Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геологическое строение и особенности формирования фазоворазличных скоплений углеводородов в пермских отложениях Предсудетской моноклинали

ВАК РФ 04.00.17, Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Геологическое строение и особенности формирования фазоворазличных скоплений углеводородов в пермских отложениях Предсудетской моноклинали"

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА имени И.М.ГУБКИНА

На правах рукописи

ВИШНЯК МАГДАЛЕНА ,

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ФАЗОВОРАЗЛИЧНЫХ СКОПЛЕНИИ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПЕРМСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ ПРЕДСУДЕТСКОЙ МОНОКЛИНАЛИ

Специальность 04.00.1Т - "Геология . поиски и разведка нефтяных

и газовых месторождений"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

Москеа. 1335

!'аоота выполнена в Государственной ордена Октябрьской Революции п ордена Трудового Красного Знамени Академии нефти и газа инени И.И.Губкина

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, профессор В.'И*. Ермолкин

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук.

профессор В.А.Чахмахчев ;

кандидат геолого-иинералогических наук,

В.И.Высоцкий

Ведущая организация: кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых ИГУ им. И. В.Ломоносова

Зашита состоится _ 1995 года на заседании специализированного Совета Д 053.ZT.06 по защите диссертации на соискание учёной степени доктора геолого - минералогических наук при ГАНГ им.И.М.Губкина по специальности 04.00.1Т -"Геология, поиски'и разведка нефтяных и газовых месторождений" в _______ часов в

ауд. _ .

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах , заверенные гербовой печатью , просим направлять по адресу: 11Т91Т Москва, РСП-1. Ленинский проспект, 65..

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГАНГ имени И.И.Губкина.

Автореферат разослан "__ 1995 года.

Учёный секретарь специализированного Совета А.В.БУХАР0В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕР!',СП','.,'.А РАПОТЫ

Актуальность работы. Нефть и газ занимают ведущие место о экономике многих стран, о том числе и в Польской Республике (ПР).

В иастоящией диссертации изучается поискоео - разведочный потенциал на нефть и газ юго - западной части палеозойской платформы, именуемой Предсудетской моноклиналью, где месторождения нефти и газа приурочены к отложениям пермского осадочного бассейна.

Поисково-разведочный потенциал бассейна не исчерпан и поиски новых месторождений , а также фазовораздельный прогноз , которуй определяет направление дальнейших поисково - разведочных работ на нефть и газ , является важнейшей , актуальной задачей для страны. -

Цели и задачи исследований. Основной цель» является изучение особенности формирования и размещения скоплений фпзово-различных УВ в пермских отложениях Предсудетской моноклонали и разработка критериев их прогноза.

Основные задачи исследовании

1. Изучение основных особенностей геологического строения истории развития условий осадкоиакопления и нефтегазоносности Предсудетской моноклинали..

2. Газохромптографические исследования и изотопный анализ стабильных изотопов углерода , водорода и азота в газах и Нефтяч нефтегазоносных комплексов.

3. Оценка термобарических условий преобразования ОВ и УВ в залежах и их изменений в течение геологического времени. <

4. Выделение основных очагов генерации и зон нефтегазона-копления.

5. Обоснование , на основе комплексного анализа, зон преимущественно нефте- и газонакопления и первоочередных объектов для поисково-разведочных работ.

Научная новизна

Прослежены основные закономерности изменения

физико-химических свойств углеводородов по плошади и разрезу, позволившие восстановить возможный механизм процессов миграции углеводородов и формирования их скоплений в пределах исследуемой территории.

Впервые для территории Предсудетской моноклинали выполнен дифференцированный прогноз фазового состояния углеводородных скоплений на основе комплексного анализа результатов геолого -геохимических исследований. Дана качественная оценка перспектив газонефтеносности пермских отложений Предсудетской моноклинали . имеющая большое практическое значение.

Фактический материал. В диссертации использованы геолого -геофизические материалы Зеленогурского Предприятия По Поискам и Разработке .Нефти и Газа { в дальнейшем называемого ЗЗГНиГ ) , а так>:е изотопные анализы , сделаннные по заказу ЗЗГНиГ Краковской Нефтяно - Шахтёрской Академией. В процессе работы над диссертацией использованы также труды Краковского Института Нефтяной и Газовой Промышленности и геологического бюро "Геонафта", а также результаты анализов конденсатов .и нефтей, осуществлённые геохимической лабораторией ГАНГа под руководством профессора Б.И.Ермолкина.

Практическая ценность работы. Реализация научно - обоснованных выводов по раздельному прогнозу нефтегазоносности обоснует экономический выбор основных направлений поисково - разведочных работ на нефть и газ и позволит проводить эти работы в тех районах , где фазовое состояние скоплений УВ будет отвечать текущим потребностям топливо - энергетической политики страны. Это исключает огромные финансовые затраты и позволяет рационально использовать инеюиийся фонд разведанных структур.

Основные результаты диссертации нашли отражение в работах отделения прогнозирования поисково - разведочных работ ЗЗГНиГ, а также докладывались на польско - немецкой конференции геологов -нефтяников в мае 1992 года в Пиле.

Методика раздельного фазооого прогноза была применена авторон диссертации при совместном изучении ЗЗГНиГ и английской фирмой SSI месторождения Збониин и нашла свое отражение в отчёте , составлении вышеназванными фирмами.

Структур? £ объём рабртн• Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения. ОЬший объём работы 137 страниц машинописного текста , 16 таблиц , 46 рисунков. Библиография включает 80 названий.

Диссертация выполнена на кафедре теоретических основ поисков и разведки нефти и газа ГАНГ имени И. М. Губкина под научным руководством доктора геолого ~ минералогических наук , профессора Ъ. И.Ерколкика , которому автор выражает искреннюю благодарность за ueimue советы , постоянную помоыь н консультации , оказанные г период подготовки работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТН * -

Гласа 1. Тектоническое строение Предсудетской моноклинали

В главе рассматриваются геотектоническое положение история развития , услаэмя осадконакопленкя и основные особенности тектонического строения Предсудетской моноклинали. ' •

Предсудетская моноклиналь. к&к ооъгкт наших исследований расположено в пределах юг о - иап&дпой части эпи палеозойское

»1ЛйТфОрМ5*.

