Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Катагенетические преобразования нижне-среднеюрских нефтегазоносных отложений Западно-Сибирского осадочного мегабассейна

ВАК РФ 25.00.06, Литология

Автореферат диссертации по теме "Катагенетические преобразования нижне-среднеюрских нефтегазоносных отложений Западно-Сибирского осадочного мегабассейна"

На правах рукописи

ПРЕДТЕЧЕНСКАЯ Елена Андреевна

КАТАГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НИЖНЕ-СРЕДНЕЮРСКИХ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЗАПАДНО-СИБИРСКОГО ОСАДОЧНОГО МЕГАБАССЕЙНА

Специальность 25.00.06 - литология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Екатеринбург, 2011

005045943

005045943

Работа выполнена в Сибирском научно-исследовательском институте геологии, геофизи! и минерального сырья (ФГУП «СНИИГГиМС») Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор

Япаскурт Олег Васильевич (МГУ им. М.В. Ломоносова, ГИН РАН, г. Москва)

доктор геолого-минералогических наук Мизенс Гунар Андреевич (ИГиГ УрО РАН, г. Екатеринбург)

доктор геолого-минералогических наук

Кислухин Владимир Иванович (ТюмГНГУ, г. Тюмень)

Ведущая организация: Институт нефтегазовой геологии и геофизики

им. A.A. Трофимука СО РАН, г. Новосибирск

Защита состоится «15» июня 2011 г. в 14 часов на заседании специализированного совет Д 004.021.02 при Институте геологии и геохимии УрО РАН по адресу: 620075, г. Екатеринбург, Почтовый переулок, д. 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГиГ УрО РАН.

Отзывы на автореферат в 2 экз., заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 620075, г. Екатеринбург, Почтовый переулок, д. 7. Ученому секретарю.

Факс: (343) - 371 - 52 - 52 E-mail: chashchukhin@igg.uran.ru

Автореферат разослан «22» апреля 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-минералогических наук

И.С. Чащухин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Обьектом исследований являются нижне-среднеюрские нефтегазоносные отложения Западно-Сибирского осадочного мегабассейна, содержащие значительные разведанные запасы углеводородного (УВ) сырья.

Актуальность исследований

В настоящее время в основных нефтегазодобывающих провинциях Западной Сибири (Ханты-Мансийском, Ямало-Ненецком АО, Томской области) добыча углеводородов (УВ) в несколько раз превышает прирост разведанных запасов, и эта ситуация продолжает ухудшаться (Карасев и др., 2007). Для обеспечения возрастающих потребностей российской экономики, расширения экспорта УВ сырья, выполнения долгосрочных экспортных обязательств России, для ее успешного выхода на Азиатско-Тихоокеанский энергетический рынок необходимо постоянное наращивание разведанных запасов, введение в разработку новых месторождений нефти и газа, поиски и разведка залежей УВ в новых малоизученных районах с высокой плотностью УВ ресурсов, а также внедрение новых методов и технологий поисков и разведки месторождений (Конторович, Садовник, 2002; Конторович, Коржубаев, Эдер, 2008). При этом разведочные и поисковые работы должны быть обеспечены тщательной научной проработкой материалов геофизических исследований и глубокого бурения. В связи с вышеизложенным, нижне-среднеюрские отложения являются одним из важнейших перспективных объектов поисково-разведочных работ в Западной Сибири, особенно в ее центральных и северных районах.

В настоящее время некоторые ключевые проблемы нефтегазоносности нижне-среднеюрских отложений, в том числе связанные с вторичными изменениями пород глубоких горизонтов осадочного чехла, остаются дискуссионными. К ним относится роль дизъюнктивной тектоники и процессов гидротермального метасоматоза при миграции, аккумуляции УВ в залежах и возникновении зон улучшенных коллекторов. В свете современной флюидодинамической концепции нефтегазообразования (Соколов, 1996; Баженова, Соколов, 2002) изучение катагенетических изменений нефтегазоносных пород нижней-средней юры представляется весьма актуальным, так как позволяет наметить катагенетическую зональность разреза, по аномальным показателям интенсивности процессов катагенеза проследить глубину проникновения глубинных разломов в осадочный чехол и оценить влияние последних на коллекторские свойства пород.

Цели и задачи исследований

Целью работыявилось создание на основе литолого-минералогических и геохимических критериев схем вертикальной катагенетической зональности нижне-среднеюрских отложений Западно-Сибирского бассейна для каждой структурно-фациальной зоны (СФЗ) в пределах трех основных структурно-фациальных областей (СФО): Ямало-Гыданской, Обь-Тазовской и Обь-Иртышской, а также с помощью количественной оценки интенсивности наложенных гидротермально-метасоматических процессов установление степени влияния последних на коллекторские свойства пород в тектонически-активных зонах. Поставленная перед автором цель обусловила необходимость решения ряда задач, главными из которых являлись:

1. Определить доминирующие парагенезы аутигенных минералов и типоморфные особенности последних для каждой стадии преобразования нижне-среднеюрских песчаных пород. С помощью структурных и минеральных индикаторов, а также данных о степени катагенеза органического вещества (ОВ) во вмещающих толщах построить схемы вертикальной катагенетической зональности нижне-среднеюрских отложений для каждой СФЗ.

2. Выявить и закартировать зоны развития катагенетических аномалий для всех уровней нижне-среднеюрской песчаной седиментации (зимнего, шараповского, надояхского, вымского и малышевского) для каждой СФЗ. Выявить связь обнаруженных аномалий с зонами глубинных разломов и повышенной тектонической активности для каждого песчаного горизонта в пределах изученных СФЗ.

3. Обосновать катагенетические критерии вертикального масштаба проникновения глубинных флюидов в осадочный чехол в зонах тектонических нарушений. Наметить основные зоны разуплотнения в нижне-среднеюрском осадочном чехле с целью прогнозирования их распространения в межскважинном пространстве. Оценить степень влияния катагенетической минерализации и разуплотнения на коллекторские свойства пород.

4. С помощью экспериментального моделирования подтвердить возможность возникновения вторичной пористости и улучшения коллекторских свойств песчаных пород в зонах разуплотнения под воздействием гидротермальных растворов, обогащенных углекислотой.

Научная новизна

• Впервые для каждого песчаного горизонта (зимнего, шараповского, надояхского, вымского и малышевского) на основе структурных и минеральных индикаторов охарактеризована степень катагенетической преобразованности пород и установлена региональная катагенетическая зональность разреза в каждой СФЗ в пределах Ямало - Гыданской, Обь -Тазовской и Обь - Иртышской СФО.

• Впервые для каждого песчаного горизонта с помощью комплекса структурных и минералогических критериев выявлены и прослежены катагенетические аномалии, в ряде случаев совпадающие с аномалиями катагенетической превращенности ОВ, температурными и гидро-геохимическими аномалиями. Составлены карты распределения катагенети-ческих аномалий для каждого песчаного горизонта.

• Выявлена динамика формирования зон развития катагенетических аномалий, в том числе - зон вторичного разуплотнения, обусловленная сменой тектонического режима при формировании осадочного чехла плиты и обрамляющих ее складчатых структур.

• Впервые проведено экспериментальное моделирование процесса вторичного разуплотнения глубокозалегающих песчаных пород в условиях повышенных температур и давлений при подтоке С02 в тектонически-активных зонах.

Практическая ценность

• Обоснованные автором катагенетические критерии в комплексе с другими геолого-геофизическими и геохимическими критериями позволяют более уверенно оценить степень преобразованности нижне-среднеюрских отложений в пределах различных в тектоническом отношении территорий. Это имеет важное практическое значение при определении фазового состояния УВ, установлении границ главных зон нефте - и газообразования и определении нижнего предела существования коллекторов промышленного типа в каждой СФЗ.

• Карты катагенетических аномалий, построенные автором, дают возможность оценить масштабы вертикального проникновения УВ-содержащих флюидов в осадочный чехол по зонам дизъюнктивных нарушений и имеют большое практическое значение при выявлении зон разуплотнения вмещающих пород с улучшенными фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС), что важно при подсчете запасов и оценке ресурсов УВ в каждом нефтегазоносном резервуаре.

• Экспериментально подтверждена возможность: 1) возникновения вторичной пористости, улучшения качества коллекторов и формирования локальных участков разуплотнения в зонах дизъюнктивных нарушений; 2) роста подвижности битумоидов в растворах, насыщенных С02. Это имеет важное практическое значение при прогнозе зон развития улучшенных коллекторов и выборе оптимального режима эксплуатации скважин при добыче тяжелых высоковязких нефтей.

Основные защищаемые положения

1.С помощью минеральных и структурных индикаторов в разрезе нижне-среднеюрских отложений выделено 6 зон регионального катагенеза. Малышевский и вым-ский горизонты находятся в зоне среднего катагенеза (К2), надояхский и шараповский - в зоне глубинного катагенеза (К3), зимний горизонт - в переходной зоне от глубинного катагенеза к начальному (раннему) метагенезу (К3-М1) или в зоне начального метагенеза М1. Границы между зонами являются скользящими и зависят от термодинамических и тектонических условий каждого нефтегазоносного района или площади. Первичные поровые коллекторы в Ямало-Гыданской и Обь-Тазовской фациальных областях сохраняются до глубины 4000-4100 м, в Обь-Иртышской фациальной области - до глубины 3000-3200 м, в депрессиях осадочного чехла Гыданской и Уренгойской зон - до 4800 и 5700 м соответственно.

2. В тектонически-активных зонах выявлены катагенетические аномалии, индикаторами которых, наряду с повышенными концентрациями аутигенных минералов, появлением минералов, не типичных для данных глубин, служит несовпадение границ между зонами катагенеза, установленными по структурным и минеральным индикаторам, и зонами, установленными по степени катагенеза ОВ. Аномалии прослеживаются на различных страти-

¿фических уровнях и приурочены, в основном, к зонам надрифтовых желобов и узлам их пресечений. «Сквозные» аномалии охватывают весь столб нижне-среднеюрского разреза плоть до баженовского флюидоупора, формируя зоны вторичной минерализации и разуп-этнения.

3. Экспериментально подтверждено предположение о формировании в тектониче-си-активных зонах интервалов разуплотненных пород и коллекторов улучшенного качест-э,в результате гидротермальной проработки глубокозалегающих полимиктовых песчани-)в горячими растворами, насыщенными углекислотой. Доказано, что присутствие углеки-поты в растворе способствует переходу связанных битумоидов в подвижное состояние, го имеет важное практическое значение при выборе оптимального режима эксплуатации <важин при добыче тяжелых высоковязких нефтей.

4. Фазовый состав углеводородов (УВ) нижне-среднеюрского НГК зависит от степе-л катагенетического изменения ОВ и вмещающих пород, наличия инверсионных пере-гроек и дизьюнктивных нарушений, активизирующихся на различных этапах литогенеза, ефтяные залежи приурочены к отложениям, достигшим стадии среднего катагенеза, неф-эгазоконденсатные и газо-нефтяные - переходной стадии от среднего к позднему катаге-ззу, газовые и газоконденсатные - к отложениям, достигшим стадии позднего катагенеза

раннего метагенеза. Дизъюнктивные нарушения способствуют перетоку УВ из нижних эризонтов осадочного чехла в верхние и формированию флюидов смешанного типа.

5. Основными факторами, влияющими на состав нефтей, наряду с генетическим лпом и степенью катагенеза ОВ, являются каталитические свойства, гранулометрический, ещественный состав и степень катагенеза вмещающих пород. При прогнозе зон разуплот-ения важными критериями служат наличие на каждой изучаемой площади пород с высо-лм содержанием неустойчивых обломков, участков повышенной трещиноватости, брекчи-ованности, сейсмонапряженных зон и дизьюнктивных нарушений, время активизации по-педних и масштабы проникновения в осадочный чехол.

Реализация работы

Исследования катагенетических изменений нижне-среднеюрских отложений проводи-ись лично автором в период с 1967 по 2009 г. по заказам производственных предприятий юменской, Омской, Томской, Новосибирской областей, частично - Свердловской области Красноярского края (Ямалгеофизика, Хантымансийскгеофизика, Томский геофизический реет, ПГО «Новосибирскгеология» и др. организации) в соответствии с планами ГГР на ефть и газ, утвержденными МПР и Экологии РФ. Результаты выполненных работ приняты анными организациями и включены ими в планы разработки первоочередных направле-ий ГГР для определения перспектив нефтегазоносное™, поисков, разведки и оценки про-чозных ресурсов УВ сырья в юрских отложениях Западно-Сибирского НГБ и сопредельных ерриторий.

Фактический материал

В основу работы лег керновый материал более 300 разведочных и параметрических кважин, собранный лично автором в полевых условиях в период работы в СНИИГГиМСе с 1967 по 2009 г, предоставленный А.С. Фомичевым, В.П. Девятовым, Л.М. Дорогиницкой,, а акже коллекции образцов пород, собранные В.И. Москвиным, С.П. Зайцевым и др. во время проведения полевых работ в период с 1985 по 1990 г. Данные о коллекторских свойствах пород Уренгойского района были предоставлены автору Г.Г. Сысоловой. Основная асть литолого-петрографических исследований керна выполнена лично автором. Описано более 6000 петрографических шлифов и обработан весь доступный аналитический материал (рентгеноструктурный, спектральный, петрофизический и др. виды анализов) по ниж-не-среднеюрским отложениям. В процессе работы были использованы описания шлифов, выполненные В.П. Девятовым, И.В. Будниковым, В.В. Пустыльниковой, Л.Г. Вакуленко и О.В. Бурлевой. Использовались также результаты исследований отражательной способности витринита, данные о пластовых температурах, давлениях и карты катагенеза ОВ, предоставленные лично А.С.Фомичевым и опубликованные в его трудах, а также аналитические материалы тюменских геологов (Б.В. Топычканова, Т.А. Астаповой и др.). Всем этим специалистам автор выражает глубокую признательность.

Стратиграфикация разрезов производилась в соответствии с разбивками, предоставленными сотрудниками СНИИГГиМС Ф.Г. Гурари, В.И. Москвиным, В.П. Девятовым, A.M.

Казаковым, И.В. Будниковым, В.А. Пустыльниковым. Геохимические исследования выполнялись в лабораториях СНИИГГиМС A.C. Фомичевым, О.И. Бостриковым, Е.И. Соболевой, Н.И. Ларичкиной, C.B. Видик, исследования пород различными физическими методами -Ю.А. Афиногеновым, Л.Д. Малюшко, H.A. Власовой, М.Ф. Соколовой, Н.Т. Мандриковой, И.Г. Косухиной, а также сотрудниками ИНГиГ СО РАН Э.П. Солотчиной, В.В. Казарбиным, C.B. Летовым. Часть аналитических работ выполнена в ПГО «Сибнефтегеофизика» и лабораториях Томского филиала ФГУП «СНИИГГиМС».

Апробация результатов исследований

Основные выводы и положения диссертации обсуждались на Региональных («Глинистые формации Сибири и Дальнего Востока и их рудоносность», Новосибирск, 1985; «Актуальные вопросы геологии и географии Сибири», Томск, 1998; Матер, регион, конф. геологов Сибири, Дальнего Востока и Северо-Востока России. Т.1, Томск, 2000; «Проблемы геологии и географии Сибири», Томск, 2003; «Седиментология в нефтяной геологии», Томск, 2009), на 4-8 Уральских литологических совещаниях в г. Екатеринбурге (2000, 2002, 2004, 2006, 2008, 2010 г.г.: «Литологические аспекты геологии слоистых сред», «Актуальные вопросы литологии» и др.); «Проблемы стратиграфии мезозоя ЗападноСибирской плиты», Новосибирск, 2003; Всесоюзных («Коллекторы нефти и газа на больших глубинах», Москва, 1975; «Осадочные формации и их нефтегазоносность», Москва, 1978; «Физические свойства пород при высоких термодинамических параметрах», Баку, 1978; «Формации осадочных бассейнов», Москва, 1985), Всероссийских («Новые идеи в геологии и геохимии газо-нефтяных отложений», Санкт-Петербург, 1999; Среда и жизнь в геологическом прошлом», Новосибирск, 2000; «Проблемы литологии, геохимии и рудогене-за осадочного процесса», Москва, 2000; «Критерии оценки нефтегазоносное™ ниже про-мышленно освоенных глубин и определение приоритетных направлений геологоразведочных работ», Пермь, 2001; «Генетический формационный анализ осадочных комплексов фанерозоя и докембрия», матер. 3 Всеросс. литол. совещ., Москва, 2003; «Палеонтология, биостратиграфия и палеобиогеография бореального мезозоя», матер, науч. сессии памяти В.Н. Сакса, Новосибирск, 2006; «Типы седиментогенеза и литогенеза и их эволюция в истории Земли», матер. 5 Всесоюзн. литол. совещ., Екатеринбург, 2008) и Международных («Проблемы осадочной геологии», Санкт-Петербург, 1998; «Новые идеи в науках о Земле», Москва, 2007; «Литологические и геохимические основы прогноза нефтегазоносно-сти», Санкт-Петербург, 2008) конференциях, совещаниях и симпозиумах по проблемам литологии осадочных формаций, постседиментационных преобразований терригенных пород, их петрофизических, в том числе коллекторских свойств, и нефтегазоносности. Материалы диссертации в виде отдельных глав и разделов содержатся в 25-ти госбюджетных и хоздоговорных отчетах.

Публикации

Автором опубликовано 70 научных статей, из них 17 - в рецензируемых журналах и изданиях, 30 - в материалах конференций, совещаний и симпозиумов различного ранга. По теме диссертации опубликовано 53 статьи, из них 11 - в рецензируемых журналах и изданиях из списка, рекомендованного ВАК («Геология и геофизика», «Записки Всероссийского минералогического общества», «Известия Томского политехнического университета», «Литология и полезные ископаемые», «Литосфера», «Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений», электронный журнал «Нефтегазовая геология. Теория и практика») и 17 докладов в материалах Всесоюзных, Всероссийских и Международных совещаний и конференций. По материалам диссертации к печати подготовлена монография.

Структура и обьем работы

Диссертация общим объемом 615 страниц состоит из 8 глав, Введения и Заключения, содержит 360 страниц основного текста, 190 рисунков и фотографий, 20 таблиц. Список литературы включает 528 наименований.

Благодарности

Работа выполнена в отделе геологии и нефтегазоносности Западной Сибири под руководством В.С.Суркова и Л.В. Смирнова. Автор глубоко признателен им за ценные советы, консультации и критические замечания. При написании диссертации большую помощь и поддержку также оказывали доктора геолого - минералогических наук В.П. Алексеев, A.M.

Казаков, В.П. Девятое, A.B. Мигурский, B.C. Старосельцев, A.B. Ван, Э.А. Еганов, В.И. Москвин, Г.Ю. Шведенков, Э.П. Солотчина, кандидаты геолого - минералогических наук A.C. Фомичев, З.Я. Сердюк, Л.Д. Малюшко, С.П. Зайцев, И.Г. Косухина, J1.Г. Вакуленко, О.В. Шиганова, А.И. Сурнин, инженеры О.Н. Ботников, И.К. Микуленко. В оформлении графики и текста диссертации участвовали сотрудники отдела A.B. Фатеев, С.С. Конкин, Г.М. Муравьева, Т.В. Новосельцева, И.В. Павлухин, Т.А. Степанова, П.В. Суров, а также специалисты СНИИГГиМС Н.В. Дроздова, А.Е. Михайлова, Т.Н. Петрова, Г.Н. Сазоненко, Т.А. Воронина, Е.С. Изотова, Л.А. Коршикова, за что автор им также глубоко благодарен. Особую благодарность хочется выразить своим учителям и наставникам Фабиану Григорьевичу Гурари, Юрию Петровичу Казанскому, Галине Николаевне Перозио и Алексею Эмильевичу Конто-ровичу.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Краткие сведения о геологическом строении и нефтегазоносности района исследований

1.1. Стратиграфия

Автором использован последний вариант стратиграфической схемы нижне-среднеюрских отложений, утвержденный МСК в 2004 г. В данной схеме подгоризонты джан-годского горизонта рассматриваются как самостоятельные шараповский, китербютский и надояхский горизонты (снизу вверх) в области морского осадконакопления и отвечают шер-капинской, тогурской и нижней подсвите тамбаевской свиты в области развития континентальных отложений юга плиты. Осадочная толща, согласно этой схеме, слагается закономерным ритмичным переслаиванием песчаных горизонтов - нефтегазоносных резервуаров и перекрывающих каждый песчаный горизонт глинистых горизонтов-флюидоупоров. По мнению В.П.Девятова и А.М.Казакова (1S90), это объясняется сменой трансгрессивных и регрессивных этапов формирования осадков в результате эвстатических процессов. Каждому этапу соответствует определенное литостратиграфическое подразделение. При этом нижняя граница трансгрессивных ритмов изохронна на большой территории, в то время как регрессивные циклы развивались постепенно.

