Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Закономерности изменения степени катагенеза ОВ пород больших глубин в связи с прогнозом нефтегазоносности

ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Закономерности изменения степени катагенеза ОВ пород больших глубин в связи с прогнозом нефтегазоносности"

На правах рукописи

БЕЛЯЕВА ГАЛИНА ЛЕОНИДОВНА

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ КАТАГЕНЕЗА ОВ

ПОРОД БОЛЬШИХ ГЛУБИН В СВЯЗИ С ПРОГНОЗОМ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ (на примере глубоких и сверхглубоких

скважин)

25.00.12 - Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

ПЕРМЬ 2005

Диссертация выполнена в Пермском государственном техническом университете

11а\ чный руководитель- доктор I еолого-минерало! ических нау к

профессор. заслуженный геолог РФ Татьяна Владимировна Карасева

Официальные оппоненты- доктор геолого-минералогических нау к.

профессор Владимир Никифорович Быков

Защи га состоится 22 декабря 2005 г. в 15°° часов

на заседании Диссертационного совета Д 212 188.03 в Пермском I ос\ дарственном техническом университете по адресу 614000. г Пермь, Комсомольский проспект, 29, ауд 423

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПГ ГУ

Лиюрсфсра! разослан 21 ноября,2005 г.

кандидат геолого-минералогических наук Виктор Анатольевич Ощепков

Веду щая организация: Горный институт УрО РАН (г.Пермь)

Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор Iеолого-минералогических наук

Т5Сб&

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Степень катагенеза органического вещества (ОВ) как параметр, характеризующий преобразование ОВ в результате увеличения глубины погружения и температур все более широко применяется в нефтегазовой геологии как в России, так и за рубежом в связи с успешным его использованием для оценки некоторых аспектов формирования залежей углеводородов (УВ), а именно определения зон генерации, масштабов эмиграции и направлений миграции УВ, а так:~е фазового состояния УВ. При этом уровень изученности закономерностей изменения степени катагенеза ОВ пород больших глубин (более 4 км) в обычно жестких палео- и современных термобарических условиях пока крайне недостаточен. В то же время, в связи с истощением ресурсов углеводородов в верхних горизонтах, во многих регионах России все большее внимание уделяется перспективам нефтегазоносности глубокопогруженных отложений. Для эффективной оценки перспектив нефтегазоносности глубоких горизонтов необходима разработка специфических критериев и показателей, одним из которых может быть степень катагенеза ОВ пород как комплексный параметр, характеризующий многие аспекты процессов нефтегазообразования и нефтегазонакопления. В связи с этим все более актуальной становится проблема детального изучения закономерностей изменения степени катагенеза ОВ пород на больших глубинах и ее роли в формировании нефтегазоносности. Проводимое в разных регионах России глубокое и сверхглубокое параметрическое бурение создает основу для решения такой проблемы.

Цель работы. Изучить особенности изменения степени катагенеза ОВ пород больших глубин районов бурения глубоких и сверхглубоких скважин Тимано-Печорской и севера Западно-Сибирской Н111 и оценить роль катагенетических факторов при формировании нефтегазоносности.

Основные задачи.

1. Изучить современные представления о роли катагенетических факторов при прогйозе нефтегазоносности больших глубин.

2. На основе различных методов определения степени катагенеза ОВ пород провести исследования и выявить закономерности изменения вертикальной катагенетической зональности в разрезах Колвинской глубокой параметрической, Тимано-Печорской глубокой опорной, Тюменской сверхглубокой параметрической, Ен-Яхинской сверхглубокой параметрической и других скважин и проследить их связь с нефтегазоносностъю.

3. Провести количественную оценку ресурсов УВ глубоких горизонтов районов бурения глубоких и сверхглубоких скважин.

Научная новизна работы.

Впервые обоснованы специфические особенности катагенеза ОВ больших глубин, связанные с жеогиимп тармобприасщими условиями,

РОС НАЦИОНАЛЫ! м

БИБЛИОТЕКА 3 С-Яетедвург/ •Э т ша)

битумов, частым развитием магматизма и др. Обоснована информативность для определения катагенеза ОВ больших глубин витринитовой палеогеотермии и пиролиза ОВ. Количественно описаны закономерности изменения отражательной способности витринита с глубиной и на их основе построены геолого-статистические модели. По результатам изучения разрезов скважин выделены ранее неизвестные глубинные газоматеринские свиты в районе Большого Уренгоя. Получены фактические данные, подтверждающие широкое развитие нарушений катагенетической зональности в надвиговых зонах, прилегающих к Уралу. На основании фактических данных по катагенетической зональности и нефтегазоносности обоснована нижняя граница существования нефтей. Выполнена оценка прогнозных ресурсов УВ глубокопогруженных отложений с использованием адаптированного к большим глубинам объемно-генетического метода. Обоснована необходимость применения степени катагенеза ОВ пород как критерия прогноза нефтегазоносности больших глубин.

Защищаемые положения.

1. Установлено влияние твердых битумов на отражательную способность витринита и пиролитический показатель Ттах в жестких термобарических условиях больших глубин.

2. Обоснованы закономерности изменения отражательной способности различных видов витринита (сингенетичного, переотложенного и контаминированного твердыми битумами) на больших глубинах севера Западной Сибири по данным микропетрографических исследований и геолого-статистического моделирования.

3. Выделена новая зона генерации газообразных углеводородов в пределах триасовых отложений на севере Западной Сибири.

4.0боснована необходимость использования степени катагенеза ОВ в качестве критерия оценки нефтегазоносности больших глубин.

Реализация результатов исследований и практическая значимость. Результаты исследований вошли в отчеты по тематике МПР РФ, внедрены во ФГУП НПЦ «Недра». Практическое значение работы состоит в решении ряда методических вопросов определения степени катагенеза ОВ пород глубокопогруженных комплексов, в частности, уточнение зональности катагенеза по Ттах и обоснование дополнительных факторов, влияющих на отражательную способность витринита. Полученные данные служат основой для прогноза нефтегазоносности отложений ниже освоенных глубин в районах бурения глубоких и сверхглубоких скважин Тимано-Печорской и северной части Западно-Сибирской НГП. Предложенное включение степени катагенеза ОВ пород в качестве критерия оценки нефтегазоносности позволит повысить эффективность ГРР на нефть и газ на больших глубинах.

Апробапия работы и публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 10 статьях, докладывались на научно-практической конференции «Геология и полезные ископаемые Западного Урала» (Пермь, 2001); Всероссийском совещании «Бурение сверхглубоких и глубоких параметрических скважин. Состояние технологии

бурения, комплексных исследований и основные направления повышения эффективности» (Ярославль, 2001), «Научных чтениях памяти П.Н. Чирвинского» (Пермь, 2002,2004,2005).

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, изложена на 191 стр. машинописного текста, включает 42 рисунка, 14 таблиц и список литературы 142 наименования.

Работа выполнена под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Т.В. Карасевой (Белоконь), которой автор выражает благодарность. Автор также выражает признательность к.г.-м.н. Г.В. Тарханову, к.г.-м.н. A.B. Белоконю, д.г.-м.н. В.И. Вялову и сотрудникам отдела горючих полезных ископаемых ВСЕГЕИ, к.г.-м.н. Ю.А. Ехлакову, к.г.-м.н. Г.И. Титовой, к.г.-м.н. С.Г. Попову за ценные советы и помощь при выполнении работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1 «Основные представления о роли катагенетических факторов при прогнозе нефтегазоносности больших глубин» посвящена особенностям нефтегазоносности в зонах развития мезо- и апокатагенеза и анализу современного состояния применения степени катагенеза OB пород при прогнозе нефтегазоносности, в том числе и на больших (более 4 км) глубинах.