- ъ

Фундамент платформы,- как правило, располагается на значительной глубине, э связи с чем практически не разведан бурением. Южнее , Вольштинского вала древнепалеозойский фундамент несогласно перекрыт различными по возрасту, отложениями девона, карбона и нижней перми. Севернее Вольштинского вала осадочный чехол представлен породами верхнего карбона или нижней перми. В зависимости от возраста консолидации фундамента а одних случаях, мы имеем дело либо со складчатым основанием каледонского возраста , в других случаях с фундаментом, сформированным в варисиий-ское время. В целом фундамент закономерно погружается в северо-западном направлении. На юго - западе основание погружается вдоль тектонической зоны отделяюшей эпипалепзойскую платформу от Предсудетского блока.

Предсудетская моноклиналь представляет собой крупный геоструктурный элемент весьма сложного строения. На юго - западе он граничит с Предсудетским блоком, от которого•моноклиналь отделена региональной зоной разломов (разлом Одры)-. С северо - востока моноклиналь ограничивает щецинско - луцкий синклинорий. На юго -востоке , в районе Ченстохоеы и Лублинца Предсудетская моноклиналь переходит в Краковско - Силезкую моноклиналь.

Непосредственно в пределах Предсудетской моноклинали отчётливо выделяются три главных структурно - тектонических элемента:

- Зеленогурскпя ппадинп:

- Поэнпнскп?! нплдтт;

- Волыатимский одл.

В основании пермских осадков моноклинали находятся палеозойские структуры северной части варисцидов западной Польши, выходящие на дневную поверхность в Судетах.

Особенности тектонического строения фундамента оказали значительное влияние на условия и характер седиментации в пределах моноклинали, особенно в пермское время. В результа ге варис-цийской складчатости в депрессионных зонах аккумулировались осадки красного лежня большой модности.

Начиная с цехштейна Предсудетская моноклиналь была область» наиболее интенсивного осадконакопленил , особенно в пределах Зелёногурской опадины. Вольштинский вал вплоть до нижнеюрского времени скорее всего представлял собой широкое мелководье, периодически выходящее на дневную лоперхиостъ в форме остросоч, вокруг которых образовывались рифовые известняки.

Пермо — мезозойские отложения моноклинали погружаются на северо — восток и * залегают несогласно на бол^е древних отложениях. При этом мощность пермских отложений возрастает к северо - востоку от нескольких сот метров до 1200м.

Перекрывающие их отложения мезозойского комплекса, обшей мощностью около 1500м, образовались 'благодаря близости области сноса — черского массива м нижнесилезкого блока. Так как погружение Предсудетской моноклинали было больше на севере . то наблюдается увеличение мощности осадков в это^. направлении, а на юго - вое-• ток мощность осадков цехштейна, триаса и юры сокращается, в том числе за счёт выклинивания отдельных горизонтов.

Проявившиеся в конце юры положительные тектонические движения на территории Предсудетской моноклинали обусловили региональный размыв большой части юрского и триасового покрова , больше всего в южной части моноклинали. Однако , в верхнемеловое время здесь вновь происходит седиментация преимущественно карбонатных осадков. После ларамнйских движений образования мела были в большей части размыты и сохранились только в Опольском регионе и тектонических впадинах. Позднее вся моноклиналь была перекрыта третичными отложениями.

Глава 2. Литолого -стратиграфический очерк д характеристика неФ-тсгазоносности осадочных отлохений Предсудетской моноклинали ' -

В главе даётся обшая литолого — стратиграфическая характеристика разреза , его нефтегазоносность и анализ фильтрационно -ёмкостных свойств коллекторских толщ.

Основанием широко развитых в районе Предсудетской моноклинали осадочных образований как палеозойского , так и мезозойского возраста яеляются породи докембрнйского и низкнепалеозойского фундамента , испытывающего общее погружение к северу. В пределах Зел'ёногурской впадины вблизи Предсудетского блока фундамент залегает на глубине -2500м , а ь кжном е1» части достигает -5000м. В пределах Пэзнанской впадины глубина залегания фундамента варьирует от -10 000м в прибортовых зонах до - 13 000м в центре. На Вольштикском вале фундамент залегает на глубине -8250м --7500м.

Осзлочиы:Ч чехол в пределах Предсудетской моноклинали представлен отлс-азниями палеозойского и меэокайнозойского возраста. Найссл^ дренними породами.несогласно залегающими на фундаменте; ¿;ел&*зтс- отложения девонско (?)-каменноугольного возраста , от-<->»стБие которых в отдельных районах является результатом длительной р^ннепермской эрозии , наступившей в результате варис-цкйсксго орогенеза. Вскрытая мощность этих отложений достигает более 2500м.

Деьонские осадки присутствуют в непосредственной близости от Предсудетского блока. Представлены они глинисто - кремнистыми осадками (скк. Клемпинка ИГ-1 и скб. Еленин ИГ—1) содержащими фоуну конодонтов.

Отложения нижнего карбона (С^) представлены пизейским ярусом , пложённым в основном песчаниками и аргиллитами с проп-ластками алевролитов и туфогенных пород.

Отложения оерхнего карбона (С2)* представлены дзумя ярусами: намюром и вестфалом. Это з основном аргиллито - алевритовые породы с пропластками песчаников. Содержание Сорг оценивается на 1.0-- 2.5 7. {П.Карнковски, 1993). -

Отложения пермского возраста представлены двумя отделами: ни жни м — так называемым "красным лежнем" и верхним - цехштейном. являющимися основным объектом исследований.

Красный лежень представлен двумя ярусами : . ни:хнии —

аутуном и верхним - саксоном.