1.2. Тектоника

Западно-Сибирская плита представляет собой погруженную часть Урало-Сибирской платформы, доюрский фундамент которой перекрыт мезокайнозойским осадочным чехлом большой мощности (Сурков, Жеро, 1981). Она имеет трехярусное строение', первый ярус представлен дислоцированными докембрийскими и палеозойскими образованиями фундамента, прорванными разнообразными по составу изверженными породами, второй слагается слабо метаморфизованными средне- и верхнепалеозойскими образованиями межгорных впадин в рельефе более древних складчатых сооружений. В строении третьего, верхнего яруса участвуют отложения юрского, мелового, третичного и четвертичного возраста, сложенные разнообразным сочетанием песчаных, алевритовых и глинистых пород осадочного чехла (Гурари, 1959). В строении фундамента выделяются два структурных этажа: 1 - нижний, складчатый, сложенный геосинклинальными формациями докембрия и палеозоя, сильно дислоцированными и прорванными интрузиями различного состава и возраста; 2 - верхний, промежуточный (или тафрогенный), сложенный комплексом пород, отвечающих орогенному и переходному этапам развития (Геологическое строение...,1971), который представлен верхнепалеозойскими и нижнемезозойскими образованиями герцин-ского цикла, а также породами нижнего-верхнего палеозоя, залегающими на каледонском, салаирском и байкальском основании.

В строении фундамента участвуют различные структурно-формационные зоны, детально описанные в трудах B.C. Суркова, О.Г. Жеро, Л.В. Смирнова и др. авторов, которыми также установлено, что большая часть тектонических элементов осадочного чехла имеет унаследованный характер от структур фундамента. По данным B.C. Суркова, В.П. Маркевича, Ю.Т. Афанасьева и др., Западная Сибирь является структурой растяжения (рифто-вой системой), поперечной к Срединно-Арктическому хребту. Формирование мезокайно-зойского чехла происходило после триасового континентального рифтогенеза, который

начался в позднем палеозое и сопровождался активным базальтоидным вулканизмом. Формирование рифтовых зон получило максимальное развитие в поздней перми - раннем триасе. В Западной Сибири выделяются Обь-Пуровская, Иртышская, Усть-Обская, Урен-гой-Тазовская, Чулымо-Енисейская рифтовые системы и отдельные крупные рифты, такие, как Колтогорско-Уренгойский, Гыданский, Худдутейский, Худосейский, Усть-Енисейский и др. Многие исследователи (Н.П. Кирда, Н.П. Запивалов и др.) отмечают приуроченность максимальных мощностей осадочных и вулканогенно-осадочных пород к рифтовым зонам и узлам их сочленения, а также повышенную нефтегазоносность пород в этих зонах и в непосредственной близости от них.

Сформировавшиеся после угасания рифтогенных процессов и прогрессивного прогибания земной коры депрессионные зоны заполнялись осадками, состав которых контролировался циклическими процессами морских трансгрессий и регрессий. Эти процессы определили этапность формирования осадочного чехла (Геологическое строение, 2005). Особенности тектонического развития Западной Сибири в ранней-средней юре предопределили формирование на ее территории трех крупных структурно-фациальных областей: морской, Ямало-Гыданской, переходной Обь-Тазовской и преимущественно континентальной Обь-Иртышской. В составе каждой из них выделены структурно-фациальные зоны, характеризующиеся определенной спецификой литологического состава отложений, степенью катагенеза последних и проявлениями нафтидогенеза. По представлениям Ф.Г. Гурари, А.Э. Конторовича, B.C. Суркова, О.Г. Жеро, B.C. Старосельцева, Г.М. Таруца и др., в строении фундамента и осадочного чехла Западно-Сибирской плиты значительную роль играет дизъюнктивная тектоника и, в частности, глубинные разломы. Наиболее дискуссионными являются масштабы протяженности и проникновения разрывных нарушений в осадочный чехол. Существующие карты дизъюнктивной тектоники осадочного чехла Западно-Сибирской плиты достаточно субъективны и противоречивы. В настоящей работе автором за основу приняты карта дизьюнктивной тектоники Западно-Сибирской плиты (Гурари, Зимин, Конторович и др., 1975) и карта строения нижнеплитного комплекса ЗападноСибирской плиты и ее обрамления под редакцией В.С.Суркова, 2005.

1.3. Палеогеография Западной Сибири в ранней-средней юре

Территория Западной Сибири в ранней-средней юре представляла собой крупную, устойчиво прогибавшуюся депрессию с наклоном на север. Ее крайняя северная часть постоянно была залита морем, глубина которого менялась по мере продвижения на юг, вглубь континента, последовательного заполнения осадками и расширения площади морского седиментогенеза. В течение ранне-среднеюрского времени на территории Западной Сибири существовали три ландшафтные области: морская, дельтовая и субконтинентальная с мобильными границами по отношению к областям сноса обломочного материала (Казаков. Девятое. 1990). Первая, Ямало-Гыданская, подразделяется на три структурно-фациальные (СФ) зоны: Ямальскую, Гыданскую и Усть-Енисейскую. В Ямальской зоне фрагментарно отсутствуют нижние ярусы юрской системы (геттанг, синемюр, нижний плин-сбах). В ее пределах накапливались преимущественно морские и мелководно-морские пелитовые и мелкообломочные отложения с обилием остатков морской фауны. В переходной Обь-Тазовской СФО преимущественно дельтового осадконакопления глинистые отложения переслаиваются с алевритовыми и мелкопесчаными. Здесь выделяются пять СФ зон: Нижнеобская, Надымская, Уренгойская, Часельская и Приенисейская. В первой и последней мощности отложений сокращены, нижние горизонты юрской системы отсутствуют. В Надымской и Часельской зонах мощность отложений возрастает до 1200 м. Наиболее полные и мощные разрезы характерны для Уренгойской зоны. В пределах Обь-Иртышской СФО выделено восемь СФ зон. Березово-Шаимская, Тюменская, Кулундин-ская и Тебисская зоны (периферические части плиты) отличаются сокращенной мощностью, повышенной песчанистостью, значительной неполнотой разрезов. В Березово-Шаимской и Тюменской зонах выпадает часть среднеюрских отложений. Наибольшей полнотой, мощностью разрезов и повышенной глинистостью пород характеризуются центральные Фроловская и Омско-Сургутская зоны. Климат на протяжении всего ранне-среднеюрского времени был теплый, мягкий безморозный, гумидный на юге и семигумид-ный на севере, близкий к современному субтропическому.

1.4. Нефтегазоносность

Вопрос о нефтегазоносное™ нижне-среднеюрских отложений наиболее остро был поднят в 80-е годы в связи с тем, что основные ресурсы УВ в антиклинальных залежах нижнемелового и верхнеюрского комплексов были к этому времени истощены. По состоянию на 01 января 2007 г. в нижне - среднеюрском НГК выявлено 75 месторождений с одним, реже- с двумя продуктивными пластами. В этом комплексе обнаружено 88 залежей, из них - 61 нефтяная, 11 нефтегазоконденсатных и нефтегазовых, 16 газовых и газо-конденсатных (Гурари, 2007). Наименьшая глубина залежей в нижне-среднеюрском НГК составляет 1700-1750 м (Лемьинское и др. месторождения). В Тазовском и Уренгойском районах глубина залегания продуктивных пластов составляет более 3700 м. 80% выявленных залежей сосредоточено под нижневасюганской подсвитой и приурочено к пластам Ю2 и Юз малышевского горизонта. Преобладающий тип ловушек - антиклинальные, половина всех открытых залежей - структурно-литологического типа. Скважины, в основном, малоде-битные (30-50 м3/ сут. и меньше), но встречаются и дебиты до нескольких сотен м3/сут.

В нижне-среднеюрском комплексе выделяются два крупных нефтегазоносных этажа - резервуары шараповского горизонта и тамбаевской свиты, включая надояхский, вымский и малышевский горизонты. Промышленная нефтегазоносность связана, в основном, с пластом Ю17 урманской свиты, пластом Ю15 надояхского горизонта и группой пластов Юг - Ю4 малышевского горизонта. В составе вымского горизонта высокодебитные залежи не встречены, имеются лишь нефтепроявления в пластах Юю-Ю^. Нефтегазоносный потенциал этого резервуара изучен недостаточно. В качестве нефтематеринских и экранирующих толщ выделяются глинистые толщи тогурской и васюганской (абалакской) свит.

Латеральная зональность скоплений УВ различного фазового состава заключается в смене с севера на юг газовых и газоконденсатных месторождений нефтегазовыми и неф-яными. Определенный отпечаток на нее наложили и тектонические перестройки на рубежах позднего триаса - ранней юры, поздней юры - раннего мела и неоген - четвертичного периода. В Широтном Приобье доминируют нефтяные месторождения - гиганты: Красно-юнинское, Салымское, Самотлорское, Усть-Балыкское и др. Вертикальная зональность контролируется более сложным комплексом факторов, к приоритетным из которых относятся палеоглубина и скорость захоронения отложений, тектонические, термодинамические условия, гидро-геохимический режим бассейна седиментации, катагенетическое уп-ютнение и минералообразование. На территории Обь- Иртышского междуречья отчетливо выражено северо-западное простирание основных структур и приуроченных к ним месторождений. Показано, что основной - тектонический контроль расположения этих структур - связан с триасовой рифтовой системой. Субмеридиональный тектони-еский пояс с Колтогорско-Уренгойским мегапрогибом - характеризуется полифазным со-тавом месторождений УВ и их латерально-зональным распределением. Выделяется не-колько линейных зон концентрации месторождений УВ, а также четко прослеживается зловой и кольцевой характер их распределения.

Глава 2. Методика исследований

В комплекс проведенных исследований, наряду с макрофациальным анализом, вхо-или следующие методы диагностики: 1) гранулометрический анализ в шлифах; 2) статистическая обработка гранулометрических данных по методике "Шлиф" (Перозио, Лившиц, 1980); 3) количественный стадиальный анализ; 4) рентгеноструктурный анализ; 5) спек-ральный приближенно-количественный анализ; 6) химический силикатный анализ; 7) электронно-микроскопические исследования; 8) атомно-абсорбционный анализ; 9) люминесцентный анализ; 10) метод ртутной порометрии; 11) метод двухфакторного корреляци-нного анализа (парная корреляция)

На начальном этапе изучения производилось описание разрезов скважин, отбор об-азцов на шлифы и различные виды анализа. Исследования включали послойное описа-ие керна, изучение структурно-текстурных особенностей пород, характера контактов межу литотипами, анализ включений, изучение органических остатков, признаков нефтена-ыщения, трещиноватости, макропористости и кавернозности. Шлифы изучались с помощью поляризационного микроскопа '1аЬо«а1 РоГ. Некоторые образцы анализировались с пмощью растрового сканирующего электронного микроскопа иЭМ-Зб с микроанализато-

ром спектра "Link". Постседиментационные преобразования пород изучались с помощью количественного стадиального анализа по методике Дж. Тейлор (Taylor, 1950), усовершенствованной A.B. Копелиовичем, С.С. Савкевичем и Г.Н. Перозио. Для повышения экспресс-ности анализа и облегчения процедуры подсчета в шлифах автором был применен упрощенный способ подсчета числа контактов на одно зерно А, коэффициента уплотнения Ку, а также содержания регенерированных и растворенных зерен кварца.

Для изучения влияния состава, структуры и генезиса пород на изменение ряда их физических характеристик, в том числе - на емкостно-фильтрационные параметры, а также при изучении закономерностей изменения состава нефтей и пород в зависимости от тектонических и катагенетических факторов привлекался метод парной корреляции.

Для проверки гипотезы об агрессивном воздействии флюидов на породы осадочного чехла в тектонически-активных зонах, приводящем к улучшению качества коллекторов, было проведено экспериментальное моделирование катагенетических преобразований песчаников в условиях повышенных температур и давлений в углекислой среде. Эксперименты проводились на установке для исследования силикатных систем под давлением воды и двуокиси углерода в лаборатории алюмосиликатных систем с летучими компонентами ИГиГ СО РАН. Для ускорения реакций минералообразования одновременно с образцом в реактор помещались раздробленные пробы крупностью 0,25-0,1 мм и менее 0,01 мм в золотых ампулах диаметром 5 мм. Затем образцы и отвечающие им по составу порошки насыщались раствором заданной минерализации и углекислотой, после чего подвергались воздействию высоких температур и давлений.

До и после испытаний были выполнены следующие аналитические исследования: 1) изучение прозрачных шлифов методом стадиального количественного анализа с подсчетом количества межзерновых контактов различного типа и коэффициентов катагенеза; 2) изучение структуры порового пространства в шлифах, пропитанных бакелитовой смолой, а также методом ртутной порометрии; 3) определение коллекторских свойств (открытая пористость, проницаемость, плотность, остаточная водонасыщенность) стандартными методами; 4) рентгеноструктурный анализ порошков методом дифрактометрии; 5) химический силикатный анализ растворов со спектральным окончанием на приборе фирмы "Perkin-Elmer", спектральный количественный на 20 элементов и приближенно-количественный анализ проб на 45 элементов.

Глава 3. Состояние проблемы катагенеза терригенных осадочных толщ

Глава посвящена анализу состояния проблемы катагенеза терригенных осадочных толщ. В ней рассмотрена история формирования этого научного направления, начиная с трудов Н.М. Страхова, Л.В. Пустовалова, Г.А. Теодоровича, А.Г. Коссовской и В.Д. Шутова. Несмотря на острые дискуссии и Международный референдум, единая шкала зональности катагенеза осадочных пород на континентах до сих пор не установлена. Вопросы зональности и стадийности осадочных толщ разработаны на классических разрезах Днепрово-Донецкого бассейна, Припятской впадины, Приверхоянья и Западно-Сибирского бассейна Н.В. Логвиненко, A.B. Копелиовичем, А.Г. Коссовской и В.Д. Шутовым. За пределами России известны работы Дж. Тейлор, В.Д. Лоури, B.C. Крумбейна, Ф.Дж. Петтиджона, X. Фюх-тбауэра, Е.Т. Дегенса, Г. Ларсена и Дж. Чиллингара, М.Т. Хилда, Ч.Е. Уивера и др. ученых.

Установлено, что каждая стадия катагенеза характеризуется специфическим параге-незом аутигенных минералов - индикаторов. Выявлена последовательность отложения и преобразования осадков: седиментогенез = сингенез —> диагенез —» гальмиролиз —> эпи (катагенез) метагенез -» апокатагенез —> ранний метаморфизм. Трактовка этих терминов различными авторами неоднозначна. Ранее Н.В. Логвиненко и Л.В. Орловой были выделены стадии начального, среднего и позднего (глубинного) катагенеза пород, границы между которыми проведены с помощью минеральных, структурных индикаторов, с использованием данных о степени катагенеза OB по величине отражательной способности (ОС) витринита углей и угольных включений. Так, по минеральному составу и уплотнению глинистых осадков, граница между зонами диа - и катагенеза на континентах проводится на глубине 250-300 м, по данным глубоководного бурения в океанах - на глубине до 2000 м. При этом ее положение нестабильно и контролируется Р-Т условиями, глубиной захоронения и тектоническим фактором. Основными критериями выделения границы между зоной

среднего и глубинного катагенеза являются полиморфные превращения глинистых минералов - гидрослюд и хлоритов. Это трансформация гидрослюды 1М и монтмориллонит-гидрослюдистых минералов в диоктаэдрическую гидрослюду 2Mi и низкотемпературного хлорита политипа 7А° в высокотемпературный политип IB 14А°, ß 90° (Коссовская, Шутов, 1983).

Исследования по трансформации глинистых минералов в процессе уплотнения и дегидратации показали, что с ростом глубины захоронения кристаллическая решетка монтмориллонита изменяется от разбухающей до неразбухающей. Следовательно, ту глубину, где исчезает монтмориллонит, можно рассматривать, как некий маркирующий уровень. Индикаторами начального этапа стадии глубинного катагенеза являются диккит, высокотемпературный кварц, С-Т- опал и халцедон, а также вторичные альбит и адуляр. Индикаторами стадий регионального катагенеза, по данным А.Г. Косовской, В.Д. Шутова, И.М. Симановича и др., могут также выступать и структурные трансформации минералов обломочного каркаса и цемента пород.

При рассмотрении катагенеза OB большинство отечественных исследователей придерживается схемы С.Г. Неручева и Н.Б. Вассоевича, основанной на изменении показателя преломления гумусовых углей с глубиной (термальный катагенез). Основываясь на вышеупомянутой схеме, а также схеме катагенеза пород, предложенной Н.В. Логвиненко и Л.В. Орловой, автором совместно с A.C. Фомичевым предложен свой вариант схемы сопоставления стадий и градаций катагенеза OB и пород (табл. 1).

Таблица 1

Сопоставление градаций и стадий катагенеза OB и вмещающих пород

Стадии катагенеза пород по Л.В.Логвиненко и ЛАОрловой (1987) Марка углей Градации катагенеза OB по Н.Б.Вассоевичу (1983), принятые во ВНИГРИ и в СНИИГГиМСе Отражательная способность витринита углей в усл. ед. по ГОСТ 21489-76

10 R" (воздух) Rü(Maaio)

К, Б ПК <70 <0,5

к2 д МК, 70-76 0,5-0,65

Г МК2 76-82 0,65-0,85

К3 Ж МК3 82-90 0,85-1,15

К МК< 90-98 1,15-1,51

ОС МК5 98-107 1,51-2,0

М, т АК, 107-115 2,0-2,45

ПА АК2 115-125 2,45-3,5

м2 А АК3 >125 3,5-5,0

В работе приведены также данные о минералах-индикаторах наложенных гидротермальных процессов по данным глубоководных и наземных исследований. Этот вопрос крайне важен в связи с открытием в последние годы новых видов экосистем, обитающих в местах выхода гидротермальных потоков на дне океана в тектонически-активных зонах. Особым видом аутигенных минералов, широко распространенных в зонах выхода метансодер-жащих гидротерм, являются газопроизводные карбонаты - продукты жизнедеятельности метаноокислителей. Обычным минералом белых курильщиков является также барит, в вулканических возгонах - гипс и целестин. Особыми новообразованиями в связи с проработкой глауконитовых минералов в гидротермальных условиях являются аутигенные бертье-рины и смешанослойные бертьерин - хлориты (Ивановская, Сахаров и др., 1999). На участках переработки флюидами подводных базальтов по схеме Бонатти-Тота образуются цеолиты и фазы гидрослюда-монтмориллонит и гидрослюда-смектит. В местах выхода гидротермальных струй установлены также коллоидные образования кремнезема, аутигенные сульфаты и сульфиды. Несмотря на то, что существует много общего в строении кристаллической решетки минералов, элементном составе и формах их выделения, гидротермальные новообразования отличаются от аутигенных осадочных политипией минеральных фаз, пара-генетической ассоциацией вторичных минералов и масштабами распространения в осадочных толщах.