В настоящее время в России в зонах мезо-апокатагенеза на больших глубинах более 5 км встречены залежи УВ, например, в ордовикских отложениях Тимано-Печорской Hill (Вуктыльское месторождение), меловых - Северо-Кавказско-Мангышлакской (Андреевское, Правобережное и др. месторождения). За рубежом на глубинах более 6,5 км открыты месторождения газа Милз-Ранч (7663-8083 м, силурийско-девонские отложения), нефти - Лейк-Вашингтон (6536-6543 м). Кроме того, газ получен с глубины 8088 м на месторождении Мейфидд и с глубины 9420 м из кембрийско-ордовикских отложений (свита Арбокл) в прогибе Анадарко. В зонах апокатагенеза обнаружены в основном залежи газа и газоконденсата, тогда как в зонах мезокатагенеза наблюдается широкий диапазон фазового состояния УВ флюидов.

По результатам многочисленных исследований установлено, что степень катагенеза OB пород является одним из важных, а в ряде случаев даже ведущих факторов при формировании нефтегазоносности, что связано с процессами генерации, эмиграции, миграции, аккумуляции и сохранности залежей. В работах отечественных (И.И Аммосов, O.K. Баженова, Т.К. Баженова, Н.Б. Вассоевич, В.И. Горшков, В.И. Ермаков, Г.С. Калмыков, Т.В. Карасева, А.Э. Конторович, Н.В. Лопатин, С.Г. Неручев, Г.М. Парпарова, В.А. Скоробогатов, Б.А. Соколов и др.) и зарубежных (Дж. Хант, А. Перродон, Б. Тиссо, Д. Вельте и др.) исследователей показано, что основная генерация нефтяных УВ в НГМП происходит в основном в интервале трех

подзон или градаций катагенеза - МК| - МК3 при R°=0,5-l,15%. Генерация газовых УВ приурочена к катагенетическим градациям МК3-АК2, которые развиваются обычно на больших глубинах. При этом степень эмиграции нефти и газа (в меньшей мере) также зависит от уровня катагенетического преобразования ОВ пород. Вертикальная зональность нефтегазообразования, с которой связана зональность нефтегазонакопления, в основном определяется изменением степени катагенеза с глубиной. Катагенетические факторы по мере погружения отложений все более активно влияют на формирование пустотного пространства пород. Так, исследования Б.К. Прошлякова, Н.А. Минского и др. показали, что первичная пористость гранулярных коллекторов ухудшается в раннем катагенезе (ПК1-ПК3), затем в силу процессов выщелачивания в условиях среднего катагенеза (МКГМК3) начинает возрастать. Сохранность залежей УВ на больших глубинах также контролируется катагенетическими процессами. По мнению многих исследователей, разрушение нефти наступает при R° более 1,3%, что обычно соответствует подстадии МК4 в отечественной шкале катагенеза и получило название «deadline» по нефти за рубежом.

В главе показано, что, несмотря на существенное влияние степени катагенеза ОВ пород на нефтегазоносность, этот показатель далеко не всегда учитывается при прогнозе нефтегазоносности, качественной и количественной оценке ресурсов УВ вообще и больших глубин в частности. Так, наиболее распространенный метод количественной оценки УВ - метод сравнительных геологических аналогий - даже в современной модификации «Методического руководства по количественной и экономической оценке ресурсов нефти, газа и конденсата России» (2000) не рассматривает катагенез ОВ как один из критериев оценки ресурсов. В главе обосновывается, что одним из наиболее корректных и перспективных методов для больших глубин, в котором учитывается катагенетическое преобразование ОВ пород, является объемно-генетический метод количественного прогноза нефтегазоносности. Прогнозные ресурсы УВ определяются путем количественного моделирования процессов образования нефти и газа из ОВ нефтегазоматеринских толщ, эмиграции генерировавшихся УВ в природные резервуары и аккумуляции их в ловушках с учетом потерь УВ в процессе их миграции в коллекторах. Однако метод не учитывает возможность разрушения нефтяных залежей на больших глубинах в зонах жесткого катагенеза, где происходит деструкция нефти, и, вследствие этого, появляется дополнительный объем УВ газа.

В главе 2 «Методы определения степени катагенеза ОВ пород» рассмотрены лабораторные методы изучения и интерпретации степени катагенеза. Основные методы определения степени катагенеза дифференцированы на три группы: 1) палеонтологические, 2) минералогические, 3) геохимические и физико-химические.

В главе обосновано, что не все методы могут быть успешно применены для больших глубин. Так, палеонтологические методы (показатель цвета

спор, флуоресцирующие свойства споринита) для определения степени катагенеза используются при хорошей сохранности спор, что в условиях больших глубин часто невозможно. Использование метода градаций окраски конодонтов требует обязательного наличия в разрезе карбонатных пород палеозойского возраста. Минералогические методы в основном апробированы на отложениях со степенью катагенети ческой преобразованности РОВ не выше мезокатагенеза. На больших глубинах в условиях жесткого катагенеза возникают трудности с диагностикой микрокомпонентов катагенетически измененного рассеянного ОВ. При определении степени катагенеза по изменению минеральной части породы (трансформации кальцита, дегидратации глин) для больших глубин проблемой является отсутствие корректных шкал, привязанных к катагенетическим градациям ОВ пород. Определение степени катагенеза по показателям преломления микрокомпонентов РОВ применяется в основном на стадиях прото-мезокатагенеза.

Наиболее точен и широко применим метод, основанный на отражательной способности витринита (ОСВ). Этот метод в основном информативен на всем диапазоне катагенетического преобразования ОВ от прото- до апокатагенеза включительно, применяется для осадочных пород, содержащих ОВ как в виде углистых прослоев, так и в рассеянном состоянии. Однако витрикит, наиболее распространенный мацерал углей, в некоторых осадочных толщах может отсутствовать или находиться в составе тонкодисперсной органоминеральной массы, в которой определение ОСВ невозможно. Наиболее достоверной при определении степени катагенеза является отражательная способность сингенетичного витринита, но есть определенные трудности при отличии такого витринита от переотложенного. С глубиной анизотропия оптических свойств витринита повышается, поэтому увеличивается разброс значений показателей отражения. Наличие твердых битумов, часто проявляющееся на высоких стадиях катагенеза, занижает отражательную способность витринита.

На примере разреза Ен-Яхинской сверхглубокой скважины с наибольшим числом определений Я0 выполнена детальная реконструкция закономерностей изменения ОСВ (рис.1) с использованием вероятностно-статистических методов. При последовательном пошаговом определении коэффициента линейной корреляции (г) при сопоставлении значений отражательной способности витринита (Я") с глубиной (Н) от верхних горизонтов к нижним выявлены поля с различным соотношением, Я0 и Н. Начиная с границы юры и триаса (ниже 5,6 км) вниз по разрезу ослабляется корреляция между Л" и Н, проявляющаяся в юрских и меловых отложениях. При сопоставлении с Я0 до верхней границы триаса наблюдается чередование полей с различными сильными положительными и отрицательными корреляциями, в триасовых отложениях эти связи значительно ослабевают. На основе линейно-дискриминантного анализа (ЛДА) получены канонические дискриминантные функции, позволяющие статистически обосновать границы между установленными соотношениями:

1000

2000

3000

(0 х

<0 4000 £

5000

6000

7000

Тмах. С

♦00 420 440 «О

500 520 540 560 580

-1-[-1-1—-Г"-г

Анимсшая толща

Тюменская секта

Ягельная+новоуренг + ¿к. л

Витютинская свита

.Варенгаяхинская свита

Пурская свита

Хадыръяхаая свита Хадупейская сеита

-—(з)4«»«

V

Коротчаевская свита

.........I..,, I,... I

, 1.... I

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

1, +-2, И-3, »-4, -¿-5,® -6

Катагенез

ПК,

мк,

мк,

мк, мк,

ж

Рис. 1. Реконструкция катагенегической зональности в скв. Ен-Яхинская СГ-7.