Аутун распространён почти на всей территории Предсудетской моноклинали, за исключением Вольиггинского вала, и в свою очередь

ч

подразделяется на три подьяруса: нижнюю осадочную серию, * *

эффузивную серию и яэерхнук> осадочную серию. ^

Отложения саксонского яруса , ^ как и нижележавшего. также присутствуют • на * всей територии Предсудетской моноклинали , за исключением Волыитинского зала . который з это время был сильно эродирован. Нижние части яруса представлены з основном конгломератами с пропластками песчаников. Среди гальки доминируют эффузивы аутуна. Кроме того, встречаются включения метаморфических пород и гранитов. Верхняя часть саксона в пределах Зелёногурской и Познанской впадин , представлена з основном красными и коричневыми конгломерато. - песчанистыми осадками (присутствие гематита #мелко и сроднезернистыми. Песчаники саксона образовались п условиях осадконакопления флювиального и эолозого характера. *

Образования саксона играют особо важную роль с точки зрения поисков нефти и газа , так как являются газовым продуктивным горизонтом.

3 отложениях саксона открыто 76 месторождении газа. Коллекторские свойства пласта хорошие - пористость 15-201 и проницаемость 20-200 мД. Тип коллектора - псрозый.

Мощность саксона в пределах Зелёногурской впадины достигает 500м, а з пределах Познанской впадины не превышает 1000м.

Выиележа-дие отло:?:ения цехштейна залегают непосредственно на отложениях саксона. Исключением является Волылтинский вал, где отложения саксона отсутствуют и цехштейн непосредственно залегает на образованиях аутуна. Дифференциация по мощности , а также фациалъному составу обусловлена трансгресией цехштейнского моря, морфологией района , а такте разными темпами осадконакопления отдельных частей седиментационного бассейна. Отложения цехитейна представление сульфатно - галогенными и морскими осадками.

Цехштейн подразделяется на 4 подъяруса называемыми циклотемами: инклотема Верра , Стассфурт . Лайне и Оллер.

Отложения главного доломита циклотемы Стассфурт в пределах Предсудетской моноклинали являются промышленно газонефтеносным.

В от/тожениях главного доломита открыто 46 месторождений УВ в том : 17 нефтяных , 12 газовых , 7 газонефтяных и 10 газокон-денсатных. Коллектор трешинного и трещинно - порового типа характеризуется пористостью 10-25% и проницаемостью в несколько десятков мЛ.

Выделяют 4 главных зоны осадконакопления главного доломита:, глубоководную , лагунную . переходную •( предбарьерную) и барьерную.

Для отложений главного доломита характерен сапропелевый тип 0В , а содержание Сорр оценивается в 0.2-0.5 1 (П. Карнковски , 1993).

Мощность отложений главного доломита , как правило , не превышает 60м , в отдельных случаях достигает 190м.

Отложения триаса залегающие согласно на породах иехштейна , представлены тремя отделами : нижним - пёстрым песчаником , средним - раковинным известняком , верхним - кайпром и ретским. Породы триаса представлены терригенно - карбонатными осадками. Обшая мощность триасовой системы достигает 1700м.

Отложения юрской системы присутствуют только в северной части Предсудетской моноклинали , где юрская система представлена тремя ярусами : нижним - лейасом , средним - доггером . верхним - мальмом.

Осадки лейаса сформировались в условях зпиконтинентального бассейна седиментации (озёрные и речные). Отложения доггера представлены морскими осадками. Мальм сложен так же, как и доггер, морскими образованиями. Общая мощность юрской системы : до 620к.

Отложения мелового периода залегают несогласно на различных по возрасту отложениях юры и триаса. Связано это с тем , что на протяжении верхнеюрсхого и частично нижнемелового вымени район Предсудетской моноклинали бил поднят и в различной степени дену-

4 /

дирован.

Отложения мэлобой системы представлены двумя ОТДвлзии : нижним и верхним.

Нижнеиелоаы^ отложения в нижней части образованы песками и глау-конитовымл песчаниками , а в верхней песчаниками с конкрециями фосфоритов. Зти осадки фиксируют трансгресию мелового моря. Верхний мел образован монотонными образованиями белых мергелей и известняков.

Меловые отложения в основном распространены в северной части региона , на остальной же территории они сохранились лишь в тектонических мульдах ( мульда Равича и Бежховяц ).

- э -

Мощность : О - 620м. !

Отложения кайнозойской системы представлены третичными и четвертичными отложениями.

Осадконакопление третичного периода началось в верхнем эоцене и заметно проявилось лишь в районе Новой Соли.

Более широкое распространение получили отложения олигоиено-вого возраста предсатвленные в нижней части песками и илами с глауконитом , а в верхней песками и песчанистыми илами со слюдой.

Неогеновые отложения распространены почти по всей плошали Предсудетской моноклинали. „

Миоцен представлен песками и . так называемыми, "буроуглистыми илами" . бурым углён и зелёными илами с глауконитом.

Четвертичные отложения представлены песками , гравием . моренной глиной и илами. Мощность четвертичных отложений достигает 100м.' . "

Суммарная мощность третичных и четвертичных отложений не превышает 400м.

Таким образом . в разрезе изучаемых отложений представляется возможным выделить два нефтегазоносных комплекса:

1. Саксон (нижняя Пермь) представлен красноцветными- песчаниками пористостью 15-20Х и проницаемостью 20-200мД. Тип коллектора по-ровый. Покрышкой являются сульфатно-галогенные отложения цикло-теммы Верра.

2. Главный доломит (верхняя пермь) представлен доломитами. Коллектор трещинного и трещинно — порового типа пористостью 10-25Х и проницаемостью п несколько десятков мД. Покрышкой являются сульфатно-галогенные отложения циклотеммы Страссфурт.

Глава 3. Некоторые особенности гидрогеологии региона и условия образования АВПД в разрезе пермских отложений В главе рассматриваются характер подземных вод Предсудетской моноклинали' , а также причины аномально- высоких давлений.

Роды саксона в целом высоко минерализованные , а минерализация их меняется от 8,81 г/дм в районе Кожухова до 331

7

г/ам в района ¡Сроена Олжаньского.