Глава 4. Литология нижне-среднеюрских отложений Западно-Сибирского осадочного мегабассейна

Автором проанализирован керн более 300 глубоких скважин, пробуренных в пределах морской Ямало-Гыданской, переходной Обь-Тазовской и субконтинентальной Обь-Иртышской СФО (рис.1). При обработке и систематизации материалов была использована схема структурно-фациального районирования нижне-среднеюрских отложений ЗападноСибирской плиты (ЗСП), составленная A.M. Казаковым и В.П. Девятовым (1990) и утвержденная решением МСК в 2003 г.

Нижне-среднеюрские отложения широко распространены на территории ЗСП. В ее наиболее прогнутой части они залегают на триасовых, а в прибортовых районах и на юге -на гетерогенных образованиях палеозоя. На крайнем юго-востоке отложения лейаса и доггера выходят на дневную поверхность. Мощность отложений в Тюменской скважине СГ-6 (Уренгойский район) достигает 7 км, в зонах депрессий Ямало-Гыданской СФЗ превышает 10 км, в Большехетской впадине достигает 12 км. В строении разрезов наблюдается трансгрессивно-регрессивная цикличность. Выделено пять региональных циклитов: зимний (геттанг-синемюр), левинско-нижнеджангодский (нижний плинсбах), средне-верхнеджангодский (плинсбах), верхнеджангодский (тоар), лайдинско-вымский (аален) и леонтьевско-малышевский (байос - бат). Глинистая и песчаная составляющие являются самостоятельными литостратиграфическими подразделениями или горизонтами, по своему обьему и содержанию отвечающими отдельным свитам. Каждый крупный цикл начинается формированием регионально выдержанных глинистых толщ. В изученных разрезах выделяются следующие генетически связанные горизонты (песчаный - глинистый): 1 -зимний - левинский; 2 - шараповский - тогурский; 3 - надояхский - лайдинский; 4 - вымский - леонтьевский; 5 - малышевский - васюганский (верхняя юра - нижний келловей). При переходе от нижнє - к среднеюрским отложениям доля континентальных образований в составе песчаных свит возрастает. Это выражается в росте общей песчанистости и увеличении мощности песчаных пластов и прослоев снизу вверх по разрезу и с запада на восток. Ниже приводится краткая литолого-минералогическая характеристика выделенных подразделений по данным автора и опубликованным данным.

Нижняя юра. Зимний горизонт (геттанг-синемюр - низы верхнего плинсбаха)

Зимняя свита, несогласно залегая на палеозойских образованиях или на отложениях тампейской серии среднего-верхнего триаса, распространена, в основном, в зонах депрессий Ямало-Гыданской СФО. Ее наиболее полные типовые разрезы (180-1200м) описаны в Усть-Енисейском районе. Она сложена аргиллитами, алевролитами песчаниками с прослоями гравелитов и конгломератов. Преобладают кварц-полевошпатовые, полевошпа-тово-кварцевые граувакки и собственно граувакки - литокпаститы. В составе тяжелой фракции доминируют магнетит, турмалин, циркон, зеленый биотит, шпинель, апатит, сидерит.

Возрастным аналогом зимней свиты в Обь-Тазовской СФО является субконтинентальная береговая свита (триас? - низы верхнего плинсбаха), Ее наиболее полные разрезы (170-420 м) вскрыты в Уренгойской зоне. Разрез сложен чередованием крупных песчаных и глинисто-алевритовых пачек, часто с прослоями углей и углистых аргиллитов в кровле. Песчаники - с признаками нефтенасыщения, с прослоями гравелитов и конгломератов, грауваккового состава, с новообразованиями пирита и глауконита. Доминирует шпи-нель-циркон-апатит-турмалин-магнетитовый комплекс тяжелых акцессориев. В Ню-рольской и Тымской зонах Обь-Тазовской СФО аналогом вышеописанных свит является нижняя подсвита урманской свиты (60-85м) субконтинентального генезиса. Преобладают крупнозернистые песчаники и гравелиты грауваккового состава. Среди аутигенных минералов распространены кварц, каолинит (диккит), кальцит, пирит. В тяжелой фракции доминируют рудные минералы, турмалин, циркон.

Шараповский горизонт (верхний плинсбах)

Шараповская свита (100-205 м) в Ямало-Гыданской СФО согласно залегает на глинистой левинской свите и соответствует нижней толще джангодской свиты. В Обь-Тазовской СФО ее возрастным аналогом является черничная свита. К югу гранулометрический состав пород постепенно грубеет, но повсюду верхняя половина свиты заглинизи-

рована. В Ямальской зоне это морские и прибрежно-морские, в Уренгойской - дельтовые и авандельтовые отложения. Состав пород граувакковый. В Приуральской части плиты горизонт в обьеме шеркалинской и радомской пачек сложен ритмичным чередованием песчаных и глинисто-алевритовых пластов ЮКю - ЮКц (15-55 м) В центральных районах Обь-Тазовской СФО он представлен верхней подсвитой урманской свиты небольшой мощности и локального распространения. Она сложена русловыми и делювиально-пролювиальными гравелитистыми песчаниками и гравелитами грауваккового состава. Для подсвиты характерен биотит-гранат-турмапин-циркон- магнетитовый комплекс тяжелых акцессориев.

В Обь-Иртышской СФО возрастными аналогами шараповской и черничной свит являются шеркалинская и макаровская свиты (плинсбах). Шеркалинская свита (50-85м) распространена в Уват-Мегионской, Омской, Ажарминской и частично - в Колпашевской и

Чулымо-Енисейской СФЗ, несогласно залегает на породах доюрского фундамента и сложена аллювиальными, озерными и болотными песчаниками с прослоями гравелитов, конгломератов, алевролитов и аргиллитов. Макаровсквя свита (50 - 320 м) выделена в Чулымо-Енисейской СФЗ близ обрамления плиты. Она содержит остатки пресноводных моллюсков, наземных растений и расчленяется на три подсвиты: нижнюю, грубозернистую песчаную (геттанг-синемюр?), аллювиально-делювиального генезиса; среднюю и верхнюю (плинсбах), сложенные алевролитами и аргиллитами с прослоями и пластами бурых и каменных углей. В тяжелой фракции установлена магнетит - ильменит - гранат - цирконовая ассоциация.

Надояхский горизонт (верхний тоар - нижний аален)

В Ямало-Гыданской СФО представлен надояхской свитой (180-270 м) - возрастным аналогом верхне-джангодской подсвиты джангодской свиты. Она согласно залегает на глинистой китербютской свите (нижний тоар), на севере Ямальской и в Гыданской СФЗ имеет морской генезис и расчленяется на нижнюю, существенно песчаную, и верхнюю, алевролито-глинистую части. Породы содержат остатки брахиопод, двустворчатых моллюсков, скопления листьевой флоры, в верхней части разреза - прослои гравия, углистых аргиллитов, ходы илоедов, следы подводных оползней и течений. С севера на юг свита опесчанивается.

В Обь-Тазовской СФО аналогом надояхской служит селькупская свита (до 240 м). Она также расчленяется на верхнюю, более глинистую, и нижнюю, более песчаную, с прослоями гравелитов, конгломератов, реже - углей и углистых аргиллитов, представлена дельтовыми, эстуариевыми, прибрежно-морскими, лагунными и озерно-аллювиальными фациями с остатками раковин двустворчатых моллюсков, фораминифер, с растительным детритом. Доминируют породы грауваккового состава. В тяжелой фракции установлен эпи-дот-биотит-магнетит-циркон-турмалиновый комплекс акцессорных минералов.

В Обь-Иртышской СФО распространена первая подсвита тамбаевской свиты (поздний тоар - аален, до 215 м), которая согласно залегает на тогурской свите, представлена песчаниками с прослоями конгломератов, гравелитов, алевролитов, аргиллитов с линзами и прослоями углей, остатками раковин неморских моллюсков, наземных растений. Это повсеместно аллювиальные и озерно-болотные отложения, часто состоящие из нескольких аллювиальных ритмов. Преобладают мезомиктово-кварцевые песчаники и поле-вошпатово-кварцевые граувакки. В цементе часто присутствуют агрегаты крупнозернистого каолинита, диккита, повышенные содержания кварца и альбита. В составе тяжелой фракции доминируют циркон, турмалин, шпинель, апатит, эпидот.

Средняя юра. Вымский горизонт (верхний аален - низы нижнего байоса)

Вымский горизонт (вымская свита) в Ямальской и Усть-Енисейской СФЗ (175-318м) согласно перекрывает глинистую лайдинскую свиту. Севернее широтного течения р. Оби он сложен песчаниками с прослоями алевролитов, аргиллитов и углей, в Ямальской и Гыданской СФЗ расчленяется на нижнюю, более глинистую и верхнюю, более песчаную части. В северных районах генезис свиты морской, в Уренгойской и Часельской - мелководно-морской, дельтовый и авандельтовый. Присутствуют остатки раковин брахиопод, двустворчатых моллюсков, скопления листьевой флоры, текстуры микрооползней, биотурба-ций, подводных течений, встречается примесь гравия и гальки кремней, кислых эффузи-вов. По сравнению с надояхской свитой, возрастает доля пород аркозового состава. В тонкой фракции обнаружены диоктаэдрическая гидрослюда, хлорит, каолинит и смешанос-лойные гидрослюда-монтмориллонитовые пакеты. Встречаются новообразования сульфатов, доломита и глауконитоподобного минерала.

В Обь-Тазовской СФО аналог вымской свиты - толькинская свита (до 500 м в Уренгойском районе) - согласно залегает на глинистых отложениях перевальной свиты. Она представлена эстуариевыми, дельтовыми и авандельтовыми, лагунными, аллювиальными, озерно-болотными фациями и сложена песчаниками и алевролитами с прослоями аргиллитов, алевропелитов, реже - гравелитов. Обнаружены остатки морских и солоноватовод-ных моллюсков, фораминифер, гастропод, растительный детрит, споры и пыльца наземных растений. Преобладают граувакковые аркозы и полевошпатово-кварцевые граувакки. В глинистой фракции гидрослюда, хлорит, каолинит присутствуют примерно в равных пропорциях. Южнее широтного течения р. Оби четко выделяются песчаные пласты ЮВм (Юц

- Юм), верхние из которых отличаются повышенным содержанием кварца и кремнистых обломков (рис. 2). Свита характеризуется рутил - апатит - магнетит - турмалин - цир-коновым комплексом тяжелых акцессориев с содержанием устойчивых минералов до 75%.

♦ г+ її Г а» Г® 1

► *> ,3 D м

1 1*0 I Si 1" Є м

оьлимки II огид

Условные обозначения: Пласт ЮВ

(б).

Рис. 2. Вещественный состав песчаников вымского горизонта (пласты ЮВ,-2) в районах Колтогорского П,7 мегапрогиба и Ню-

рольской впадины Колтогорский мегапрогиб,

(а), пласт ЮВ2

скважины: 1 - Игольская 1; 2 - Кузырская 320; 3 - Южно-Фестивальная 1; 4 - Александровская 2; 5 - Орловская 2; 6 - Хвойная 1. Нюрольская мегавпадина, скважины: 7 -Северо-Калиновая 30, 8 - Львовская 15; 9 - Кулгинская 141; 10 - Южно-Тамбаевская 75; 11 - Широтная 53; 12 - Западно-Останинская 423; 13 - Герасимовская 9; 14 - Поно-маревская 2; 15 - Северо-Фестивальная 2; 16 - Солоновская 41; 17 - Южно-Табаганская 132.

Классификационные поля по В.Д.Шутову: 6ІІ - граувакковые аркозы; 7ІІІ - кварцевые граувакки; 8ІІІ - полевошпатово-кварцевые граувакки; 10111 - кварц-полевошпатовые граувакки

В Обь-Иртышской СФО выделена третья подсвита тамбаевской свиты (до 150 м) с угольным пластом У6 в кровле, залегающая на аргиллитах лайдинского горизонта или на гидротермально-измененных породах фундамента. Она отличается более грубым гранулометрическим составом и большей углистостью по сравнению с подстилающими песчаными свитами, сложена аллювиальными, озерными и болотными песчаниками и алевролитами с прослоями аргиллитов, гравелитов, конгломератов и углей, с остатками наземных растений. В южных и юго-западных районах подсвита расчленяется на серию песчаных пластов ЮВ1.6(Ю8- Ю13), сложенных граувакковыми аркозами, полевошпатово-кварцевыми граувакками, реже собственно граувакками - литокластитами. В тяжелой фракции доминируют циркон, турмалин, рудные минералы, шпинель, апатит, эпидот, сидерит.

Мапышевский горизонт (верхний байос - бат)

В Ямапо-Гыданской СФО распространена малышевская свита (80 - 270 м), которая согласно залегает на аргиллитах леонтьевской свиты и перекрывается аргиллитами васю-ганской и абалакской свит. В кровле залегает продуктивный пласт Ю2 полифациальной природы. Свита сложена песчаниками с прослоями алевролитов, аргиллитов и углей. Встречаются ходы пескожилов, следы биотурбаций, остатки флоры и морской фауны, конкреции пирита, сидерита, кальцита. Отложения морские на севере, субконтинентальные и дельтовые - на юге. В Ямальской, Уренгойской и Часельской СФЗ свита делится на две части, верхняя из которых опесчанена (преобладают граувакки и гаувакковые аркозы), и характеризуется биотит-гранат-магнетит-циркон-турмапиновым комплексом тяжелых акцессориев.

В Обь-Тазовской СФО выделена надымская свита (до 285 м), которая согласно залегает на глинистых отложениях сандибинской свиты, к востоку последовательно перекры-

ваясь даниловской, абалакской, васюганской, наунакской и точинской свитами бат-келловея. Обнаружены остатки раковин морских, солоновато- и пресноводных двустворчатых моллюсков, гастропод, скафопод, фораминифер, разнообразных растений, палиноком-плексы байоса и бата. Свита флишоидного строения слагается прибрежно-морскими, лагунными, дельтовыми, аллювиальными песчаниками, алевролитами и аргиллитами с про-пластками углистых аргиллитов и углей. В Нюрольской СФЗ Обь-Тазовской СФО надымская свита с пакетом песчаных пластов ЮМ1-5 представлена граувакковыми песчаниками с подчиненными прослоями алевролитов и аргиллитов, глинизирована в северных и опесча-нена в южных и юго-восточных районах (содержит до 5-7 пластов), причем мощности последних увеличиваются вниз по разрезу до 15-20 м (пласты ЮМ4.5). Песчаники пакета ЮМ). 2 - аркозового состава. Пласт ЮМ) (Юг) отличается высокими коллекторскими свойствами. Характерными минералами тяжелой фракции являются гранат, апатит, магнетит, циркон, турмалин.

В Обь-Иртышской СФО аналогом вышеописанных свит служит пятая подсвита тамбаевской свиты (до 220 м), сложенная аллювиальными, дельтовыми, лагунными, пойменно-озерными песчаниками и алевролитами с прослоями гравелитов, конгломератов, аргиллитов, с линзами углей. Присутствуют остатки разнообразных наземных растений, спорово-пыльцевые комплексы байоса и бата. Преобладают мезомиктово-кварцевые разности и полевошпатово-кварцевые граувакки. Характерен магнетит-эпидот-циркон-турмалиновый комплекс тяжелых акцессориев.

В юго-восточных районах плиты выделяется промышленно угленосная толща -итатская свита (верхняя часть нижнего тоара - бат) циклического строения и континентального генезиса, которая с размывом залегает на отложениях китербютского горизонта, перекрыта тяжинской свитой (верхняя юра), либо вместе с последней частично размыта и перекрыта илекской свитой неокома. Свита содержит многочисленные остатки пресноводных моллюсков и крупные остатки растений. Верхняя подсвита: (до 390 м) сложена чередующимися пачками песчаников, алевролитов и аргиллитов с пластами угля, нижняя (от 60 до 140 м), песчаная, содержит прослои алевролитов, реже - углей, гравия и гальки. В тяжелой фракции доминируют рудные минералы (магнетит, ильменит), гранат и циркон.

В Приуральской СФЗ нижнюю часть юрской системы характеризует яны-маньинская свита (нижняя юра - аален, до 120 м), которая несогласно залегает на доюрских образованиях (в том числе - на ятринской угленосной свите верхнего триаса) и перекрывается толь-инской свитой (аален - бат). Свита содержит многочисленные флористические остатки и по своему облику напоминает макаровскую. Ее нижняя часть опесчанена, с прослоями конгломератов и песчано - гравийного материала, верхняя сложена переслаиванием алевролитов и аргиллитов с пластами угля мощностью до 7 м. На северо-западе, в Турупьинской впадине, в породах содержится примесь туфогенного материала. Яны-маньинскую свиту перекрывает тольинская свита (до 100 м, Тольинское буроугольное месторождение), которая расчленяется на две части - нижнюю, безугольную и верхнюю, угленосную. Встречаются остатки флоры (в том числе - хвощей и папоротников), установлены спорово-пыльцевые комплексы байос - бата. Нижняя часть свиты (до 80 м) сложена песками, гравием и галечниками с тонкими прослоями углей и углистых глин, верхняя - преимущественно, каолиновыми глинами с пластами алевролитов и бурых углей. В кровле последней обособляется мощный (до 20 м) угольный пласт.

В работе также приведена краткая характеристика регионально выдержанных глинистых свит - флюидоупоров, сформировавшихся при трансгрессивном режиме седиментации.

Глава 5. Региональные катагенетические изменения нижне-среднеюрских

нефтегазоносных отложений Западно-Сибирского осадочного мегабассейна

В основу выделения стадий и этапов катагенеза пород автором были положены следующие критерии: 1 - минералогические (парагенезы и типоморфные особенности аутиген-ных минералов, стадийность их формирования); 2 - структурные (преобразования обломочного каркаса, тип и количество межзерновых контактов, величина и характер изменения коэффициентов катагенеза с глубиной); 3 - степень катагенеза ОВ; 4 - изменение величины открытой пористости пород с глубиной; 5 - изменение величин пластовых температур и

давлений. Граница между средним и глубинным катагенезом, по Н.В. Логвиненко и Л.А. Орловой (1987), проведена по первому появлению структур растворения и внедрения зерен кварца под давлением и широкому развитию структурно-стилолитовых контактов. К минералам - индикаторам стадии глубинного катагенеза отнесены: протодоломит, высокотемпературная диоктаэдрическая гидрослюда политипа 2Mi, аутигенные опал, халцедон, серицит, 14А°-хлорит политипа 1 в, альбит, эпидот (цоизит), сфен, анатаз (брукит), цеолиты (анальцим), диккит. С помощью минеральных индикаторов выделены: зона среднего катагенеза, зона, переходная от среднего к глубинному катагенезу и зона глубинного катагенеза. В северо-западных районах плиты (Щучьинский палеовыступ и прилегающие территории), по данным ряда исследователей, выделены зона начального катагенеза К« и переходная зона Кі - К2.

В Ямало-Гыданской СФО в Ямальской СФЗ в сводовых частях Бованенковского, Нейтинского и Арктического поднятий отложения нижней-средней юры находятся на стадии К2, в западных и восточных районах Нурминского мегавала - на стадии К2-К3, на Сядорской и Геофизической площадях - на стадии К3. Граница между стадией К2 и К3 на Западно-Яротинской и Нейтинской площадях проводится на глубине 2600-2700 м, на Бованенков-ской - на глубине 2900 м и опускается до 3300 м на Харасавэйской площади. В Ямало-Гыданской и северной части Обь-Тазовской СФО в направлении с запада на восток и с севера на юг степень катагенеза пород усиливается. В Надымской СФЗ (Обь-Тазовская СФО) по разрезам глубоких скважин Медвежьей 30, Надымской 7 граница между стадиями К2 и Кз проводится на отметке ~3500 м. Выделенные зоны катагенеза хорошо согласуются с данными В.А. Скоробогатова и Д.А. Соина (2009) по термометрии скважин с привлечением значений современных и частных геотермоградиентов. В Ямало-Гыданской СФО малы-шевский горизонт находятся на стадии среднего катагенеза К2, вымский и надояхский - на стадии К2-К3, шараповский - на начальном этапе стадии К3. Наиболее перспективны для развития коллекторов промышленного типа отложения малышевского горизонта в районах Щучьинского выступа, Новопортовского вала, Харасавэйского и Бованенковского поднятий, где степень катагенеза пород не превышает градаций MKi-MK2. Эти отложения находятся в пределах ГФН, где прогнозируются нефтяные залежи. На Нейтинской площади, расположенной в зоне Ямальского разлома, по всему нижне-среднеюрскому разрезу проявились наложенные процессы гидротермального метасоматоза. Породы малышевского горизонта здесь находятся на начальном этапе глубинного катагенеза с активными проявлениями вторичной карбонатизации и окварцевания. Это в совокупности с высокой глинистостью отложений является неблагоприятным фактором для формирования высокоемких коллекторов.

