Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геолого-геохимические условия нефтегазоносности мезозойских отложений зоны манычских прогибов и южного склона кряжа Карпинского
ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых
Автореферат диссертации по теме "Геолого-геохимические условия нефтегазоносности мезозойских отложений зоны манычских прогибов и южного склона кряжа Карпинского"
На правах рукописи
СКРИПНЮК ОЛЕСЯ ВЛАДИМИРОВНА
ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ МЕЗОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ЗОНЫМАНЫЧСКИХ ПРОГИБОВ И ЮЖНОГО СКЛОНА КРЯЖА КАРПИНСКОГО
Специальность 25.00.12 Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
0046
54
Краснодар-2010
004615416
Работа выполнена в ОАО «СевКавНИПИгаз»
Научный руководитель: кандидат геол. - минерал, наук, доцент, академик МАМР, чл. — кор. АТН РФ Ярошенко Анатолий Андреевич
Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор Сианисян Эдуард Саркисович
кандидат геолого-минералогических наук Кичигина Тамара Михайловна
Ведущая организация: ООО «ЛУКОЙЛ - ВолгоградНИПИморнефть», г. Волгоград
Защита диссертации состоится « 22 » октября 2010 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.101.09 по геологии, поискам и разведке нефтяных и газовых месторождений в Кубанском государственном университете по адресу: 350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская 149, ауд.105.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Кубанского государственного университета.
Автореферат разослан « Юъ с&ичлЯ/цгш г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук
В.И. Гуленко
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Мезозойские отложения зоны Манычских прогибов (ЗМП) и южного склона кряжа Карпинского - территории, расположенной на стыке Ставропольского края и Республик Дагестан и Калмыкия, привлекают в последние годы все большее внимание с точки зрения их нефтегазоносности. Здесь уже открыты и находятся в разработке несколько нефтяных, нефтегазоконденсатных и газоконденсатных залежей в триасовых, юрских и нижнемеловых отложениях. Однако существует ряд нерешенных проблем, связанных с выяснением особенностей геологического строения и нефтегазоносности отдельных комплексов осадочных пород. В частности, достаточно низкая эффективность проводимых в этом районе геологоразведочных работ (ГРР) требует решения вопросов, связанных с обоснованием условий генерации углеводородов (УВ) разного фазового состояния и формирования их скоплений.
Целью работы является оценка перспектив нефтегазоносности мезозойских отложений в пределах восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского на базе новых геолого-геохимических исследований.
Основные задачи исследования:
1. Изучение литолого-фациальных и палеогеографических условий образования мезозойских отложений и накопления в них органического вещества (ОВ).
2. Выявление закономерностей изменения по площади и разрезу свойств и состава ОВ пород мезозойского возраста.
3. Рассмотрение закономерностей изменения состава и свойств УВ мезозойских отложений.
4. Обоснование условий катагенетического преобразования рассеянного органического вещества (РОВ) мезозойских отложений и генерации УВ.
5. Качественная оценка перспектив нефтегазоносности мезозойских отложений и оценка прогнозных ресурсов УВ в отложениях кизлярской свиты.
Научная новизна.
1. На основе детальных литолого-фациальных и палеогеографических исследований составлены новые схемы распространения ОВ различных генетических типов в мезозойских отложениях восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского.
2. Разработана новая модель катагенетического преобразования РОВ в нефте-газоматеринских отложениях мезозоя изучаемой территории.
3. Составлена новая схема зональности нефгегазонакопления в мезозойских отложениях.
4. На базе новой геолого-геохимической информации проведена качественная и количественная оценка перспектив нефтегазоносности отложений кизлярской свиты.
Защищаемые положения:
1. Выявленные закономерности распределения ОВ различных генетических типов в мезозойских отложениях восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского.
2. Модель катагенетического преобразования РОВ пород, составлешия с использованием данных экспресс-пиролиза «Яоск-ЕуаЬ), химико-битумшюлогического анализа РОВ пород и результатов изучения отражательной способности витршщта, позволяющая с достаточной точностью определять положение главной зоны нефтеобразования (ГЗН) в мезозойских отложениях.
3. Пропюз фазовой зональности углеводородных скоплений и обоснование границ распространения зон преимущественного нефге-, гаю- и газоковденсатонаюшения в мезозойских отложениях.
4. Оценка прогнозных ресурсов УВ в отложениях кизлярской свиты, подтверждающая перспективность этих отложений для постановки ГРР в восточной части ЗМП и на южном склоне кряжа Карпинского.
Практическая значимость и реализация результатов.
Представленная модель изменения пиролитических параметров экспресс-пиролиза в модификации «Rock-Eval» позволяет достаточно точно определять граничные интервалы проявления главной фазы нефтеобразования (ГФН) в процессе катагенеза и выявлять положения ГЗН как в разрезе отложений, так и в плане на территории их распространения. Результаты, полученные автором, использованы при планировании ГРР на нефть и газ в пределах Восточного Предкавказья. Разработки автора, касающиеся оценки ресурсов триасовых откожений восточной части ЗМП использовались при выполнении договора по государственному контракту «Технико-экономическое обоснование освоения ресурсов углеводородного сырья пермо-триасового комплекса северовосточной части Ставропольского края», заказчик - Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Ставропольского края.
Фактический материал.
В основу работы положены результаты научных исследований, выполненных автором в период с 1.999 по 2009 г., данные бурения, гидрогеологических, геофизических и геохимических исследований по более 200 скважинам, пробуренным на территории восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского, результаты изучения кер-нового материала (около 3000 образцов пород, в т.ч. микроскопическое изучение - 220 шлифов), анализ устьевых и глубинных проб нефтей и газоконденсатов (447 проб), свободных, попутных и водорастворенных газов (468 проб), многочисленные публикации по исследуемой проблеме.
С целью изучения вопросов нефтегазообразования и нефтегазонакопления автором были дополнительно отобраны образцы пород (керн) мезозойских отложений из пробуренных скважин Ставропольского края, Республик Калмыкия и Дагестан, и проведены геохимические исследования образцов в специализированных лабораториях НИИ 1ПТТ НП СевКавГТУ, ИГиРГИ и ОАО «СевКавНИПИгаз». Общее количество результатов геохимических исследований образцов пород, использованных в работе составило:
- пиролитические исследования ОВ пород в модификации «Rock-Eval» - 154 определения;
- изучение отражательной способности витринита - более 1000 определений;
- химико-битуминологический анализ — около 3000 определений.
Обобщение материала осуществлялось путем статистической обработки данных,
построения графиков и карт, отражающих современные и палеогеологические условия в мезозойском комплексе восточной части ЗМП и южного слона кряжа Карпинского.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы прошли первичную апробацию на IV Региональной научно-технической конференции «ВУЗовская наука - СевероКавказскому региону» (г. Ставрополь, 2000 г.); Ш Международной конференции «Геодинамика и нефтегазоносные системы Черноморско-Каспийского региона» (г. Симферополь, 2001 г.), I Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и научных работников «Международные и отечественные технологии ос-
воения природных минеральных ресурсов» (г. Астрахань, 2002 г.), VI Международной научно-практической конференции «Проблемы добычи газа, газового конденсата, нефти» (г. Кисловодск, 2008 г.), Международной научно-практической конференции ИГ ДНЦ РАН «Геология и нефтегазоносность юга России» (г. Махачкала, 2008 г.), IX Международной конференции «Новые идеи в науках о земле» (г. Москва, 2009 г.), VI Международной конференции «Нефть и газ Юга России, Черного, Азоьского и Каспийского морей - 2009», (г. Геленджик, 2009 г.), VIII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и научных работников «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии» (г. Астрахань, 2009 г.).
Публикации: Содержание диссертации опубликовано в 14 работах. Результаты проведенных исследований отражены в 4 научно-исследовательских отчетах НИИ проблем и новых технологий в нефтегазовой промышленности СевКавГТУ, выполненных для Министерства природных ресурсов Республики Калмыкия (2001 г.), Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Ставропольского края (2000,2003 гг.).
Содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения, изложенных на 197 страницах, иллюстрируется 85 рисунками, содержит 5 таблиц и список использованной литературы из 94 наименований.
Работа выполнена в ОАО «СевКавНИПИгаз» под руководством кандидата геол. - минерал, наук, доцента, академика МАМР Ярошенко А.А., которому автор выражает искреннюю признательность за всестороннюю неоценимую помощь при работе над диссертацией.
Автор благодарит за оказанное содействие и поддержку генерального директора ОАО «СевКавНИПИгаз» доктора техн. наук, профессора, заслуженного деятеля науки РФ Р.А. Гасумова.
Автор благодарна сотрудникам кафедры геологии нефти и газа СевКавГТУ, кандидатам геол. - минерал, наук, доцентам И.Г. Сазонову, З.В. Стерленко,[Л.А. Дагаеву! доктору геол. — минерал наук, профессору А.Н. Резникову за обучение, поддержку и содействие в период написания диссертации. Возможность ознакомления с необходимыми материалами была получена от сотрудников научных и производственных организаций: П. В. Бшуна, М.С. Зонн, С.Н. Трофименко и АЛ. Козуба.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении сформулированы актуальность, научная новизна и основные задачи диссертационной работы, практическая ценность выбранной тематики.
Глава 1. Состояние изученности мезозойских отложений
Первая глава посвящена обзору комплекса геолого-геофизических исследований, направленных на изучение геологического строения и нефтегазоносности мезозойских отложений восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского. Решением этих задач в течение многих лет занимались такие производственные предприятия, как: «Ставропольнефтегаз», «Дагнефть», «Нижне-Волжскнефть», «Волго-граднефтегеофизика», «Грознефтегеофизика», «Грознефть», «Астраханское УБР» и «Калмнефтегазразведка», различные научно-исследовательские организации (МГУ,
ИГиРГИ, ВПИШИ, 11 НИ, ОАО «СевКавНИПИгаз» и другие) и ряд отдельных исследователей (А.П. Карпинский, 1883 г., А.Д. Архангельский, 1903 - 1911 гг., Н.Ю. Успенская, 1932 - 1935 гг., И.О. Брод, 1941 - 1947 гг., Е.М. Борисенко, 1969 г., Б.П. Назаревич, И. А Назарев ич, 1980 -1988 гг., Н.И. Воронин, 1992 г. и многие другие).
На основании выполненного анализа ранее проведенного изучения мезозойских отложений определены цели диссертационной работы и задачи дальнейших исследований.
Глава 2. Геологическое строение и нефтегазоносность
В первом разделе главы дана литолого-страти графическая характеристика осадочного чехла мезозойских отложений (триасовая, юрская и меловая системы) восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского.
Изучением проблем литологии и стратиграфии палеозойских и мезозойских отложений рассматриваемой территории занимались многие геологи: А.Г. Алексин, Г.И. Ажги-рей, В.Э. Бембеев, Н.Б. Вассоевич, Г.Г. Гасангусейнов, А.И. Летавин, Д.А. Мирзоев, Е.Е. Милановский. М.Ф. Мирчинк, В.Е. Орел, В.Е. Хаин, A.A. Ярошенко и другие.
Триасовый комплекс пород в пределах изучаемой территории имеет наиболее ограниченное распространение и представлен нижним, средним и верхним отделами. Отложения нефтекумской свиты нижнего триаса распространены повсеместно и характеризуются карбонатным составом, култайской и демьяновской свит нижнего триаса - карбонатно-терригенным (известняково-аргиллитовым), анизийского и ла-динского ярусов (кизлярская и плавненская свиты) среднего триаса - преимущественно карбонатно-глинистым, ногайской свиты верхнего триаса - вулканогенно-0 садочным. :
Отложения юрской системы, представленной всеми отделами, залегают с размывом на различных горизонтах палеозоя и триаса и выклиниваются в западном направлении. Отложения нижней (плинсбахский, тоарский ярусы) и средней (ааленский, байосский, батский, келловейский ярусы) юры включаются в юрскую терригенную платформенную формацию, а верхней юры (оксфордский, кимериджский, титонский ярусы) -в карбонатную формацию.