Рсдц главного доломита , с точки зрения состава и генезиса . можно разделить на три типа: соляные рассолы ШаС1) с небольшими добавками металлов щелочных земель (район Рыбак и Новой Соли Зслёногурской впадины) , выебко минерализованные соляные растворы с минерализацей 250 - 400 г/дм^ хлоркальциевого типа (присутствуют практически по Есему региону) и подземные во-.гы с небольшой минерализацей сульфатнонатриевого типа ( юг

Зелёногурской впадины ). *

Для Предсудетской ноноклинали характерны две первые группы вод.

Подземные воды мезозойских отложений в пределах Пред-судетской моноклинали значительно отличаются от палеозойских, как по-составу, так и минерализации.

Воды пёстрого песчаника триаса , как правило, характеризуются минерализацией от 1 до 300 г/дм^. Воды с высокой минерализацией содержат иногда много брома - до 1000 иг/дм"*, в повышенном количестве содержится также йод. Это воды хлорнатрие-вого или хлорнатрикальциевого типов.

Водоносный комплекс раковинного известняка триаса слабо разведан с гидрогеологической точки зрения.

■Подземные воды кайпра , как правило , сильно минерализованы - (50 - 100 г/дм"*) и содержат бром и йод.

В отложениях юры наиболее значительным водоносным комплексом является комплекс, связанный с отложениями лейаса, содержащими артезианские воды типа С1 - Na с примесь» брома, бора, а иногда и йода. Минерализация самая- различная как по разрезу, так и по "плошали и колеблется от 1 до 10 г/дм^.

Характерной особенностью гидродинамической системы исследуемого региона является наличие аномальных пластовых давлений (АВПД) в отложениях главного доломита, тогда как в остальных горизонтах эти давления близки к гидростатическим и линейно изменяются с увеличением глубины погружения. " •

Установлено присутсвие АВПД исключительно в пределах.нефтяных месторождений , имеющих в своём составе больаие количества сероводорода в сопутствующих газах. В пределах газовых месторождений АВПД отсутствует.

Наблюдается чёткая зависимость распределения, зон АВПД от особен- -ностей геологического строения цехвтейкского бассейна. Так например, в прибережных частях басейна аномально высокие давления отсутствуют.

В лагуиной зоне эти давления постепенно возрастают, достигая максимума в зонах перехода от рагун к глубокому морю ( глубина больше 2500м).

Самых ясе высоких значений пластовые давления достигают в пределах одиночных рифов (пючакли).

По мнению ряда иследователей образование АВПД обусловлено высоким темпом седиментации и уплотнения пород в наиболее глубоких частях цехштейнского бассейна.

Эти зоны обладали, по всей вероятности, очень хорошей гидродинамической герметичностью уже с момента их возникновения -

Образование зон АВПД изучаемого района;вероятно; связано с несколькими этапами. _ .

На первой этапе главную роль играли процессы диагенеза карбонатных осадков и -уплотнение глинистых пород, которые, в своп очередь. вызвалй уменьшение порового пространства и первичную .миграцию флюидов а зоны болыцей пористости и трещинноватости, с возникновением при эт^ом небольших резервуаров, ограниченных со всех сторон непроницаемыми породами, в которых господствовали относительно небольшие давления.

На втором этапе действовало одновременно несколько факторов. из которых наиболее важными являлись:.

- Физико - химические процессы, - вызывавшие резкое уменьшение порового пространства пород, что при сильно затруднённой миграции могло являться причиной резкого повышения давления.

- генерация углеводородов.

- возрастание температуры по мере погружения и.•в связи с этим, увеличение объёма жидкости в замкнутом резервуаре (так называемое водно - термальное давление). '

- освобождение воды из сульфатных соединений о процессе дегидратаций гипсоо и перемещение ей в коллектор,

- процесс образования стилолитов.

На третьем этапе серьёзную роль в образовании АВПД могли играть тектонические движения, вызывающие уплотнение пород, уненыаение их порового пространства и объёма трещин, а также усиливающих проявление в них диагенетических явлений.

В отдельных случаях АВПД возникали в результате поднятия резервуара при сохранении его герметичности , что обусловило сохранение прежнего пластового давления, которое- на меньшей глубине оказалось аномальным.(Суленцин ?).

Глава 4. Изотопный анализ стабильных изотопов углерода, водорода

И азота

В главе .излагаются результаты изотопного анализа стабильных изотопов углерода , водорода и азота в газах и нефтях продуктивных горизонтов.

Изотопный анализ проводился по методике разработаной Горно-Шахтёрской Академией в Кракове (М.Котарба , 1992). Зля установления исходного типа OB . а также выявления генерационной истории УВ . аккумулированного в отложениях красного лежня были рассмотрены пробы газов из серии месторождений , сгру-пированных в три профиля , соответствующих следующим тектоническим элементам : профиль I-I Зелёмогурской впадине . трофиль II-II Познанской впадине , профиль III-III огибает ого -восточный борт Вольщтинского вала.

3 результате анализов установлено . что газы аккумулированные в срасном лежне, свой генерационный источник имели в отложениях

карбона или глубже о чём свидетельствует тип исходного OB - пре- -имущественно гумусовый (профили I-I , II-IX) и чисто гумусовый (III-III). Генерационный процесс был двуэтапным в случае газов Зелёногурской впадины (район профиля I-I) . двух и трехэтапным в случае газов Познанской впадиныъ (район профиля II-II) ' и многоэтапным для газов . накопленных восточнее Вольштинского вала .(район профиля III-III).

Азот отложений красного лежня образовался в результате термического распада гетерогенных органических соединений. Молекулярный азот образовался из того же самого OB . что и углеводороды. Не исключена небольшая добавка глубинного абиогенного азота.

Изотопные свойства газов главного доломита были изучены на примере залежей Гужица (123). Хартув (66), Овнице (136), Сулен,-цин (64-65) , расположеных западнее Вольштинского вала, а также залежи Каргова (79) ., расположеной в северо западной части Зелёногурской впадины и залежи Китц в Германии , расположенной вблизи залежи 123. Свойства нефтей были изучены на основе лёгких нефтей из залежей 123 и 66.

Распределение стабильных изотопов соответствующих фракций образует характерную форму дуги и указывает что они генерировались из сапропелевого OB и находятся в ловушке недалеко от места генерации.

