффективные толщины в кромкошельфовой части. По старой корреляции (см. рис. 2) именно они и относились к радаевскому горизонту. В восточном и северо-восточном направлениях толщина песчаных коллекторов постепенно уменьшается. Фондоформные части, сложенные алевролитоглинистыми отложениями, формировались в условиях более глубокого шельфа. Раньше они рассматривались в составе елховского горизонта.

Пачки А и В, по-видимому, являются частями одной более крупной клиноформы.

Пачка А в пределах Мензелинского участка представлена только фондаформной частью, сложена алевритоглинистыми отложениями, не содержит песчаных коллекторов (таблица).

Пачка В содержит песчаные пласты C₁rd5 и C₁rd₆, вскрытые в песчаных фациях в скв. 52 и 32 на западе участка. Эффективная толщина коллекторов составляет соответственно 25,4 и 6,2 м.

Пачка С включает песчаные пласты C₁rd₃ и C₁rd₄, присутствующие в разрезе скв. 111, и пласт C₁rd₄ - в разрезах скв. 27, 51, 26 и 25. Эффективная толщина коллекторов составляет 8,0-33,8 м. В скв. 24 и 4 пласт С₁rd₄ сложен алевролитами.

Пачка D содержит пласт С₁rd₂, который прослежен в разрезах скв. 27, 51, 28, 111, 26, 25, 24 и 4, где эффективная толщина коллекторов составляет 2,0-33,8 м, и отсутствует в разрезах скв. 6, 52 и 32.

Пачка E включает пласт C₁rd₁, который прослежен в разрезах скв. 26, 25, 24, 4 и 6, где эффективная толщина коллекторов составляет 10-38 м, и отсутствует в разрезах скв. 52, 32, 27, 51, 28 и 111.

Пачки С, D и Е, возможно, являются частями второй более молодой клиноформы.

Пачка F, по-видимому, является частью третьей крупной клиноформы и включает песчаный пласт C₁rd₀. В пределах сейсморазведочных площадей она не охарактеризована бурением, но вполне вероятно, что и она сложена песчаниками, так как в 3,5 и 6,0 км на северо-восток от сейсмопрофилей в скв. 97 и 98 радаевско-елховские отложения включают пласты песчаников, эффективная толщина которых составляет 32,8 и 41,2 м.

Примерное пространственное расположение этих пачек, а точнее проекции их выхода в неразличимые для сейсморазведки толщины под общим верхнерадаевским пластом аргиллитов (под общую непроницаемую покрышку клиноформы), приведено на рис.3. Под видимую границу выклинивания клиноформы в пределах бортового уступа, ограничивающего с северо-востока верхнедевон-турнейский рифогенный массив, в направлении с запада на восток выходят разновозрастные элементы клиноформной секвенции. Эта особенность обусловлена тем, что во время осадконакопления поступление основной массы терригенного материала происходило не со стороны бортового уступа, а с запада на восток, со стороны Казанской палеосуши под определенным углом к уступу. Отметим, что этим радаевско-елховские клиноформы отличаются от известных малевско-кизеловских, которые сформировали бортовой уступ параллельным наращиванием его кромки продуктами разрушения и перемыва карбонатных образований верхнедевон-турнейского рифогенного комплекса. Радаевско-елховские клиноформы сформировались в результате прерывисто-цикличного поступления огромной массы песчаного и другого терригенного материала, выносимого реками, в условиях регрессии морского бассейна в восточном направлении. С сокращением толщины клиноформных пачек в западном и юго-западном направлениях по восстанию слоев, сопровождающемуся замещением песчаников глинисто-алевролитовыми отложениями, могут быть связаны неантиклинальные ловушки как стратиграфического (или структурно-стратиграфического), так и литологического (или структурно-литологического) типов.

По данным бурения и на ЭКО-разрезах отмечаются алевролитоглинистые прослои, разделяющие клиноформные пачки (см. рис. 1, 2). Эти глинистые разделы могут рассматриваться в качестве флюидоупоров, экранирующих потенциально продуктивные резервуары, приуроченные к отдельным клиноформным пачкам. Задачей дальнейших исследований должно стать создание структурных карт по этим покрышкам, так как они позволят уточнить структурные планы развитых под ними пластов-коллекторов той или иной клиноформной пачки, а следовательно, и морфологию структурно-литологических ловушек.