Условные обозначения• 1-сингенетичный витринит; 2-битуминозный витринит; 3-пере-отложенный витринит; 4-значения Ттах, °С; 5-скользящее среднее; 6-зоны с различным папеогеотермическим градиентом. о

Ъх = - 0,0038Н - 30.6524г + 0,3936Яо+ 46.893, при Я=0,94, (1)

Ъг = 0,002Н + 64,5569т - 1.278К° - 65,5336, при 11=0,78, (2)

Ъъ - 0,0017Н- 27,1099т - 2.500611о+20.7786, при 11=0,46. (3)

В результате подтверждено выделение самостоятельной группы соотношений Я0 и Н, развитой в основном в глубокопогруженных отложениях. Для данной части разреза при микропетрографическом изучении разреза Ен-Яхинской скважины в этих отложениях витринит разделен на три условных вида: 1) сингенетичный, по которому проводилась реконструкция катагенетической зональности; 2) переотложенный с повышенными значениями 11° и 3) битуминозный (контаминированный твердыми битумами, продуктами деструкции нефти) с пониженной отражательной способностью. Для количественного обоснования разделения витринита на приведенные выше виды получены две линейные дискриминантные функции (ДДФ):

2,=-5.4754К°+0.0066Н-27.1044гИ).0481 при 11=0.89 (4)

.191 Я°-Ю .001Н-192.117г-177.3040 при 11=0.21 (5)

Выполненные расчеты показали, что эффективность верного определения равна 91,11%,что позволяет установить уравнения регрессии по трем выделенным группам:

сингенетичный витринит - Я°=0.0012Н-4,358 при т=0.93, (6) витринит с твердыми битумами - К°=0.00165Н-6.616 при г=0.96 (7) переотложенный витринит - Я°= 0.00086Н-2.858 при г=0.84. (8) Для сингенетичного витринита в разрезе триас-меловых отложений выявлено и статистически обосновано нарастание градиентов И0 в зонах углефикационных скачков (Я°=1,0 и 2,3%), которые также идентифицируются по данным пошаговой корреляции Я" и Н с глубиной.

Точность ряда методов, основанных на количественном содержании, свойствах и составе синбитумоидов, на высоких стадиях катагенеза значительно снижается из-за деструкции самих битумоидов. Наиболее эффективным методом является пиролиз ОВ. Пиролиз с использованием аппаратурного комплекса Лоск-Еуа1-6 применим во всем диапазоне каггагенетических преобразований ОВ и позволяет проводить полуколичественную оценку генетического потенциала и коэффициента генерации. Недочетом метода является крекинг и возгонка в температурном интервале 350-600°С не только керогена и твердых битумов, но и смолисто-асфальтеновых веществ. В главе обосновывается необходимость применения комплекса различных методов определения катагенеза ОВ для получения максимально достоверных результатов. При этом по возможности следует использовать методы из различных групп, но наиболее оптимальным является сочетание методов ОС В и пиролиза ОВ.

Выявлена близкая к прямой зависимость Ттах (Яоск-Еуа1 6) от Я0, позволяющая уточнять зональность катагенеза на больших глубинах. При высоких стадиях катагенеза зависимость описывается уравнением

Я°=0,0173*Ттах - 7,01; К°>1,2%, г=0,97 (9)

Для разрезов Ен-Яхинской СГ-7 (рис.1) и Тюменской СГ-6 установлено изменение градиентов Тшах с глубиной, соответствующее углефикационным скачкам.

В результате применения ОСВ, пиролиза ОВ и других методов автором реконструирована катагенетическая зональность в разрезе Ен-Яхинской сверхглубокой скважины, внесены изменения в выполненные ранее определения зональности катагенеза Тюменской сверхглубокой, Колвинской, Тимано-Печорской и других скважин.

В главе 3 «Закономерности вертикальной катагенетической зональности в районах бурения глубоких и сверхглубоких скважин»

проведен анализ закономерностей и тенденций изменения степени катагенеза ОВ пород в связи с нефтегазоносностью по разрезам глубоких и сверхглубоких скважин в основных НГП России- Колвинская (забой 7057 м), Тимано-Печорская (6903,5 м), 1-Верхняя Сочь (5700 м) и др. в Тимаио-Печорской НГП, Тюменская СГ-6 (7502 м), Ен-Яхинская СГ-7 (забой на 01.10.2005 - 7511 м) на севере Западно-Сибирской НГП, ПСУ-758 (3034 м), Чурочная-44 (2883 м) и др. на севере Волго-Уральской НГП. Кроме того, для сравнения привлечены данные по самой глубокой в осадочных бассейнах скважине Берта Роджерс-1 (9590 м, США). В главе, кроме данных, полученных автором, использованы результаты исследований С.А. Данилевского, А.Э. Конторовича, А.В. Белоконя, М.Г. Фрик, А.Н. Фомина, И.А. Козловой, Л. Прайса и др., выполненные для ряда разрезов скважин различными методами.

Степень катагенеза ОВ пород в призабойных зонах самых глубоких из изученных скважин достигает подстадий апокатагенеза АКГАК3.4. В целом, для большинства скважин с глубиной наблюдается закономерное нарастание степени катагенеза ОВ пород, такая же тенденция сохраняете? и ниже 4 км. Исключение составляют скважины в зонах надвиговых дислокаций, где часто происходит инверсия катагенетической зональности, которая проявляется в увеличении степени катагенеза на небольших глубинах в шовных зонах аллохтонов, резком снижении катагенеза в верхней части паравтохтонов и последующем нарастании с глубиной. Довольно широко такой характер катагенетической зональности развит на прилегающих к Уралу территориях юго-востока Тимано-Печорской НГП (скв. 1-Верхняя Сочь, 1-Волимская) и северо-востока Волго-Уральской НГП (ПСУ-755, ПСУ 751 и др.).

На срезе 4 км наиболее высокие значения Я0 (1,4% - МК4) установлены для Тюменской скважины, наиболее низкие (Я°=0,83% - МК2) для Ен-Яхинской СГ-7 (рис.2). На срезе 6 км катагенез ОВ пород в Тюменской скважине (АК,) уже отстает от катагенеза в Ен-Яхинской (АК2.з) более чем на подстадию, но в целом для триасовых отложений градиенты изменения К0 сходны. Такое различие в катагенетической преобразованности ОВ одновозрастных пород относительно близко расположенных скважин может быть связано с различным, возможно, очень нестабильным

r JW—■f *

Рис. 2. Сравнительный анализ ката генетической зональности в разрез* глубоких и сверхглубоких скважин

1 - нвфтепроявления, 2 - газопроявления. 3 - заложи нефти, 4 - залежи конденсата, 5 - 'dead line" по нефти, в - интервалы развития измененных эффуэивов, 7 - зоны воздействия интрузий

палеотемпературным режимом формирования отложений в рифтовых зонах. Наиболее низкие значения R0 (расчетные), соответствующие катагенезу МК3, на срезе 6 км наблюдаются в Колвинской скважине Тимано-Печорской провинции, где в глубинном разрезе преобладают карбонатные породы, характеризующиеся большей теплопроводностью, чем терригенные. В Тимано-Печорской глубокой опорной скважине катагенез выше (AKi) за счет внедрения многочисленных интрузий, оказавших локальное влияние на палеотемпературный режим отложений. Подзоны МК4-МК5 в скважине резко сокращены, что, вероятно, также вызвано насыщением разреза в интервале 3920-6772 м пластовыми интрузиями долеритов. В то же время на глубине 6 км катагенез ОВ пород скважины Берта Роджерс-1 при отсутствии интрузий также соответствует градации AKt.

Мощность катагенетической подзоны МК4 наиболее значительна для Колвинской скважины и Берта Роджерс-1, затем уменьшается в ряду Тюменская - Ен-Яхинская - Тимано-Печорская скважины. Ряд уменьшения мощности градации МК5 несколько другой: от наиболее высокой для Тюменской скважины (1,0 км) к минимальной в Ен-Яхинской СГ-7 (0,3 км) с мощностями в Колвинской - 1,2 км, Берта Роджерс-1 и Тимано-Печорской скважинах - 0,5 км. В Ен-Яхинской СГ-7, где с МК2 до AKi мощности катагенетических зон приблизительно одинаковы (0,3-0,5 км), в отличие от Тюменской СГ-б, тенденции к сокращению их вниз по разрезу не наблюдается. Подзона AKi имеет наибольшую мощность в Тимано-Печорской и Колвинской скважинах. Далее по убывающей следуют Берта Роджерс-1 (0,9 км), Тюменская (0,8 км) и Ен-Яхинская (0,4 км). Подзона АК2, наиболее мощная в скважине Берта Роджерс-1 (0,7 км), в Ен-Яхинской и Тюменской соответствует 0,5 и 0,2 км. Подзона АК3 переходит в эффузивную толщу в Тюменской СГ-6 и в Ен-Яхинской СГ-7.