В Гыданской зоне по керну ряда скважин Средне-Мессояхской, Кынской, Мангазей-ской, Заполярной площадей установлено, что шараповский горизонт находится на начальном этапе стадии Кз, надояхский и вымский - на переходной стадии К2 - Кз, малышевский -на позднем этапе стадии К2 (градация МК2). Залегающие глубже 3300 м породы малышевского и вымского горизонтов на Заполярной и Мангазейской площадях вошли в переходную зону К2 - Кз, а породы надояхского и шараповского горизонтов - в зону глубинного катагенеза. Южнее, по разрезам скважин Западно-Яротинские 301,302 и Ярудейская 3, граница между зоной К2 и переходной зоной К2 - К3 проведена на глубине 3800 м, граница между переходной зоной и зоной Кз - на глубине 4600 м. В Усть-Енисейской, как и в Ямальской СФЗ, граница меиеду стадиями К2 и К3 проведена на глубине 3400 м. В интервале 3100 -3400 м (в Ямальской - 3000-3200 м), выделен переходная стадия К2 - К3. До глубины 3600 м распространена зона выявленной нефтегазоносности, а глубже 3600 м - зона, благоприятная для формирования газовых и газоконденсатных залежей. Полученные результаты согласуются с выводами И.И. Нестерова, A.B. Рылькова и др.

В Обь - Тазовской СФО зимний и шараповский горизонты в Нижне-Обской и Надымской СФЗ находятся на среднем этапе, надояхский - на начальном этапе стадии глубинного катагенеза, вымский - на переходной стадии (К2-К3). Песчаники вымского горизонта в скважине Надымская 7 (3700-3750 м) находятся в зоне глубинного катагенеза. Граница между стадиями К2 и К3 по минеральным индикаторам проведена на глубине 4110 м (рис.3).

Степень катагенеза ОВ в песчаниках малышевского горизонта на Лензитской и Сан-дибинской площадях не превышает градации МК2 (Р?а = 76-77). Граница между стадией К2 и переходной стадией К2-К3 на этих площадях проводится на отметке 3300 м. На Средне-Надымской и Медвежьей площадях породы малышевского горизонта также находятся на стадии среднего катагенеза (градация МК2, Иа=76-77) и с глубины 3650 м вступают на начальный этап переходной стадии К2-К3. В породах, вскрытых скважинами Западно-Медвежьи 101,102, Восточно- Медвежья 5025, Медвежьи 1001, 5008, Средне-Надымская 71, расположенными в прибортовых частях положительных структур Медвежьего мегавала и Пальниковского поднятия, по всему разрезу имеются признаки флюидомиграции и влияния процессов гидротермального метасоматоза в результате оживления движений по глубинным разломам, выявленным районах Пякипурского, Парусового надрифтовых желобов. На Медвежьей площади аномальные явления протодоломитизации и катаклаза плагиоклазов прослеживаются вплоть до васюганского флюидоупора, что связано с высокой степенью тектонической трещиноватости и флюидопроницаемости пород в районе флексурооб-разного перегиба на западном погружении Медвежьего мегавала.

Наиболее детальные комплексные литолого-петрофизические исследования были проведены автором в Уренгойской СФЗ по керну глубоких скважин Уренгойской, Самбург-ской и Ево-Яхинской нефтегазоносных площадей в интервале глубины 3600-5700 м. С привлечением данных о пластовых температурах, давлениях и результатов испытания скважин составлена схема катагенетической зональности нижне-среднеюрских отложений Уренгойской СФЗ. Граница между стадией К2 и стадией К2 - К3 проведена на уровне 4100 м, между последней и стадией глубинного катагенеза - на уровне 4900 м. Начиная с 5500 м, породы вступают в зону метагенеза, подзону АК,. Границы между зонами К2 и К3 являются скользящими.

Ф А ЦИАЛЬНЫЕ ЗОНЫ

Надымская

Уренгойская

Ча сельская

Фролов-ская

Варь-Ега некая

Нюрольская

Северный и Западные центральный юго-западные районы районы

2,02.2 2.4. 2,62,8. З.О 3,2 3,4. 3,6. 3,8 4,0 ■ 4,2 ■ 4,4. 4,6 4,8. 5,0. 5.25.4 5.6 5,8'

_л ,

„А мк,-лж~ МК,

3-гаг

МК, МК, Ж,

„И МК,

МКгМК,

—* МК,

МК.

У МК,

Границы:

Е^г

ЕЕЕЗ

кровля горизонта

границы между подзонами (градациями) катагенеза

поверхность доюрского основания

Горизонты:

т1 - малышевский ут - вымский пс1 - надояхекий эгр - шараповский гт - зимний Зоны метагенеза: начального

М.

Зоны катагенеза:

среднего

| МК, |

\тгш\

I I

переходного от среднего к позднему позднего

Рис. 3. Схема катагенетической зональности нижне-среднеюрских отложений Обь-Тазовской структурно-фациальной области

Их положение зависит от геотермического градиента и палеоглубины залегания отложений. В переходной зоне флюиды представлены нефтями и газоконденсатами, нефтями с примесью газа, реже - газом. На глубине 5500-5700 м в зоне метагенеза, подзоне АК!, флюиды представлены, в основном, сухим газом. Автором подтверждены выводы, сделанные ранее Е Е. Карнюшиной и Г.Н. Леоненко , Т В. Белоконь и др., И.Д. Поляковой и Г.Ч. Борукаевым по материалам бурения скважин Уренгойской 414 и др., Тюменской СГ-6, Ен-Яхинской СГ-7 о вхождении базальных горизонтов нижнеюрского комплекса в зону апоката-генеза. Так, по данным И.Д. Поляковой, Г.Ч. Борукаева и др. (1994), ГФН в Уренгойском районе завершается на градации МК2 (конечный этап стадии К2) на глубине около 4100 м. Глубже, на градациях МК3-МК4 прослеживается зона жирных, полужирных и сухих газов (ГЗГ), за которой, начиная с глубины 5400 м, следует зона ПЗМ (постумная зона ме-танообразования). ГФГ выделяется в интервале глубины 4100-5400 м (стадия К2 - К3). Постумная зона метанообразования (градации МК5 - АК3, угли марок Т, ПА и А), характеризуется преобладанием сухих и азотно-метановых газов и прослеживается до глубины 7000 м. Глубже прогнозируется зона кислых газов (ЗКГ) с доминированием азотно-углекислых флюидов.

Подобные исследования были проведены автором по разрезам глубоких скважин во Фроловской СФЗ (Красноленинский, Салымский, Фроловский и др. районы). Во Фроловской СФЗ граница между зонами среднего и глубинного катагенеза наиболее глубоко располагается в Красноленинском районе, где породы шеркалинской свиты находятся на стадии глубинного катагенеза, хотя в соседних районах они не выходят из зоны среднего катагенеза. По мнению автора, которое разделяют М.Ю. Зубков и О Н. Злобина, возможно, это связано с наличием доюрского гранитного основания с повышенным тепловым потоком и влиянием гидротермальных флюидов, обогащенных С02. В разрезах скважин Западно-Фроловская 62, Пихтовая 200, Ай-Курусская 33 и Восточно-Емангальская 93, где в породах отсутствуют признаки флюидомиграции, зона глубинного катагенеза начинается с отметки 3200 м.

Границы

| | - кровли малышевского горизонта

□ - между зонами среднего (К;) и глубинного катагенеза (К,)

|-----\ - поверхности доюрского фундамента

Зоны катагенеза I ^ - среднего (К,)

- переходная от среднего к глубинному

I Ш" глу6инного (к,)

Доюрский фундамент Минералы-индикаторы стадии К, | ♦ | - протодоломит

I Д | -диккит

Горизонты песчаной седиментации | т|.утп| - малышевский, вымский

| "*' - надояхский шараповский

Рис. 4. Схема катагенетической зональности нижне-среднеюрских отложений Обь-Иртышской фациальной области

В Нюрольской СФЗ, где доюрский фундамент залегает значительно выше, породы вступают в зону глубинного катагенеза, начиная с глубины 2800-3100 м в северных и центральных районах и несколько глубже - в западных и юго-западных районах (3150-3500 м), в переходную зону - в интервале 3000-3150 м. На схеме катагенетической зональности нижне-среднеюрских отложений глубоких депрессий Томской области (Усть-Тымская, Ню-рольская, Бакчарская и др. впадины) переходная зона К2 - К3 мощностью около 200 м выделена на глубине 2800 - 3000 м. Наиболее растянутая зональность наблюдается в центральных и северных районах Нюрольской впадины. В целом, в изученных районах Нюрольской СФЗ малышевский и вымский горизонты располагаются в зоне среднего катагенеза, надояхского - в переходной зоне, шараповского - в зоне глубинного катагенеза.

Близкая зональность катагенеза установлена по ряду глубоких скважин на НовоНикольской, Тунгольской, Чкаловской и др. площадях Тымской СФЗ. В Надымской и Варь-Еганской СФЗ Обь-Тазовской СФО (рис. 3) породы вступают в зону К3. начиная с отметки 4000 м. На положительных структурах Часельской и Фроловской СФЗ эта граница проходит на глубине 3200-3400 м. Наиболее низкое положение она занимает в Уренгойской СФЗ - на глубине 4800 м.

В Обь-Иртышской СФО детально изучены вторичные преобразования нижне-среднеюрских пород в Колпашевской, Омской, Уват-Мегионской и Ажарминской СФЗ (рис. 4). В Колпашевской и Уват-Мегионской СФЗ малышевский и вымский горизонты находятся в зоне среднего, надояхский и шараповский - в зоне глубинного катагенеза. В Ажарминской СФЗ на Семиречной, Вездеходной площадях и в скважине Восток-3 надояхский горизонт располагается в переходной зоне К2-К3, шараповский - в зоне К3. Граница между ними проведена на глубине 2600-2700 м. Малышевский, вымский и частично надояхский горизонты находятся в пределах ГФН.

Глава 6. Катагенетические аномалии в нижне-среднеюрских отложениях Западно-Сибирского осадочного мегабасейна

На фоне установленных закономерностей катагенетического уплотнения и минералооб-разования в нижне-среднеюрском чехле Западно-Сибирской плиты наблюдаются аномалии, которые фиксируются геофизическими, минералогическими, ядерно-физическими, радиолокационными, гидрохимическими и др методами. При этом аномалии, обнаруженные различными физическими методами, часто совпадают с минералогическими, что может служить важным критерием для поиска залежей УВ. Как указывали ранее А.Г. Коссовская и В.Д. Шутов (1976), в тектонически активных зонах в условиях повышенного теплового потока степень изменения ОВ не совпадает с фоновыми катагенетическими изменениями алюмосиликатных пород. В связи с этим, с помощью геохимических и литолого-минералогических исследований можно выявить и оконтурить эти «аномальные» пятна или участки. Таким образом, одним из критериев воздействия фпюидомиграционных процессов в тектонически-активных зонах служит несовпадение границ между стадиями катагенеза, установленными по степени изменения ОВ и пород.

По данным ряда исследователей, все аномалии в осадочном чехле нефтегазоносных бассейнов подразделяются на 3 типа: 1) аномалии, возникающие на контактах нефть-вода (ВНК), газ-вода (ГВК) или газ-нефть ГНК); 2) аномалии «просвечивания» (или аномалии типа «залежь»), обусловленные эмиссией газов или диссипацией УВ в залежах; 3) аномалии, связанные с наличием тектонической трещиноватости, разрывных нарушений в осадочном чехле и миграции по ним флюидов.Установлено, что к зонам ВНК приурочены аномальные концентрации аутигенных кварца, альбита, каолинита, титанистых минералов и карбонатов. Последние, по данным Ю.В. Щепеткина (1970), обладают специфическими жёлтыми цветами люминесценции в результате захвата УВ предположительно смолисго-асфальтенового состава. Некоторые из этих минералов (кварц, каолинит, кальцит) в аномальных количествах могут служить указателями палео-ВНК нефтяных залежей. Аномалии типа «залежь», фиксируются в разрезах скважин нефтеносных площадей и обычно обнаруживаются при изучении снежного покрова и подпочвенных отложений при геохимической съемке. Наиболее характерны для нефтяных залежей новообразования сульфидов железа и, в частности, пирита.

Для выявления аномалий типа «залежь» применяются 3 группы показателей: 1 - ли-тохимические; 2- минералогические; 3 - лито (петро) физические. К первой группе относятся уран, радий, калий, медь, никель, ванадий, СНз, N2, инертные газы и др., ко второй -карбонаты, кварц, пирит, глинистые, титанистые минералы. Вторичные минералы, формирующие аномалии над залежами УВ, могут быть сингенетичными и эпигенетичными по отношению к ним. Последние подразделяются на: 1 - нафтидогенные, связанные с наличием залежи УВ; 2 - кахигенные, обусловленные перераспределением и последующей локализацией УВ в тектонически - активных зонах и 3 - биогенные, возникшие в процессе жизнедеятельности углеводородопроизводящих бактерий. Для аномалий типа «залежь» наиболее характерны карбонаты, особенно кальцит и изоморфно-замещенный неупорядоченный доломит с избытком Са в структуре («протодоломит»). Часто новообразованные

карбонаты адсорбируют УВ соединения, что может служить признаком их сингенетичности и важным критерием при геохимических поисках залежей УВ, который широко используется различными фирмами на месторождениях США, Канады, Кубы, Мексики, Марокко, юго-запада Африки, Австралии, в Северном и Баренцовом морях. Комплексное изучение лито-геохимических, минералогических и геофизических параметров способствует выявлению аномалий типа «залежь», особенно в случае интенсивной диссипации и эмиссии УВ из залежей, осложненных тектонической трещиноватостью.

Катагенетические аномалии в тектонически-активных зонах могут рассматриваться, как индикаторы миграции флюидов в осадочных бассейнах, в том числе и в чехле Западно-Сибирской плиты. Установлено, что в этих зонах под действием агрессивных растворов на различных геодинамических уровнях возникают горизонты децементации и выщелачивания, сформированные вторично переуплотненными и разуплотненными породами. Эти участки фиксируются на сейсмических профилях в виде зон неопределенности и искажения волновой картины. Причиной возникновения тектонически-ослабленных участков и зон могут служить как космические, так и земные факторы, в том числе обусловленные ротацией и прецессией оси Земли. При достижении «критического» подкорового давления происходит разгрузка астеносферы, раскрытие серий трещин и глубинных разломов и возрастание флюидодинамической активности.

Миграция флюидов по ослабленным зонам связывается с деятельностью долгоживу-щих глубинных разломов, которые имеют различную вертикальную амплитуду и испытывают периодическую активизацию. Предполагается, что явления разгрузки глубинных флюидов по тектоническим трещинам продолжаются и в настоящее время В геодинамически-напряженном состоянии находятся окраинные части тектонических блоков, участки крутых флексурообразных изгибов и падений пород, с чем связаны процессы разломо- и трещинообразования, флюидомиграции и формирования высокодебитных залежей УВ. Так, на Ямбургском и Западно-Таркосалинском месторождениях приразломные части продуктивных пластов характеризуются двух - четырехкратным увеличением дебита УВ. При выделении и картировании разломов присутствует элемент субъективности. Степень подтверждаемое™ разломов, выделенных геофизическими методами бурением по редкой сетке скважин обычно низка. Установлено, что флюидо- и теплопроводными являются лишь раскрытые трещины и глубинные разломы, периодически активизирующиеся, что косвенно можно установить по интенсивности процессов вторичного минерало-образования. С течением времени температурное воздействие глубинного разлома на породы может ослабевать до полного прекращения, что также фиксируется по интенсивности вторичного минералообразования и парагенезам аутигенных минералов.

В осадочном чехле Западно-Сибирской плиты обнаружены отдельные участки и площади с аномальными проявлениями вторичного минералообразования, резким ростом степени катагенеза ОВ и пластовых температур и давлений, приуроченные к тектонически-активным зонам. В Ямальской СФЗ это Нейтинская площадь, где песчаные породы по всему нижне-среднеюрскому разрезу характеризуются интенсивным окремнением, кар-бонатизацией, формированием повышенных концентраций аутигенных альбита, каолинита и титанистых минералов. Здесь же фиксируются относительно высокие пластовые температуры, достигающие 120 С и более. В пределах Надымской СФЗ катагенетические аномалии обнаружены на ряде площадей Медвежьего мегавала и Надымской мегавпадины. Часто катагенетические аномалии сопровождаются термическими, гидро-, геохимическими и др. аномалиями. Так, признаки разломной тектоники на Медведевской площади (скв. 6 7) по данным А.Э.Конторовича, Е.Л. Берман, О.Ф. Стасовой и др. (1974), появление нефти.'не типичной для верхней части разреза, связывается с субширотным глубинным разломом, проходящим в непосредственной близости от этих скважин. Подобные явления также наблюдаются на Средне-Васюганской, Мыльджинской, Межовской и др. площадях.

Вертикальные катагенетические аномалии, контролируемые зонами разломов и отображаемые на геосейсмических разрезах, прослеживаются в юго-восточных районах Томской области. При этом все высокодебитные залежи располагаются в контуре вертикальных аномалий сейсмической записи на временных разрезах ЭКО. Аномальные зоны характеризуются разуплотнением пород и резким улучшением их коллекторских свойств. Явления разуплотнения вплоть до кровли малышевского горизонта, зафиксиро-

ваны на глубине свыше 4000 м на ряде площадей Уренгойской СФЗ. Породы характеризуются резким снижением коэффициента уплотнения (Ку) до значений 0,5-1,5 по сравнению с расчетными данными, интенсивными процессами растворения полевых шпатов, аномальными концентрациями аутигенных каолинита и диккита. В Нюрольской СФЗ в Колтогорском и Каймысовском НГР катагенетические аномалии выявлены в разрезах ряда скважин на Средней, Колтогорской, Черемшанской, Двуреченской, Крапивинской, Тагайской и др. площадях. В некоторых скважинах минералогические аномалии прослеживаются от надо-яхского до георгиевского и баженовского горизонтов. Интенсивно проработаны также триасовые эффузивы фундамента. При этом степень катагенеза пород (стадия К3) значительно выше, чем степень катагенеза ОВ (стадия К2, градация МК,-МК2). Наиболее четко выраженные катагенетические аномалии в юрских продуктивных пластах на Крапивинской, Тагайской, Карасевской, Западно-Карасевской площадях проявились в скважинах, расположенных в непосредственной близости от глубинных разломов в фундаменте (рис. 5).

11авловская

(Чиеро-Карасевгкая

Т Мсждурс;

Западно-

■иссспская

Тагайск!

гс -г«

Запал ю-Карассвская и • 70

• 1ШЧ | - _ „ _ ^

Корсево-Мсяимовская^ \

пшЛская " "Моисеевская ч -Монссфская. \ /

и ь

202 2|| 205 , •• • 207

201 '

203 .

• 191 К

• 192 Краттинская •.90 ^

1-206

209«

рапивпнская

Рис. 5. Скважины с минералогическими аномалиями, приуроченными к зонам разломов в фундаменте. Фрагмент строения доюрских отложений Каймысов-ского свода (по Л.В. Смирнову, Л.Г. Смирновой, А.И. Недоспасо-ву, 1999).