Перекрывающая клиноформный комплекс глинистая пачка образует общую покрышку радаевско-елховского резервуара в целом (назовём ее радаевской). Толщина покрышки меняется от 12 до 24 м (см. рис. 2). В разных скважинах, а значит, и в разных частях территории, она является то более, то менее компетентной. В средней части разреза покрышки присутствует прослой песчано-алевритовых пород, что на ряде участков снижает ее изолирующие свойства. Наибольшее опесчанивание покрышки отмечается в скв. 28 и 111.

По кровле покрышки построена структурная карта (см. рис. 3), которая в первом приближении может служить основой для локализации ловушек в радаевско-елховских отложениях. Структурный план радаевской покрышки характеризуется существенным наклоном с запада на восток, чем отличается от структурного плана терри- генного девона, имеющего северное направление падения. Это явление, не приводя к расформированию всех локальных поднятий, обусловливает, тем не менее, существенные региональные различия. Так, на востоке участка мы имеем сильно приподнятую зону по терригенному девону и впадину по кровле радаевской покрышки. Обратная ситуация наблюдается на западе площади. Это подтверждает и количественный анализ всех карт. Коэффициент корреляции матриц абсолютных отметок кровли терригенного девона и радаевской покрышки составляет 0,581.

Региональный подъем поверхности покрышки на западе и юге, совпадающий с направлением выклинивания клиноформных пачек, создавал благоприятные условия для формирования ловушек неантиклинального типа. Осложняющие кровлю покрышки структуры более мелкого порядка (локальные поднятия, структурные носы) в первом приближении рассматриваются в качестве структурных ограничений ловушек с севера и востока по падению клиноформных пачек и продуктивных пластов в их составе.

В пределах выделенной клиноформы пробурены 13 скважин, но нефть не обнаружена. Не значит ли это, что на клиноформе нужно поставить крест и как в такой ситуации выделять перспективные объекты?

Разберёмся внимательнее. Из 13 скважин 8(24, 28, 25, 801, 4, 26, 27 и 6) с учётом клиноформной модели пробурены в неблагоприятных условиях (вне локального поднятия, вне зоны выклинивания или в зоне выклинивания, но при отсутствии структурного ограничения по падению слоев). При этом следует подчеркнуть, что во всех скважинах развиты пласты коллекторов, характеризующихся высокими фильтрационно-емкостными свойствами. Это, в частности, подтверждает получение при испытании пласта C₁rd₅ (пачка С) в скв. 28 большого дебита воды (96 м³/сут на динамическом уровне 120 м).

Остается 5 скважин, которые по модели пробурены в благоприятных условиях. Тем не менее, при наличии песчаных коллекторов по данным ГИС все скважины водоносные. Казалось бы, интересные ловушки в пачке В не подтвердились бурением (скв. 52 и 32). В скв. 52, пробуренной в сводовой части Восточно-Ямаковского поднятия, под радаевскую покрышку выходит пласт C₁rd₅. Толщина покрышки составляет 20 м. В нижней и верхней частях покрышка сложена аргиллитами и глинистыми алевролитами, в средней части - песчанистыми алевролитами. Возможно, на участке скв. 52 покрышка не обладает достаточными экранирующими свойствами. Не исключена также вероятность того, что структурная поверхность по кровле пласта C₁rd₅имеет более существенные отличия, чем мы предполагаем, от закартированной структуры по кровле радаевской покрышки, и поднятие по кровле пласта отсутствует.

В скв. 32 под радаевскую покрышку выходит пласт C₁rd₆, выклинивающийся в зоне бортового уступа. Необнаружение залежи может быть обусловлено двумя причинами: отсутствием замыкания по падению пласта (структурный план в зоне уступа картируется особенно трудно) или недостаточными флюидоизолирующими свойствами покрышки, толщина которой здесь составляет 5 м, а состав (по данным шлама) существенно алевролитовый. Отметим, что в скв. 52 толщина покрышки над пластом C₁rd₆ увеличивается до 35 м, а ее состав становится более глинистым.

Скважины, вскрывающие песчаники с неплохими коллекторскими свойствами пачки D (скв. 51 и 111), также оказались водяными при кажущемся наличии ловушек. Обе скважины находятся в пределах замкнутых контуров локальных поднятий по кровле радаевско-елховских отложений. В обоих случаях под радаевскую покрышку выходит пласт C₁rd₂. В скв. 51 литологический состав покрышки по данным радиоактивного каротажа и керна близок к характеристике тульской покрышки, являющейся компетентным региональным флюидоупором. Возможно, отрицательную роль сыграло расположение скв. 52 не в сводовой части поднятия, а на отдалённой периклинали. В скв. 111 нижняя часть покрышки замещена песчаниками и алевролитами, что могло привести к рассеиванию УВ.