Меловая система представлена нижним и верхним отделами. Породы этого возраста развить! на территории повсеместно И залегают с размывом на подстилающих отложениях. В составе нижнемелового отдела выделяются валанжинский и готерив-ский ярусы, ¡имеющие наименьшую площадь распространения, представлены преимущественно карбонатными породами, барремский - терригенными с прослоями известняков, аптский и альбский - песчано-глинистым материалом. Верхний отдел (сеноман-ский, туронский, коньякский, сантонский, кампанский и маастрихтский ярусы) составляет карбонатную формацию, представленную известняково-мергельными, редко терригенными породами, местами с тонкими прослоями глин.
Во втором разделе главы рассмотрено тектоническое строение восточной части ЗМП и южного,склона кряжа Карпинского - крупных тектонических элементов I порядка эпитерцинской Скифской плиты, согласно схеме тектонического районирования Северного Кавказа, разработанной А.И. Летавиным с соавторами (1987 г.).
ЗМП представляет собой протяженную линейную структуру, осложненную системой линейно ориентированных и контрастно выраженных поднятий и опусканий в форме горстов и грабенов, в пределах которой расположен ряд более мелких структур.
Поверхность фундамента верхнепалеозойского (девон-каменноугольного) возраста залегает на глубинах от 1000 м на северо-западе до 6000 — 7000 м на юго-востоке.
Кряж Карпинского в структурном плане представляет собой мегавал (ширина более 120 км) запад-северо-западного простирания, имеющий сложное строение и осложненный структурами более низкого порядка. Северным ограничением кряжа Карпинского является южная окраина Русской платформы, западным — складчатые сооружения Донбасса На востоке кряж Карпинского уходит в акваторию Каспийского моря. На юге сочленение кряжа с протяженной ЗМП происходит по системе сбросов, с амплитудами вертикального смещения 1,0 - 1,5 км. Глубина залегания фундамента изменяется от 800 м в центральной части кряжа Карпинского до 2900 м на востоке.
В разрезе исследуемой территории установлены три тектонических этажа. Нижний структурно-тектонический этаж сложен породами палеозоя (складчатый фундамент). Верхний структурно-тектонический этаж (платформенный чехол) начинается с юрских отложений, которые полого погружаются на юг и юго-восток. Голща пород триасового возраста относится к переходному комплексу и занимает промежуточное положение между этажами.
Третий раздел главы посвящен изучению нефтегазоносных комплексов мезозойских отложений и содержащихся в них углеводородных флюидов. Согласно принятой в работе схеме нефтегазогеологического районирования (А.И. Летавин, В.Е. Орел, С.М. Чернышев и др., 1987 г.) изучаемая территория относится к Северо-Кавказско-Мангышлакской нефтегазоносной провинции. Залежи нефти и газа приурочены к четырем мезозойским регионально нефтегазоносным комплексам (РНГК): триасовому, юрскому, нижнемеловому и верхнемеловому.
Промышленная нефтегазоносность триасового РНГК связана с карбонатно-терригенными отложениями нефтекумской свиты нижнего триаса, карбонатно-глинистыми отложениями анизийского и ладинского ярусов среднего гриаса. Нефтеносными в юрском РНГК являются нижне-среднеюрская песчано-алевритовая и верхнеюрская карбонатная толщи. В нижнемеловом РГНК нефтегазоносны терри-генно-карбонатные отложения неокома, песчано-алевролитовые породы апта и аль-ба. Нефтегазоносность верхнемелового РНГК приурочена к карбонатным породам; основные коллекторы, способные аккумулировать промышленные скопления УВ, имеются в кампанском и маастрихтском ярусах.
Изучением геохимии, состава и свойств УВ мезозойских отложений в разное время занимались многие исследователи: Е. М. Борисенко, Т.А. Ботнева, Т.Л. Виноградова, Л.И. Джапаридзе, Н.Т. Копылов, Е.М. Ланда, Д.Л. Мирзоев, А.Г. Милешина, Ф.Е. Окунькова, А.Н. Резников, К.Ф. Родионова, В.А. Чахмахчев, A.A. Ярошенко, З.В. Якубсон и др.
Автором детально проанализированы результаты анализов устьевых и глубинных проб нефтей, газоконденсатов, попутных и свободных газов (всего 878 проб), проведенных в лабораториях ВПИП1И, ИГиРГИ, ГрозНИИ, ОАО «СевКавНИПИгаз», ОАО «НК«Роснефть - Дагнефть», ОАО «НК«Роснефть - Ставропольнефтегаз», СФ «Сев-КавНИПИнефть».
При обработке информации широко использовались методы математической статистики. Ряды распределения массива данных по каждому параметру представлялись графически в виде гистограмм. Результаты математической обработки основных параметров углеводородных флюидов приведены в таблице 1.
4 Таблица 1
Характеристика физико-химических свойств и состава нефтей, газоконденсатов и газов мезозойских отложепвй
Параметры Регионально нефтегазоносные комплексы
Триасовый Юрский Нижнемеловой Верхне-меповой
Нефти
Плотность в поверхностных условиях, кг/м' 832 819 837 858
Плотность в пластовых условиях, кг/м1 688 672 728 734
Содержание смол и асфальтенов, % 3,8 3,4 7,9 11,9
Содержание парафинов, % 26 25 14 6
Н.к-200 С,% 20,3 24,6 25,7 25,5
Гаюнась.щснносгь. м'/г 97,7 140,1 98,2 49,0
Давл ение насыщения, МПа 12,8 15,3 11,3 6,6
Газоконденсаты
Плотность, кг/м' 760 780 761 -
Содержание парафинов, % 11,3 5,9 5,7 -
Н.к-350 С, % 87,0 84,0 , 84,5 -
Попутные газы
Относительна! плотность газа по воздуху, д.ед 0,996 0,930 1,016 1,096
СНд, % 54,7 56,5 52,0 49,6
Q'.+вида, % 36 27 39 44
СОг, % 7 12 6 4
23 4,5 3,0 2,4
Свободные газы
Относительна? плотность таза по воздуху, д.ед - - 0,763 -
СН<, % - 77 95
С'1>нлЗШТ % - - 15,8 0,2
СОг, % - - 4,6 0,3
Ы2,% - - 2,6 4,5
Водораство ценные газы
Относительная плотность таза по воздуху, д.ед - - 1,036 1,080
СН,, % 51,0 52,3 52,7 49,9
С^лрга, % 11,4 10,1 40,5 44,2
со2, % 25,6 26,2 4,3 4,4
N2,% 12,0 11,4 2,5 1,5
В четвертом разделе главы рассматриваются гидрогеологические условия и термобарический режим мезозойских отложений.
Триасовый водоносный комплекс характеризуется весьма анизотропным полем водообильности, застойным режимом, преимущественно хлор-кальциевым типом вод (согласно классификации В.А. Сулина), резкой недонасыщенностью вод углеводородными газами. Минерализация вод изменяется от 60 до 179 г/л.
Водонапорная система юрских отложений исследуемой территории характеризуется двумя гидрогеологическими зонами водообмена: весьма затрудненного и свободного. Величина минерализации увеличивается с запада на юго- и северо-восток от значений менее 100 г/л до 142 г/л.
Нижнемеловой водоносный комплекс на исследуемой территории имеет большую площадь распространения. Отличительной его особенностью является существенное расширение влития области инфильтрации. Наряду с двумя зонами: свободного и весьма затрудненного водообмена здесь появляется третья - обширная зона затрудненного водообмена, занимающая западную часть ЗМП. Тип вод — хлор-кальциевый. Минерализация изменяется в пределах от 63,5 до 147,7 г/л, составляя в среднем 100 г/л.
По своим гидрогеологическим характеристикам верхнемеловой водоносный комплекс близок к нижнемеловому. Главное отличие заключается в дальнейшем расширении влияния инфильтрационных вод, в снижении минерализации (до 60 г/л). Тип вод - хлор-кальциевый.
Геотермический режим мезозойских отложений исследуемой территории изучен на основании фактических замеров (более 2000) температуры пластов.
Составлены карты геоизотерм в кровле триасовых, юрских и меловых отложе-иий. Установлено, что более интенсивным геотермическим режимом характеризуется наиболее погруженная часть исследуемой территории - Восточно-Манычский прогиб. В направлении на север и северо-запад (южный склон кряжа Карпинского) напряженность теплового поля закономерно снижается.
На основании замеров пластовых давлений (Рил, МПа) в скважинах площадей исследуемой территории изучена зависимость пластовых давлений от глубины. Градиент пластового давления в среднем для ЗМП составляет 1,06 МПа/100 м, для южного склона кряжа Карпинского - 1,08 МПа/100 м. Для изучения характера изменения пластовых давлений были составлены карты начальных пластовых давлений в триасовых, юрских и меловых отложениях.
Начальные пластовые давления в залежах УВ, приуроченных к мезозойским отложениям, в основном соответствуют гидростатическим, за исключением залежи в нижнем триасе на Озерном месторождении (коэффициент аномальности, Ка = 1,49) и предполагаемого скопления УВ на Бойчаровской площади (Ка = 1,77 1,85).
Юрские отложения характеризуются давлениями, близкими к нормальным гидростатическим. Значения давлений изменяются в пределах от 5 МПа до 35 МПа и увеличиваются в южном и юго-восточном направлениях. Локальных зон развития Ка не наблюдается.
Аналогично вышеописанным комплексам рост значений пластовых давлений в нижне-и верхнемеловых отложениях наблюдается в сторону регионального погружения пород.
Глава 3. Лнтолого-фациальные и палеогеографические условия формировании мезозойских отложений и накоплении органического вещества
Литолого-фациалыюму анализу и изучению палеогеографической обстановки формирования отложений мезозойского комплекса в течение триасового, юрского и мелового периодов были посвящены работы В.А. Гроссгейма, И.О. Брода, И.Л. Конюхова, В.Т. Фролова (60 - 70-е гг.), A.C. Горкушина, В.В. Стасенкова, Н.Ф. Фролова (1974 г.), П.С. Жабревой, Б.С. Данкова, Г.Т. Юдина (1975 г.), Н.Т. Копылова, Г.Н. Чепака и др. (1976 г.), Б.П. Назаревича (1973 г.), Л.М. Савельевой (1971, 1978 гг.) и других.
Для выяснения характера распространения пород, изменения их литологического состава и оценки палеогеографических условий образования, а также условий накопления и захоронения OB по имеющимся данным была построена серия схематических карт ли-тофаций и геохимической характеристики различных подразделений мезозойских отложений в пределах восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского.
Первый раздел главы посвящен изучению обстановки осадконакопления в триасовое время. Основная часть территории представляла собой область интенсивного прогибания, с повсеместным переходом от терригенного к карбонатному осадкона-коплению. Формирование этих отложений происходило в условиях переменного климата. Толща нижнего триаса представлена известково-глинистыми породами, сформировавшимися в обстановке нормального умеренно глубоководного морского бассейна с резко восстановительной средой осадконакопления, а также песчано-алевролито-глинистыми и карбонатными образованиями, накопление которых про-
исходило в условиях мелководного солоноватого водоема и опресненных лагун в слабовосстановительной, временами окислительно-восстановительной обстановках. Осадконакопление сопровождалось многостадийным проявлением вулканизма.