Таким образом на основе изотопного анализа можно утверждать, что все УВ накопленные в отложениях главного доломита , образовались из сапропелевого OB. \ . -.

. ' • Газы залежей 123 ,

66 , 136 , 64 (западнее Вольштинского вала) генетически связаны с нефтью. Длй зткх залежей характерен короткий путь миграции или даже его отсутствие. Газ залежи 65 связан с конденсатом и на основании расхождения на генетических диаграммах Сабера можно предположить длинный путь миграции. Газ залежи 79 (северо - западный край Зелёногурской впадины) содержит большую долю бактерийного и диагенетического метана - до 80 X.

Исследованные углеводородные газы образовались в результате многофазного генерационного процесса на разных стадиях "oil window".

Молекулярный азот . сопутствующий УВ отложений главного доломита . образовался в результате распада гетерогенных органических соединений в присутствии карбонатных пород без аммиачной стадии. Ввиду сказанного можно утверждать , что азот образовался из того же самого 0В что и УЕ. • .

Глава 5. Геохимические аспекты прогноза неФтегазоносности пермских отложений Поедсудетской моноклинали

В главе излагаются геохимические исследования нефтей и конденсатов , которые проводились по методике разработаной в геолого - геохимической лаборатории кафедры теоретических основ поисков и разведки нефти и газа ГАНГ им. И.И.Губкина:

1. Определение физико - химических свойств нефтей и конденсатов.

2. Фракционный состав нефтей и конденсатов (атмосферная и вакумная разгонка по фракциям от 50°С do 200^С и от 250^С до

350°СК

3. Определение группового углеводородного состава методом хроматографии двух широких фракций: бензиновой (до 200^0) и от-бензиненной ( > 250-350°С ). ,

4. Газохроматографические исследования индивидуального состава низкокипяших УВ (фр. до 200^С). Снятие трех хроматограмм метано-нафтеновых углеводородов (40®С, 80®С, 150ÜC). Идентификация более 200 УВ и рассчст их по классам УВ. Выявление геохимических и ч генетических параметров. Определение индивидуального состава ароматических УВ (Cg-C^Q) газохромато-графическими методами. Идентификация более сорока углеводородов и рассчёт их количества. Выявление геохимических и генетических параметром.

5. Поохромлтографические исследования высокомолекулярных углрподоралоп по фракции 150-350^С. Определение индивидуального состпнл изо- и нормальных алканов. Идентификация семидесяти углеводородов и расчёт их количества. Выделение геохимических и генетических параметров.

Для практической ориентации геохимических поисков и разведки скоплений нефти и газа , а также выявление обшей оценки соотношения газообразных и жидких углеводородов в недрах , требуется чёткое распознание фациально - генетических типов нефтей на соответствующей историко — геологической основе.

Прогнозирование генотипов жидких флюидов изучаемого региона проводится на основе обшей эеюлюционно - генетической модели формирования их состава на базе проведения экспериментального материала лаборатории ГАНГа им.И.И.Губкина.

В западных районах Предсудетской моноклинали отложения главного доломита (С&2) залегают на глубинах 2.5-2.S км. Жидкие флюиды ( конденсаты и нефти изучены по трем пробам месторождений: Цихры — скв.2 , Гужица - скв.2.7. Плотность конденсатов изменяется от 0.701 г/см3 до 0.706 г/см3 (Цихры скв.2), а нефтей от 0.642 до 0.659 г/см3 (Гужица скв.2.7}.

Выявлены различия в содержании бензиновых фракций от 18-25Х в нефтях Гужица (скв. 2.7) до 80.0-92.67. в конденсатах

(Цихры-2), так и в значениях температуры начала их кипения от 44°С для конденсатов (Цихры 2) до 104°С для нефтей (Гужица CKB.2.T).

Проведённый комплексный анализ генетических показателей ме-тано-нафтеновых УВ выявил элементы сходства , обусловленные единым источником генерации углеводородов , преимущественно сапро.-пелевым типом исходного фациально - генетического типа ОВ . о чём свидетельствуют , в первую очередь, высокие значения отношения:

I алканов / X цикланов от 3.2—3.5 (нефти) до 3.6 (конденсат) при средних численных знач.ениях отношений

I ЦГ / I ЦП от 1.29-1.49 (нефть) до 1.56 (конденсат), и низких количествах геминально замещённых структур 0.6-0.ТХ. Численные значения генетического показателя :

£ цикланов / Z иаоалканов

меньше единицы от 0.51 (конденсат) до 0.53-0.58 (нефть) что характерно для сапропелевого типа.исходного органического вещества нефтематеринских пород верхнепермских отложений , являющегося источником УВ для нефтей и вторичных конденсатов.

Наличие миграционных процессов фиксируется по увеличению численных значений отношения:

X монозамещённые алканы / I ди ♦ тризамешённые алкань* от 1.59-1.Т9 (нефти) до 2.24 (конденсаты).

Ароматические углеводороды бензиновых фракции изучались по месторождению Гужица (скв. 2.Т). Наибольшее суммарное содержание приходится на ароматические УВ состава Сд. Близкие количества бензола: 0. 046-0. 0487. и толуола: 1.-54-1. 947. свидетельствуют об отсутствии опрёделяющего влияния дальней миграции , о чём также свидетельствует близость численных значений миграционного показателя.

Степень катагенной превращенности углеводородов соответствует стадиям HKj-M^ , что подтверждается близкими численными значениями moho-, ди- и тризамен&мных ароматических углеводородов и численными значениями отношений :

ЭБ / £ Кс = 0.34-0.38 ;

М-КС / П-Кс = 2.19-2.4 :

н-пропилбензол / изопропилбензол s 2.28-Z.33 :

Судя по генетическому показатель» ароматических углеводородов :

ЭБ ♦ кунол (изопропилбензол) / 1 мета*пара*орто ксилолов -равным 0.4-0.5 , исходный тип 08 преимущественно сапропелевый.