1 - нерасчлененные образования верхнего протерозоя - пале-зоя: глинисто-кремнистые, серицит-хлорит-кварцевые сланцы с линзами биогермных известняков; 2 - верхний палеозой: зеле-нокаменно измененные туфы андезитовог о состава; 3 - нижний-средний триас: базальты, долернто-базальты, туфы, туфо-лавы, туфобрекчии основного состава; 4 - нижний-средний триас: фельзитовые и кварцевые порфиры, их туфы, туфолавы, туфобрекчии; 5 - основные разломы; 6 - скважины, вскрывшие нижне-верхнеюрские породы с минералогическими аномалиями; 7 - граница области

На многих нефтегазоносных площадях Западно-Сибирской НГП в зонах разломов наблюдаются перетоки УВ-флюидов из нижних горизонтов в верхние, обусловленные тектонической трещиноватостью, брекчированностью пород и оживлением движений по глу-

бинным разломам. Нефтепроявления от базальных горизонтов до подошвы васюганского флюидоупора зафиксированы на ряде площадей Ямало-Гыданской СФО, где выявлены глубинные разломы, проникающие из фундамента в осадочный чехол. На этих же площадях обнаружены «гсквозные» катагенетические аномалии, связанные с деятельностью СОг-содержащих гидротермальных растворов. «Сквозные» аномалии в тектонически-активных зонах на территории Обь-Тазовской и Обь-Иртышской СФО, в основном, прослеживаются непрерывно по всему юрскому разрезу и затухают под баженовской покрышкой. Они зафиксированы автором в ряде скважин Медвежьей, Уренгойской, Саемтахской, Средней (зимний-малышевский горизонты), Средне-Надымской, Самбургской, Пихтовой и др. (шараповский, надояхский-малышевский горизонты), Сенькинской, Тунгольской, Крас-ноленинской, Западно-Калгачской (шараповский-вымский горизонты) площадей.

Верхней границей проникновения газово-жидких флюидов по ослабленным зонам, по нашему мнению, следует считать уровень, где начинается массовое формирование Mg -кальцита или протодоломита в поровом пространстве песчаных коллекторов. Карбонаты как индикаторы вертикального движения СОгСодержащих флюидов в мезозойских отложениях Западно-Сибирской плиты, ранее рассматривались в работах Г.Н. Перозио, A.A. Розина и З.Я. Сердюк, где показана их приуроченность к базальным горизонтам осадочного чехла, залегающих непосредственно на доюрском фундаменте, и к зонам разрывных нарушений, проникающих из фундамента в чехол. В последние годы эта идея получила свое развитие в работах Дж. Р. Боулса (Boles, 2002), который приводит примеры аномальных концентраций кальцита на нефтяных месторождениях Южной Калифорнии. Этим автором установлено, что время формирования кальцита совпадает с временем проявления тектонических деформаций. Связь вторичной доломитизации с активными восходящими тектоническими движениями и миграцией УВ флюидов по трещинам и разломам установлена также В.А. Цыганковой (2003) на фактическом материале по Волгоградскому Поволжью, Восточному Предкавказью и акватории Каспия.

Автором построены карты распределения катагенетических аномалий для каждого песчаного горизонта, где отражены данные о содержании аугигенных минералов в «аномальных» разрезах, а также доминирующий тип минералообразования (карбонатизация, каолинитизация, окварцевание, альбитизация). Анализ этих карт позволил сделать следующие выводы.

1. Основная часть «аномальных» скважин оказалась расположенной в пределах над-рифтовых желобов, близ линий глубинных разломов в фундаменте или в узлах их пересечения.

2. Катагенетические аномалии в породах зимнего и шараповского горизонтов сосредоточены в районах Колтогорско-Уренгойского и Худдутейского надрифтовых желобов, Надымской мегавпадины в зоне ее сочленения с Медвежьим мегавалом и Пальниковским поднятием. Часть аномалий расположена вдоль западного борта Часельско-Русского палеовыступа, а также в районах Ямальскоого и Худосейскоого надрифтовых желобов. Основная часть аномалий в пределах надояхского горизонта оказалась приуроченной также и к более южным отрицательным структурам - Пякипурскому, Аганскому, Усть-Тымскому и Чузикскому над-рифтовым желобам и оперяющим разломам (рис. 6).

3. Во время накопления отложений надояхского, и особенно вымского и малышевско-го горизонтов наибольшей тектонической активностью характеризовались южные и юго-западные районы плиты, что способствовало развитию катагенетических аномалий в западных районах Нюрольской впадины, в пределах Демьянского мегавала и Каймысовского свода. Часть аномальных зон расположилась и в пределах Колтогорско-Уренгойского, Ямальского надрифтовых желобов, Медвежьего мегавала и Красноленинского свода.

4. С течением времени тектоническая активность в восточных районах плиты заметно снизилась, в связи с чем, начиная с поздне-ааленского времени, Худосейский рифт не проявлял себя, как активная структура, поэтому катагенетические аномалии в отложениях позднего тоара - позднего бата не выявлены. Перемещение депоцентра тектонической активности из северных и северо-восточных в южные и юго-западные районы косвенно подтверждается кардинальным изменением руководящих парагенезов минералов тяжелой фракции при переходе от зимнего и шараповского горизонтов к перекрывающим песчаным горизонтам (Девятов, Предтеченская, Сысолова, 2006).

5. Состав аутигенных минералов в «аномальных» разрезах связан не только с составом мигрирующих флюидов, но и контролируется составом пород фундамента. В пределах надрифтовых желобов, где последние представлены базитами и ультрабазитами, в цементе перекрывающих песчаных отложений доминируют карбонаты, в то время как в районах, где в составе фундамента доминируют гранитоиды, кислые эффузивы и терригенные се-роцветные образования, в перекрывающих отложениях преобладают каолинит, кварц и альбит.

Надрифтовыс желоба

1. Колтогорско -Уренгойский

2. Ямальский

3. Парусный

4. Худуттейский

5. Пякипурский

6. Аганский

7. Усть - Тымский

8. Чузикский

9. Худосейский

Рис. 6. Схематическая карта распределения минералогических аномалий в отложениях шараповского горизонта Западно-Сибирской плиты (на основе карты катагенеза ОВ под ред. А С. Фомичева, 2000г. и карты тектонического строения нижнеплитного комплекса под ред. B.C. Суркова, 2005г.). Составили: Е.А.. Предтеченская, А.С. Фомичев, 2008г. Границы: 1 - административные, 2 - распространения отложений (по В.П. Девятову, A.M. Казакову и др.), 3 - палеозойского обрамления; 4 - рифтовые зоны по B.C. Суркову. Шкала катаге-нетической превращенное™ ОВ (по ИИ. Аммосову) в у.е.: 5 - менее7.5; 6 - 7.5-8.0; 7 - 8.0-8.5; 8 - 8.5-9.0; 9 - 9.0-9.5; 10 - 9.5-10.0; 11 - 10.0-11.0; 12 - >11.0, 13 - вторичные минералы: а-каолинит, б-карбонаты Са, Мд, в-кремнезем, г-апьбит, д-дитотт; 14 - аномалии по составу нефтей.

6. Во многих изученных разрезах катагенетические аномалии, связанные с аутигенной минерализацией, сопровождаются явлениями тектонической трещиноватости, брекчиро-ванности, катаклаза, растворением неустойчивых минералов и разуплотнением пород, что способствует улучшению их емкостно-фильтрационных характеристик. Выявление и прослеживание катагенетических аномалий в комплексе с гидро-геохимическими и геолого-геофизическими данными позволяет более объективно оценить масштабы проникновения глубинных разломов в чехол и связанную с этим интенсивность процессов флюидомигра-

ции, разуплотнения и улучшения коллекторских свойства пород, что повышает достоверность прогноза нефтегазоносное™.

Глава 7. Экспериментальное моделирование катагенетических преобразований песчаников в условиях повышенных температур и давлений в углекислой среде

Целью экспериментов была проверка гипотезы об агрессивном воздействии перегретых водных растворов, насыщенных углекислотой, на песчаные породы в зонах тектонических нарушений и связанного с этим локального разуплотнения и улучшения качества коллекторов. Эксперименты проводились на установке для исследования силикатных систем под давлением воды и двуокиси углерода в лаборатории апюмосиликатных систем с летучими компонентами ИГиГ СО РАН под руководством Г.Ю. Шведенкова.

Было проведено две серии опытов. Термодинамические условия экспериментов 1-й серии выбирались, исходя из реальных физико-химических условий глубоких недр Уренгойской СФЗ на глубине свыше 5 км (Р=1500 атм, Т=160°С). Концентрация С02 в растворе составляла 45%, мольная доля С02 - 0,43 м/л, рН = 8,8, минерализация раствора М= 8,3 г/л, [NaCI] = 5,26 г/л, [NaHC03] = 3,04 г/л. Были проанализированы два образца песчаников нижней юры (береговая свита), вскрытых разведочными скважинами Уренгойская 414 и Южно-Часельская 15 на глубинах 4481 и 3828 м. Они были подвергнуты давлению, рассчитанному по методу Ф. Берча для глубины 5000 м. Длительность эксперимента составляла 40 дней. Для 2-й серии опытов использовались образцы нижнеюрских песчаников с малых глубин (292-330 м), вскрытых скважиной Доронинская 275 (Кузбасс). На первом этапе моделировались условия начальной стадии глубинного катагенеза на глубине 3 км при давлении 150 ат, температуре 85°С (при тех же параметрах раствора и мольной доле С02). Концентрация С02 в растворе составляла 40%. На втором этапе моделировались Р - Т условия зоны глубинного катагенеза на глубине 5 км при давлении 500 ат и температуре 135 С. Длительность эксперимента на каждом этапе составила 10 дней.

Таблица 2

Соотношение типов межзерновых контактов и коэффициентов катагенеза в песчаниках до и после эксперимента

Ткпын ыежэериошх коитмто», % Коэффициент

3 е 1 Скмжмм*,* * 5 * Глубина отбор» 5 | hiaum. Пластической деформации 4 . 1 f Ей 111

керна,- * 1 II ill ill | 1 I III & { Is н fi! in x S. |l £ i P £ : и £ * I -о- --e-Б Si

f Уренгойская 4)4 21 4888-4902 1 2 ы 2.5 15 2,1 Ж1 40,5 ш 24.4 ii V is 2.8 4.4 4,3 19,6 123 _ 0.7 4* 15 П.Ш 2,8 0.7 2,5 5.7 12 1.8 м и и 4.3 L4 1.4 0,6 4,9 5.1 4,6 Sf 5J 3.8 >.б 7,5 7,9

1 Южно-ЧКСДКИ! 40 3820-3828 1 12 0.7 ао 17.3 12 V 6.7 11,9 - V 2,2 0.7 3.7 L1 2.9 JL 4.4 3.7 4.5 V 0,8 6.6

2 ш 0.82 20.6 SJ 1LS 5,7 М 3.3 - - а П. 01. 3.3 4.1 5.9 IS 0.8 LS 0.8 7,4 4,0 V 0,7 7Л

1 Дорошшсш 275 23 292-298 1 2 и 1.7 ¿1 0 (А 33.5 Ш 29.7 1Д 2.5 SL1 0.7 3.1 2.» 19,8 16,6 1.4 8,7 16,1 5,8 3.7 1.4 1.7 2,9 -¡L 0.6 L4 0 M 54 47 3.8 U 0,7 5.4 5.1 6.6 6,0 4.7 1.5 5J 10,6

1 а Доронинскаа 275 29 328-330,7 1 12J 0.6 JL2 31,7 L2 0 ч Ю.З М а 4 2 1.2 п.ш. 1,8 is 0 Ji. 4.2 - Ы a 1.6 6.5

2 IS 0 JZZ 28,3 <М 4,6 Ю.5 2J 24 0,5 1.9 5,0 is и JL 4.6 0,6 5.1 6.1 2.0 j 8.7

% содержании 1 - ли «пита, 2 - после опыта.

Перечень аналитических исследований до и после опытов приведен в главе «Методика». Данные о составе пород и их коллекторские свойства до и после эксперимента приведены в работе в табличном виде. Образцы для опытов 1 серии имели близкий вещественный и гранулометрический состав, но отличались количеством и типом цемента. Песчаники, выбранные для опытов 2 серии, имели различную структуру обломочной части, отличались содержанием цемента, но имели близкий состав фракции 0,25-0,1 мм. Степень

уплотнения зерен в песчанике № 23 до опыта была выше, чем в образце №29 за счет обилия в его составе обломков эффузивных пород. В результате проведенных экспериментов были зарегистрированы изменения: 1- структуры порового пространства (морфологии, размера пор, коэффициента открытой и эффективной пористости и трещиноватости, изменение объема и суммарной поверхности пор и поровых каналов; 2 - обломочной части и цемента пород (появление новых минеральных фаз, дополнительное образование аутигенных минералов, изменение кристаллической структуры минералов); 3 - структурные преобразования обломочного каркаса (переуплотнение, разуплотнение катак-лаз, растворение под давлением, перекристаллизация, пластические деформации обломочных зерен, изменение в соотношении типов межзерновых контактов и коэффициентов катагенеза).

Интенсивные структурные преобразования были зафиксированы в граувакковом песчанике № 21 с невысоким содержанием цемента, где после 1 этапа испытаний произошло разуплотнение, растворение неустойчивых обломков, снижение числа контактов на 1 зерно и коэффициента уплотнения (табл. 2). В исследуемых образцах образовалось также дополнительное количество альбита, каолинита и хлорита, сформировавшихся по ослабленным зонам внутри зерен полевых шпатов. О возможности синтеза этих минералов из перегретых водных растворов щелочного состава сообщено рядом исследователей (Petrovich, Orville, 1992, Fein, 1991, и др.). В ходе экспериментов, несмотря на небольшую длительность испытаний, скорость минеральных преобразований оказалась достаточно высокой. Это обусловлено большой ролью реакций гидратации, гидролиза и особенно ионного обмена между компонентами пород и гидротермальным раствором и, прежде всего, присутствием щелочных полевых шпатов, гидрослюд и смешанослойных фаз.

Рис. 7 Кумулятивные кривые зависимости 1 - обьема пор от порового диаметра; 2 - поверхности пор от порового диаметра до и после испытаний,» серия ,1 эгап (скв. Доронннская 275,обр. 23). Условные обозначения: Кривая внедрения ртути: 1 - до опыта; 2 - после опьгга. 3 - Кривая вытеснения ртути. Кривая изменения суммарной поверхности пор: 4 - до опыта; 5 - после опьгга. Угт - объем пор; Бп - поверхность пор; Он - диаметр пор.

Наиболее ощутимые преобразования песчаников произошли в результате экспериментов 2 серии. Уже после 10 суток гидротермального воздействия под давлением 150 атм при Т=85°С произошло разуплотнение пород, увеличился общий обьем пор (рис. 7), возросла дефектность в структуре гидрослюд и хлоритов, а также были синтезированы новые минеральные фазы - каолинит, кварц и альбит. Интенсивное образование последних было зафиксировано после 2 этапа испытаний при Т°=135°С и Р=500 атм. В результате опытов открытая пористость песчаников возросла на 2,5-3,5% и достигла промышленных значений 8,7-10,7%, что свидетельствует о принципиальной возможности улучшения качества коллекторов в зонах тектонических нарушений при участии гидротермальных растворов, насыщенных углекислотой. Повышение же щелочности пластовых растворов после опыта, зафиксированное методом количественного силикатного анализа,

Sr-V-V.

II

W _ С- wT — о" О о' 5

ЕЗ2 F-'-T В В5

очевидно, связано с процессами дегидратации и растворения глинистых минералов. Если учесть, что в Уренгойском районе смешанослойные монтмориллонит-гидрослюдистые минералы сохраняются до глубины 4,5-5,0 км, то масштаб этих процессов очевиден.

После испытания песчаника давлением 150 атм при Т=85°С в углекислой среде связанные битумоиды были переведены в миграционно-способную форму. Это имеет важное практическое значение, так как эксперименты по исследованию нефтеотдачи пластов путем закачки С02 для повышения коэффициента извлечения тяжелых нефтей, проведенные в последние годы отечественными и зарубежными учеными на образцах керна и на месторождениях тяжелых нефтей Ритчи, Рейнджпи (США) и Уилмингтон (Канада), показали, что под давлением горячего пара с добавлениями С02 и др. органических растворителей выход битумоидов существенно увеличивается по сравнению с их выходом при нагнетании чистого пара. Так, на нефтяном месторождении Рейнджли после закачки в пласт С02 текущая добыча нефти возросла на 34,5% по сравнению с периодом заводнения.

Итак, в результате экспериментов получены выводы, имеющие важное практическое значение: 1) в результате гидротермальной проработки полимиктовых песчаников, до этого уже измененных процессами катагенеза, под влиянием горячих щелочных растворов, богатых углекислотой, формируется дополнительная емкость вторичного генезиса, что приводит к увеличению открытой пористости и улучшению качества коллекторов. В природе это явление связывается с системами глубинных разломов в тектонически-активных зонах, где формируются локальные участки разуплотнения; 2) присутствие углекислоты в растворе стимулирует рост подвижности битумоидов, что следует учитывать при выборе оптимального режима добычи трудноизвлекаемых высоковязких нефтей.

Глава 8. Катагенетические критерии прогноза нефтегазоносности нижне-среднеюрских отложений

8.1. Катагенетические критерии прогноза фазового состояния углеводородов

Известно, что стадийность и зональность катагенеза осадочных пород и ОВ определяются палеотемпературой и давлением, которые с глубиной значительно возрастают. Установлено, что стадийный процесс нефтегазообразования реализуется на этапе погружения отложений в температурной зоне от 80-90 до 250-300° С вне зависимости от возраста и типа осадочного бассейна. В осадочных бассейнах молодых и древних платформ основная часть запасов нефти приурочена к зоне ГФН, которая реализуется на градациях катагенеза МК, - МК2 в интервале глубины 2-3,5 км (Н.Б. Вассоевич, С.Г. Неручев, Е.А. Рогозина и др.). Этот постулат и лег в основу прогноза фазового состояния УВ в нижне-среднеюрских отложениях Западной Сибири. Выявлено также, что в бассейнах молодых платформ максимальные запасы газа сосредоточены на градации ПК, хотя зона ГФГ в этих бассейнах выделена на глубинах от 3,5-4 до 6-7 км и реализуется на градации МК3. Таким образом, УВ газы мигрируют вверх по разрезу из зоны генерации МК3 - МК5 в верхнюю зону аккумуляции ПК. Это явление наиболее наглядно проявилось в северных районах Западно-Сибирской НГП, где по всему разрезу, вплоть до зоны ПК (сеноманские отложения) доминируют газовые и газоконденсатные залежи вследствие интенсивных процессов вертикальной миграции УВ флюидов из глубокозалегающихтолщ.

Проблема сохранения высокоемких коллекторов на глубинах свыше 4000 м, до сих пор является предметом дискуссий. В настоящей работе представлены результаты детального изучения глубинной зональности катагенеза и коллекторских свойств нижне-среднеюрских терригенных пород Уренгойского НГР. Коллекторы промышленного значения в этом районе вскрываются на глубинах менее 4000 м. Получены лишь незначительные притоки УВ из верхних и средних горизонтов нижне-среднеюрского НГК. Рассматриваемый район характеризуется высокими геотермическими градиентами, высокой катаге-нетической преобразованностью ОВ и пород, аномально-высокими пластовыми давлениями (АВПД) - от 66,8 до 83,7 МПа. Нижне-среднеюрские отложения на глубинах более 4 900 м находятся на стадии позднего катагенеза, что отвечает градациям МК3-МК5. Нефтяные залежи в этом районе прогнозируются до глубины 3100 м, газо-нефтяные и нефтегазо-конденсатные - до глубины 3600-3800 м, газовые и газоконденсатные - на глубинах свы-

ше 4900 м. В интервале глубины 3900-4900 м в зоне, переходной между средним и глубинным катагенезом (градация МКг-МК3) УВ флюиды представлены газом, газом и водой, газом с примесью водяной и нефтяной фаз. Здесь прогнозируются нефтегазоконденсатные, газоконденсатные и газовые залежи. На глубине свыше 4900 м флюиды представлены газом и возможно присутствие только газовых и газоконденсатных залежей.