Таким образом, можно считать, что радаевская покрышка изменчива по составу и не всегда является надежным флюидоупором.

В радаевско-елховских отложениях, как отмечалось, локальными покрышками служат глинистые прослои, разделяющие клиноформные пачки. Так, по данным ГИС и керна разделы между пластами С₁rd₂ и С₁rd₃ в скв. 4 и пластами С₁rd₃ и С₁rd₄ в скв. 111 и 25, имеющие преимущественно глинистый состав и толщину 10-20 м, можно рассматривать в качестве локальных флюидоупоров. В то же время покрышки над пластами С₁rd₃ в скв. 111 и C₁rd₄ в скв. 51 представляются менее надёжными из-за повышенной песчанистости. Таким образом, для выделения ловушек в клиноформных пачках необходим прогноз экранирующих свойств как зональной радаевской покрышки, так и локальных покрышек в зонах выклинивания клиноформных пачек.

Не ясна ситуация по структурному положению скв. 103 в пределах склона уступа. Скважина пробурена в зоне выклинивания пачки D, но возможно отсутствие замыкания предполагаемой ловушки по падению слоёв.

Скважины, находящиеся в зоне выхода пачки E под единую покрышку, по структурным условиям, скорее всего, находятся вне ловушки. Пачка F в пределах изучаемой территории скважинами не вскрыта, поэтому перспективы ее нефтеносности не доказаны бурением, но по сейсмическим данным она перспективно нефтеносна.

Таким образом, отсутствие открытых залежей может быть связано с несколькими причинами. Во-первых, эти первые модели, разработанные в клиноформном стиле, требуют уточнения и детализации. Может быть, то, что представляется ловушками, ими не является. Необходимо более точное картирование геометрии ловушек. Во-вторых, очень мало известно об условиях консервации залежей в этих толщах. До сих пор не очень ясны вопросы, связанные с покрышками, не известна роль разломной тектоники в формировании ловушек. В-третьих, клиноформное строение радаевско-елховских отложений отражает лишь общий характер формирования данного осадочного комплекса, который, безусловно, необходимо учитывать при прогнозировании ловушек УВ. Однако распределение коллекторов в каждой клиноформной пачке, возможно, имеет более сложные закономерности. В частности, оно может определяться существованием внутри пачек рукавообразных песчаных тел, представляющих собой выполненные песчаным материалом погребенные русла дельт и авандельт [3].

Тем не менее, в соответствии с разработанной моделью клиноформного строения в радаевско-елховском комплексе прогнозируется развитие неантиклинальных ловушек. Их морфология обусловлена сочетанием границ выклинивания (точнее, перехода в сейсмически неразличимые малые толщины) и структурного замыкания по падению слоев. Перспективы выделенных пачек различны.

На данном этапе автор статьи выделяет как первоочередные четыре неантиклинальные ловушки, три из которых ассоциируются с пачкой С и одна с пачкой F(см. рис. 3).

Неантиклинальные ловушки в той или иной клиноформной пачке выделяются на основе сопоставления структурного плана кровли пачки, который в соответствующих зонах совпадает с подошвой общей покрышки, а также с заливами проекции линии их выклинивания.

I перспективный объект выделен на западе зоны распространения клиноформной пачки С. С юго-запада ловушка ограничена линией выклинивания песчаных коллекторов пласта C₁rd₄, с других сторон имеет структурное ограничение по последней замкнутой изогипсе Восточно-Ямаковского поднятия.

II перспективный объект представляется наиболее подготовленным из всех ловушек первого ряда. Он выделен в зоне выклинивания пачки С на склоне бортового уступа (рис. 4). С юго-запада ловушка ограничена линией выклинивания песчаных коллекторов пласта C₁rd₄, с других сторон имеет структурное ограничение по изогипсе, которая оконтуривает структурный нос, осложняющий кровлю пачки.

III перспективный объект выделен также в пачке С и приурочен к зоне ее выклинивания на склоне карбонатного массива. Ловушка имеет строение, аналогичное II объекту.

IV перспективный объект намечается в восточной части территории в зоне выклинивания пачки F. С запада ловушка ограничена заливообразной линией выклинивания клиноформной пачки F, с востока имеет структурное ограничение.

Для получения положительного результата необходимо дальнейшее изучение, как выделенных объектов, так и радаевско-елховских отложений в целом. Оно должно быть направлено на решение следующих задач.