Установлена связь катагенеза ОВ пород с распределением нефтегазоносности по разрезам скважин. По результатам исследований подтверждено развитие нижней границы существования нефтей. Ниже «deadline» нефтяных залежей и нефтепроявлений в изученных скважинах не установлено, степень битуминозности пород резко снижается (до фоновых значений) и в основном наблюдаются газопроявления разных масштабов. Глубинная граница существования нефтей распространяется от 4,2 км в Тюменской СГ-6 до 5 км в скв. Берта Роджерс-1. Главная зона нефтеобразования (МК1-МК3) во всех скважинах (кроме районов надвиговых дислокаций) распространяется до глубины 4,3-4,5 км, и только в разрезе Тюменской СГ-6 заканчивается на глубине около 3,8 км.

В главе показано, что различные мощности катагенетических подзон в рассматриваемых скважинах связаны с особенностями палеотепловых потоков, существенным изменением градиентов палеотемператур, литологическим составом вмещающих толщ и проявлением углефикационных скачков. Глубинные катагенетические зоны наиболее «сжаты» в молодых осадочных бассейнах и, наоборот, «растянуты» в толщах

более древних палеозойских отложений. Глубинная зональность катагенеза определяет развитие УВ разного фазового состояния в разрезах скважин.

В главе 4 «Качественная и количественная оценка ресурсов УВ для районов бурения глубоких и сверхглубоких параметрических скважин»

проведен подсчет ресурсов УВ в районах бурения скважин в Тимано-Печорской и на севере Западно-Сибирской НГП, вскрывших осадочные отложения ниже 5 км. Для этого применен объемно-генетический метод, адаптированный к высоким стадиям катагенеза. В объемно-генетический метод, включающий более тридцати параметров оценки, дополнительно были введены такие показатели, как геологическое время проявления генерации и эмиграции нефти, мощность зоны возможной аккумуляции нефти в период ГФН (до верхнего флюидоупора), современная мощность отложений, находящихся ниже границы существования нефтей и др. В результате удалось оценить возможное количество нефти, подвергшейся деструкции на больших глубинах, а также полученный при этом дополнительный объем газа. В ряде случаев расчетное количество аккумулированной нефти после учета всех потерь при миграции почти полностью терялось из-за деструкции на больших глубинах.

По результатам комплексных исследований (литолого-фациальные данные, содержание, тип, степень катагенеза OB и др.) в изученных разрезах обосновано выделение глубокопогруженных нефтегазоматеринских свит (HTM свит) с плотностью OB более 1 млн т/км2, получившие название от основной свиты, таксономической единицы местных стратиграфических шкал или стратиграфического горизонта. В разрезе Тимано-Печорской глубокой опорной скважины это верхнечикшинская и изъельская HTM свиты, в Колвинской параметрической - овинпармская и хатаяхинская. Наибольшее число HTM свит на больших глубинах установлено в Тюменской СГ-6: пурская (триас), ягельная, верхнекотухтинская, тюменская, васюганская и баженовская. В разрезе Ен-Яхинской СГ-7 к HTM свитам отнесены соответствующие толщи пород пурской (триас), новоуренгойской, тюменской и баженовской свит местной стратиграфической шкалы. HTM свиты в триасовых впадинах, вскрытых СГ-6 и СГ-7, выделены впервые. В таблице приведена сравнительная характеристика HTM свит по масштабам нефтегазообразования и возможного нефтегазонакопления.

Несмотря на то, что Колвинская и Тимано-Печорская скважины находятся по нижним отложениям в зоне развития Печоро-Колвинского авлакогена, они вскрыли разные фациальные зоны в девонском разрезе. В первом случае HTM свиты приурочены к нижнему девону, тогда как во втором в нижнем девоне HTM свит не выявлено, а обосновано их положение в среднедевонских отложениях. В районе Колвинской скважины HTM свиты могли привести к аккумуляции значительных количеств нефти, тогда как в районе бурения Тимано-Печорской скважины - в основном газа (или газоконденсата).

Таблица

Сравнительная характеристика глубокопогруженных НГМ свит по масштабам нефтегаэообразования

Тимамо-Лечорская НГП Западно-Сибирская НГП

Колвинская Тимано-Печорская Тюменская СГ-6 Ен-Яхинская СГ-7

\ 8 \ £ N.1 | X X 3 Хатаяхинсхая к X г I £ I с к 1 1 К к е X ф 1 « т к е X ф 1 1- Васюганская ос I к к ф 1 1- !

Стратиграфия ад 0,1 ДО Т,а •><Р -дао Таа ■)|РЬ •1га+Ь ^«00

Интервал, м 5110-5551 4255-4528 4410-4655 4134-4387 6012-6250 5048-5425 4796-4967 4305-4705 3912-3982 3782-3844 6260-6504 5437-5560 3960-4173 3854,4-3886

ТипОВ гум.-еалр. салр. [ум гум. гум. ■ум. гум. гум. гум.-сапр. сапр >ум гум гум. гум-сапр.

Катагенез МК5 МКз МК, АКг МК5 МК, МК, МК, МК3 АК, МК,., МК,

Плотность эмиграции

нефти, млн тАш2 8,35 2,63 0,08 0,09 0,29 0,09 0,04 0,25 0,77 2,84 0,36 0,12 0,08 0,05

газа, млрд м3/ша 2,03 0,55 0,36 0,35 1.66 0.4 0,17 0,99 0,33 0,21 1,06 0,59 0,34 0,05

Масштабы аккумуляции

нефти, млн т 363,42 179,81 0 105,20 0 4,88 2.02 0 67,64 232,24 0 0 0 0,65

газа, млрд м5 373,42 38.53 98,57 473,7 662.06 115,87 37,2 414,52 63,67 32,65 387,31 140,76 148,1 1.54

* У- V-*

Сравнительный анализ масштабов генерации УВ в глубокопогруженных отложениях районов бурения Тюменской и Ен-Яхинской сверхглубоких скважин позволил выявить ряд общих черт и различий. Мощность НГМП и свит в разрезе СГ-7 меньше, но в то же время зонами генерации УВ являются преимущественно одновозрастные с СГ-6 отложения. Так, например, в пурской свите триаса в обеих скважинах выделены НГМ свиты, в Тюменской СГ-6 в верхней части стратиграфической свиты, а в Ен-Яхинской СГ-7 - в нижней части. Новоуренгойская HTM свита, выделенная только в разрезе СГ-7, обладает высоким генерационным потенциалом. Вследствие смены фациальной обстановки и значительного увеличения доли песчаников в Ен-Яхинской скважине не может относиться к нефтегазоматеринским значительная часть пород котухтинской и васюганской свит. В тюменской свите в качестве материнских обосновано выделение одновозрастных верхнетюменских отложений. Баженовская свита, характеризующаяся практически по всей территории Западной Сибири высоким нефтегенерационным потенциалом, на севере региона теряет свои позиции, особенно невысок ее потенциал в районе Ен-Яхинской скважины.

Наибольшей плотностью эмиграции нефти характеризуется овинпармская НГМ свиты (8,35 млн т/км2) нижнего девона в районе Колвинской скважины. Несмотря на высокую степень катагенеза (МК5), эта свита могла обеспечить большие масштабы аккумуляции нефти, так как в период проявления ГФН были сформированы ловушки в верхних горизонтах, а деструкции подверглась только та часть нефти, которая затем оказалась ниже зоны «deadline». Повышена плотность эмиграции нефти (2,63 млн т/км2) и в верхней части овинпармского горизонта (хатаяхинская НГМ свита). В изученных районах севера Западной Сибири по генерации и эмиграции нефти среди других свит выделяется только баженовская в районе Тюменской скважины (2,64 млн т/км2). Та же свита в районе Ен-Яхинской скважины характеризуется невысоким значением плотности эмиграции нефти.