В Ямальской зоне Ямало-Гыданской СФО, по нашим данным, совпадающим с данными В .А. Скоробогатова и Д.А. Соина (2009), нефтяные залежи прогнозируются до глубины 3000 - 3500 м. В направлении с запада на восток и с юга на север в связи с повышением степени катагенеза OB и пород нижняя граница ГФН в этой зоне опускается до 37004000 м (Харасавейская, Крузенштернская, Геофизическая, Сеяхинская и др. площади). Глубже 3700-4000 м прогнозируется развитие преимущественно газовых залежей. В Гы-данской СФЗ породы среднеюрской толщи на глубине 3600-4100м находятся в начальной подзоне главной зоны газообразования (ГЗГ). Здесь по минеральным индикаторам и показателям ОС витринита нефтяные залежи прогнозируются до глубины 3500-3600 м, газоконденсатные и газовые - до 4900-5000 м. В Усть-Енисейской зоне ГФН выделяется до глубины 3100 м, а ГФГ - до глубины 4000 м. В пределах Обь-Тазовской СФО в НижнеОбской и Надымской зонах развитие ГФН прогнозируется до глубины 3400-3500 м, ГФГ -до 4900-5000 м, в Часельской, Фроловской и Варь-Еганской зонах - ГФН до 3000 м, ГФГ -до 3800-3900 м, в зонах депрессий осадочного чехла - до 5500 м (рис. 3). Наиболее сокращенная зональность катагенеза отмечается в Нюрольской и Тымской зонах Обь-Тазовской СФО и в Обь-Иртышской СФО (рис.4), где нижний предел развития ГФН предполагается до глубины 2800-3100 м, ГФГ - до 3500 м в первых двух зонах и до 2600-2800 м - в Обь-Иртышской СФО. В этих же зонах прогнозируется формирование преимущественно нефтяных залежей. Наиболее высокое гипсометрическое положение нижняя граница развития ГФН занимает в Назинской, Лугинецкой, Пайдугинской и Вездеходной зонах, где ее отметки не превышают 2200 - 2400 м.

8.2. Катагенетические критерии прогноза качества нефтей

Вопрос о связи состава пород и степени их вторичного преобразования на состав ассоциирующих с ними УВ в настоящее время изучен недостаточно. Его решение будет способствовать прогнозу качества нефтей с учетом вещественного состава и степени катагенеза вмещающих отложений. Второй его аспект связан с дискуссией о происхождении нефти: имеются ли общие закономерности в изменении составов пород и ассоциирующих с ними нефтей? Если таковые существуют, то наличие тесных парагенетических связей между составами нефтей и пород, очевидно, может служить доказательством влияния на процессы их формирования общих термодинамических факторов.

В работе приводятся результаты сопоставления минерального состава пород и содержащихся в них УВ из строго фиксированных интервалов глубины (по данным двухфак-торного корреляционного анализа).

В качестве признаков состава и степени преобразования пород были выбраны: 1) вещественный состав обломочной части; количество и тип цемента; гранулометрические коэффициенты Md, С, So; 2) содержание регенерированных и растворенных зерен кварца: 3) коэффициенты катагенеза: число контактов на 1 зерно (А); интенсивность катагенеза (I) и коэффициент уплотнения (Ку). В качестве признаков состава флюидов использованы: УВ состав, количество силикагелевых смол, асфальтенов, парафинов, серы, азота, солей, кокса и общая плотность нефтей и газоконденсатов.

Анализ материала проводился по ряду выборок (для северных районов плиты, Сургутского, Нижневартовского сводов, Александровского свода и юго-восточных районов). Результаты статистической обработки для каждой выборки приведены в виде таблиц с наиболее высокими значениями коэффициента корреляции при выбранном уровне значимости (табл. 3) и в виде гистограмм зависимости параметров нефтей и пород от пластовой температуры и степени минерализации подземных вод для каждой выборки (рис. 8). Проведенный анализ показал следующее.

1. К более крупнозернистым породам с повышенным содержанием кварца приурочены, главным образом, тяжелые нефти с повышенным содержанием смол, асфальтенов, серы и углеводородов ароматического ряда. И, напротив, более легкие нефти метаново-

афтенового типа связаны с породами, содержащими повышенное количество полевых шпатов и разнообразных обломков пород.

Таблица 3

|аилиц

Значимые корреляционные связи между УВ составом флюидов, составом и степенью

ИЗМРМРЫ МО ПЛЛСИ I 121/11 I 1МУ лтппм/оиш! Оппопил .

Параметры Северные районы г о.о5 2 0.44 Г 0.1 г 0.38 Сургутский и Нижневартовский своды, г о.1 й 0.43 Александровский свод и юго-восточные районы г о 1 — 0.43

Ме (Чп Аг Ме Аг Ме !Мп Аг

Мс) -0.42 +0.40 -0.48

Эо +0.67

Кварц +0.56 +0.51 -0.69

Полевые шпаты +0.39 +0.67

Обломки пород +0.39

Каолинит -0.49

£ монтмориллонит + гидрослюда + хлорит +смешанослойные +0.49

X глинистых минералов +0.42

Кальцит (доломит) +0.54 -0.44

Сидерит -0.40

£ карбонатных минералов +0.50 -0.44

Титанистые минералы -0.46 -0.56

Кварц вторичный +0.49 -0.41 -0.60 -0.53 -0.55

............ ....—■ ■ V г. ^ио I ООО VI О I у^^ г1Ч П 01 [VI VI

титанистыми минералами связываются, в основном, тяжелые компоненты нефтей. Рост количества минералов монтмориллонит-гидрослюдистого состава в породах сопровождается накоплением в нефтях асфальтово-смолистых соединений и нафтеновых углеводородов.

Рис. 8. Значимые корреляционные связи компонентов состава пород и флюидов с пластовой температурой (1) и степенью минерализации подземных вод (2) северных районов плиты (г0.1 г0,38, г0.05 £0,44 выборка 2).

3. Повышение содержания катагенетических карбонатов и титанистых минералов в цементе пород сопровождается метанизацией нефтей, их облегчением и снижением содержания ароматических соединений, что наиболее характерно для Сургутского свода. Процесс катагенетического карбонатообразования сопровождается также ростом парафи-нистости нефтей

4. Развитие аутигенных кварца и альбита - минералов-индикаторов поздне-катагенетической стадии преобразования пород - сопровождается снижением плотности нефтей, повышением в их составе количества метановых УВ и парафинов с одновременным снижением роли ароматических и нафтеновых УВ. Рост количества вторичного кварца сопровождается ростом сернистости нефтей, что, очевидно, связано с совпадением зон повышенных концентраций серы и кремнезема в подземных водах (Зарипов, 1968; Геология нефти и газа..., 1975).

5. Повышение содержания солей в пробах нефтей связано с растворением минеральной части пород. Повышенные содержание кокса отмечены в нефтях, вмещающими породами для которых служат наиболее мелкозернистые, плохо отсортированные разности.

6. Рост интенсивности катагенетических преобразований вмещающих пород сопровождается снижением в составе нефтей содержания смол, кокса, ароматических соединений, метанизацией и повышением содержания парафинов (северные и центральные районы). Следовательно, к более ранним стадиям вторичной цементации приурочены нефти с повышенным количеством тяжелых малоподвижных компонентов (смолы, асфальтены), а накопление в нефтях парафинов связывается с более поздними стадиями преобразования пород. Это свидетельствует о том, что процессы изменения составов нефтей и вмещающих пород протекают единонаправленно и контролируются общими термодинамическими факторами.

7. Небольшое число значимых связей между составами пород и флюидов, характерное для пород Нижневартовского свода (по сравнению с Сургутским), очевидно, является результатом большей интенсивности развития на его территории разрывных нарушений (Тектоника..., 1971; Геология нефти и газа..., 1975). Очень слабая корреляция в отсутствие значимых связей между коэффициентами катагенеза пород и составом УВ флюидов юго-восточных районов плиты могут быть обусловлены, возможно, процессами интенсивной миграции эпигенетичных флюидов и их кратковременным контактом с вмещающими породами.

8.3. Катагенетические критерии прогноза зон разуплотнения

Несмотря на то, что уплотнение и минералообразование на больших глубинах обычно сопровождается практически полной утратой песчано-алевритовыми породами их коллек-торских свойств, по мнению ряда исследователей (Энгельгарт и др.), которое разделяет и автор настоящей работы, «ни в коем случае нельзя указывать глубину, ниже которой исключено существование пористого песчаника». Так, сохранение высокоемких коллекторов на больших глубинах часто связано с наличием УВ, заполнивших породу на ранних стадиях литогенеза, тормозящих развитие катагенетических процессов. В осадочном чехле многих бассейнов мира обнаружено наличие так называемых «зон разуплотнения». Их формирование обусловлено разными причинами - тектоническими, гидрохимическими, термодинамическими, литолого-фациальными и т.д. При формировании этих зон большое значение имеет сочетание таких факторов, как высокая температура, низкое давление, доминирование в составе флюидов Н2, С02 и СН4. Такие условия, в частности, реализуются в зонах спрединга и рифтогенеза при проявлении гипербазитового магматизма (Киссин, 2006). В свете современной концепции нефтегазообразования гидротермальные системы зон спрединга и растяжения рассматриваются как концентраторы гидротермальных нефтей (бассейн Гуаймас, штат Калифорния и др.). Вопросы генезиса глубинных флюидов, характера их миграции и сохранения в породах консолидированной коры пока не получили должного обоснования и продолжают оставаться дискуссионными. Известно, что в осевых зонах срединно-океанических хребтов возникают метановые плюмы, которые фиксируются по данным сейсмоакустического профилирования. Зоны разгрузки метана бывают также связаны со скоплениями газогидратов.

Создание очагов разуплотнения может быть обусловлено раскрытием серий трещин и разломов при достижении критического подкорового давления в тектонически активных зонах (Кудинов, 2003). Одним из факторов, формирующих ослабленные зоны, по данным ряда ученых, являются ротационные силы Земли. При этом изменяется ее сплюснутость, происходит деформация земной коры, особенно в районах широт 30-40° в обоих полушариях. Под влия-

нием прецессии земной оси возникают деформации сжатия и растяжения. Тектонически ослабленные зоны становятся ареной воздымания мантийных ппюмов и областями проникновения флюидных потоков в породы земной коры. Формирование мантийных плюмов по представлениям A.A. Маракушева и С.А. Маракушева (2008), может также являться следствием роста интенсивности дегазации ядра Земли и подьема глубинного тепла. Основным фактором разуплотнения пород осадочного чехла под воздействием агрессивных глубинных флюидов являются процессы гидролиза и гидратации алюмосиликатных минералов. Большое значение при этом имеет воздействие глубинного С02, который образуется за счет термодеструкции карбонатов или окисления графита, имеющегося в составе ультрабазитов Процессы гидротермального кислотного выщелачивания, создающие зоны разуплотнения пород и обеспечивающие локализацию в них нефти особенно четко выражаются в размещении нефтяных залежей во «взброшенных» блоках фундамента (месторождения шельфа Южного Вьетнама).

К числу основных критериев развития зон разуплотнения нижне-среднеюрских отложении Западно-Сибирской плиты автором отнесены: а) геотектонические; б) термодинамические; в) минералогические; г) reo- и гидрохимические. Следует учитывать также палео-сеисмические, флюидодинамические критерии и степень катагенеза OB. Существует три основных механизма формирования зон разуплотнения: это разуплотнение пород в зонах современных и древних ВНК под влиянием контактных явлений в системе вода-порода-УВ разуплотнение зернистых пород на больших глубинах под воздействием низкоминерализованных элизионных и возрожденных вод и разуплотнение в зонах дизъюнктивных нарушении при подтоке гидротермальных растворов, обогащенных С02. В настоящей работе основное внимание уделено процессам формирования зон разуплотнения и вторичной пористости на больших глубинах под влиянием флюидодинамических факторов в зонах тектонических нарушений.

Имеются многочисленные примеры положительного влияния зон тектонической тре-щиноватости и дизьюнктивных нарушений на добывные возможности продуктивных пластов и формирование высокопроницаемых участков и зон в породах мезокайнозойского чехла Западно-Сибирской плиты. Одним из них может служить Западно-Таркосалинское месторождение, где участки аномально высокой продуктивности скважин 4, 5, 14 в сено-манских отложениях контролируются глубинными разломами, затухающими'в неокомской толще. При этом на Ямбургском и Западно-Таркосалинском месторождениях приразлом-ная часть характеризуется 2-х-4-х кратным увеличением дебита. Еще одним примером является группа месторождений Сципио-Пьюласки-Албион (Мичиганский бассейн США) длинои более 30 км и шириной около 700 м, где добыча нефти и газа ведется из дол'омити-зированных известняков трентона, ордовик (Справочник..., 1998). Последние приурочены к зоне разлома и имеют вторичный генезис. Суммарные запасы нефти здесь исчисляются более, чем в 100 млн. баррелей, газа - более 200 млрд. м3. Парагенезы полистадийных жильных минералов, присутствие трещин нескольких генераций свидетельствует о том, что разломы периодически «подновлялись», причем последний процесс тектонической активизации достаточно молодой. «Поршневой эффект» заполнения коллекторов углеводородами, по данным Н.В. Нассоновой, проявился в центральной части Самотлорского месторождения, оказавшейся в зоне растяжения. К зоне тектонических напряжений, зафиксированных в постсеноманское время в пределах Ваньеганского поднятия, по ее данным, приурочены скважины с высокими дебитами и большое количество продуктивных пластов. При этом западный борт Колтогорско-Уренгойского грабен-рифта был более активным и отличался постоянством роста структур. Устойчивым тектоническим ростом на протяжении всего юрско-мелового времени отличались также Бахиловское и Верхне-Коликеганское поднятия в районе Центрального Приобья, имеющие самый широкий диапазон нефтегазо-носности. Так, на Верхне-Коликеганском месторождении в юрско-меловых отложениях выявлено 64, а на Бахиловском - 25 продуктивных пластов.

Анализ керна глубоких скважин позволил автору выявить зоны разуплотнения в составе нижних горизонтов осадочного чехла на Нейтинской (вымский, надояхекий горизонты, 2900-2950 м, 3100-3110 м) Бованенковской, Арктической (малышевский горизонт 3250-3290 м ) и др. площадях, расположенных вблизи Ямальского разлома. В Уренгойской СФЗ под влиянием глубинных эманаций с участием С02 в породах нижних горизонтов оса-

дочного чехла сформировались полистадийные карбонаты и усилились процессы внутри-зернового растворения полевых шпатов. В разрезах скважин Уренгойские 414, 286, 411 и др. выявлены интервалы разуплотненных пород с аномально низкими значениями коэффициента уплотнения Ку (рис. 9) по сравнению с расчетными данными. Снижение Ку можно объяснить как грубозернистым составом пород береговой свиты, так и разуплотнением последних под действием агрессивных С02- содержащих флюидов.

В разрезе Тюменской скважины СГ-6 в Уренгойском районе в терригенных и эффу-зивно-осадочных образованиях нижней юры и триаса на глубинах свыше 5,5 км, по данным ЮА Ехлакова, A.A. Диковского и др. (1991), В В. Шиманского (2002) также выявлено 10 интервалов разуплотненных пород с улучшенными ФЕС, подтвержденные результатами испытаний. В песчаниках триаса отмечены многочисленные случаи коррозии обломочных зерен продуктами окисления нефтей, а также широко развиты процессы внутризернового растворения полевых шпатов. В результате воздействия глубинных факторов коллекгор-ские свойства пород триаса улучшены в интервале мощностью 270 м (5400-5670 м), где зафиксированы признаки тектонической трещиноватости и флюидоразрыва. Зоны разуплотнения мощностью от 0,5 до 1,5 м выявлены также Г Г. Сысоловой и Е.А. Предтеченскои в составе песчаного пласта Ю,5 надояхского горизонта при изучении керна параметрических скважин Восток 1, 3. В разрезе скважины Восток 1 в интервале глубины 2600-2750 м зафиксировано три интервала разуплотненных песчаников со значениями КПот - 19,6 -21 5% Аналогичные примеры можно привести для Крапивинского, Игольско-Талового, Весеннего, Первомайского, Кальчинского, Пихтового, Северо-Демьянского Тайлаковского и др. месторождений. Интервалы разуплотненных пород также выявлены в составе нижне-среднеюрских продуктивных горизонтов на ряде площадей Фроловской, Варь-Еганской, Тымской, Часельской, Уват-Мегионской, Нюрольской и др. СФЗ. -1ШЮ Ку А_1_

Теоретические кривые (Перото Г.Н.. Малюшко Л.Д..1975)

| | интенсивность катагенеза (I)

| J коэффициен т уплотнения (Ку)

I | число контактов на 1 черно (А)

Фактические данные (скв. У реш опекая 414)

| 4 ч | интенсивное!!. катепеза (I )

коэффициент уплотнения (Ку )

|число контактов на I зерно (А)

| « | значения коэффициентов

Рис. 9. Изменение коэффициентов катагенеза с глубиной в мелкозернистых песчаниках Уренгойского района.

Автором были составлены карты распределения зон разуплотнения для каждого нижне-среднеюрского песчаного горизонта. Основная часть аномалий оказалась расположенной в пределах крупных и оперяющих их более мелких надрифтовых желобов: Колто-горско-Уренгойского, Худдутейского, Усть-Тымского, Чузикского и др. В породах зимнего

горизонта зоны разуплотнения выявлены в пределах Худуттейского и южной части Колтогорско-Уренгойского надрифтовых желобов, шараповского - в пределах Худуттейского, Аганского, Усть-Тымского, центральной и южной части Колтогорско-Уренгойского желобов (рис. 10), надояхского — в пределах Надымской впадины, южной оконечности Аганского надрифтового желоба, центральной и южной частей Колтогорско-Уренгойского и Худуттейского желобов. Зоны разуплотнения в породах вымского и малышевского горизонтов сосредоточились в пределах Худуттейского грабен-рифта, Надымской, Нюрольской впадин, южной оконечности Аганского желоба, в пределах Салымской группы поднятий, Усть-Тымского и Чузикского надрифтовых желобов. Особенности распределения зон разуплотнения связаны с тектонической активностью фундамента и динамикой ее проявления во времени. Очевидно, с конца раннеюрского и на протяжении всего среднеюрского времени восточный Худосейский грабен-рифт не проявлял себя, как активная тектоническая структура, что согласуется с выводами, сделанными ранее B.C. Сурковым, В.Н. Крамником и др. (2005) на основании геолого-геофизических данных.

Рис. 10. Схематическая карта распределения зон разуплотнения в отложениях шараповского горизонта Западно-Сибирской плиты (на основе карты катагенеза OB под ред.

A.C. Фомичева, 2000 г. и карты тектонического строения нижнеплитного комплекса под ред.

B.C. Суркова, 2005 г.). Составили: Е.А.. Предтеченская, A.C. Фомичев, 2008 г.

Границы: 1 - административные, 2 - распространения отложений (по В.П. Девятову, A.M. Казакову и др.), 3 - палеозойского обрамления: 4 - рифтовые зоны по ВС Суркову; Шкала катагенетической превращенное™ OB (по И.И. Аммосову) в у. е.: 5 - менее 7.5; 6 - 7.5-8.0; 7 - 8.0-8.5; 8 - 8.5-9.0; 9 - 9.0-9.5; 10 - 9.5-10.0; 11 - 10.0-11.0; 12 ->11.0; 13 - зоны разуплотнения.