1. Уточнение геометрии ловушек на основе картирования отражающих горизонтов, привязанных к кровле каждой клиноформной пачки.

2. Сейсмический прогноз типов разреза радаевской покрышки и отдельных клиноформных пачек на основе геологических типизаций, учитывающих в первом случае литологическую изменчивость зональной покрышки, во втором - изменчивость как коллекторов, так и локальной покрышки каждой клиноформной пачки. В рамках последней задачи прогноз изменчивости свойств клиноформных пачек представляется особенно трудновыполнимым, так как ограничивается наличием скважин-эталонов в каждой зоне выдержанных интервальных времён.

3. В связи со сложностью строения намеченных ловушек их подготовка к бурению требует дополнительного изучения геофизическими (электроразведка) и геолого-геохимическими методами.

Камско-Кинельская система прогибов занимает значительную территорию Волго-Уральской НГП, в том числе около половины территории Татарстана. Осевые зоны прогибов часто характеризуются малоамплитудностью локальных структур, что выдвигает на первый план поиск ловушек неантиклинального типа. Клиноформное строение радаевско-елховских отложений, установленное в пределах Актаныш-Чишминского прогиба, в корне изменяющее подход к прогнозированию ловушек в этом комплексе и ориентирующее геолого-разведочный процесс на поиск неантиклинальных ловушек, может иметь место и в других частях Камско-Кинельской системы прогибов, где существовали аналогичные тектоно-седиментационные условия. Все это позволяет считать радаевско-елховские отложения весьма перспективными с точки зрения поиска новых объектов для увеличения ресурсной базы терригенного комплекса визе в таком старом нефтедобывающем районе, как Волго-Урапьская НГП.

Литература

1. Ларочкина И.А. Перспективы нефтеносности пород елховского горизонта в прогибах Камско-Кинельской системы на территории Татарии / И.А. Ларочкина, С.Ю. Ненароков, Т.В. Шикарова // Геология и освоение ресурсов нефти в Камско-Кинельской системе прогибов. - М.: Наука, 1991.

2. Нефтегазоносные и перспективные комплексы центральных и восточных областей Русской платформы. Т.III. Каменноугольные отложения Волго-Уральской нефтегазоносной области. - Л.: Недра, 1970.

3. Цоцур B.C. Рукавообразные залежи нефти в терригенных отложениях нижнего карбона Западной Башкирии // Геология нефти и газа. - 1974. - № 10.

Abstract

By present-day seismic prospecting data and deep drilling in north-western part of Aktanysh-Chysh- ma trough of Volga-Urals petroleum province, the clinoform structure of Radayev-Elkhov Lower Carboniferous deposits was revealed. Six clinoform members successively alternating each other in north-eastern and eastern directions were distinguished. Each member in its undaform and border-shelf part includes reservoir beds subdivided by local silty-argillaceous caprocks. In fondoform part, reservoir beds are replaced by siltstones and argillites. In previous models (with planeparallel correlation) undaform and border-shelf parts of different clinoform members were considered as simultaneous and referred to Radayev horizon, while fondoform parts - to Elkhov horizon. Using of clinoform correlation models make it possible to take a new view of oil and gas potential prospects of the complex as a whole, to "rehabilitate" some reservoirs previously considered as non-promising by deep drilling data. Members wedging out toward west and south-west up-dip give a possibility of forming structural-lithological and structurai-stratigraphic traps. At this stage the author distinguishes as first-priority four non-anticlinal traps. Further studying of the complex should be directed for more exact definition of trap geometry on the basis of structural maps constructed by each member top. As other important trend seems seismic prognosis of screening properties of zonal Radayev cap and local caps dividing reservoirs of individual clinoform members.

Таблица Эффективные толщины коллекторов в клиноформных пачках радаевско-елховской толщи

Номер скважины	Клиноформные пачки
Номер скважины	А	В	С	D	E
	Эффективная толщина, м
32	Отложения отсутствуют	6,2	0	0	0
52	0	25,4	0	0	0
27	0	0	23,8	22,4	0
51	0	0	13,0	30,0	0
28	0	0	31,0	33,8	0
111	0	0	33,8	30,2	0
26	0	0	8,0	5,4	10,0
25	0	3,6	13,6	2,0	38,0
24	0	0	14,5	5,0	23,6
4	0	0	3,0	4,0	25,2
6	Отложения отсутствуют	Отложения отсутствуют	0	32,2	0
103	«»	«»	0	7,4	0