Повышенной плотностью эмиграции газа характеризуются овинпармская НГМ свита (2,03 млн т/км2) в районе Колвинской скважины и пурская НГМ свита в районах Тюменской (1,66 млрд м3/км2) и Ен-Яхинской (1,06 млрд м3/км2) скважин. В целом глубокопогруженные свиты севера Западной Сибири (за исключением баженовской) характеризуются значительными возможностями для формирования газоносности района. При степени катагенеза до АК2 в районах бурения СГ-6 и СГ-7 они могли обеспечить аккумуляцию в залежи почти 2 трлн м3 газа. Этот газовый потенциал глубокопогруженных отложений ранее не учитывался.

В главе показано, что возможные масштабы аккумуляции и фазовое состояние генерированных УВ в глубокопогруженных НГМ свитах в значительной степени соответствуют выявленной промышленной нефтегазоносности в верхних горизонтах. Так, глубокопогруженные НГМ свиты, обоснованные по результатам изучения Тюменской и Ен-Яхинской

скважин, находятся в благоприятном положении для миграции УВ в крупные ловушки Большого Уренгоя. В формировании залежей нефти с высоким газовым фактором Харьягинского месторождения, вероятно, могли участвовать НГМ свиты нижнего девона, выделенные в разрезе Колвинской скважины, генерировавшие в больших количествах углеводороды. Основная залежь Западно-Соплесского газоконденсатного месторождения практически подстилается НГМ свитами, генерировавшими в основном газ (и газоконденсат). В работе обосновано существенное влияние количественного содержания, типа и степени катагенеза ОВ пород глубокопогруженных НГМ свит в зонах большой мощности осадочного чехла на масштабы нефтегазоносности и фазовое состояние УВ всего разреза.

В главе 5 «Степень катагенеза ОВ пород как один из ведущих критериев оценки нефтегазоносности больших глубин» на основе выполненных исследований обосновано существенное значение катагенетических факторов при прогнозе нефтегазоносности больших глубин, что позволяет квалифицировать этот параметр как один из основных критериев оценки нефтегазоносности.

В настоящее время степень катагенеза ОВ пород при прогнозе нефтегазоносности не используется, что может снижать эффективность геологоразведочных работ. В главе научно доказано, что основные признаки критерия оценки нефтегазоносности (применимость для разнотипных бассейнов или регионов, успешное использование при региональных работах и доказанность теоретических положений), характерны и для этого параметра. Степень катагенеза ОВ пород - теоретически разработанный в отечественной и зарубежной литературе параметр, который позволяет оценивать не только процессы генерации и эмиграции УВ и их масштабы, но и сохранность залежей УВ. Обоснованы многие закономерности изменения степени катагенеза ОВ пород. Для обычных глубин установлены связи между нефтегазоносностью и катагенезом ОВ вмещающих толщ, что рассмотрено в работах многих ученых. На больших глубинах, где катагенез ОВ контролирует нижнюю границу существования нефтей и определяет масштабы газообразования, эти связи имеют еще большее значение. Все это позволяет сделать заключение, что степень катагенеза ОВ наряду с другими широко используемыми показателями является полноправным критерием оценки нефтегазоносности, по которому может быть проведена классификация нефтегазоносных геологических объектов по степени их перспективности. Особенно важно применение этого критерия для больших глубин, где во многих случаях начинает существенно меняться фазовый состав генерируемых УВ, происходят процессы деструкции нефтей вплоть до их полного исчезновения, и может формироваться именно тот фазовый состав флюидной системы, который часто наблюдается и на обычных глубинах.

В главе даны конкретные рекомендации по использованию данного критерия на различных стадиях ГРР. Так, на региональном этапе, на стадии прогноза нефтегазоносности при исследовании осадочных бассейнов и их частей возможно предварительное прогнозирование катагенетической зональности на сейсмогеологических профилях на основе выявленных закономерностей и в проектных разрезах опорно-параметрических скважин. В комплекс обязательных исследований разрезов опорных и параметрических скважин (особенно вскрывающих отложения ниже 3-4 км) необходимо включить определение степени катагенеза ОВ современными методами. На стадии прогноза нефтегазоносности при обобщении и анализе геолого-геофизической информации и результатов бурения опорных и параметрических скважин информация по региональной и вертикальной катагенетической зональности способствует эффективному выбору первоочередных объектов дальнейших исследований. При оценке зон нефтегазонакопления необходимо использовать данные по катагенетической зональности. Определение интервалов глубин различных катагенетических зон позволит избежать ошибок при выделении на последующем этапе нефтегазоперспективных зон и зон нефтегазонакопления. Поэтому при оценке ресурсов в обязательном порядке должны использоваться литолого-катагенетические разрезы, а на картах важнейших критериев нефтегазоносности основных комплексов необходимо выделить границы распространения катагенетических зон

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты работы сводятся к следующему.

На основании использования комплекса методов для определения степени катагенеза ОВ пород получены новые данные, указывающие на большую эффективность при исследовании глубокопогруженных отложений витринитовой палеогеотермии и пиролиза ОВ приборным комплексом Яоск-Еуа1 6. Уточнено соотношение между отражательной способностью витринита Я0 и пиролитическим показателем Ттах, позволяющее более корректно проводить идентификацию высоких стадий ката!енеза. Научно обосновано, что при определении степени катагенеза ОВ пород больших глубин необходимо учитывать влияние таких дополнительных факторов, как магматизм, наличие твердых битумов, развитие витринита различных генетических типов и его высокую анизотропию по отражательной способности. Для глубокопогруженных отложений севера Западной Сибири разработаны геолого-статистические модели, позволяющие разделять витринит на сингенетичный, переотложенный и битуминозный (контаминированный твердыми битумами). Кроме того, количественно описаны закономерности возрастания ОСВ с глубиной в соответствии с проявлениями углефикационных скачков.

По комплексу методов реконструирована глубинная зональность катагенеза ОВ пород в разрезе Ен-Яхинской сверхглубокой скважины, внесены коррективы в изменение соответствующей зональности Тюменской, Тимано-Печорской, Колвинской и других глубоких и сверхглубоких скважин. Показано, что в различных регионах с разным возрастом осадочных отложений на глубинах 4-7 и более км породы характеризуются катагенезом от МКз до АК34. Более растянутая катагеиетическая зональность на больших глубинах в разрезах скважин Колвинской, Тимано-Печорской и Берта Роджерс-1 по сравнению со скважинами севера Западной Сибири обусловлена более древним возрастом осадочных бассейнов и широким развитием карбонатных пород. В зонах надвиговых дислокаций, примыкающих к Уралу, выявлено широкое развитие нарушений региональной катагенетической зональности.

В разрезах изученных глубоких и сверхглубоких скважин обоснована глубинная граница существования нефтей, которая подтверждена результатами изучения нефтегазоносности, данными испытаний и исследованиями битуминозности пород. Эта граница в изученных разрезах в основном соответствует глубинам 4,2-5,0 км, ниже которых могут быть обнаружены только газ и газоконденсат.

На больших глубинах по комплексу литолого-фациальных данных, содержанию и типу ОВ обосновано выделение НГМ свит с различным генерационным потенциалом. При этом в триасовых впадинах севера Западной Сибири впервые выявлены газоматеринские свиты с высоким потенциалом генерации. Выполнена количественная оценка ресурсов УВ районов бурения глубоких и сверхглубоких скважин на базе усовершенствованного автором объемно-генетического метода. Полученные данные позволили переосмыслить роль глубоких горизонтов осадочного чехла в формировании нефтегазоносности не только на больших, но и на промышленно освоенных нефтегазодобывающей промышленностью глубинах.

На основе обоснования ведущей роли степени катагенеза ОВ пород в качестве критерия оценки нефтегазоносности больших глубин разработаны конкретные рекомендации ее использования на различных этапах и стадиях ГРР.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. О месте глубоких и сверхглубоких скважин в общей системе классификации скважин и исследований глубинной нефтегазоносности // Бурение сверхглубоких и глубоких параметрических скважин. Материалы Всеросс. сов. - Ярославль, 2001. - С. 26-27. (в соавторстве с Т.В. Белоконь, В.И. Горбачевым)

2. Палеотемпературы девонского терригенного комплекса Пермской области// Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Мат. науч.-практ.конф. - Пермь, 2001. - С. 166-168. (в соавторстве с С.Г. Поповым)

3. Исследование твердых битумов в Колвинской параметрической скважине// Проблемы минералогии, петрографии и металлогении/ Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского. Вып. 4 / Пермь, ПТУ. ун-т. - Пермь, 2002. -С. 195-196.