Анализ распространения литофаций нефтекумской свиты показал, что в пределах изучаемой территории выделяются области двух основных литолого-фациальных комплексов: нормального открытого морского бассейна и биогермного (рифогенного).
Микроскопическим изучением пород нефтекумской свиты установлено присутствие смешанного (преимущественно сапропелево-гумусового) типа ОВ во всех изученных шлифах.
В култайское и демьяновское время темп прогибания в области развития биогермного (рифогенного) комплекса значительно усиливается и мелководное осадконакопление сменяется образованием глинистых и известково-глинистых илов в условиях постепенно нарастающей глубоководности, в резко восстановительных условиях диагенеза.
Отложения кизлярской свиты среднего триаса распространены в виде двух участков - северо-западного и юго-восточного (рис. 1). По литолого-фациальным условиям отложения кюлярской свиты разделяются на две структурно-фациальные зоны.
Области развития литофаций: 1 — относительно глубоководных алевролитово-аргиллитовых; 2 - глубоководных вулкапогенно-алевролитово-глинистых; 3 - мелководных известняковых с подчиненными алевролитами и аргиллитами; 4 - мелководных аргиллитово-алевролетово-известняковых; 5 - мелководных алевролитово-аргиллитовых с подчиненными известняками. Границы: 6 - литофаций, 7 - до-кизлярских отложенкй;10- тектонических элементов I порядка. Области распространения: 8 - образований складчатого фундамента; 9 — докизлярских отложений, 11 - изолинии равного содержания Сорг в породе, %; 12 - среднее значение содержания Сорг в породе, %
Рис. 1. Литолого-фациальная схематическая карта отложений кизлярской свиты
В южной части ЗМП получила распространение первая структурно-фациальная зона, представленная преимущественно карбонатно-терригенно-аргиллитовым типом пород. Ее формирование происходило в застойных условиях, лишь временами сменявшимися условиями слабой подвижности водной массы, что отвечает внешней части шельфа с глубинами от первых десятков до 100 - 200 м.
В северной части территории исследования располагается вторая структурно-фациальная зона монотонного развития алевролитово-аргшгаитовой толщи, образовавшаяся в условиях котловинной части бассейна осадконакоштения и характеризующаяся существенно большей глубоководностью и застойной гидродинамической обстановкой.
К началу раннеладинского времени на севере ЗМП образовалась гористая суша вулканического происхождения, которая являлась поставщиком пластического вулканомик-тового материала. Накопление ОВ анизийских и ладинских образований происходило в условиях мелководного солоноватого и опресненного бассейна в слабовосстановительной, временами окислительно-восстановительной и окислительной обегановках.
Микроскопическое изучение шлифов пород среднетриасового возраста показало наличие смешанного (сапропелево-гумусового) генетического типа ОВ.
Отложения ногайской свиты верхнетриасовош возраста характеризуются, большим разнообразием и различным генезисом, с резко выражешюй неоднородностью. Единого бассейна не было, а существовали изолированные пресноводные лагуны и озера. Осадконакоплепие протекало в конганентальных условиях, в аридном климате и сопровождалось многостадийным проявлением вулканизма. К концу ногайского времени произошло затухание вулканической деятельности и прекращение красноцветнош терригенного осадконакоппетшя.
Изучение генетического типа ОВ в породах верхнетриасового возраста под микроскопом позволяет сделать вывод о наличии в них гумусовой и сапропелевой органики. Тип ОВ определен как смешанный (преимущественно сапропелево-тумусовый).
Во втором разделе главы рассматриваются условия формирования юрских отложений. Накопление нижне-среднеюрских (тоар-ааленских) отложений происходило в прибрежных, мелководных и умеренно глубоководных условиях. Образование конгломератов и песчаников (составляющих самую малую часть разреза) проходило в окислительной среде, а глигг и алевролитов - в восстановительной, о чем свидетельствует содержание в них сульфатов (до 0,3 %) и присутствие гшрита.
В конце раннеюрской и начале средггеюрской эпох в восточной части ЗМП (Вос-точно-Манычский прогиб) развивались опускания, сопровождавшиеся накоплением апевролито-глинистых отложений. Осадконакопление в тоар-ааленское врем в пределах южного борта прогиба происходило в континентальной обстановке, отвечавшей озерно-болотгю-аллювиальной равнине со значительно расчлененным рельефом водосбора, а в северо-восточной его части формировались преимущественно мелководные морские отложения. В начале ааленского времени произошло интенсивное воздымание территории источника сноса на западе, откуда в больших количествах поступал грубообломочный материал. В раннебайоссхое время эрозия захватывает залегавшие глубже и не обнаженные ранее метаморфические толщи. Вместе с тем продолжали размываться древние осадочные толщи и в небольших количествах почвы и коры выветривания, сохранившиеся на водоразделах. В начале позднебайосского времени рельеф континентального массива в значительной степени пенепленизируется. В бассейн сносится тонкий материал: глины и алевролиты. На территории исследования выделяются три основные литолого-фациальные области (прибрежная песчаная, мелководная глинисго-алевролитовая и мелководная гли-нисго-извесгаяковая), которые сменяют друг друга в направлении с запада на восток Формирование пород протекало в восстановительных и частично резко восстановительных условиях, на что указывает черный цвет осадков и превалирование закисных форм железа над окисными. В конце батского времени значительная часть территории исследования представляла собой сушу. В келловейское время происходило накогшение преимущественно терригенного материала только в юго-восточной части территории исследования, в условиях нормального мелководного морского бассейна.
Верхнеюрская карбонатная формация в стратиграфическом отношении включает оксфордские, кимериджские и титонские отложения. Она формировалась в условиях
завершения региональных тектонических движений, сопровождавшихся складчатостью и приведших к коренной перестройке геотектонического плана изучаемой территории. В относительно неспокойный морской водоем, испытывавший различные по масштабу и месту проявления колебательные движения, на смену терригенному стал поступать преимущественно карбонатный, местами хемогенный материал. При нисходящих движениях условия седиментации приближались к мелководно-морским, а во время преобладания восходящих движений - к лагунным. Осадки представлены известняками, доломитами, в основном, в верхней части разреза. Непостоянные мелководные условия, частая смена солености вод, жаркий аридный климат препятствовали расцвету органического мира, устойчивому развитию восстановительных обстановок.
Проведенные исследования под микроскопом шлифов пород юрского возраста позволяют сделать вывод о преимущественно гумусовом типе ОВ пород нижне-среднеюрского (тоар-ааленского) возраста и смешанном (сапропелево-гумусовый, гу-мусово-сапропелевый) генетическом тале ОВ пород среднеюрского (байос-батского) и верхнеюрского возрастов.
В третьем разделе главы приводятся результаты литолого-фациальных исследований меловых отложений, имеющих наибольшее распространение в пределах изучаемой территории. В начале мелового периода основная часть южного склона кряжа Карпинского и северо-западная часть изучаемой территории ЗМП представляли собой сушу. Остальная часть территории исследования испытывала погружение в юго-восточном направлении, где в прибрежных и мелководных условиях накапливались неокомские терригенно-карбонатные отложения. Колебательный режим морского бассейна и наличие течений ке способствовали хорошей сохранности поступающего ОВ.
Невысокие содержания ОВ в породах и значительное количество окисного железа в них, указывают на окислительные или близкие к ним условия осадконакопле-ния. Исключением является площадь Каспийская, где в резко восстановительных условиях происходило накопление глин.
В аптское время морской бассейн осадконакопления значительно расширился. В пределах территории исследования в восстановительных и слабо восстановительных условиях мелководья накапливались отложения с характерным постоянством литологического состава - чередование сравнительно мощных пачек глинистых и алевролитово-песчаных пород. ЗМП с начала аптского и до конца всего нижнемелового времени характеризовалась большей глубиной и несколько большей скоростью осадконакопления по сравнению с южным склоном кряжа Карпинского.
В альбекое время существовали самые благоприятные условия для развития и захоронения органического материала в восточной части территории исследования (Восточно-Манычский прогиб, Камышанско-Каспийская ступень), где продолжали накапливаться мелководные (прибрежные) отложения. Распределение значений окисных и закисных форм железа, показатель сульфатности позволяют предполагать накопление глин, алевролитов, песчаников в восстановительной обстановке, а глинисто-мергелистой толщи альба - в сильно восстановительной обстановке.
Тип ОВ хорошо увязывается с палеогеографическими условиями осадконакопления. Исследования керогена под микроскопом в отраженном и проходящем свете показали преимущественное распространение облаковидных форм сапропелевого ОВ. Однако в ряде шлифов отмечается присутствие растительных остатков, то есть гумусовая природа исходного ОВ.
Верхнемеловые отложения накапливались в условиях углубления морского бассейна, образуя карбонатную формацию с обилием фораминифер, и распространены на большей части территории исследования (частично иа Ачинерской ступени). Наиболее обогащены ОВ глины. Однако их содержание в общем объеме пород верхнемелового возраста ничтожно мало.
Глава 4. Оценка нефтегазомагеринского потенциала пород
В первом разделе главы приводится геохимическая характеристика ОВ пород по данным химико-битуминологического анализа (рис. 2). Имеющаяся геохимическая информация свидетельствует о том, что на современном этапе геологического развития исследуемой территории триасовые отложения, получившие свое распространение в пределах восточной части ЗМП, в целом обеднены Сорг и битумоидами. Биту-
моиды в основном сингенетичны вмещающему их ОВ.
Триас
0,009,
2 и 3
восточная часть ЗМП;
|-1 южный склон кряжа
I.............. Карпинского;
ЗМ П и кряж Карпинского;
Рис. 2. Геохимическая характеристика ОВ пород по данным химико-бигумшюлогического анализа
Условные обозначения: Содержание в %: Литологический состав пород:
уу ^г „ 1 - мергели; 2 - глины, аргиллиты;
у А 3 - алевролиты; 4 - карбонатные .породы;
СББ 5 - песчаники; 6 - вулканические породы
Битуминологические характеристики юрских отложений разных районов территории исследования сильно отличаются друг от друга. Наиболее обогащены Сорг и би-тумоидами юрские отложения в восточной части ЗМП. Породы повсеместно характеризуются присутствием гуминовых кислот в ничтожных концентрациях, которые исчезают уже к глубинам 1400 — 1500 м. Генетический тип битумоидов — преимущественно автохтонный вмещающему их ОВ. В западной части территории исследования выявлены остаточные бигумоиды (коэффициент битуминозности, /1хб = 2 3 %).
Статистика распределения Сорт в нижнемеловых отложениях ЗМП показывает, что максимальные сре дневзвешенные его значения характерны для аргиллитов (0,56 %) и алевролитов (0,54 %), а минимальное для песчаников (0,34 %).
Содержания ХБ и СББ в породах нижнемелового возраста южного склона кряжа Карпинского близки между собой. Генетический тип битумоидов нижнего мела определен как преимущественно автохтонный. Значительно также содержание аллохтонных битумоидов (30 %). На долю остаточных битумоидов приходится 20 %. Степень битуминизации ОВ в ЗМП увеличивается на юг, в сторону Прикумской системы поднятий.
В отложениях верхнего мела наиболее обогащены Сорг терригенно-глинистые разности пород. В отдельных образцах алевритовых глин и глинистых известняков содержание Сорг достигает 7 % (среднее 0,74 %), а в карбонатных глинах - 1 %. Мергели содержат Сорг в среднем 0,32 %. Эти отложения характеризуются наиболее низкой степенью битуминизации ОВ из всех рассмотренных выше отложений.