Проведённый комплексный анализ численных значений , как генетических . так и геохимических показателей низкомолекулярных углеводородов бензиновых фракции выявил элементы сходства , что свидетельствует о вторичном генезисе конденсатов.

Высокомолекулярные фракции нефти (150-350 С) изучены по пробе нефти Пужица, ска.2.

Ход кривой молекулярно - массового распределения нормальных алканов характеризует нефти ^лёгкого состава , характерных для карбонатных формаций. Отмечается плавный ход кривой с небольшими максимумами . падающими на чётные молекулы Cjg . Cjg , £¿0' данным гаэожидкоетной хроматографии в составе метановых УВ преобладают нормальные алканы (9.1Z) по сравнению с иэоалканами <4.2 Г.).

Анализ генетических показателей : -

ÍCig / iC20 = 0.55 ÍC2Q / нС^ « 2.7

ÍCig / нС17 - 1.5 iC18 / iClg = 0.9

позволяет прогнозировать нефтегазовую систему , как первичнообразованную.

По данным исследования метано - нафтеновых углеводородов (Фр. 150-350°С) масс-спектрометрическини методами выявляется высокое содержание парафиновых структур 70.47.. Среди нафтеновых углеводородов максимальное содержание падает на моно- и би-структуры (9. ■4-9.5)!) далее прослеживается количественное уменьшение более высокомолекулярных углеводородов (6.IX и 4.5%), что характерно для сапропелевого типа исходного 0В нефтематерин-ских пород верхнепермских отложений.

По данным масс-спектроиетрических исследований

ароматических углеводородов (фр. 150-350°С) в большом количестве представлены Би-ароматические структуры. (657.) по сравнению с ио-ноароматическини (1TZ). В составе последних на долю алкилбензо-лов приходится 13.7Ü. Гидроароматические углеводороды представлены в малом количестве лишь динафтен-бензолами - 3.2Z. Характерной особенностью би-ароматических структур является преобладание нафталинов - 27.6Х.

Гидроароматические структуры содержатся в меньшем количестве (аценафтены - 23.2Х , флуорены - 14.ÍZ).

Подобный углеводород».ый состав при значительном количестве фе-нантренов равным 18.2Z и полном отсутствии продолжении ряда по-лиароиатических углеводородов и сероаронатических структур характерен для сапропелевого - нелипидного типа 0В мелководно -морских фаиий. Комплексный геохимический анализ выявленых параметров позваляет прогнозировать состав жидких углеводородных скоплений как алкано - икклаковый.

Изначальное фазовое состояние углеводородов - нефтегазовые смеси и вторичные газоконденсатные системы.

Еерхнепермские отложения являются также перспективными для поисков газообразных углеводородных скоплений. К ним приурочены многочисленные промышленные притоки газа.

Свободные газы верхнепермских отложений изучены нами на

площади Гужица , ска. 1 . на глубине 2.6-2.8км и площади Цихры ска.2 на несколько большей глубине 2.Т-2.9км.

В составе неугЛеводородных компонентов на долю азота приходится от 65. 35% (Гужица скв.1)' до 91.057. (Цихры скв.2) при низком количестве СС^ от 0.15/С (Гужица скв. 1) до О. 18Х (Цихры скв. 2). Отличительной особенностью является присутствие сероводорода (^Б = 1.8%) по площади Гужица скв. 2 и его отсутсвие (^Э = 0.25%) по площади Цихры скв. 2.

Таким образом. комплексный геолого-геохнмический анализ, проведённый по изучаемым площадям пермских отложений главногоио-

позволяет моделировать процессу нефтегазообразования на геолого исторической основе. Исходя из численных значений биомаркеров установлено , что в отложениях главного доломита при мелководно - морских условиях образовался преимущественно сапропелевый' , нелипидный тип 0В слабовосстановительных фации.

По результатам газохроматографических исследований и изотопного анализа исследуемых' проб нефтей , газов и конденсатов характеризуется исходный тип 0В как сапропелевый. Степень ката-генопревращенности соответствует степени катагенеза ИК^и М^. Наличие миграционных процессов подтверждается численными значениями построений низкокипящих УВ бензиновой фракции и различиями в изотопном составе углерода газов.

Углеводородный состав газов характеризуется низким количеством метана от 5.29% (Цихры скв.2) до 24.06% (Гужица скв.1). Соответственно изменяется суммарный процент тяжёлых уг-« леводородов от 3.24Х (Цихры скв.2) до 9.25Х (Гужица скв.1). Численные значения генетических показателей близки:

1С4/нС4 от 0.34 (Цихры скв.2) до О.ЗТ (Гужица скв.1) ¿Сд/нСд от 0.94 (Цихры скв.2) до 0.96 (Гужица скв.1) , что характерно для прогнозируемых жидких флюидов нефтяных оторочек метано - нафтенового состава. Численные значения отношения :

С2 / С3 от 1.3Т (Цихры СКВ. 2) до 1.64-(Гужица скв.1) характеризуют газоконденсатные системы с нефтяныни оторочками.

Проведённый нами расчёт по' методике Ю.П.Каратаева и Г.С.Степанова для площади Гужица скв.1 (глуб. 2.6-2Бкм)

= 8.9Т ; ~ позволил прогнозировать газоконденсатные

залежи с нефтяной оторочкой.

Л для площади Цихры скв. 2, (глубина 2.Т-2.9км) -= 10.84 ; = 7.89 характерно отсутствие нефтяной оторочки , следует прогнозировать газоконденсатные системы.

Таким образом, комплексный геолого - геохимический анализ проведённый по изучаемым площадям пермских отложений главного яолоиита Предсудетской моноклинали, дополненый изотопным анали-

зон позволяет моделировать процессы нефтегазообразовамия на геолого- -исторической основе. Исходя из численных значений биомаркеров установлено . что в отложениях главного доломита при мелководно — морских условиях образовался преимущественно сапропелевый нелипидный тип ОВ.

Наличие миграционных процессов подтверждается численными значениями показателей низкокипяших У В бензиновой фракции и различиями в изотопном составе углерода газов.