4. О палеотемпературном критерии нефтегазоносности в восточных районах Пермской области. - Пермь, КамНИИКИГС, 2003. - Деп. в ВИЭМС 03.11.2003 г. №1174мг-о/3. (в соавторстве с С.Г. Поповым, Т.В.Карасевой)

5. Влияние палеотемпературного режима на основные нефтегазоносные комплексы Пермской области. Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского: Сб. научн. статей. Вып.5 / Пермь, 111 У, 2003. - С. 136-139 (в соавторстве с С.Г. Поповым)

6. Палеотемпературы и катагенез нефтегазоносных отложений юга Верхнепечорской депрессии и прилегающих территорий. // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении/ Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского. Вып. 6. - Пермь, ПГУ, 2004. - С. 108-111. (в соавторстве с A.B. Белоковем, Т.В. Карасевой)

7. Органическое вещество глубоких горизонтов севера Западной Сибири// Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского: Сб. научн. статей. Вып. 7 / Перм. ун-т. - Пермь, 2005.- С.215-218.

8. Новые направления развития ресурсной базы углеводородов России по результатам глубокого и сверхглубокого параметрического бурения. -Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. - № 3-4, 2005. - С. 6-15. (в соавторстве с Т.В. Карасевой, В.И. Горбачевым, С.Е. Башковой, A.B. Белоконем)

9. Особенности определения степени катагенеза органического вещества пород аппаратурным комплексом Rock-Eval. - Пермь, КамНИИКИГС, 2005. - Деп. в ВИЭМС. 16.08.2005 г. № 1221-мг 05.

10. Степень катагенеза OB пород как критерий оценки нефтегазоносности больших глубин. - Пермь, КамНИИКИГС, 2005. - Деп. в ВИЭМС 20.07.2005 г. №. 1218 -мг 05.

Лицензия JIP № 020370

Сдано в печать 16.11.05. Формат 60x84/16. Объём 1,0 уч.изд.п.л. _Тираж 100. Заказ 1547.

Печатная мастерская ротапринта 111 ТУ.

№23218

РНБ Русский фонд

2006-4 25006

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Беляева, Галина Леонидовна

4 Стр.

ВВЕДЕНИЕ.

1. Основные представления о роли катагенетических факторов при прогнозе нефтегазоносности больших глубин.

1.1. О катагенезе ОВ пород.

1.2. Особенности нефтегазоносности в зонах развития мезо- и апокатагенеза.

1.3. Применение степени катагенеза ОВ пород при оценке ресурсов УВ.

2. Методы определения степени катагенеза ОВ.

2.1. Отражательная способность витринита.

2.2. Пиролиз ОВ по методу Rock-Eval 6.

2.3. Палеонтологические методы определения степени катагенеза

2.4. Минералогические методы определения степени катагенеза ОВ

2.5. Геохимические и физико-химические методы.

3. Закономерности вертикальной катагенетической зональности в

§ районах бурения глубоких и сверхглубоких скважин.

3.1. Скважина Берта Роджерс 1 (США).

3.2. 1-Колвинская параметрическая скважина.

3.3. Тимано-Печорская глубокая опорная скважина.

3.4. Тюменская сверхглубокая скважина (СГ-6).

3.5. Ен-Яхинская сверхглубокая параметрическая скважина (СГ-7)

3.6. Скважины зоны уральских надвигов.

3.7. Закономерности изменения степени катагенеза ОВ пород на больших глубинах.

4. Качественная и количественная оценка ресурсов УВ для районов бурения глубоких и сверхглубоких скважин.

4.1. Тимано-Печорская НГП. ф 4.2. Север Западно-Сибирской НГП.

5. Степень катагенеза ОВ пород как один из ведущих критериев оценки нефтегазоносности больших глубин.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Закономерности изменения степени катагенеза ОВ пород больших глубин в связи с прогнозом нефтегазоносности"

Актуальность проблемы. Степень катагенеза органического вещества (ОВ) как параметр, характеризующий преобразование ОВ в результате увеличения глубины погружения и температур все более широко применяется в нефтегазовой геологии как в России, так и за рубежом в связи с успешным его использованием для оценки некоторых аспектов формирования залежей углеводородов (УВ), а именно определения зон генерации, масштабов эмиграции и направлений миграции УВ, а также фазового состояния УВ. При этом уровень изученности закономерностей изменения степени катагенеза ОВ пород больших глубин (более 4 км) в обычно жестких палео- и современных термобарических условиях пока крайне недостаточен. В то же время, в связи с истощением ресурсов углеводородов в верхних горизонтах, во многих регионах России все большее внимание уделяется перспективам нефтегазоносности глубокопогруженных отложений. Для эффективной оценки перспектив нефтегазоносности глубоких горизонтов необходима разработка специфических критериев и показателей, одним из которых может быть степень катагенеза ОВ пород как комплексный параметр, характеризующий многие аспекты процессов нефтегазообразования и нефтегазонакопления. В связи с этим все более актуальной становится проблема детального изучения закономерностей изменения степени катагенеза ОВ пород на больших глубинах и ее роли в формировании нефтегазоносности. Проводимое в разных регионах России глубокое и сверхглубокое параметрическое бурение создает основу для решения такой проблемы.

Цель работы. Изучить особенности изменения степени катагенеза ОВ пород больших глубин районов бурения глубоких и сверхглубоких скважин Тимано-Печорской и севера Западно-Сибирской НГП и оценить роль катагенетических факторов при формировании нефтегазоносности.

Основные задачи.

1. Изучить современные представления о роли катагенетических факторов при прогнозе нефтегазоносности больших глубин.

2. На основе различных методов определения степени катагенеза ОВ пород провести исследования и выявить закономерности изменения вертикальной катагенетической зональности в разрезах Колвинской глубокой параметрической, Тимано-Печорской глубокой опорной, Тюменской сверхглубокой параметрической, Ен-Яхинской сверхглубокой параметрической и других скважин и проследить их связь с нефтегазоносностью.

3. Провести количественную оценку ресурсов УВ глубоких горизонтов районов бурения глубоких и сверхглубоких скважин.

Научная новизна работы.

Впервые обоснованы особенности катагенеза ОВ больших глубин, связанные с жесткими термобарическими условиями, появлением твердых битумов, частым развитием магматизма и др. Обоснована информативность для определения катагенеза ОВ больших глубин витринитовой палеогеотермии и пиролиза ОВ. Количественно описаны закономерности изменения отражательной способности витринита с глубиной и на их основе построены геолого-статистические модели. По результатам изучения разрезов скважин выделены ранее неизвестные глубинные газоматеринские свиты в районе Большого Уренгоя. Получены фактические данные, подтверждающие широкое развитие нарушений катагенетической зональности в надвиговых зонах, прилегающих к Уралу. На основании фактических данных по катагенетической зональности и нефтегазоносности обоснована нижняя граница существования нефтей. Выполнена оценка прогнозных ресурсов УВ глубокопогруженных отложений с использованием адаптированного к большим глубинам объемно-генетического метода. Обоснована необходимость применения степени катагенеза ОВ пород как критерия прогноза нефтегазоносности больших глубин.

1. Установлено влияние твердых битумов на отражательную способность витринита и пиролитический показатель Тшах в жестких термобарических условиях больших глубин.

2. Обоснованы закономерности изменения отражательной способности различных видов витринита (сингенетичного, переотложенного и контаминированного твердыми битумами) на больших глубинах севера Западной Сибири по данным микропетрографических исследований и геолого-статистического моделирования.

3. Выделена новая зона генерации газообразных углеводородов в пределах триасовых отложений на севере Западной Сибири.

4.0боснована необходимость использования степени катагенеза ОВ в качестве критерия оценки нефтегазоносности больших глубин.