Второй раздел главы посвящен геохимической характеристике ОВ пород по данным экспресс-пиролиза на установке «Rock-Eval П» 122 образцов триасовых, 18 - сред-неюрских и 14 - нижнемеловых отложений. В результате получены данные о доле исходного генетического потенциала, который реализован в УВ - «битумоидная» составляющая (параметр St), о количестве УВ, которое кероген может еще произвести в процессе последующей эволюции при полной реализации нефтематерин-ского потенциала, содержащегося в породе ОВ - «керогеновая» составляющая (параметр S2), о температуре максимального выхода УВ в процессе крекинга ке-рогена (Ттах), об общем содержании Сорг в породе (TOC). На основе полученных параметров рассчитывались:
Я/ = S/TOC - водородный индекс; РР = Si+S2- полный нефтегазогенераци-онный потенциал породы.
Проведенный автором детальный анализ результатов интерпретации пироли-тического метода изучения ОВ пород по диаграмме HI - Ттах с учетом влияния на ОВ минеральной матрицы породы пока-
_____Г. _lMseB5S4®J_X~
400 420 440 460
480 500 520 Ттоях, "С
Рис. 3. Диаграмма зависимости Ш от Ттах, характеризующая эволюцию керо-гена (по результата« пиролиза ОВ пород)
зал, что мезозойские отложения южного склона кряжа Карпинского и восточной части ЗМП содержат OB I, III и преимущественно II типов (рис. 3).
В третьем разделе главы проведено выделение нефтегазоматеринских пород (НГМТТ) и дана характеристика их генерационного потенциала.
Для отнесения изучаемых отложений к категории нефтегазоматеринских и оценки их качества в работе использована классификация НГМП по ряду пиролигиче-ских параметров (TOC, S¡, S2, РР и HI), предложенная К.Е. Peters (1986г) и геологами Французского института нефти (IFP), а также результаты химико-битуминологического, литолого-фациального и палеогеографического анализов.
По совокупности изученных геохимических параметров (содержание в глинистых и карбонатных породах Сорг и ХБ, степень его восстановленности, степень битуминизации ОВ, характер геохимических фаций, пиролитические характеристики и др.) к НГМП на территории восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского отнесены (рис. 4): карбонатно-терригенные отложения нижнего и среднего триаса (нижняя нефтегазоматеринская толща); сероцветные терригенные отложения нижней и средней юры (средняя нефтегазоматеринская толща); терригенные отложения нижнего мела (верхняя нефтегазоматеринская толща).
g Jr
О!
О
£
:
Рис. 4. Геохимическая характеристика мезозойских отложений
В четвертом разделе проведена геохимическая типизация нефтей и газов. С использованием 42 анализов группового углеводородного состава бензиновых фракций установлено, что все нефти и газокоядснсаты триасового нефтегазоносного комплекса являются метановыми, а юрского и нижнемелового — метановыми и ме-тано-нафтеновыми. Все образцы нефтей триаса образованы из континентального ОВ, отложенного в мелководных бассейнах различного типа. Газоконденсаты и нефти юры образованы из континентального и морского ОВ. Нефти и газоконденсаты нижнего мела образованы из ОВ с высокой планктоногенной составляющей (рис. 5).
Исследования показали также, что основной тенденцией превращения нефтей и газоконденсатов мезозоя является их термическое созревание.
По данньгм 117 анализов свободных и попутных газов мезозоя, в триасовых отложениях выделяются легкие, а в юрских и нижнемеловых отложениях — также преимущественно легкие и незначительное количество тяжелых углеводородных газов (площади Пушкарская, Колодезная, Безводненская и др.).
Водорастворенные газы мезозоя территории исследования (37 анализов) относятся преимущественно к классу углеводородных газов. Однако имеются пробы во-дорастворенных 1-азов из триасовых и юрских отложений с содержанием неуглеводородных компонентов от 50 до 75 %.
Услошше обозначения: /лтте iiaie распространения нефтей: a -wr.fc'vv.. образовавшиеся и-j ОВ с высоким содержанием конгинентадь&юй составляли:)
в -нефти,, образовавшиеся ш ОВ с высоким
-------------------- ' ' -
Зоны превращения нефтш-
содержание«. нлаиктоногешюй eocxîtsjîmoïueij; тчжедыг иреарашешше нефти; Фа ю*Ю£ состояние проб: о-нефть;. ■ -конденсат: Варцст отложений:
А-юрскцй; о-ннжншеяовон;
—м- Î -- биодетиадшия. ошелеше и т. д.; —2- бйодетраДайия; —** 3- термическое созревшие:
Зоны распространения рймичнык классов нефтей: Ï - парафиновые: IV- ароматйкв-мафтеновые;
H - нафтеновые; V- иарафшЕО-иафтеновьЕе;
[II - ароматико-зефальтеиовые: VI - арошпико-смешаниые
RViîerboftm
B.Tissot, D.Welie
Рис. 5. Геохимическая типизация нефтей и газоконденсатов
Пятый раздел главы посвящен вопросу корреляции нефтей и РОВ пород. В основе выявления генетического родства УВ из рассеянного ОВ и нефтей лежит сходство нефтяных УВ по структуре с некоторыми биологическими предшественниками (Ильинская, 1985 г., Бурштар М.С., Милешина А.Г., 1970 г., Пунанова С.А., 1989 г. и др.). Такое сходство устанавливается по характеру относительного распределения определенных компонентов - хемофоссилий или биологических маркеров.
Результаты проведенных в различные годы исследований по корреляции нефть - материнская порода по данным об изотопах серы (Р.Г. Панкина), структурно-группового состава метано-нафтеновых УВ, спектральных исследований и изучения изотопов углерода (ТА. Ботнева), тонкоетруйной люминесцентной спектроскопии (Т.А. Теплицкая), капиллярной газожидкостной хроматографии для изучения УВ фракции Су - С30 (В.А. Чахмахчев, C.B. Атанасян), по отношению пристан/фитан (К.Ф. Родионова, Г.И. Сафонова), показывают несомненное сходство углеводородного состава нефтей триаса, юры и нижнего мела с битумоидами пород соответственно триасового, юрского и нижнемелового возраста, что свидетельствует о существовании в толще мезозой-
ских отложений нескольких источников генерации УВ. Это подтверждает мнение о существовании трех типов нефтей - триасовых, среднеюрско-нижнемеловых и верхний альб-палеогеновых. В тоже время имеют место перетоки УВ из отложений одного возраста в другие при переформировании залежей.
Глава 5. Условия генерации углеводородов и формирования их скоплений
В первом разделе главы рассматриваются факторы генерационной зональности УВ, модель генерации УВ мезозойских отложений и катагенез OB пород.
Оценка степени катагенетической превращенное™ OB мезозойских отложений проводилась углепетрографическим методом с использованием значений отражательной способности витринита (R0, %), замеренных в разное время в лабораториях ВНИГРИуголь, ИГиРГИ, КИМС, ВолгоградНИПИнефть, треста «Артемгеология» и др. При изучении катагенетической эволюции OB, кроме параметра JR0 использовался также пиролитический параметр, отражающий значение температуры максимального выхода УВ в процессе крекинга керогена — Ттах.
Зависимости между параметрами R0 и Ттах установлены во многих нефтегазоносных и угленосных районах мира - для углей Кузбасса, олигоценовых отложений бассейна Южный Коншон, углей западной Европы, сланцев Green River и мезозойских отложений Западной Сибири.
В результате обработки 280 данных по мезозойским отложениям территории Восточного Предкавказья, содержащим OB гумусового, сапропелевого и смешанного типов, между параметрами R0 и Ттах было получено следующее уравнение корреляционной зависимости:
R° = (Ттах - 381,03)/99,459; г = 0,957 (1)
Наличие такой зависимости позволяет использовать традиционно применяемую шкалу и номенклатуру градаций катагенеза OB.
Анализ изменения комплекса аналитически определяемых пиролитических параметров экспресс-пиролиза в модификации «Rock-Eval» - S), S2, TOC и Ттах РОВ смешанного типа мезозойских НГМП в пределах изучаемой территории позволил обосновать эмпирическую модель катагенетических преобразований РОВ, происходящих в недрах Земли (рис. 6).
Рассмотрение этой модели показало, что с ростом Ттах изменение параметров Si и S2 происходит по сложному закону, так как процесс катагенеза РОВ и генерации УВ развивается неравномерно. Переломным является
интервал Ттах ~ 42(Н-457 С, соответствующий периоду максимальной реализации неф-тематеринского потенциала ОВ.
Использование результатов пиролиза и ОВ, рассеянного в НГМП, позволяет достаточно точно определять граничные интервалы проявления ГФН в процессе катагенеза и выявлять положение ГЗН как в разрезе отложений, так и в плане на территории их распространения. Для мезозойских отложений значения Тмах и определяющие начало ГФН, равны соответственно 420 °С и 0,47 %, а конец ГФН - 457 °С и 1,07 %.
При изучении глубинной зональности катагенеза весь фактический материал был разделен по литологическому и стратиграфическому признакам. Для мезозойских отложений ЗМП и южного склона кряжа Карпинского построен график зависимости (рис. 7) между глубиной их залегания {Нш, м) и отражательной способностью витринита (Я®, %). Рост значений с глубиной описывается следующим уравнением:
1п 11°== (Нмг-3379,2)/2530,3; г = 0,891 (мезозойский комплекс) (2)
Изменения Я0., увязанные с максимальными глубинами погружения отложений, позволили выявить глубинно-катагенетическую зональность преобразования ОВ в разрезе мезозойских отложений территории исследования.
Учитывая условия накопления и сохранности ОВ, на базе палеотекто-нических и палеотемлературных реконструкций построены детальные карты изореспленд в кровле каменноугольных, нижнетриасовых, средне-триасовых, среднеюрских, а также неокомских, аптских и альбских отложений нижнего мела. Анализ карт изореспленд показал, что изменения катагенетической превращенное™ ОВ соответствуют интервалу градаций от ПК| до АК2. При этом наиболее высоким значениям степени катагенетической превращенности ОВ мезозойских отложений соответствует территория ЗМП, более низким - южный склон кряжа Карпинского.
Во втором разделе главы рассмат-Рис. 7. Зависимость отражательной способно- Рвется термобарическая зональность ста витринита (В". %) от глубины залегания углеводородных скоплений. Для уста-пород мезозойского комплекса (Нш, м) новления влияния термобарических
условий недр на распределение скоплений УВ в мезозойских отложениях изучаемой территории (современная термобарическая зональность) были построены соответствующие диаграммы на основе 86 определений пластовых температур и давлений в залежах УВ триаса, юры и нижне-
Пшожегше зои нефте-ЁГ газообразования Ж ® ? Щ. щ щ -<* я. ъ || Оййзатйяь отражения витринита 1 2 з к\%
ОЯ-'а...................
>ш
Б-Ж -1- __ #=0.47
д-мк, их» рьщщ- -
I ПН ш
1 !ГФЙ) ;чж
г-мк.
• о 6 г о к Г$Г - <ГФГ) ! о о Ж-Ж,. к-мк, <«» ЩгШ Д*—
ос-мк, ЗШО V \ р-ЭД: .........
•. Р. ■ о Т-АК, ......V" Г ™
[© О №0 ............-.....1_____________
^'сухого'^ катзгше- ] .........ч............. Г-У ч
, тчеека-газа® Н.м Условные обозначейш: р - триас & - юра:
го мела. Благодаря широкому диапазону глубин расположения залежей УВ в мезозойских отложениях - от 420 м (альб, площадь Ики-Бурульская) до 4810 м (триас, площадь Бойчаровская) удалось выделить три термобарические зоны разного фазового состояния УВ: I - преимущественного газонакопления; II — преимущественного нефтенакопления; ГИ - распространения газокопденсатнонефтяных и нефтега-зоконденсатных залежей.