Глава 6. Фазовая зональность углеводородов пермских отложений Лредоудетской моноклинали

Известно , что фазовая зональность углеводородов формируется под воздействием многих факторов : геоструктурных . тер-кобарических . геохимических , литолого - фациальных , гидрогеологических степень влияния которых зависит от специфических условий геологического развития конкретного региона. Однако для всех регионов существуют определённые основные факторы влияющие на её формирование и становление. Нами изучена методика прогноза фазоворазличных .скоплений УВ , разработанная в геолого

- геохимичрскоой лаборатории ГАНГ им.И.Н.Губкина (В.И.Ермолкин , Е. И. Сорокоп.ч ) .

В осмопу разработанной модели генетической фазовой зональности УВ легли теоретические принципы , связанные с органическим синтезом УВ, степенью преобразования органического вещества (ОВ) в зависимости от термобарических условий . обусловленных режимом и направленностью тектонических движений.

Имеющиеся фактические данные позволили составить графики изменения во времени палеотектоиических и геотермических условий для Предсудетской моноклинали , а также рассчитать коэффиценты сверхгидростатичности.

Были построены кары современных и палеотемператур , а также карты коэффицента сверхгидростатичности для продуктивных горизонтов

- красного лежня и главного доломита.

Таким образом , на современном этапе представляется , на нам взгляд , возможным выделить А зоны.

Газоная зона саксона (I) рассматривается как миграционно -аккумуляционная. Изученная зональность распределения газов по изотопному анализу , а также с использованием градиентов изменения во времени палеотектоиических и геотермических условий поз-валяет газовую зону саксона дифференцировать на ряд подзон: А, В и С.

По нашим данным газовая зона (I) саксона сформировалась за счёт вертикальной миграция УВ. Газоматеринской свитой послужили отложения карбона. Образование газов подзоны А и В происходило в очагах , приуроченным к генетическим зонам - газоконденсатная (первичная) и газовая . высокотемпературная , поздней генерации. Газы подзоны С образовались э двух очагах. Один из них связан с зоной низкотемпературного газа ранней-генерации и начала генерации нефти , а другой с -зоной высокотемпературного газа поздней генерации.

Помимо углеводородных газов а комплексе отложений саксона широким развитием пользуются неуглеводородные газы . среди которых наблюдаются азот , гелий , сероводород и углекислый - газ. Наибольший интерес как научный .'так и практический представляет азот. Его повышенные концентарации (более 30) 7. могут являться промышленными.

Нефтегазоносный комплекс главного доломита езязан с карбонатными отложениями главного доломита цехихтейна. Он изолирован сверху и снизу сульфатно — галогенными породами.

Залежи УВ главного доломита отличаются большим разнообразием сочетаний фазовых состояний : газовал, газоконденсатная, нефтяная и нефтегазовая. Однако при бс«м разнообразии' углеводородных типов они интегрируются в определённые зоны нефте- и газонакопления : газоконденсатконефтяная (II), газоконденсатнога-зоеая (III) и нефтяная (IV).

Газоконденсатнонефтяная зона (II)

Газокрнденсатнонефтлная зона приурочена к северозападной половине Зелёногурской впадины и распространяется таюкэ на значительную часть Вольштинского вала.

Характерной особенностью данной зоны являются сзерхгидрос-татические давления,' которые- мо:«но оценить коэффицентани сверх-гидростатичности 1.7-1.95. Область высоких давлений тяготеет к Вольштинскому вал}' и очерчивается полузамкнутыми изолиниями Кс.

Анализ генерационной и современной фазовой зональности УВ позволил установить, что формирование газоконденсатов в этой части выделенной зоны происходило в два этапа. На первом этапе генерировались нефтяные и газовые УВ. Температуры в отложениях главного доломита к концу триасового периода уже достигли максимума - 100 - 105 °С. Скорость нарастания их продолжалась 35 - 45 млн. лет. Это газонефтяная зона , с преобладанием жидких УВ. Изотопный анализ подтверждает • сделанные • выводы о пале-отемпературах, которые имели место а этом районе в отложениях главного доломита. Рефлексионность витринита составляет RQ - 0.5

- 0.Т 7., что соответствует температурам 85 - 100 °С. На втором этапе по мере погружения продуктивного горизонта и нарастания в

iiои соерхгидростатичности пластовых давлений в нефтегазовых залежах образовались вторичные газоконденсаты , благодаря растворению нефти в сжатой газе.

Газоконденсатногазовая зона (XXI)

Газоконденсатногазовая зона приурочена к восточной части Зеленогурской впадины. Залежи у гл.еводородов здесь вскрыты на глубине 1.2 - 1.5 км.,температуры в них колеблются от 45 до 65°С. , пластовые давления близки к гидростатическим , иногда они выше их . иногда ниже (месторождение 108). Палеотектоническое развитие описываемой зоны свидетельствует о том , что территория, к которой она приурочена , испытала замедление прогибания. Перерыв в осадконакоплении наступил уже в конце позднего триаса и повлиял на снижение температур до указанных значений. Но палеотемпературы к концу их роста достигли 65-Т0°С. А это способствовало образованию низкотемпературного газа ранней генерации и начала генерации нефти. Дальнейшее падение давлений ниже^ гидростатических , и напротив , появление в некоторых местах небольшой сверхгидростатичности способствовали образованию вторичных газоконденсатов , связаных в одних случаях с прямым , в других — с ретроградным испарением нефти в газ. И в этом и в другом случаях объемы конденсата небольшие , преимущественно развита газовая фъза. Это связано с тем , что на первом этапе гпперироппяся иргимушостпенно газ и лишь небольшое количество нефти (нпч.чло генерации нефти).

Нефтяная зона (XV) ,

Нефтяная зона расположена в Познанской впадине. В данной премя дздесь известны в главном доломите нефтяные залежи. Территория впадины испытала устойчивое прогибание до эпохи раннего мела , в связи с чем продуктивные отложения верхней перми залегают значительно глубже (2.5-3.0км), чем аналогичные отложения Зеленогурской впадины. Благодаря значительным погружениям температуры достигли значений (35-120°С . а коэффиценты сверхгидростатичности пластовых давлений составили не менее 1.2 - 1.3. При таких сочетаниях температур и давлений (Т - Q5-120°C , Kq - 1.2-1.3) кы в праве прогнозировать в Познанской впадине нефтяную зону .