Реализация результатов исследований и практическая значимость. Результаты исследований вошли в отчеты по тематике МПР РФ, внедрены во ФГУП НПЦ «Недра». Практическое значение работы состоит в решении ряда методических вопросов определения степени катагенеза ОВ пород глубокопогруженных комплексов, в частности, уточнение зональности катагенеза по Тшах и обоснование дополнительных факторов, влияющих на отражательную способность витринита. Полученные данные служат основой для прогноза нефтегазоносности отложений ниже освоенных глубин в районах бурения глубоких и сверхглубоких скважин Тимано-Печорской и северной части Западно-Сибирской НГП. Предложенное включение степени катагенеза ОВ пород в качестве критерия оценки нефтегазоносности позволит повысить эффективность ГРР на нефть и газ на больших глубинах.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 10 статьях, докладывались на научно-практической конференции «Геология и полезные ископаемые Западного Урала» (Пермь, 2001); Всероссийском совещании «Бурение сверхглубоких и глубоких параметрических скважин. Состояние технологии бурения, комплексных исследований и основные направления повышения эффективности» (Ярославль, 2001), «Научных чтениях памяти П.Н. Чирвинского» (Пермь, 2002, 2004, 2005).

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, изложена на 191 стр. машинописного текста, включает 42 рисунка, 14 таблиц и список литературы 142 наименования.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка горючих ископаемых", Беляева, Галина Леонидовна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ф Основные научные и практические результаты работы сводятся к следующему.

На основании использования комплекса методов для определения степени катагенеза ОВ пород получены новые данные, указывающие на большую эффективность при исследовании глубокопогруженных отложений витринитовой палеогеотермии и пиролиза ОВ приборным комплексом Rock-^ Eval 6. Уточнено соотношение между отражательной способностью витринита R0 и пиролитическим показателем Тшах, позволяющее более корректно проводить идентификацию высоких стадий катагенеза. Научно обосновано, что при определении степени катагенеза ОВ пород больших глубин необходимо учитывать влияние таких дополнительных факторов, как магматизм, наличие твердых битумов, развитие витринита различных Щ генетических типов и его высокую анизотропию по отражательной способности. Для глубокопогруженных отложений севера Западной Сибири разработаны геолого-статистические модели, позволяющие разделять витринит на сингенетичный, переотложенный и битуминозный (контаминированный твердыми битумами). Кроме того, количественно описаны закономерности возрастания ОСВ с глубиной в соответствии с ^ проявлениями углефикационных скачков.

По комплексу методов реконструирована глубинная зональность катагенеза ОВ пород в разрезе Ен-Яхинской сверхглубокой скважины, внесены коррективы в изменение соответствующей зональности Тюменской, Тимано-Печорской, Колвинской и других глубоких и сверхглубоких скважин. Показано, что в различных регионах с разным возрастом осадочных ф отложений на глубинах 4-7 и более км породы характеризуются катагенезом от МКз до АК3-4. Более растянутая катагенетическая зональность на больших глубинах в разрезах скважин Колвинской, Тимано-Печорской и Берта Роджерс-1 по сравнению со скважинами севера Западной Сибири обусловлена более древним возрастом осадочных бассейнов и широким развитием карбонатных пород. В зонах надвиговых дислокаций, примыкающих к Уралу, выявлено широкое развитие нарушений региональной катагенетической зональности.

В разрезах изученных глубоких и сверхглубоких скважин обоснована глубинная граница существования нефтей, которая подтверждена результатами изучения нефтегазоносности, данными испытаний и исследованиями битуминозности пород. Эта граница в изученных разрезах в основном соответствует глубинам 4,2 - 5,0 км, ниже которых могут быть обнаружены только газ и газоконденсат.

На больших глубинах по комплексу литолого-фациальных данных, содержанию и типу ОВ обосновано выделение НГМ свит с различным генерационным потенциалом. При этом в триасовых впадинах севера Западной Сибири впервые выявлены газоматеринские свиты с высоким потенциалом генерации. Выполнена количественная оценка ресурсов УВ районов бурения глубоких и сверхглубоких скважин на базе усовершенствованного автором объемно-генетического метода. Полученные данные позволили переосмыслить роль глубоких горизонтов осадочного чехла в формировании нефтегазоносности не только на больших, но и на промышленно освоенных нефтегазодобывающей промышленностью глубинах.

На основе обоснования ведущей роли степени катагенеза ОВ пород в качестве критерия оценки нефтегазоносности больших глубин разработаны конкретные рекомендации ее использования на различных этапах и стадиях ГРР.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Беляева, Галина Леонидовна, Пермь

1. Аммосов И.И., Горшков В.И., Гречишников Н.П. Палеотемпературы преобразования нефтегазоносных отложений. М.: Наука, 1980. - 112 с.

2. Аммосов И.И., Горшков В.И., Гречишников Н.П., Калмыков Г.С. Палеогеотермические критерии размещения нефтяных залежей. М.: Недра, 1977,- 157 с.

3. Белоконь Т.В. О глубинной нефтегазовой геологии// Результаты глубокого и сверхглубокого бурения, проблемы нефтегазоносности и рудоносности: Сб. науч. тр. КамНИИКИГС. Пермь, 2000. - С. 5-13.

4. Белоконь-Карасева Т.В., Горбачев В.И., Башкова С.Е., Беляева Г.Л., Ехлаков Ю.А. Перспективы нефтегазоносности глубокопогруженных отложений севера Западной Сибири по данным сверхглубокого бурения. В печати.

5. Белонин М.Д. Методика оценки величины и структуры потенциальных ресурсов углеводородов на больших глубинах (более 4500 м) // Закономерности размещения и критерии прогноза глубоких и сверхглубоких залежей нефти и газа. Д.: ВНИГРИ, 1982. - С. 53-76.

6. Белонин М.Д., Неручев С.Г., Симаков С.Н., Якуцени В.П. Научные основы и проблемы прогнозирования нефтегазоносности больших глубин // ф Условия нефтегазообразования на больших глубинах. М.:Наука, 1988. - С.14.19.

7. Болдушевская Л.Н. Геохимические критерии прогноза нефтегазоносности мезозойских отложений Енисей-Хатангского у регионального прогиба и северо-востока Западно-Сибирской плиты.

8. Автореферат дис. канд.геол.-мин. наук. Новосибирск, 2001. - 22 с.

9. Вассоевич Н.Б., Неручев С.Г., Лопатин Н.В. О шкале катагенеза в связи с нефтеобразованием// Горючие ископаемые: Проблемы геологии и геохимии нафтидов и битуминозных пород. М.: Наука, 1976. - С. 47-62.

10. Вассоевич Н.Б., Лопатин Н.В. Нефтематеринский потенциал и его реализация в процессе литогенеза// В кн.: Ресурсы энергетического сырья. Горючие ископаемые. М.: Наука, 1980. - С. 71-94.

11. Вассоевич Н.Б., Соколов Б.А., Конюхов А.И. Литолого-геохимические критерии нефтегазоносности глубокопогруженных горизонтов // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 1976. - №7. - С. 55-60.

12. Воинов А.С. Тектоническая деструкция осадочного чехла Верхнепечорской впадины и ее связь с нефтегазоносностью // Геология и минерально-сырьевые ресурсы европейского северо-востока СССР: Проблемы минерального сырья. Сыктывкар: 1994. - С. 271-278.

13. Геология и геохимия нефти и газа/ Под ред. Б.А. Соколова. М.:МГУ, 2000. - 384 с.

14. Геохимические методы поиска нефти и газа за рубежом/ А.В. Петухов, Е.В. Кучерук, Л.И. Митрофанова, С.Г. Кулагин // Обзор сер. «Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений» М.: ВНИИОЭНГ, 1989. - С. 23-26.

15. Глебовская Е.А. Применение инфракрасной спектрометрии в нефтяной геологии. Л.: Недра, 1971. - 140 с.

16. Глубинное строение западного склона Урала в районе Сочьинской антиклинали (по данным бурения параметрической скважины 1-Верхняя Сочь)/ Под ред. В.А.Дедеева Сыктывкар, 1997. - 80 с.