Анализ закономерности распределения залежей различного фазового состояния УВ в мезозойских отложениях в зависимости от термобарических параметров свидетельствует о взаимообусловленном влиянии температуры и давления на формирование современного фазового состояния УВ.
В третьем разделе главы рассматриваются условия и время формирования залежей УВ мезозойских отложений. Для определения времени вхождения изучаемых НГМП в ГЗН и ГЗГ и времени возможного формирования скоплений УВ были построены графики эволюции глубин залегания отложений ЗМП и южного склона кряжа Карпинского.
На современном этапе геологического развития исследуемой территории НГМП нижнего и среднего триаса в пределах основной ее части находатся на глубине, соответствующей ГЗН. НГМП нижнего триаса в наиболее погруженной части ЗМП (Восточно-Манычский прогиб, Величаевско-Максимокумский вал и юго-восток Арз-гирского прогиба) вошли в ГЗН в раннемеловую эпоху, а вышли из нее в раннем миоцене. Породы среднего триаса в ГЗН вошли позднее — в раннеолшхщеновое время и миновали ее в раннем плиоцене. В настоящее время нижне- среднетриасовые НГМП в пределах указанных выше тектонических элементов ЗМП приурочены к ГЗГ.
НГМП юрского возраста ЗМП и восточной части южного склона кряжа Карпинского вступили в ГЗН в раннем олигоцене и на современном этапе геологического развития территории продолжают там оставаться. В западной части южного склона кряжа Карпинского юрские отложения вступили в верхнюю катагенетическую зону газообразования и верхнюю газоконденсатную зону.
НГМП нижнего мела ЗМП и юго-восточных площадей южного склона кряжа Карпинского вступили в ГЗН в позднеолигоценовое время и в настоящее время продолжают там оставаться. На остальной части территории южного склона кряжа Карпинского нижнемеловые НГМП находятся в верхней катагенетической зоне газообразования, верхней газоконденсатной зоне и начале ГЗН, за исключением Буз-гинского поднятия и Северо-Бузгинского прогиба, которым соответствует также диагенетическая зона.
Глава 6. Оценка перспектив нефтегазопосности мезозойских отложений
Первый раздел главы посвящен прогнозу фазовой зональности углеводородных скоплений. С этой целью использована схема формирования месторождений и зон с разным фазовым состоянием скоплений УВ в зависимости от генерационных условий, а также схемы катагенетической эволюции углеводородных систем (УВС) в толщах с гумусово-лейптинитовым и сапропелевым ОВ (В.А. Скоробогатов, 1991 г., 1997 г.; Л.В. Строганов, В.Л. Скоробогатов, 2004 г.). В результате комплексирования последних с данными эволюции битумовдной (Л^) и керогенной компонент ОВ пород в
процессе пиролиза «Иоск-ЕуаЬ> составлена схема катагенетической эволюции УВС в толщах со смешанным (сапропелево-гумусовым) ОВ отложений мезозойского возраста.
Положив в основу сведения о термобарических и гидрогеологических условиях мезозойских отложений, литолого-фациальный анализ и палеопостроения, имеющиеся геохимические данные, определения генетического типа ОВ и используя схему эволюции УВС, в пределах изучаемой территории были выделены зоны распространения предполагаемых скоплений УВ.
В нижнетриасовых (нефтекумских) отложениях выделяются три такие зоны: преимущественного распространения газовых скоплений УВ - соответствует локальным участкам в западных частях Арзгирского, Восточно-Манычского прогибов и в центральной части Чограйского прогиба; преимущественного распространения первичных нефтяных и нефтегазоконденсатных скоплений УВ — территории южного склона кряжа Карпинского, севера ЗМП и центра Величаевско-Максимокумского вала; распространения преимущественно вторичных газоконденсатнонефтяных и газоконденсатных скоплений - остальная часть территории исследования.
В отложениях среднего триаса (кизлярская свита) выделяются только две зоны преимущественного распространения залежей УВ: вторичных газоконденсатнонефтяных и газоконденсатных скоплений - занимает большую часть территории исследования (северо-западная и восточная части Арзгирского прогиба, Восточно-Манычский прогиб, северная часть Прикумской системы поднятий, западная часть Величаевско-Максимокумского вала, южная и восточная части Дадынского вала, центральные части Чограйского прогиба и Северо-Манычской моноклинали); первичных нефтяных и нефтегазоконденсатных скоплений - занимает остальные, как правило, окраинные части рассматриваемой территории.
В нижне- и средяеюрских отложениях, в пределах ЗМП и южного склона кряжа Карпинского, также получили развитие две зоны: преимущественного распространения первичных нефтяных и нефтегазоконденсатных скоплений УВ - занимает основную часть исследуемой территории; преимущественного распространения вторичных газоконденсатнонефтяных и газоконденсатных скоплений УВ — отдельные участки Величаевско-Максимокумского вала, Восточно-Манычского и Арзгирского прогибов.
Выше по разрезу, в нижнемеловых отложениях, наблюдаются две зоны: преимущественного распространения газовых скоплений УВ - занимает западную часть южного склона кряжа Карпинского (Бузгинское поднятие, восточная часть Элистинского вала, северо-восточная часть Цаганхакской моноклинали, Северо-Бузгинский прогиб, северная часть Ачинерской ступени, Харгатинская седловина, северо-западная часть Джанайского прогиба, Промысловско-Цубукский вал); развития первичных нефтяных и нефтегазоконденсатных залежей УВ — распространена на остальной части территории южного склона кряжа Карпинского и ЗМП.
Второй раздел главы посвящен количественной оценке нефтегазоносности отложений кизлярской свиты в наиболее перспективных для постановки ГРР частях исследуемой территории, которая проведена собственно объемно-генетическим методом (ОГМ) и вариантом ОГМ с использованием пиролитических параметров «Иоск-Еуа!», разработанным на основе осадочно-миграциоштой теории нефтегазо-образования.
Методика оценки ресурсов изучаемой толщи собственно ОГМ (В.В. Аленин, Б.Н. Батурин, М.Д. Белонин и др., 2000 г., С.Г. Неручев, Т.К. Баженова и др., 2006 г.) предусматривает построение карт и графиков зависимостей необходимых параметров (толщина НГМП, ее плотность, глинистость, концентрация Сорг в породе, генетический тип ОВ, катагенетическая превращенность ОВ), а также карт плотностей генерации и эмиграции нефти и газа. С использованием этих построений определялось количество генерированных и эмигрировавших жидких и газообразных УВ (табл. 2).
Таблица 2
Результаты оценки масштабов геиерации и эмиграции углеводородов
в отложениях кизлярской свиты собственно объемпо-гепетическим методом
Оценочные параметры Фазовое состояние УВ Обозначение, единицы измерения Численные значения
Бойчаров-ский блок Восточко-Манычский блок Всего по площади
Количество генерированных УВ жидкое #-ч гее У *УВ, МЛН т 84,44 1989,31 2073,75
газообраз-нос П™ V гУВ, млрд. м3 67,29 1068,73 1136,02
Количество эмигрировавших УВ жидкое о™ жУВ, млн т 72,42 1777,45 1849,87
газообразное 0 гУВ, млрд. м 61,98 990,15 1052,13
Для определения количества генерированных УВ вариантом ОГМ применялся алгоритм расчетов, учитывающий исходное (начальное) состояние нефгегазогенерирующей системы путем использования начальных значений водородного индекса (///о) ОВ кизлярской НГМП. Значения Н1Г) определялись по эволюционной диафамме (см. рис. 3) перемещением фигуративных точек, отражающих текущее состояние ОВ в образце с пиролити-ческими характеристиками (Штек и Ттах.тек), до начальных условий (Ттах0 = 420 °С). Перемещение осуществлялось по эволюционным катагенетическим кривым.
В таблице 3 представлено сопоставление результатов количественной оценки генерированных УВ в изучаемых отложениях, полученных собственно ОГМ и с использованием пиролитических параметров «11оск-Еуа1», для двух расчетных участков. Сопоставление показало достаточно хорошую сходимость результатов, с относительной ошибкой 28 % (Обуховский участок) и 16,7 % (Величаевский участок).
Таблица 3
Сопоставление результатов расчета двумя методами
Метод расчета Наименование участка Количество генерированных УВ, О^ув, млн т.у.т
Собственно объемно-генетический метод Обуховский 97,96
Величаевский 119,47
Объемно-генетический метод на основе данных экспрссс-пиролиза «Коск-Еуа1» Обуховский 76,52
Величаевский 102,37
Если принять коэффициент аккумуляции УВ равным 0,06 (П.А. Петренко и др., ИГиРГИ, 2000 г.), прогнозные ресурсы углеводородного сырья Бойчаровского и Восточно-Манычского блоков составят: нефть (газоконденсат) - <3ннср= 110,99 млн т; газ - УГнср= 63,13 млрд. м3.
Заключение
Проведенные автором исследования позволяют сделать следующие выводы о геолого-геохимических условиях нефтегазоносное™ мезозойских отложений восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского.
1. Накопление ОВ в мезозойское время происходило в различных палеогеографических и геохимических условиях седиментации (разная глубина, неодинаковый гидрохимический и неустойчивый гидродинамический режимы, часто меняющаяся геохимическая обстановка от слабо до резко восстановительной), обусловивших образование неоднородных то вещественному составу потенциально НГМП. ОВ мезозойских отложений формировалось в основном за счет отложения и накопления морских организмов (фито- и зоопланктона, бактерий) с разной долей участия остатков наземной растительности.
2. На обширном фактическом материале, характеризующем состав и свойства неф-тей, газов, газоконденсатов и ОВ мезозойских отложений, изучены закономерности изменения геохимических характеристик УВ и ОВ по разрезу и площади их распространения. Установлено, что нефти и газоконденсаты триасового нефтегазоносного комплекса являются метановыми, а юрского и нижнемелового - метановыми и метано-нафтеновыми. Наиболее обогащены легкими УВ нефти и газоконденсаты триаса, наименее - нижнего мела. Свободные и попутные газы триасовых отложений содержат легкие углеводородные газы, юрских и нижнемеловых — преимущественно легкие и незначительное количество тяжелых углеводородных газов. Водорастворенные газы мезозоя относятся к преимущественно углеводородному классу. Однако имеются пробы водорастворенных газов из триасовых и юрских отложений с преимущественным содержанием неуглеводородных компонентов. Битумоиды преимущественно сингене-тичны вмещающему их ОВ. Наибольшие значения содержания Сорг характерны для юрского литолого-стратиграфического комплекса.
3. Сопоставление данных пиролиза образцов пород и керогена на автоматической установке пиролитической газовой хроматографии «Коск-Еуа1 П» показало значительное занижение значений водородного индекса ОВ пород за счет адсорбционного влияния минеральной матрицы пород. Введение соответствующих поправок в полученные величины пиролитических параметров позволило выделить в отложениях мезозоя ОВ преимущественно смешанного типа (кероген П типа) - сапропелево-гумусовое и гуму-сово-сапропелевое.
4. Обобщение геохимического материала о нефтегазогенерационных возможностях мезозойских отложений позволило выделить следующие НГМП: карбонатно-терригенные отложения нижнего и среднего триаса (нижняя нефтегазоматеринская толща); сероцветпые терригенные отложения нижней и средней юры (средняя нефтегазоматеринская толща); терригенные отложения нижнего мела (верхняя нефтегазоматеринская толща). Микроскопическое изучение НГМП показало присутствие в шлифах керогена как гумусового, так и сапропелевого типа, что свидетельствует о преимущественно смешанном генетическом типе ОВ. Количественные значения измеренных параметров (Сорг, ХБ, СББ, ТОС, Ттах) свидетельствуют о том, что на современном этапе геологического развития исследуемой территории НГМП мезозойского возраста обладают в основном низким остаточным генерационным потенциалом и в значительной степени исчерпали свои нефтематеринские возможности.