В заключении следует отметить , что газовые залежи главного доломита верхней перми также содержат высокие концентрации азота , которые в среднем даже выше , чем концентрации азота в красном лежне (саксон , нижняя пермь). Так, в юго - восточной части Зеленогурской впадины они колеблятся от 30.35 до 74.57Z. В северо - западной половине этой же впадины содержания азота не подвержены резким колебаниям. Они равномерно высокие во всей плоиг-

ди , и иногда достигают значений 84Х.

Высокие' концентрации азота наблюдаются под Страссфуртской солью верхней перми. Возрастание мощности сульфатно - галогенных отложений к северо - западу влечет за собой и рост концентраций азота. Неглубокое залегание отложений главного доломита о Зелёногурской впадине (1.5 -2.0 км) его низкие температуры и давления , а также высокая минерализация вод . препятствуют растворению свободного азота в водных растворах.

Заключение

( Основные выводы , защищаемые положения и рекомендации )

Установленная вертикальная и прострнственная зональность размещения УВ в пределах пермских отложений Предсудетской моноклинали (нижнепермский и верхнепермский нефтегазоносные комплексы) обусловлена ) как показал анализ , как особенностями геологического строения и характерной для этого региона историей геологического развития, так и особенностями протекавших здесь процессов нефтегазообразования и нефтегазонакопления.

- Изучение этих особенностей позволило осуществить раздельное прогнозирование нефтегазоносности и выделить в пределах указанных выше нефтегазоносных комплексов конкретные зоны нефте и газонакопления:

в саксонском комплексе - газовую 41).

в комплексе главного доломита:

- газоконденсатнонефтяную {IX),

- газоконденсатногазовую (III).

- нефтяную (IV).

Отложения красного лежня (1чн:*сняя-перм*>) не содержат нефтегазоматеринских пород . формирование залежей газа в этом конплексе связывается , как показывает анализ, с вертикальной миграцией УВ из подстилающих их каменноугольных отложений. Последние , как известно содержат ОВ преимущественно гумусового состава , которое подвергалось длительному воздействию высоких температур. Сочетание этих двух параметров (Т=125-165°С и ГВ=60-100 млн.лет) и определило возникновение крупоной зоны генерации как первичного конденсата, так и высокотемпературного газа. Миграция этих УВ в пределах Предсудетской моноклинали имела место со стороны центральной части в направлении Судетоо (С.Деповскки, 1981; П.Карнковскн. 1961), т.е. с севера на юг.

- В результате исследований стадий катагенеза ОВ з отложениях карбона 0-2.5Х) установлено (Т.Вильчек. 1981). что начало образования в них УВ относится к раннему триасу (в центре бассейна) и позднему мелу (борт бассейна). Миграция и поступление газа в отложения саксона последовательно нараста-

ла, по мере достижения 00 более высокой степени катагенеза, т.е. от триаса до позднего мела. Процесс формирования газовых месторождений по всей вероятности закончился в третичное время в результате синальпийских движений.

- В отличие от нижнепермских , отложения главного доломита {верхняя пермь) обладают собственным высоким генерационным потенциалом. Нефтегазоматеринские свиты этого комплекса содержат " ОВ преимущественно сапропелевого типа. Содержание С0рГ©ценивается на 0.2-0.57.. Изменение сочетаний температур и давлений в пространстве способствовало образованию различных углеводородных типов: нефти» газа и конденсата, которые считаются сингенетичными. Всё это позволяет считать характер газовой зоны (1)как миграционно - аккумуляционный. Зоны . связанные с отложениями главного доломита II, III, IV - как генерационно - аккумуляционные.

- Формирование газоконденсатнонефтяных залежей (II) связано с растворением нефти в сжатых газах , при воздействии сверхгнд-ростзтических пластовых давлений на первоначально возникшие в этой зоне газонефтяные залежи , что весьма характерно для отложений главного доломита (Кс=1.7-1.95). Вторичность этих газоконденсатов подтверждается результатами геохимических исследований, проредоиных методами газожидкостной хроматографии.

В гпэокондонсатногазовой зоне (III) таюке развиты пторичныс гпэоконлснсоты , образование которых произошло не только за сч!>т растпорения нефти в сжатых газах , но и за счёт исппремия нефти и газ благодаря падению пластовых давлений при иммерсионных воздымэниях территории. Становление фасовок гюнольности УВ и образование вторичных газоконденсатов в зонах (II) и (III) происходило в два этапа. На первом этапе образовались газонефтяные , нефтяные и газовые залежи. На втором этапе по мере роста или падения давлений - гаэоконденсатные.

- Нефтяная (IV) зона приурочена к Поэнанской впадине , расположена на глубине 3.0-3.5 км. Ей соответствуют весьма благоприятные тернобаркческие условия для генерации нефти (Т=95-120°С , ^=1.2-1.3).

" — Характерно , что газы обоих продуктивных комплексов со-дер^*эт повышенные концентрации азота, что несомненно имеет промышленное значение. Содержание азота увеличивается в разрезе снизу вверх. В' пространстве же наблюдается более сложная картина. Концентрации азота в залежах контролируются и определяются большой мошностью сульфатно - галогенных отложений , небольшой глубиной погружения продуктивных комплексов , повышенной минерализацией пластовых вод и относительно низкими температурами и давлениями.

В заключение в работе даны рекомендации по организации и проведению работ по поискам и разведке месторождений нефти« газа и конденсата в пределах Предсудетской моноклинали.

В диссертации защищаются следующие положения:

1. Модель геологического строения и развития Предсудетского бассейна осадконакопления.

2. Историко-генетическне связи нефтегазообразования и нефтегазо-накопления в пермских отлохениях, выявленные на основе палеотектони-ческих, геохимических, теохронотермических условий.

3. Раздельный прогноз нефтегаэоносности пермских отложений с целью направленных поисков преимущественно хидсих и газообразных углеводородов.