17. Грейнер Н.Н., Заверткин В. Л., Прокофьева Л.М. Перспективы рационального использования ресурсного потенциала топливно-энергетического сырья// Разведка и охрана недр. 2002. - №6-7.- С.12-15.

18. Гречишников Н.П. Отражательная способность витринита показатель истории геологического развития// Сов. геология. - 1973. - №10. - С. 135-140.

19. Дмитриева Т.П. Основные геологические особенности больших глубин, подлежащие учету при оценке нефтегазоносности недр// Закономерности размещения и критерии прогноза глубоких и сверхглубоких залежей нефти и газа. Л.:ВНИГРИ, 1982. - С. 76-97.

20. Ермаков В.И., Скоробогатов В.А. Образование углеводородных газов в угленосных и субугленосных формациях. М.: Недра, 1984. - С. 1-93; 131160; 186-205.

21. Ермаков В.И., Скоробогатов В.А. Тепловое поле и нефтегазоносность молодых плит СССР. М.: Недра, 1986. - 222 с.

22. Журавлев А.В. Термальные изменения верхнедевонско-нижнекаменноугольных отложений севера Урала (по индексам окраски конодонтов) // Литология и нефтегазоносность карбонатных отложений. Мат. Второго Всеросс. литол. совещ. Сыктывкар: 2001.- С. 30-31.

23. Зоны нефтегазонакопления окраин континентов / Ю.Н. Григоренко, И.М. Мирчинк, М.Д. Белонин, B.C. Соболев и др. М.: ООО «Геоинформцентр», 2002. - 432 с.

24. Калмыков Г.С. Витринит, его отражательная способность и методы определения// Петрология углей и парагенез горючих ископаемых. М.: Наука, 1967.-С. 81-124.

25. Калмыков Г.С. Катагенез и палеотемпературы Пермского Прикамья и Приуралья// Проблемы геологии нефти. Геохимия и гидрогеология нефтяных и газовых месторождений. Вып 8. М.: ИГиРГИ, 1976

26. Карнюшина Е.Е. Осадочные формации в зоне катагенеза нефтегазоносных бассейнов. М.: АО «Институт гидропроект», 2000. 93 с.

27. Катагенез и нефтегазоносность/ Г.М. Парпарова, С.Г. Неручев, А.В. Жукова и др. Л.: Недра, 1981. - 240 с.

28. Кинчелло Р., Скотт Д. Бурение скважины глубиной 9590 м // Инженер-нефтяник. 1974. - №7-8.- С. 15-18.

29. Корляков С.Г. Результаты разведки глубоких залежей нефти и газа и геологические условия их залегания в США //Закономерности размещения и критерии прогноза глубоких и сверхглубоких залежей нефти и газа. -Л.:ВНИГРИ, 1982. С. 40-52.

30. Корценштейн В.Н. О роли и месте органической геохимии в изучении проблем нефтегазоносности осадочного покрова и сопредельных с ним водонапорных систем// Проблемы происхождения нефти и газа. М.: Наука, 1994.-С. 31-46.

31. Корчагина Ю.И., Четверикова О.И. Методы интерпретации аналитических данных о составе рассеянного органического вещества. М.:1. Недра, 1980. -227 с.

32. Корчагина Ю.И., Четверикова О.И. Методы оценки генерации углеводородов в нефтепродуцирующих породах. М.: Недра, 1983. - 221 с.

33. Кристаллический фундамент Татарстана и проблемы его нефтегазоносности (п/ред. Р.Х. Муслимова, Т.А. Лапинской). Казань, Дента, 1996.-487 с.

34. Ларская Е.С. Диагностика и методы изучения нефтегазоматеринскихтолщ. М.: Недра, 1983. - 196 с.

35. Лебедев Б.А., Парпарова Г.М., Чистякова А.С. Углепетрографический метод диагностики твердых битумов классов керитов и антраксолитов. -Труды ВНИГРИ, 1975.- вып. 371. С. 79-94.

36. Лопатин Н.В. Образование горючих ископаемых. М.: Недра, 1983.1. Щг 192 с.

37. Максимов С.П., Кунин Н.Я., Сардонников Н.М. Цикличность геологических процессов и проблемы нефтегазоносности. М.: Недра, 1977. - 280 с.

38. Максимов С.П., Дикенштейн Г.Х., Лоджевская М.И. Формирование и размещение залежей нефти и газа на больших глубинах. М.: Недра, 1984.287 с.

39. Меленевский В.Н., Фомин А.Н. О глубинной зональности нефте- игазообразования // Геология нефти и газа. №7, 1997. - С. 4-7.

40. Методические рекомендации по комплексным геологическим, петрографо-минералогическим, геохимическим, петрофизическим,геофизическим, гидрогеологическим исследованиям сверхглубоких скважин. Ленинград, ВСЕГЕИ, 1986. 49 с.

41. Методическое руководство по количественной и экономическойоценке ресурсов нефти, газа и конденсата России. М.: ВНИГНИ, 2000. С.30-44.

42. Методические указания по количественной оценке прогнозных ресурсов нефти, газа и конденсата. М.: ВНИГНИ, 1983. С. 45-71, 78-94.

43. Методы оценки перспектив нефтегазоносности. Под ред. Н.И. Буяловаи В.Д. Наливкина. М.: Недра - 1979.- С. 105-130.

44. Немченко Н.Н., Ровенская А.С., Шоелл М. Происхождение природных газов гигантских газовых залежей севера Западной Сибири // Геология нефти и газа. 1999. - №1-2 - С. 45-56.

45. Неручев С.Г., Моисеева О.Б., Климова Л.И., Смирнов B.C. Моделирование процессов миграции и аккумуляции нефти и газа в ловушках // Геология и геофизика. 2000. - т. 41, №8.- С. 1145-1164.ф Нефтегазоносность больших глубин. М: Наука, 180. - 118 с.

46. О ресурсах углеводородов глубоких горизонтов района бурения Тюменской сверхглубокой скважины/ С.Е. Башкова, Т.В. Карасева и др.

47. Геологическое изучение и использование недр. Науч.-техн. инф. сборник/ Геоинформцентр. М.: 2003. - Вып.4. - С. 3-9.

48. Осадочные бассейны и нефтегазоносность: Докл. сов. геологов на

49. XXVIII сес. Междунар. геол. конгр. (Вашингтон, 1989). М.: Наука, 1989. -181 с.

50. Особенности литогенеза нефтегазоносных толщ в разных условиях / Н.А. Еременко, И.Д. Зхус и др.// Литология на новом этапе развития геологических знаний. М.: Наука, 1981. - С. 91-104.

51. Палеотемпературы зон нефтеобразования. М.: Наука, 1975. - 112 с.

52. Парпарова Г.М., Жукова А.В. Углепетрографические методы в изучении осадочных пород и полезных ископаемых. Л.: Недра, 1990.- 308 с.

53. Перродон А. Формирование и размещение месторождений нефти и газа. М.: Недра, 1991. 359 с.

54. Перспективы нефтегазоносности больших глубин. М.: Наука, 1985.1. Г 96 с.

55. Петрография углей СССР. Под ред. И.Э. Вальц. Л.: Недра, 1982.191 с.

56. Петрология органических веществ в геологии горючих ископаемых/ И.И. Аммосов., В.И. Горшков, Н.П. Гречишников и др. М.: Наука, 1987. -333 с.

57. Петрология углей/ Э. Штах, М.-Т. Маковски, М. Тейхмюллер и др.

58. Пер. с англ. М: Мир, 1978. - 554 с.

59. А приоритетных направлений геологоразведочных работ:

60. Тез.докл.Всерос.науч.-практ.конф.- Пермь, 2000.- С. 216-218.

61. Польстер JI.A., Висковский Ю.А., Садыкова П.И. Историко-генетический метод изучения нефтегазоносных бассейнов // Условия образования нефти и газа в осадочных бассейнах. М.: Наука, 1977.- С. 56-64.

62. Полякова И.Д., Борукаев Г.Ч. Геохимические особенности образования и разрушения нефти на больших глубинах // Геология нефти и газа. 1999. -№ 3-4. - С. 34-39.