5. Разработанная новая модель катагенетического преобразования РОВ позволяет достаточно точно определять граничные интервалы проявления ГФН в процессе катагенеза и выявлять положения ГЗН как в разрезе отложений, так и в плане на территории их
распространения. Для мезозойских отложений значения Тмах и fC, определяющие начало ГФН, равны соответственно 420 °С и 0,47 %, а конец ГФН - 457 °С и 1,07 %.
6. Выявлено существенное влияние на распределение скоплений УВ в мезозойских отложениях термобарических условий недр. Зависимость степени катагенетического преобразования OB пород от глубины их залегания и температуры максимального выхода УВ в процессе крекинга керогена позволила выделить в разрезе мезозойских отложений положение зон преимущественной нефте- и газогенерации. Установлено, что на основной части территории исследования отложения триасового возраста находятся в ГЗГ, юрского и мелового - в ГЗН.
7. Геохимическая типизация нефтей и газов показала несомненное сходство углеводородного состава нефтей триаса, юры и нижнего мела с автохтонными битумоида-ми пород соответственно триасового, юрского и нижнемелового возраста, что свидетельствует о существовании в толще мезозойских отложений нескольких источников генерации УВ. Подтвержден вывод о существовании трех геохимических типов нефтей - триасового, среднеюрско-нижнемелового и верхний альб-палеогенового.
8. Разработанная новая схема катагенетической эволюции УВС в толщах пород со смешанным OB позволила провести прогнозирование фазового состояния УВ в отложениях нефтекумской свиты нижнего триаса, кизлярской свиты среднего триаса, нижней и средней юры (тоар-ааленский, байосский, батский ярусы), келловейского яруса средней юры, неокомского надъяруса, аптского и альбекого ярусов нижнего мела.
9. Количественная оценка перспектив нефтегазоносности отложений кизлярской свиты среднего триаса свидетельствует о перспективности изучаемой территории для постановки и проведения ГТР на нефть и газ.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
В изданиях, рекомендованных ВАК
1. Скрипнюк О.В. Условия формирования триасовых отложений и накопления органического вещества в зоне Манычских прогибов // Сб. науч. трудов «Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета): серия «Нефть и газ», № 4 (21). -Ставрополь, ГОУ ВПО «СевКавГТУ», 2009, -стр. 52-57. (Соавтор A.A. Ярошенко)
2. Скрипнюк О.В. Условия генерации углеводородов в мезозойских отложениях зоны Манычских прогибов и южного склона кряжа Карпинского // «Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений». М.: ОАО «ВНИИОЭНГ» — 2010. -№ 4. стр. 30 - 36. (Соавтор A.A. Ярошенко)
В других научных изданиях
3. Скрипнюк О.В. Анализ особенностей литологического состава глубокозале-гающих отложений (свыше 5000 м) в пределах территории Ставропольского края // Материалы IV регионал. научн.-техн. конф. «ВУЗовская наука - Северо-Кавказскому региону», 18-22 декабря 2000 г. -Ставрополь, 2000. -С. 30. (Соавторы P.M. Бедина, A.A. Ярошенко)
4. Скрипнюк О.В. Генетические аспекты нефтегазоносности глубокопогружен-ных отложений Центрального и Восточного Предкавказья (территория Ставропольского края) // Материалы V международной конференции «Геодинамика и нефтега-зоносность Черноморско-Каспийского региона», 12-17 сентября 2001 г. -Симферополь, 2001. -С. 51 (Соавторы A.A. Ярошенко, JI.B Писцова)
5. Скрипнюк О.В. Перспективы нефтегазоносности глубокопегруженных отложений Центрального и Восточного Предкавказья (территория Ставропольского
края) II Тезисы докладов V Международной научно-практической конференции «Проблемы добычи газа, газового конденсата, нефти». — Ставрополь: Изд-во СевКавНИПИгаз, 2007, -с. 25 (Соавтор A.A. Ярошенко)
6. Скрипнюк О.В. Геохимическая характеристика рассеянного органического вещества мезозойских отложений восточной части зоны Манычских прогибов и южного склона кряжа Карпинского // Материалы XI региональной научно-технической конференции «ВУЗовская наука - Северо-Кавказскому региону». Том первый. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. - Ставрополь, Изд-во СевКавГТУ, 2007, -с. 68 (Соавтор A.A. Ярошенко)
7. Скрипнюк О.В. Перспективы нефтегазоносности отложений пермо-триасового комплекса зоны Манычских прогибов по геохимическим показателям // Тезисы докладов VI Международной научно-практической конференции «Проблемы добычи газа, газового конденсата., нефти». - Ставрополь: Изд-во СевКавНИПИгаз, 2008 - с.9-11 (Соавтор A.A. Ярошенко)
8. Скрипнюк О.В. Геолого-геохимические условия нефтегазоносности отложений нефтекумской свиты Восточно-Манычского прогиба // Материалы научно-практической конференции «Геология и нефтегазоносность юга России» (9-11 сентября 2008 г.), - Махачкала, 2008, -с. 136-139 (Соавтор A.A. Ярошенко)
9. Скрипнюк О.В. Литолого-фациальные условия нефтегазоносности мезозойских отложений восточной части зоны Манычских прогибов и южного склона кряжа Карпинского II Материалы IX Международной конференции «Новые идеи в науках о земле» (14-17 апреля), Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе, г. Москва, 2009 — с. 149.
10. Скрипнюк О.В. Методические аспекты определения типа рассеянного органического вещества пород методом экспресс-пиролиза «Rock-Eval» // Сборник научных трудов ОАО «СевКавНИПИгаз», - Ставрополь: Изд-во СевКавНИПИгаз, 2008, -с. 22-31 (Соавтор A.A. Ярошенко)
11. Скрипнюк О.В. Геолого-геохимическая оценка нефтегазоносности глубоко-погруженных отложений Центрального и Восточного Предкавказья II Материалы VI Международной конференции «Нефть и газ Юга России, Черного, Азовского и Каспийского морей — 2009», г. Геленджик, 2009, -с. 213 (Соавтор A.A. Ярошенко)
12. Скрипнюк О.В. Глубинная зональность катагенеза OB в мезозойских отложениях зоны Мешычских прогибов // Материалы VIII Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и научных работников «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии», № 3 (34), г. Астрахань, Издательский дом «Астраханский университет», 2009, -с. 76-78 (Соавтор A.A. Ярошенко)
13. Скрипнюк О.В. Условия накопления и преобразования органического вещества нижнетриасовых отложений зоны Манычских прогибов II Специализированный сборник «Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконден-сатных месторождений» № 3. Москва, ООО «БЭСТ-принт» 2009, - с. 3-8 (Соавтор A.A. Ярошенко).
14. Скрипнюк О.В. Модель генерации углеводородов в глубокопогруженных отложениях Центрального и Восточного Предкавказья (территория Ставропольского края) II Специализированный сборник «Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений» № 4. Москва, ООО «БЭСТ-принт» 2009, - с. 11-23 (Соавтор A.A. Ярошенко).
СКРИПНЮК ОЛЕСЯ ВЛАДИМИРОВНА
ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ МЕЗОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ЗОНЫ МАНЫЧСКИХ ПРОГИБОВ И ЮЖНОГО СКЛОНА КРЯЖА КАРПИНСКОГО
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
Подписано в печать 06.09.10 Формат 60x84 1/16 Усл.печ.л. 1,4 Уч.-изд.л. 1,59
Бумага офсетная Тираж 150 экз. Заказ 303
Отпечатано в Издательско-полиграфическом комплексе Ставропольского государственвого университета. 355009, Ставрополь, улЛушкина, 1.
Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Скрипнюк, Олеся Владимировна
Введение.
1 Состояние изученности мезозойских отложений.
2 Геологическое строение и нефтегазоносность.
2.1 Литолого-стратиграфическая характеристика разреза.
2.2 Тектоника.
2.3 Нефтегазоносность.
2.3.1 Характеристика регионально нефтегазоносных комплексов.
2.3.2 Породы-коллекторы и флюидоупоры.
2.3.3 Состав и свойства нефтей, газоконденсатов и газов.
2.4 Гидрогеологические условия и термобарический режим.
2.4.1 Гидрогеохимическая и гидродинамическая характеристика водоносных горизонтов.
2.4.2 Характеристика современного геотемпературного поля.
2.4.3 Пластовые давления.
3 Литолого-фациальные и палеогеографические условия формирования мезозойских отложений и накопления органического вещества.
3.1 Триасовый период.
3.2 Юрский период.
3.3 Меловой период.
3.3.1 Нижнемеловая эпоха.
3.3.2 Верхнемеловая эпоха.
4 Оценка нефтегазоматеринского потенциала пород.
4.1 Геохимическая характеристика органического вещества пород по данным химико-битуминологического анализа.
4.2 Геохимическая характеристика органического вещества пород по данным экспресс-пиролиза «Коск-Еуа1».
4.3 Выделение нефтегазоматеринских пород и характеристика их генерационного потенциала.
4.4 Геохимическая типизация нефтей и газов.
4.5 Корреляция рассеянного органического вещества пород и нефтей.
5 Условия генерации углеводородов и формирования их скоплений.
5.1 Генерационная зональность углеводородов.
5.1.1 Характеристика основных факторов генерационной зональности.
5.1.2 Катагенез органического вещества пород.
5.1.3 Модель генерации углеводородов в мезозойских отложениях.
5.2 Термобарическая зональность углеводородных скоплений.
5.3 Условия и время формирования залежей.
6 Оценка перспектив нефтегазоносности мезозойских отложений.
6.1 Прогноз фазовой зональности углеводородных скоплений.
6.2 Количественная оценка перспектив нефтегазоносности отложений кизлярской свиты.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геолого-геохимические условия нефтегазоносности мезозойских отложений зоны манычских прогибов и южного склона кряжа Карпинского"
Актуальность проблемы. Мезозойские отложения зоны Манычских прогибов (ЗМП) и южного склона кряжа Карпинского — территории, расположенной на стыке Ставропольского края и Республик Дагестан и Калмыкия, привлекают в последние годы все большее внимание с точки зрения их нефтегазоносности. Здесь уже открыты и находятся в разработке несколько нефтяных, нефтегазоконденсатных и газоконденсатных залежей в триасовых, юрских и нижнемеловых отложениях. Однако существует ряд нерешенных проблем, связанных с выяснением особенностей геологического строения и нефтегазоносности отдельных комплексов осадочных пород. В частности, достаточно низкая эффективность проводимых в этом районе геологоразведочных работ (ГРР) требует решения вопросов, связанных с обоснованием условий генерации углеводородов (УВ) разного фазового состояния и формирования их скоплений.
Цель работы. Оценка перспектив нефтегазоносности мезозойских отложений в пределах восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского на базе новых геолого-геохимических исследований.
Основные задачи работы:
1. Изучение литолого-фациальных и палеогеографических условий образования мезозойских отложений и накопления в них органического вещества (ОВ).
2. Выявление закономерностей изменения по площади и разрезу свойств и состава ОВ пород мезозойского возраста.
3. Рассмотрение закономерностей изменения состава и свойств УВ мезозойских отложений.
4. Обоснование условий катагенетического преобразования рассеянного органического вещества (РОВ) мезозойских отложений и генерации УВ.
5. Качественная оценка перспектив нефтегазоносности мезозойских отложений и оценка прогнозных ресурсов УВ в отложениях кизлярской свиты.