Налрифтовме желоба

1. Колтогорско -Уренгойский

2. Ямальский

3. Парусный

4. Худуттейский

5. Пякипурский

6. Аганский

7. Усть - Тымский

8. Чучикский

9. Худосейский

EU1 ЕЕ32 В О5 Ж- О7

Зоны надрифтовых желобов и дизъюнктивных нарушений, проникающих в чехол, по данным О.В. Шигановой, характеризуются также гидрохимическими аномалиями. Установлено,что концентрации магния, С02 и щелочей в подземных водах в пределах аномальных зон на несколько порядков выше фоновых. Если источником повышенных концентраций щелочей и магния в подземных водах в процессе флюидомиграции могут служить вмещающие породы, то одним из источников С02, кроме OB, заключенного в самих породах, может являться и ювенильная углекислота, поступающая по зонам разломов. О существенном вкладе последней в формировании юрского гидрогеологического комплекса ранее сообщалось рядом исследователей (A.A. Розиным, З.Я. Сердюк, Е.А. Барс и др.).

Зоны долгоживущих глубинных разломов, способствующие разуплотнению пород осадочного чехла, по мнению многих исследователей, неоднократно подновлялись в юрское и меловое время. Это создавало предпосылки для активной миграции флюидов, переформирования залежей, образования многопластовых месторождений и изменения фазового состояния УВ в продуктивных горизонтах и пластах. На основании анализа собственных материалов автора и по литературным данным можно заключить, что при формировании ряда месторождений в районах Центрального Приобья (Самотлорское, Верхне-Коликеганское и др.), где проявились активные тектонические процессы, углекислый газ и глубинное тепло поступали по зонам разломов кратковременно, стадийно и пульсационно. Тем не менее, даже небольшое увеличение плотности теплового потока способствовало активизации вертикальной миграции флюидов и их продвижению в верхние горизонты юр-ско-неокомского разреза. Так, Колтогорско-Уренгойский мегапрогиб в посттриасовое время стал линейным очагом интенсивного нефтегазообразования, которое завершилось формированием многопластовых нефтегазоконденсатных месторождений, приуроченных к линейным контрастным поднятиям I и II порядка вдоль его бортов. Ширина этой линейной зоны варьирует от 1,1 до 3,5 км. При этом глубинные УВ газы с 6С13 = (-34) - (-38) °/оо мигрировали из нижнеюрских в верхнеюрские и неокомские ловушки (Чахмахчев и др., 1990). Подобная картина характерна и для Ямальского НГР, где УВ скопления в юрских и неоком-ских отложениях относятся к единому «юрскому» генетическому типу. По мнению Г.П. Евсеева и Н.М. Кругликова (1975), с этих позиций важную роль в нефтегазонакоплении могли сыграть также Худуттейский, Худосейский, Аганский, Чузикский надрифтовые желоба, которые генетически связаны с рифтовой системой северной части Западно-Сибирской НГП. Тектоническое развитие этих структур имело большое значение для масштабного нефтегазообразования и аккумуляции крупных и гигантских газовых и газоконденсатных скоплений на севере провинции - Большого Уренгойского, Южно-Русского, Геологического, Заполярного, Губкинского, Медвежьего, Ямбургского и др. Этому способствовали большая мощность осадочных толщ (до 6000-9000 м в районе СГ- 6 и Большехетской впадины) и наличие в их составе качественных, надежных флюидоупоров.

Таким образом, при прогнозе участков и зон развития улучшенных коллекторов следует учитывать наличие на данной территории сейсмонапряженных зон и дизьюнк-тивных нарушений, проникающих из фундамента в осадочный чехол. Эти зоны, по данным ряда исследователей (Белкин, Медведский, 1987; Кирда, Некрасов и др., 1995; Нассонова, 2008 и др.), могут быть связаны как с проекцией в осадочную толщу границ тектонических блоков, испытывающих подвижки с переформированием структурного плана, с периодической активизацией тектонических движений по разломам древнего заложения, с листрическими разрывами и флексурообразными перегибами. В качестве дополнительных критериев поиска зон разуплотнения, вслед за В.И. Белкиным и Р.И. Медведским, предлагается использовать критерий сближенности сейсмонапряженных зон, формирующих единую стратиформную залежь. Кроме того, предлагается использовать критерий приуроченности тектонически- напряженных зон к горизонтам, насыщенным слабо минерализованными подземными водами, водами с аномально высокой концентрацией гидрокарбонат-иона НС03", повышенным содержанием углекислоты и магния (Предтеченская, Ши-ганова, Фомичев. 2009).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По материалам бурения более 300 глубоких разведочных, опорных и параметрических скважин на основе изучения минеральных и структурных индикаторов преобразования пород, их коллекторских свойств и степени катагенеза ОВ, установлена региональная катагенетическая зональность нижне-среднеюрских отложений Западно-Сибирского осадочного мегабассейна. Показано, что отложения малышевского и вымского горизонтов находятся в зоне среднего катагенеза К2, надояхского и шараповского - в зоне глубинного катагенеза К3, берегового и зимнего - в переходной зоне от глубинного катагенеза к начальному метагенезу К3 - М,. Границы между зонами катагенеза являются скользящими. Их положение зависит от геотектонических, гидро-геохимических, термодинамических условий литогенеза в каждой конкретной СФЗ и на каждой конкретной площади и определяется, в первую очередь, палеоглубиной захоронения отложений и величиной геотермического градиента. Несовпадение границ между зонами катагенеза, установленным по степени катагенеза пород, с зонами, определенными по степени катагенеза ОВ, может свидетельствовать как о влиянии на породы наложенных процессов флюидомиграции (Краснолененский, Уренгойский, Каймысовский, и др. районы), так и процессов регрессивного катагенеза, гипергенеза и структурных инверсий. Между зонами среднего К2 и глубинного катагенеза К3 выделена переходная зона К2 - К3, в пределах которой песчаники и алевролиты претерпели структурные и минералогические изменения, еще не типичные для зоны глубинного катагенеза, но более интенсивные, чем в зоне среднего катагенеза. Переходная зона имеет различную мощность в зависимости от геотектонических, термодинамических, гидро- и геохимических условий. Она выделена в интервалах глубины 30003500 м в Ямало-Гыданской и Обь-Тазовской СФО, 2600-2800 м - в Обь-Иртышской СФО и в наиболее глубоких депрессиях осадочного чехла на глубине 4000-4600 м - в Уренгойском районе Обь-Тазовской СФО. Наиболее высокое гипсометрическое положение эта зона занимает в Обь-Иртышской СФО, где ее верхняя граница проводится на глубине 2250 м - в Назинской СФЗ, опускаясь до 2800 м в Омской и Средне-Васюганской СФЗ.

Региональная катагенетическая зональность нарушается в тектонически - активных зонах (глубинные разломы, тектонические швы, листрические сдвиги, флексурообраз-ные перегибы) с повышенным геотермическим градиентом и признаками тектонической тре-щиноватости и флюидомиграции, где степень катагенетической преобразованности ОВ и вмещающих пород может возрастать на несколько градаций. Минералами - индикаторами наложенных гидротермальных процессов служат кварц, халцедон, опал, каолинит, диккит, протодоломит, кальцит, магнезит, анкерит, бертьерин, реже - хлорит, иллит-смектит, барит, вторичные титанистые минералы (сфен, анатаз, брукит, лейкоксен) в аномальных количествах. Предполагается, что формирование минералов кремнезема и карбонатов в зонах тектонических нарушений происходит сингенетично с заполнением ловушек углеводородами. Об этом свидетельствуют пленки битума, захваченные каемками регенерации кварца и халцедона во время их роста, а также газово-жидкие включения в зернах кварца, желтые цвета люминесценции зерен кальцита в породах, залегающих близ зон дизъюнктивных нарушений. Минералогические аномалии как индикаторы вертикальной миграции флюидов, обусловлены либо формированием повышенных количеств аутигенных минералов, либо минералов, не типичных для данных глубин при обычном, региональном характере постсе-диментационных изменений. Одной из причин развития минералогических аномалий служит наличие дизъюнктивных нарушений, проникающих из фундамента в осадочный чехол - путей миграции УВ и гидротермальных растворов, насыщенных СО, С02. СН3, НгЭ, N2, и Н2. Кроме того, индикаторами миграции и аккумуляции УВ в залежах УВ служат резкие смещения па-лео- и современных ВНК и ГНК, наличие нескольких контактов в пределах одной залежи, где также фиксируются минералогические и структурные аномалии, что, в частности, четко фиксируется на газо-нефтяных месторождениях Вартовского и Каймысовского НГР.

Нижние горизонты осадочного чехла во многих изученных районах Уренгойской, Фро-ловской, Нюрольской, Часельской, Уват-Мегионской и Омской СФЗ, охвачены процессами вторичного разуплотнения в результате растворения и выщелачивания неустойчивых обломков каркаса пород гидротермальными растворами, обогащенными С02, проникающими по глубинным разломам из фундамента в осадочный чехол. Разуплотнение пород

характеризуется интенсивной каолинитизацией и растворением полевых шпатов и формированием крупнозернистых агрегатов каолинита и диккита, растворением кальцитового цемента и коррозией зерен кварца и кварц-содержащих обломков. Масштабы развития зон разуплотнения зависят от времени и длительности активизации глубинных разломов, от интесивности флюидодинамических процессов, а также от глубины залегания, состава и возраста пород фундамента, состава и степени минерализации подземных вод, концентрации в них растворенного С02. В прибортовых частях крупных положительных структур, в районах тектонических швов и флексурообразных перегибов к разуплотнению пород приводят также брекчирование, рассланцевание, повышенная трещиноватость, катаклаз каркасных обломков под влиянием стрессовых напряжений. Последние наиболее интенсивно проявились в отложениях берегового, шараповского и надояхского горизонтов в пределах Нурминского мегавала, Щучьинского палеовыступа, Часельского вала, Приколтогорского вреза, восточной и западной прибортовых частей Медвежьего мегавала, западных районов Демьянского и Каймысовского сводов, Пальниковского поднятия.

Первичные поровые коллекторы в Ямальской, Усть-Енисейской СФЗ и на большей части территории Обь-Тазовской СФО сохраняются до глубины 4000-4100 м (градация мезокатагенеза МК3 - МК<, стадия К2), в Гыданской СФЗ - до 4800 м (градация МК3 - МК4, стадия К3), в Уренгойской - до 5700 м (градации МК4 - МК5, АК1 , стадия К3 - М1). Глубже 5700 м первичный поровый коллектор переходит в трещинно-поровый, вторичный поровый и трещинный. Это соответствует вступлению отложений в начальную подзону зоны глубинного катагенеза и переходу ОВ от градации МКз к градации МК4 (от углей марок Ж и Г-Ж к углям марки К) и сопровождается резким скачкообразным снижением открытой пористости пород от 10-12 до 7-8%. В Нюрольской, Тымской и Фроловской СФЗ Обь-Тазовской СФО, а также в Обь-Иртышской СФО поровые коллекторы сохраняются до глубины 3000-3200 м, а в наиболее глубоких депрессиях осадочного чехла - до 3400 м. Вторичные коллекторы с внутризерновой пористостью вторичного генезиса отмечены в составе вымского и малы-шевского горизонтов, залегающих на породах фундамента, а также в породах нижних горизонтов осадочного чехла (зимнего, шараповского, надояхского) в тектонически-активных зонах. На отдельных площадях вторичная внутризерновая пористость может формироваться и по всему нижнее-среднеюрскому разрезу в результате миграции флюидов при оживлении тектонических движений по глубинным разломам (Средняя, Крапивинская, Уренгойская, Ен-Яхинская и др. площади). Участки развития вторичных поровых, трещин-но-поровых и порово-кавернозных коллекторов намечены на глубине свыше 5000 м в разрезах нижнеюрских отложений на Уренгойской, Ево-Яхинской, Самбургской, Саемтахской и др. площадях Обь-Тазовской СФО и на глубине свыше 6000 м в отложениях тампейской серии триаса, вскрытых Тюменской сверхглубокой скважиной СГ-6 в Уренгойском районе.

Для прогноза фазового состояния УВ в нижне-среднеюрских отложениях наиболее информативными являются папеоглубина их залегания, наличие или отсутствие инверсионных перестроек на различных этапах литогенеза, палеотемпературный режим, величина геотермического градиента и степень катагенетического преобразования пород в каждом конкретном регионе. Необходимо также учитывать влияние дизьюнктивных нарушений, время их активизации, вертикальный и латеральный масштабы проникновения в осадочный чехол и возможность перетока флюидов по тектонически-ослабленным зонам. При прогнозе качества нефтей, кроме типа и состава ОВ и степени его преобразованности, необходимо также учитывать литологические показатели: гранулометрический, вещественный состав обломочной части, состав и количество цемента пород, особенно глинистого и карбонатного, содержание аутигенных минералов (кварц, халцедон, альбит титанистые), а также степень катагенеза вмещающих пород.

При прогнозе зон разуплотнения и улучшенных коллекторов, наряду с катагене-тическими изменениями регионального характера, необходимо учитывать и результаты воздействия на породы наложенных процессов гидротермального метасоматоза при наличии дизъюнктивных нарушений, особенно в зонах долгоживущих глубинных разломов, испытывающих периодическую активизацию, зон повышенной трещиноватости и брекчиро-ванности, сейсмонапряженных зон, выявленных по геолого-геофизическим данным. При этом учет катагенетических параметров позволит получить более надежную основу для выделения стадий и этапов катагенеза отложений для прогноза фазового состояния УВ в

залежах, характера и масштабов миграции нефтяных УВ. Карты распределения катагене-тических аномалий и зон разуплотнения, построенные на основе карт дизъюнктивной тектоники и гидро-геохимических карт для каждого конкретного нефтегазоносного горизонта, позволяют более достоверно определить вертикальный и латеральный масштабы проникновения глубинных разломов в осадочный чехол и оценить степень их влияния на коллек-торские свойства пород, а также повысить достоверность прогноза зон развития улучшенных коллекторов на неразбуренных территориях.

Список основных публикаций автора по теме диссертации В журналах и изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Перозио Г.Н., Предтеченская Е.А. Минералогия песчаников мезозоя ЗападноСибирской плиты / Геохимия, минералогия, петрология, литология, полезные ископаемые Сибири. Записки Всеросс. Минералогич. об-ва, в. 4. - Кемерово: «Наука», Зап - Сиб отд-е, 1977.-С. 10-20.

2. Перозио Г.Н., Предтеченская Е.А., Стасова О.Ф. О преобразованиях состава вмещающих пород и нефтей Западно-Сибирской плиты / Геология и геофизика, № 6, 1982. -Новосибирск: Наука, Сибирское отд-е, - С. 141-145.

3. Перозио Г.Н., Предтеченская Е.А. Способ выявления нефтеперспективных площадей / Авторское свидетельство об изобретении, SU № 1340388, М„ 1985.

4. Предтеченская Е.А., Вакуленко Л.В., Злобина О.Н. Катагенез песчаников нижней и средней юры Уренгойского района / Геология и геофизика, т. 34, № 7, 1993. -Новосибирск: Наука, Сибирское отд-е. - С. 70-80.

5. Предтеченская Е.А. Влияние С02 - содержащих гидротермальных растворов на коллекторские свойства песчаников в зоне катагенеза / Геология и разработка нефтяных и газовых месторохедений. Известия Томского политехи, ун-та, т. 305, в. 8. 2002 - Томск-ТПУ. - С. 62- 70.

6. Предтеченская Е.А., Шиганова О.В., Фомичев A.C. Катагенетические и гидрохимические аномалии в нижне-среднеюрских нефтегазоносных отложениях Западной Сибири как индикаторы флюидодинамических процессов в зонах дизьюнкгивных нарушений / Литосфера, № 6, 2009, Екатеринбург: ИГиГ УрО РАН. - С. 54-65.

7. Девятое В.П., Предтеченская Е.А., Сысолова Г.Г. Литолого-минералогическая характеристика и коллекторские свойства нефтеперспективных мезозойских отложений по керну скважин Восток 1,3/ Известия Томского политехи, ун-та, №1, т. 316 2010. Томск' ТПУ. - С. 87-93.

8. Предтеченская Е.А., Сысолова Г.Г. Вещественный состав и коллекторские свойства юрских отложений Ажарминской зоны (Западная Сибирь) по материалам бурения параметрических скважин Восток 1,3 / Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений, № 10, 2010, М.: ВНИИОЭНГ. - С. 4-11.

9. Предтеченская Е.А., Фомичев A.C. Влияниие разрывных нарушений на температурный режим и катагетические преобразования мезозойских отложений ЗападноСибирской плиты / Нефтегазовая геология. Теория и практика. - 2011. - т. 6. - № 1. - 17 с. - http://www.nqtp.rU/rub/4/12.2011. pdf

10. Предтеченская Е.А. О влиянии катагенетических изменений на нефтегазоносность нижне-среднеюрских отложений Западно-Сибирского осадочного мегабассейна / Нефтегазовая геология. Теория и практика. - 2011. - т. 6. - № 1. - 14 с. - http://www.nqtp.ru/rub/1/11.2011. pdf

11. Ван A.B., Предтеченская Е.А., Злобина О.Н. Продукты вулканизма в юрских отложениях Приуральской части Западно-Сибирской плиты / Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. - 2011, №4. - с. 15-22. М.: ВНИИОЭНГ.

В других журналах и изданиях:

1. Предтеченская Е.А. Эпигенетические изменения в терригенных коллекторах пластов группы А Самотлорского газо-нефтяного месторождения / Вопросы геологии и геофи-

зики Сибири: Матер к конф. молодых ученых и спец. Сибири, Новосибирск: СНИИГГиМС, 1971.-С. 48-49.

2. Перозио Г.Н., Предтеченская Е.А. Особенности преобразования обломочного скелета терригенных пород в эпигенезе / Литология и геохимия мезозойских отложений Сибири. В. 149, Новосибирск: СНИИГГиМС, 1972. - С. 73-78.

3. Предтеченская Е.А. Специфика вторичных изменений на газо-нефтяном и водо-нефтяном контактах Самотлорского месторождения / Новые данные по геологии и геофизике. Тр. СНИИГГиМС. - Новосибирск: НТО «Горное», 1972. - С. 15-18.

4. Предтеченская Е.А. Анализ корреляционных зависимостей между седиментацион-ными, катагенетическими и физическими свойствами песчано-алевритовых пород Западно-Сибирскойй плиты на большиих глубинах / Применение матем. методов и ЭВМ при поиске и разведке месторождений нефти и газа. В. 220, Новосибирск: СНИИГГиМС, 1976. - С. 111115.

5. Предтеченская Е.А., Дорогиницкая Л.М., Демина Р.Г. Минеральный состав и его влияние на физические свойства пород пласта Б-10 Федоровского месторождения нефти / Особенности формирования пород-коллекторов впадин запада Русской платформы. -Минск: БелНИГРИ, 1977. - С. 117-120.

6. Предтеченская Е.А., Маляренко A.B. Специфика вторичных преобразований и геохимия микроэлементов в зоне ГНК Самотлорского месторождения / Особенности формирования коллекторов впадин запада Русской платформы. - Минск: БелНИГРИ, 1977. - С. 78-81.

7. Перозио Г.Н., Предтеченская Е.А., Косухина И.Г. Вещественный состав и катагене-тические преобразования терригенных пород Колтогорско - Уренгойского мегапрогиба и его прибортовых частей / Литология резервуаров нефти и газа в мезозойских и палеозойских отложениях Сибири. - Новосибирск: СНИИГГиМС, 1982. - С. 78-83.

8. Предтеченская Е.А., Девятое В.П., Будников И.В. Литология и коллекторы нижнеюрских отложений Западной Сибири / Геология и нефтегазоносность нижних горизонтов чехла Западно - Сибирской плиты. - Новосибирск: СНИИГГиМС, 1990. - С. 52-63.

9. Предтеченская Е.А. Катагенетические изменения нижне-среднеюрских отложений на территории Томской области / Матер, регион, конф. геологов Сибири, Дальнего Востока и Северо - Востока России. Т. 1. - Томск: ТГУ, 2000. - с. 192-193.