Объект исследования. В основу работы положены результаты научных исследований, выполненных автором в период с 1999 по 2009 гг., данные бурения, гидрогеологических, геофизических и геохимических исследований по более 200 скважинам, пробуренным на территории восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского, результаты изучения кер-нового материала (около 3000 образцов пород, в т.ч. микроскопическое изучение - 220 шлифов), анализ устьевых и глубинных проб нефтей и газоконденсатов (447 проб), свободных, попутных и водорастворенных газов (468 проб), многочисленные публикации по исследуемой проблеме.
С целью изучения вопросов нефтегазообразования и нефтегазонакопления автором были дополнительно отобраны образцы пород (керн) мезозойских отложений из пробуренных скважин Ставропольского края, Республик Калмыкия и Дагестан, и проведены геохимические исследования образцов в специализированных лабораториях НИИ ПНТ НП СевКав-ГТУ, ИГиРГИ и ОАО «СевКавНИПИгаз». Общее количество результатов геохимических исследований образцов пород, использованных в работе, составило:
- пиролитические исследования ОВ пород в модификации «11оск-Еуа1» — 154 определения;
- изучение отражательной способности витринита — более 1000 определений;
- химико-битуминологический анализ — около 3000 определений.
Обобщение материала осуществлялось путем статистической обработки данных, построения графиков и карт, отражающих современные и палеогеологические условия в мезозойском комплексе пород восточной части ЗМП и южного слона кряжа Карпинского.
Научная новизна.
1. На основе детальных литолого-фациальных и палеогеографических исследований составлены новые схемы распространения» ОВ различных генетических типов в мезозойских отложениях восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского.
2. Разработана новая-модель катагенетического преобразования РОВ в нефтегазома-теринских отложениях мезозоя изучаемой территории.
3. Составлена новая схема зональности нефтегазонакопления в мезозойских отложениях.
4. На базе новой геолого-геохимической информации проведена-качественная и количественная оценка перспектив нефтегазоносноти отложений кизлярской свиты.
Практическая значимость работы. Представленная модель изменения геохимических параметров экспресс-пиролиза в модификации «Ыоск-Еуа1» позволяет достаточно точно определять.граничные интервалы проявления главной, фазы ^нефтеобразования^ГФН) в процессе катагенеза и выявлять положения главной зоны нефтеобразования (ГЗН) как в разрезе отложений, так и в плане на территории их распространения. Результаты, полученные автором, использованы при планировании ГРР на нефть и газ в пределах Восточного Предкавказья. Разработки автора, касающиеся оценки ресурсов триасовых отложений восточной части ЗМП использовались при выполнении договора по государственному контракту № 87 «Технико-экономическое обоснование освоения ресурсов углеводородного сырья пермо-триасового комплекса северо-восточной части Ставропольского края», заказчик — Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Ставропольского края.
Реализация результатов работ. Результаты проведенных исследований отражены в 4 научно-исследовательских отчетах НИИ проблем и новых технологий в нефтегазовой промышленности СевКавГТУ, выполняемых для Министерства природных ресурсов Республики Калмыкия (2001 г.), Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Ставропольского края (2000, 2008 гг.).
Апробация и публикация результатов работ. Основные положения диссертационной работы прошли первичную апробацию на IV Региональной научно-технической конференции «ВУЗовская наука - Северо-Кавказскому региону» (г. Ставрополь, 2000 г.); III Международной конференции «Геодинамика и нефтегазоносные системы Черноморско-Каспийского региона» (г. Симферополь, 2001 г.), I Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и научных работников «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов» (г. Астрахань, 2002 г.), VI Международной научно-практической конференции «Проблемы добычи газа, газового конденсата, нефти» (г. Кисловодск, 2008 г.), Международной научно-практической конференции ИГ ДНЦ РАН «Геология и нефтегазоносность юга России» (г. Махачкала, 2008 г.), IX Международной конференции «Новые идеи в науках о земле» (г. Москва, 2009 г.), VI Международной конференции «Нефть и газ Юга России, Черного, Азовского и Каспийского морей — 2009», (г. Геленджик, 2009 г.), VIII Международной научно-практической конференции студентов; аспирантов и научных работников. «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии» (г. Астрахань, 2009 г.).
Публикации: Содержание диссертации опубликовано в 14 работах. Результаты проведенных исследований по рассматриваемой теме опубликованы в журналах: «Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета» № 4 (21) за 2009 г., «Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений» № 3 за 2010 г.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения; шести глав и заключения, изложенных на 197 страницах, иллюстрируется 85 рисунками; содержит 5 таблиц и список использованной литературы из 94 наименований.
Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка горючих ископаемых", Скрипнюк, Олеся Владимировна
Заключение
Проведенные автором исследования позволяют сделать следующие выводы о геолого-геохимических условиях нефтегазоносности мезозойских отложений восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского.
1. Накопление ОВ в мезозойское время происходило в различных палеогеографических и геохимических условиях седиментации (разная глубина, неодинаковый гидрохимический и неустойчивый гидродинамический режимы, часто меняющаяся геохимическая обстановка от слабо до резко восстановительной), обусловивших образование неоднородных по вещественному составу потенциально нефтегазоматеринских толщ. ОВ мезозойских отложений формировалось в основном за счет отложения и накопления морских организмов (фито-и зоопланктона, бактерий) с разной долей участия остатков наземной растительности.
2. На обширном фактическом материале, характеризующем состав и свойства нефтей, газов, газоконденсатов и ОВ мезозойских отложений, изучены закономерности изменения геохимических характеристик УВ и ОВ по разрезу и площади их распространения. Установлено, что нефти и газоконденсаты триасового нефтегазоносного комплекса являются метановыми, а юрского и нижнемелового (— метановыми и метано-нафтеновыми. Наиболее обогащены легкими УВ нефти и газоконденсаты триаса, наименее — нижнего мела. Свободные, и попутные газы триасовых отложений содержат легкие углеводородные газы, юрских и нижнемеловых — преимущественно легкие и незначительное количество тяжелых углеводородных газов. Водорастворенные газы мезозоя относятся к преимущественно углеводородному классу. Однако имеются пробы водорастворенных газов их триасовых и юрских отложений с преимущественным содержанием* неуглеводородных компонентов. Битумоиды преимущественно сингенетичны вмещающему их ОВ. Наибольшие значения содержания Сорг характерны для юрского литолого-стратиграфического комплекса.
3. Сопоставление данных пиролиза образцов пород и керогена на автоматической установке пиролитической газовой хроматографии «11оск-Еуа1 II» показало значительное занижение значений водородного индекса ОВ пород за счет адсорбционного влияния минеральной матрицы пород. Введение соответствующих поправок в полученные величины пи-ролитических параметров позволило выделить в отложениях мезозоя ОВ преимущественно смешанного типа (кероген II типа) — сапропелево-гумусовое и гумусово-сапропелевое.
4. Обобщение геохимического материала о нефтегазогенерационных возможностях мезозойских отложений позволило выделить следующие НГМП: карбонатно-терригенные отложения нижнего и среднего триаса (нижняя нефтегазоматеринская толща); сероцветные терригенные отложения нижней и средней юры (средняя нефтегазоматеринская толща); тер-ригенные отложения нижнего мела (верхняя нефтегазоматеринская толща). Микроскопическое изучение НГМП показало-присутствие в шлифах керогена как гумусового, так ^сапропелевого* типа;, что свидетельствует о преимущественно смешанном генетическом? типе OBI Количественные значения измеренных параметров (Gopz, ХБ, СББ, TÓC, Si, S2, Ттах) свидетельствуют о том, что на современном этапе геологического развития исследуемой территории НГМП мезозойского возраста обладают в основном низким остаточным генерационным; потенциалом и в значительной степени исчерпали свои нефтематеринские возможности.
5. Разработанная новая.модель катагенетического преобразования РОВ позволяет достаточно точно определять граничные интервалы проявления ГФН в процессе катагенеза? и; выявлять положения ГЗН как в ■ разрезе отложений, .так и в плане; на территории их? распространения:. Для. мезозойских отложений! значения Ттах и R°, определяющие начало ГФН; равны соответственного °С и 0,47 %, а конец ГФН- 457 и; Г,07 %. ; •
6. Выявлено» существенное влияние на. распределение скоплений? УВ1 в мезозойских отложенияхтермобарическихусловийнедр.Зависимосгьстепеникатагенетическогопреоб-разования ОВ'пород от глубины их залегания и температуры максимального выхода УВ в прЬцессе крекинга.керогенашозволилайвьщелить .вфазрезе мезозойских отложений^положет ние зон преимущественной нефте- и; газогенерации:. Установлено; что на основной? части территории исследования, отложения.триасового возраста; находятся?в ГЗГ, юрского и мелового-в ГЗН.
7. Геохимическая типизация нефтей и газов показала^ несомненное сходство углеводородного состава нефтей триаса; юры и нижнего мела с автохтонными битумоидами пород соответственно »триасового^ юрского и нижнемелового возраста; что свидетельствует о существовании в толще мезозойских отложений нескольких исгочников генерации УВ: Подтвержден вывод? о существовании трех геохимических типов нефтей — триасовых, среднеюрско-нижнемеловых и верхний альб-палсогеновых.
81, Разработанная- новая i схема? катагенетической? эволюции- УВС в толщах пород со смешанным? OBí позволила провести: прогнозирование фазового состояния УВ в нефтекум-ских отложениях нижнего триаса, кизлярской свиты среднего триаса; нижней и средней юры (тоар-ааленский; байосский, батский ярусы), келловейского яруса средней юры, неокомского надъяруса, аптского и альбекого ярусов нижнего мела.
9. Количественная оценка перспектив нефтегазоносности отложений кизлярской свиты среднего триаса свидетельствует о перспективности изучаемой территории для.постановки и проведения ГРР на нефть и газ.
Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Скрипнюк, Олеся Владимировна, Краснодар
1. Акрамходжаев A.M. Нефть и газ — продукты преобразования органического вещества. -М.: Недра, 1982.-261 с.
2. Аммосов И.И. Палеотемпература нефтеносных пород / И.И Амосов, В.И. Горшков // Проблемы диагностики условий и зон нефтеобразования. -М.: ИГиРГИ, 1971, С. 19-30.
3. Баженова O.K. Геология нефти и газа: Учебник / O.K. Баженова, Ю.К. Бурлин, Б.А. Соколов, В.Е. Ханин; Под ред. Б.А. Соколова. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: МГУ, 2004. -415 с.
4. Ботнева Т.А. Цикличность процессов нефтегазообразования. — М: : Недра, 1972.-254 с.
5. Ботнева Т.А. Генотипы нефтей* мезозойских отложений Предкавказья / Т.А. Ботнева // Геохимические критерии цикличности процессов нефтегазообразования. Гр. ВНИГНИг,-Mi: Недра. -Вып.-139. -С. 146-155.
6. Брод И.О. Залежи нефти и газа. М.: Гостоптехиздат, 1951. — 340 с.
7. Бурштар М.С., Швембергер, Ю.Н. Осадочно-вулканогенный комплекс Восточного Предкавказья / М.С. Бурштар, Ю.Н. Швембергер // Литология и полезные ископаемые. — 19731 -№ 6.-С. 58-67.
8. Бурштар М.С. Нефти триасовых отложений* Восточного Предкавказья./ М.С. Бурштар, А.Г. Милешина // Геология нефти и газа. 1970. -№ Ю. - С. 49-52.
9. Вассоевич Н.Б. Принципиальная схема вертикальной зональности в генерации углеводородных газов и нефти // Йзв.АН СССР. Сер. геол. 1974. - №>5. - С. 123-135.г
10. Вассоевич Н.Б. Основные стадии развития нефтематеринских, свит и» их диагностика / Н.Б. Вассоевич, С.Г. Неручев // Нефтематеринские свиты и принципы их диагностики. -М.: Наука, 1979.-270 с.
11. Вассоевич Н.Б. Главная фаза нефтеобразования / Н.Б. Вассоевич, Ю.И. Корчагина, Н.В. Лопатин, В.В: Чернышев // Вестн. МГУ. Сер. геол. 1969. - № 6. - С. 3-27.
12. Вассоевич Н.Б. Теория осадочно-миграционного происхождения нефти (исторический обзор и современное состояние) // Изв. АН СССР. Сер. геол. — 1967. — № 11. — С. 135-156.
13. Виноградова Т.JI. Прогноз фазово-генетических типов углеводородных залежей мезозойских отложений Восточного Предкавказья / T.JI. Виноградова, В.А. Чахмахчев, A.C. Дошко // Геология нефти и газа. — 1985. — № 5. — С. 42-49.
14. Время формирования залежей нефти и газа // Сб. науч. тр. Академии наук СССР — М.: Наука, 1976.-213 с.
15. Гутман И.С. Методы подсчета запасов нефти и газа: Учебник для вузов / И.С. Гутман. -М.: Недра, 1985.-223 с.
16. Гроссгейм В.А История терригенных минералов в мезозое и кайнозое Северного Кавказа и Предкавказья / В.А. Гроссгейм : Сб. науч. тр. / ВНИГРИ. — JL: Гос. науч.-техн. из-во нефтяной и горно-топливной лит-ры, 1961. — Вып. 180. — 376 с.
17. Гречишников Н.П. Палеогеотермические особенности преобразования нефтегазоносных отложений // Сов. геология. — 1978. № 9. — С. 3-11.
18. Дмитриевский А.Н. Историко-генетическая оценка нефтегазообразования нефтегазона-копления в осадочных бассейнах« Сибирской платформы / А.Н. Дмитриевский, Ю.В. Самсонов, С.Б. Вагин и др. — М.: Недра, 1989. -220 с.
19. Добрянский А.Ф: Геохимия нефти. —Л.: Гостоптехиздат, 1948. 476 с.
20. Ермолкин В.И. Критерии; прогноза фазовой зональности углеводородов- в осадочных толщах земной коры / В:И. Ермолкин, Э.А. Бакиров, Е.И. Сорокова и др.; Под ред. д-ра геол.-минер, наук, проф. В.И. Ермолкина. М.': Недра, 1998. - 320 с.
21. Ильинская?В.В. Генетическая связь углеводородов органического вещества пород и неф-тей. М.: Недра, 1985. - 160 с.
22. Карнюшина Е.Е. Методы изучения вещественного состава пород и органического вещества в осадочных бассейнах : Учеб. пособие для вузов / Е.Е. Карнюшина, Г.Л. Чочия и др. -М.: МГУ, 1990.- 192 с.
23. Копылов Н.Т. Перспективы и современное состояние геологоразведочных работ на пер-мо-триасовые отложения юга Калмыкии / Н.Т. Копылов, А.И. Летавин, Л.М. Савельева // Геология нефти и газа. — 1982. — № 8. — С. 14-17.
24. Корчагина Ю. И. Методы интерпретации аналитических данных о составе рассеянного органического вещества / Ю.И. Корчагина, О.П. Четверикова. М.: Недра, 1980. —228 с.
25. Корчагина Ю И. Методы исследования рассеянного органического вещества осадочных пород / Ю.И. Корчагина, О.П. Четверикова. М.: Недра, 1976. — 229 с.
26. Ларская Е.С. Диагностика и ¡методы изучения нефтегазоматеринских толщ / Е.С. Ларская.- М.: Недра, 1983.-200 с.
27. Ларская Е.С. Методологические особенности оценки масштабов нефтегазообразования на платформах типа Русской // Методы оценки нефте- и газоматеринского потенциала се-диментитов. — М.: Наука, 1982. — С. 59-631
28. Летавин А.И. Тектоника и нефтегазоносность Северного Кавказа / А.И. Летавин, В.Е. Орел, С.М. Чернышев и др. М.: Наука, 1987. - 104 с.
29. Лопатин Н.В. Пиролиз в-нефтегазовой геохимии / Н.В.Лопатин, Т.П. Емец. — М.: Наука; 1987. -403 с.
30. Лопатин Н.В. О главной фазе нефтеобразования // Изв. АН СССР. Серия геологич., 1969,'- № 5; С. 69-76.
31. Марков А.Н. Формирование залежей нефти и газа в мезозойских отложений Восточного Предкавказья // Некоторые проблемы нефтяной геологии Северного Кавказа; Тр. ВНИГ-НИ. М.: Недра, 1970. - Вып.100. - С. 75-80.
32. Марковский Н.И. Палеогеографические основы поисков нефти и газа. М.: Недра, 1973. -304 с.
33. Методические указания по количественной оценке прогнозных ресурсов нефти, газа и конденсата. — М.: Картолитография ВНИГНИ, 1983. 215 с.
34. Методическое руководство по количественной^ экономической оценке ресурсов нефти, газа и конденсата России / В.В. Аленин, Ю.Н. Батурин, М.Д. Белонин и др. М.: ВНИГ-НИ, 2000.-189 с.
35. Неручев С.Г. Нефтепроизводящие свиты и ¡миграция нефти. — Л.: Недра, 1962. С. 81-91.
36. Парпарова Г.М. Катагенез и нефтегазоносность / Г.М. Парпарова, С.Г. Неручев, A.B. Жукова и др. Л.: Недра, 1981. — 240 с.
37. Панкина Р.Г. Геохимия изотопов серы нефтей и органического вещества. — М.: Недра, 1978.-145 с.
38. Резников А.Н. Динам о катагенез и нефтеносность осадочно-породных бассейнов / А.Н. Резников, A.A. Ярошенко // Сб. научных трудов. Серия "Нефть и газ", СевКавГТУ, Ставрополь, 2000. — Вып. 3. — 215 с.
39. Савельева Л.М: Триас Восточного Предкавказья. М.: Наука, 1978: — 90 с.
40. Скрипнюк О.В. Литолого-фациальные условия нефтегазоносности мезозойских отложений восточной части зоны Манычских прогибов и южного склона кряжа Карпинского //
41. Материалы IX Международной конференции «Новые идеи в науках о земле», 14-17 апр., 2009 г. РГГУ имени Серго Орджоникидзе, М.: 2009. - С. 149.
42. Соколов Б.А. Флюидодинамическая модель нефтегазообразования / Б.А. Соколов, Э.А. Абля. М.: ГЕОС, 1999.-76 с.
43. Соколов Б.А. Температурный фактор формирования залежей углеводородов в мезозой-ско-кайнозойских отложениях Центрального и восточного Предкавказья / Б.А. Соколов,
44. A.Н. Стареев // Вестник МГУ, серия 4 «Геология». 1988. -№ 5. С. 21-28.
45. Соколов Б.А. Нефтегазообразование и нефтегазонакопление в Восточном Предкавказье / Б.А. Соколов, Ю.И. Корчагина, Д.А. Мирзоев и др. М.: Наука, 1990. - 204 с.
46. Строганов» JI.В. Газы и нефти ранней генерации-Западной Сибири / Л.В: Строганов,
47. B.А. Скоробогатов. — М.: ООО Недра-Бизнесцентр, 2004. 415 с.
48. Стерленко З.В. Современные термобарические условия* пермо-триасового комплекса Восточного Предкавказья / З.В. Стерленко, Б.Г. Вобликов, Е.Ю. Туманова, С.А. Варягов // Строительство газовых и газоконденсатных скважин. — М.: ВНИИГАЗ, 1998. — С. 139143.
49. Стерленко З.В. Палеогеографические* особенности осадконакопления* анизийских отложений «Восточного Предкавказья?/ 3®. Стерленко, Б.Г. Вобликов, Е.Ю.< Туманова и др. // Сб. науч. тр. СевКавГТУ, серия "Нефть и газ", — № 1. — Ставрополь, 1998: — С. 43-53.
50. Теоретические основы и методы поисков и разведки* скоплений нефти и газа: Учебник для* вузов. -3-е изд., перераб. и доп. / A.A. Бакиров, Э.А. Бакиров, B.C. Мелик-Пашаев и др.; Под ред. A.A. Бакирова. М.: Высш. шк., 1987. - 384 с.
51. Тиссо, Б. Образование и распространение нефти / Б. Тиссо, Д. Вельте; пер. с анг. А.И. Конюхова, Г.В. Семерникова, В.В: Чернышева; Под ред. Н.Б. Вассоевича-М.: Мир, 1981.-501 с.
52. Фомин А.Н. О глубинной зональности нефтегазообразования / А.Н. Фомин, В.Н. Меле-невский // Геология нефти и газа. — 1997, — № 7. — С. 15-19.
53. Хант Дж. Геохимия и геология нефти и газа: пер. с анг. — М.: Мир, 1982. —703 с.
54. Чахмахчев В.А. Геолого-геохимические методы оценки нефтегазоносности' локальных объектов / В.А.Чахмахчев, A.A. Аксенов, Е.А. Барс и др. М.: ИГиРГИ, 1993. - 207 с.
55. Чахмахчев В.А. Геохимия процесса миграции углеводородных систем. М.: Недра, 1983. -231 с.
56. Шарафутдинов Ф.Г. Геология нефтегазовых месторождений Дагестана и прилегающих акваторий Каспийского моря / Ф.Г. Шарафутдинов, Д.А. Мирзоев, P.M. Алиев; В.А. Серебряков. -Махачкала: ГУЛ «Дагестанское книжное издательство», 2001. 297 с.
57. Юдин Г.Т. Зоны нефтегазонакопления Предкавказья. — М.: Наука, 1977. — 88 с.I
58. Ярошенко А.А. Методические аспекты определения типа рассеянного органического вещества пород методом экспресс-пиролиза «Rock-Eval» / А.А. Ярошенко, О.В. Скрипнюк // Сб. науч. тр. ОАО «СевКавНИПИгаз», Ставрополь: Изд-во СевКавНИПИгаз, 2008, -С. 22-31.
59. Espitalie J., Deroo G., Marguis F. La pyrolyse «Rock-Eval» et ses applications. Revue de IIFP.- 1985. -V.40, № 5. - P. 563-579 (1 partie).
60. Espitalie J., Deroo G., Marguis F. La pyrolyse «Rock-Eval» et ses applications. Revue de I IFP.- 1985. -V.40, -№ 6. P. 755-784 (2 partie).
61. Espitalie J., Deroo G., Marguis F. La pyrolyse «Rock-Eval» et ses applications. Revue de I IFP,- 1985, -V.41, -№ l. p. 73-89 (3 partie).
62. Peters K.E. Guidelines for evaluating petroleum source-rock using programmed pyrolysis. AAPG Bull., 1986. -V. 70. - № 3. - P. 318-329.
-
Скрипнюк, Олеся Владимировна
-
кандидата геолого-минералогических наук
-
Краснодар, 2010
-
ВАК 25.00.12
- Геологическое строение и нефтегазоносность области сочленения Дагестанского клина и Терско-Сунженского антиклинория
- Гидрогеологические и геохимические особенности размещения углеводородов в пределах вала Карпинского
- Структурно-тектоническая модель и перспективы нефтегазоносности Цубукско-Промысловского вала кряжа Карпинского
- Геология и перспективы нефтегазоносности Волго-Донского региона
- Особенности тектонического развития мезо-кайнозойского комплекса северо-западного прикаспия в связи с нефтегазоносностью