10. Предтеченская Е.А., Вакуленко Л.Г., Злобина О.Н. Катагенетические изменения нижнеюрских песчаных пород Фроловской фациальной зоны (Западная Сибирь) и их влияние на коллекторские свойства / Осадочные бассейны Урала и прилегающих регионов: закономерности строения и минерагения. - Екатеринбург: ИГиГ УрО РАН, 2000. - С. 200204.

11. Предтеченская Е.А., Вакуленко Л.Г., Полякова И.Г., Фомичев A.C. Катагенетическая зональность нижне-среднеюрскиих отложений Обь-Тазовской фациальной области в связи с их нефтегазоносностью / Проблемы литологии, геохимии и рудогенеза осадочного процесса. Матер, к 1-му Всеросс. литол. совещ., т. 2, М: МГУ, 2000. - с. 145-149.

12. Литолого-фациальные и геохимические критерии нефтегазоносносги нижне-среднеюрских отложений Западной Сибири / Казаков A.M., Серебренникова О.В., Девятое В.П., Смирнов Л.В., Головко А.К., Предтеченская Е.А. // Критерии оценки нефтегазоносносги ниже промышленно освоенных глубин и определение приоритетных направлений геологоразведочных работ. Матер. Всеросс. науч. - практич. конф., т. 1. - Пермь: ПК «Звезда», 2001.-С. 163-176.

13. Гурари Ф.Г., Предтеченская Е.А., Зайцев С.П., Пустыльников В.В. Продуктивные пласты средней юры Демьянского района Западной Сибири / Проблемы стратиграфии мезозоя Западно-Сибирской плиты. Матер, к межведомств, стратиграф. совещ. по мезозою Западно-Сибирской плиты. - Новосибирск: СНИИГГиМС, 2003, с.97-107.

14. Предтеченская Е.А., Сапьяник В.В., Сысолова Г.Г. Литолого-фациальные предпосылки развития улучшенных коллекторов в составе нижне-среднеюрских нефтегазоносных комплексов Томской области. / Матер. 1V Всероссийского литологического совещания "Осадочные процессы. Седиментогенез, литогенез, рудогенез (эволюция, тиипизация, диагностика, моделирование). Т.1. Москва: ГЕОС, 2006. - С. 160-166.

15. Предтеченская Е.А., Фомичев A.C. Катагенетические преобразования нижне-среднеюрских отложений севера Западной Сибири / Матер. 7 Уральского литологического совещания «Литологические аспекты геологии слоистых сред». - Екатеринбуог ИГиГ УоО РАН, 2006.-С. 214-217. '

16. Девятое В.П., Предтеченская Е.А., Сысолова Г.Г. К условиям формирования юры и неокома Западной Сибири / Научные чтения памяти В.С.Сакса, Новосибирск- Наука 2006.-С. 179-182.

17. Предтеченская Е.А., Бурлева О.В. Катагенетические аномалии в юрских нефтегазоносных отложениях Томской области как индикаторы дизьюнктивных нарушений / Геологическое строение и нефтегазоносность отложений юго-востока Западно-Сибирской плиты (Томская область). - Томск: ТО ФГУП СНИИГГиМС, 2006. - С. 77-90.

18. К вопросу влияния посгседиментационных наноминералов на фильтрационно-емкостные свойства и нефтеотдачу продуктивных пластов Западной Сибири / 3 Я Сердюк И.Ю. Вильковская, Л.И. Зубарева, Л.И. Исакова, Е.А. Предтеченская, Л.Д. Слепокурова! С.Н. Смолин // Материалы международной академической конференции «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Западной Сибири» - Тюмень-ЗапСибНИИГГ, 2009. - С. 212-216.

19. Предтеченская Е.А. Катагенетические критерии прогноза фазового состояния углеводородов в нижне-среднеюрских отложениях Западно-Сибирского мегабассейна / В сб. «Зоны концентрации углеводородов в нефтегазоносных бассейнах суши и акваторий» Матер Всеросс. науч.-практич. конф. - Санкт-Петербург: ВНИГРИ, 2010. - С. 286-295.

20. Предтеченская Е.А. Катагенетические критерии прогноза нефтегазоносности нижне-среднеюрских отложений Западно-Сибирского осадочного мегабассейна / В сб. «Актуальные проблемы литологии». Матер. 8-го Уральского литологического совещания Екатеринбург: ИГиГ УрО РАН, 2010. - С. 251-254.

21. Предтеченская Е.А. Катагенетические критерии прогноза зон разуплотнения в нижне-среднеюрских отложениях Западно-Сибирского осадочного мегабассейна // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири, 2010, вып. 3. - Новосибирск: СНИИГГиМС -

Подписано в печать 11.04.11. Формат бумаги 60x90/16. Усл. печ. л. 2,6

_ Заказ Тираж 100._

Ротапринт СНИИГГиМСа. 630091, Новосибирск, Красный проспект, 67

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Предтеченская, Елена Андреевна, Новосибирск

71 12-4/15

МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ и ЭКОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

СИБИРСКИЙ НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ, ГЕОФИЗИКИ И МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ (ФГУП «СНИИГГиМС»)

На правах рукописи

ПРЕДТЕЧЕНСКАЯ Елена Андреевна

КАТАГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НИЖНЕ - СРЕДНЕЮРСКИХ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЗАПАДНО - СИБИРСКОГО ОСАДОЧНОГО МЕГАБАССЕЙНА

Специальность 25.00.06 - литология

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Новосибирск, 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ОГЛАВЛЕНИЕ........................................................................ ....................2_з

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................................................................................4_13

Глава 1. Краткие сведения о геологическом строении района исследований 14-54

1.1. Стратиграфия.................................................................................................................................15-18

1.2. Тектоника...................................................................................................................................18-33

1.3. Палеогеография............................................................................................................................33-43

1.4. Нефтегазоносность....................................................................................................................43-54

Глава 2. Методика исследований......................................................................................................................55-66

Глава 3. Состояние проблемы катагенеза терригенных осадочных толщ............67-182

3.1. Стадийность и зональность катагенеза..................................................................68-85

3.2. Минеральные и структурные индикаторы стадий регионального катагенеза..........................................................................................................................................86-130

3.3. Гидротермальные системы мира. Минеральные индикаторы наложенных гидротермальных процессов......................................................130-182

Глава 4. Литология нижне-среднеюрских отложений Западно-Сибирского

осадочного мегабассейна..................................................................................................................183-254

4.1. Ямало-Гыданская и Обь-Тазовская структурно-фациальные области................................................................................................................................................187-228

4.2. Обь-Иртышская структурно-фациальная область..........................................229-254

Глава 5. Региональные катагенетические изменения нижне-среднеюрских

нефтегазоносных отложений Западно-Сибирского осадочного

мегабассейна..................................................................................................................................................255-379

5.1. Ямало-Гыданская структурно-фациальная область..............................................256-270

5.2. Обь-Тазовская структурно-фациальная область................................................271-361

5.3. Обь-Иртышская структурно-фациальная область....................................362-374

5.4. Результаты статистической обработки материала....................................374-379

Глава 6. Катагенетические аномалии в отложениях осадочного чехла

Западно-Сибирского мегабассейна....................................................................................380-416

6.1. Аномалии в зонах ВНК и ГНК нефтяных и газовых месторождений..................................................................................................................381-382

6.2. Аномалии от нефтяных и газовых залежей......................................................382-390

6.3. Аномалии в зонах дизъюнктивных нарушений..........................................390-416

Глава 7. Экспериментальное моделирование катагенетических преобразований песчаных пород в условиях повышенных

температур и давлений в углекислой среде..................................................................417-441

Глава 8. Катагенетические критерии прогноза нефтегазоносности нижне-

среднеюрских отложений................................................................................................442-558

8.1. Критерии прогноза фазового состояния углеводородов........................442-470

8.2. Критерии прогноза качества нефтей........................................................................471 -516

8.3. Критерии прогноза зон разуплотнения и развития коллекторов повышенного качества..................................................................................517-558

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................„п

..........................................................................................................................55У-565

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........

............................................................................................................................566-615

ВВЕДЕНИЕ

Для обеспечения возрастающих потребностей внутреннего рынка углеводородного сырья и долгосрочных экспертных обязательств России, а также для ее успешного выхода на Азиатско-Тихоокеанский энергетический рынок необходимо постоянное наращивание разведанных запасов и внедрение новых методов и технологий поисков и разведки месторождений нефти и газа. (Конторович, Садовник, 2002; Конторович, Коржубаев, Эдер, 2008).

Западная Сибирь продолжает оставаться главным нефтедобывающим регионом страны. В то же время в ее основных нефтегазодобывающих провинциях (Ханты-Мансийском, Ямало-Ненецком АО, Томской области) добыча УВ в настоящее время в несколько раз превысила прирост разведанных запасов, и эта ситуация продолжает ухудшаться (Карасев и др., 2007). Поэтому для обеспечения возрастающих потребностей российской экономики и расширения экспорта УВ сырья необходимо введение в разработку новых месторождения нефти и газа, а также вовлечение в поисково-разведочные работы новых малоизученных районов с высокой плотностью УВ ресурсов, в частности, северо-восточных районов Западной Сибири (Конторович, Садовник, 2002). Геолого-разведочные и поисковые работы прежде всего должны быть обеспечены тщательной научной проработкой материалов геолого-геофизических исследований и глубокого бурения.

В связи с вышеизложенным, нижне-среднеюрские отложения в настоящее время являются одним из важнейших перспективных объектов поисково-разведочных работ в Западной Сибири, особенно в ее центральных и северных районах.

Актуальность исследований

Анализ пространственного распределения месторождений нефти и газа во многих хорошо разбуренных и изученных бассейнов мира позволил ряду исследователей (Валяев, 2005,2006; Дмитриевский, 2003 и др.), вслед за И.И. Аммосовым и В.И. Горшковым (1968) сдеать вывод о вторичности УВ скоплений не только по отношению к вмещающим комплексам пород, но и к осадочным бассейнам в целом. В последние годы большая роль отводится локализованным потокам УВ-флюидов глубинного генезиса, контролирующим их каналам и связанного с ними процессам восполнения залежей нефти и газа в процессе их разработки (Валяев, 2006; Корчагин, Трофимов, 2002; Трофимов, 2006; Руденко, Кулакова, 2006 и др.). Эти явления наиболее контрастно проявляются в зонах тектонических нарушений, проникающих из фундамента в осадочный чехол.

В свете современной флюидодинамической концепции нефтегазообразования (Соколов, Ларченков, 1992; Соколов, 1996; Баженова, Соколов, 2002 и др.) изучение катагенетических изменений нефтегазоносных осадочных пород нижне-среднеюрского комплекса Западно-Сибирского мегабассейна представляется весьма актуальным, так как позволяет не только восстановить постседиментационную историю формирования отложений и наметить катагенетическую зональность разреза, но и по показателям аномальной интенсивности проявления катагенетических процессов дает возможность проследить глубину проникновения глубинных разломов в осадочный чехол и оценить влияние последних на коллекторские свойства пород.

Несмотря на большой обьем проведенных в Западной Сибири исследований по нефтегазоносности мезозойского осадочного чехла, ряд ключевых проблем нефтегазовой геологии, в том числе - связанных с вторичными изменениями пород глубоких горизонтов, остаются дискуссионными. К их числу относится роль дизъюнктивной тектоники и наложенных процессов гидротермального метасоматоза при формировании залежей, миграции УВ и возникновении зон улучшенных коллекторов. Материалы глубокого бурения однозначно указывают на значительную роль процессов глубинной флюидодинамики в возникновении зон вторичного разуплотнения на глубинах свыше 5 км, которые затрагивают и триасовые отложения в тектонически-активных зонах (Уренгойская, Самбургская, Ево-Яхинская, Ен-Яхинская, Геологическая и др. площади).

Цели и задачи исследований

Основной целью работы явилось создание на основе комплексных литолого-минералогических и геохимических критериев схем катагенетической зональности нижне-среднеюрского разреза Западно-Сибирского осадочного мегабассейна для каждой структурно-фациальной зоны в пределах трех основных фациальных областей: Ямало-Гыданской, Обь - Тазовской и Обь-Иртышской, выделенных ранее А.М.Казаковым и В.П.Девятовым (1990). С помощью количественной оценки интенсивности наложенных процессов катагенеза преследовалась также цель выявить масштабы и последствия проявления этих процессов в тектонически-активных зонах, а также установить степень их влияния на коллекторские свойства пород. Эти исследования крайне важны для увязки полученных результатов с геолого-геофизическими данными, в частности, с материалами сейсморазведки 2Д и ЗД для прогнозирования зон развития улучшенных коллекторов на территориях, слабо охваченных поисковым бурением.

Поставленные перед автором цели обусловили необходимость решения ряда задач, главными из которых являлись:

1. Выявить и количественно охарактеризовать минералы-индикаторы изменения пород на различных стадиях катагенеза. Определить доминирующие парагенезы аутигенных минералов и типоморфные особенностей последних для каждой стадии преобразования нижне-среднеюрских песчаных пород. С учетом выявленных структурных и минералогических индикаторов, а также данных о степени катагенеза органического вещества (ОВ) во вмещающих толщах построить схемы вертикальной катагенетической зональности нижне-среднеюрских отложений для каждой СФЗ в пределах основных фациальных областей.

2. Для каждой СФЗ выявить и закартировать зоны развития катагенетических аномалий для всех уровней нижне - среднеюрской песчаной седиментации (зимнего, шараповского, надояхского, вымского и малышевского). Выявить связь обнаруженных аномалий с зонами глубинных разломов и повышенной тектонической активности для каждого песчаного горизонта на территории изученных СФЗ.

3. Определить катагенетические критерии вертикального масштаба проникновения глубинных флюидов в осадочный чехол в зонах тектонических нарушений. Наметить основные зоны разуплотнения в нижне-среднеюрском осадочном чехле с целью прогнозирования их распространения в межскважинном пространстве. Оценить степень влияния катагенетической минерализации и разуплотнения на коллекторские свойства пород.

4. Экспериментально продемонстрировать возможность возникновения вторичной пористости и улучшения коллекторских свойств песчаных пород на больших глубинах под воздействием перегретых водных растворов, обогащенных углекислотой.

В результате решения вышеперечисленных основных задач автором получены выводы, имеющие как научное, так и важное практическое значение.

Научная новизна

• Впервые для нижне-среднеюрских отложений Западной Сибири количественно охарактеризована степень катагенетического изменения структуры обломочного каркаса и цемента пород. На основании выделенных и обоснованных минеральных и структурных индикаторов установлена региональная катагенетическая зональность для каждой структурно-фациальной зоны в пределах Ямало - Гыданской, Обь - Тазовской и Обь -Иртышской фациальных областей.

• Впервые для каждого горизонта нижне-среднеюрской песчаной седиментации с использованием комплекса структурных и минералогических критериев выявлены и прослежены катагенетические аномалии, в ряде случаев совпадающие с аномалиями

катагенетической превращенности ОВ, температурными и гидро-геохимическими аномалиями. Составлены карты распределения катагенетических аномалий для каждого песчаного горизонта нижне-среднеюрской осадочной толщи.

• Впервые выявлена динамика формирования зон развития катагенетических аномалий, в том числе — зон вторичного разуплотнения, обусловленная сменой тектонического режима при формировании осадочного чехла плиты и обрамляющих ее складчатых структур.

• Впервые проведено экспериментальное моделирование процесса вторичного разуплотнения глубокозалегающих песчаных пород в условиях повышенных температур, давлений и при подтоке СОг в тектонически-активных зонах.

Практическая ценность

• Обоснованные в диссертации количественные катагенетические критерии в комплексе с другими геолого-геофизическими и геохимическими критериями позволиляют более однозначно оценить степень преобразованности нижне-среднеюрских отложений в пределах различных в структурном и тектоническом отношении территорий, что имеет важное практическое значение при определении фазового состава УВ, установлении границ главных зон нефте - и газообразования и определении нижнего предела существования коллекторов промышленного типа в каждой структурно-фациальной зоне

• Карты распространения катагенетических аномалий, построенные автором, дают возможность оценить масштабы вертикального проникновения УВ-содержащих флюидов в осадочный чехол по зонам дизъюнктивных нарушений и имеют большое практическое значение при выявлении зон разуплотнения вмещающих пород с улучшенными ФЕС. Прослеживание минералогических аномалий по вертикали и латерали позволяет оценить масштабы миграции флюидов в тектонически-активных зонах, что очень важно при подсчете запасов и оценке ресурсов УВ в каждом НГ резервуаре.

• Экспериментальные работы по моделированию катагенетических преобразований песчаников в условиях повышенных температур и давлений в присутствии СО2, проведенные автором, показали, что: 1) в результате гидротермальной проработки глубоко залегающих полимиктовых песчаных пород под влиянием горячих щелочных растворов, богатых углекислотой, возникает дополнительная емкость вторичного генезиса, что приводит к увеличению открытой пористости, улучшению качества коллектора, и формированию локальных участков разуплотнения; 2) присутствие

углекислоты в растворе способствует возрастанию подвижности битумоидов, что имеет практическое значение при выборе оптимального режима эксплуатации скважин.

Основные защищаемые положения

1. С помощью минеральных и структурных индикаторов в разрезе нижне-среднеюрских отложений выделено 6 зон регионального катагенеза. Малышевский и вымский горизонты находятся в зоне среднего катагенеза (Кг), надояхский и шараповский - в зоне глубинного катагенеза (Кз), зимний горизонт - в переходной зоне от глубинного катагенеза к начальному метагенезу (К3-М1) или в зоне начального метагенеза Мь Первичные поровые коллекторы в Ямало-Гыданской и Обь-Тазовской фациальных областях сохраняются до глубины 4000-4100 м, в Обь-Иртышской фациальной области -до глубины 3000-3200 м, в депрессиях осадочного чехла Гыданской и Уренгойской зон -до 4800 и 5700 м соответственно.

2. В тектонически-активных зонах выявлены катагенетические аномалии, индикаторами которых, наряду с повышенными концентрациями аутигенных минералов, появлением минералов, не типичных для данных глубин, служит несовпадение границ между зонами катагенеза, установленными по структурным и минеральным индикаторам и зонами, установленными постепени катагенеза ОВ. Аномалии прослеживаются на различных стратиграфических уровнях и приурочены, в основном, к зонам надрифтовых желобов и узлам их пересечений. «Сквозные» аномалии прослеживаются снизу вверх по всему нижне-среднеюрскому разрезу вплоть до баженовского флюидоупора, формируя зону вторичной минерализации и разуплотнения..

3. Экспериментально подтверждено предположение о формировании в тектонически-активных зонах интервалов разуплотнения пород и коллекторов улучшенного качества в результате гидротермальной проработки глубокозалегающих полимиктовых песчаников горячими растворами, насыщенными углекислотой. Доказано, что присутствие углекислоты в растворе способствует переходу связанных битумоидов в подвижное состояние, что практически важно при выборе оптимального режима эксплуатации свкажин при добыче тяжелых высоковязких нефтей.

4. Фазовый состав УВ нижне-среднеюрского НГК зависит от степени катагенетического изменения вмещающих пород, наличия инверсионных перестроек и дизъюнктивных нарушении, активизирующихся на различных этапах литогенеза.

Нефтяные залежи приурочены к отложениям, достигшим стадии среднего катагенеза, нефтегазоконденсатные и газо-нефтяные - к переходной стадии от среднего к позднему катагенезу, газовые и газоконденсатные - к отложениям, достигшим стадии позднего (глубинного) катагенеза и раннего метагенеза. Дизъюнктивные нарушения способствуют перетоку УВ из нижних горизонтов осадочного чехла в верхние и формированию флюидов смешанного типа.

5. Основными факторами, влияющими на состав нефтей, наряду с генетическим типом и степенью катагенеза ОВ, являются каталитические свойства, гранулометрический, �