Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Литология и перспективы нефтегазоносности отложений терригеннокарбонатного и карбонатного комплексов девона в районах северного обрамления Прикаспийской впадины

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

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Чан Ань Хао, Москва

¿Г / МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. М. В. Ломоносова

Геологический факультет Кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых

ЧАН АНЬ ХАО

Литология и перспективы нефтегазоносности отложений терригенно-карбонатного и карбонатного комплексов девона в районах северного обрамления Прикаспийской впадины

Специальность: 04.00.17 - Геология, поиски и разведка

нефтяных и газовых месторождений

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

ведущий научный сотрудник А. И. Конюхов

Диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 1998

ОГЛАВЛЛЕНИЕ

Стр

Введение...................................................................................1

Часть первая. Геологическое строение северного обрамления Прикаспийской впадины ...............................................................4

Глава 1. Стратиграфия.............................................................. 4

Глава 2. Особенности тектонического строения................................30

Глава 3. История геологического развития........................................46

Часть вторая. Литология средне- и верхнедевонских отложений и перспективы их нефтегазоносности................................................52

Глава 4. Основные типы пород.....................................................52

Глава 5. Литолого-фациальные особенности размещения средне-верхнедевонских терригенно-карбонатных и карбонатных отложений ... 107

Глава 6. Нефтегазоносность карбонатных и терригенно-карбонатных отложений средне-позднедевонского возраста и ее перспективы......... 123

Зключение.................................................................................138

Защищаемые положения..............................................................140

Литература................................................................................142

ВВЕДЕНИЕ

Прикаспийская впадина и ее обрамление представляют собой один из наиболее перспективных на нефть и газ районов в России. В пределах впадины и ее обрамлений, открыты крупнейшие по запасам месторождения углеводородов (УВ): Оренбургское, Астраханское, Тенгизское и Карачаганакское. К настоящему времени в палеозойском осадочном чехле Урало-Поволжья на глубинах до 3 км выявлены практически все основные залежи нефти и газа и в ближайшие годы в качестве объектов, могущих восполнить разведанные запасы УВ, рассматриваются залежи в отложениях девонского возраста, залегающие на глубинах от 4 до 8 км. Результаты бурения глубоких скважин в южной части Бузулукской впадины доказали высокую перспективность этого направления поисков. В последние годы здесь было открыто несколько новых месторождений: Зайкинское, Росташинское, Давыдовское, Вишневское, Западно-Вишневское, Кононовское и др., связанные с терригенно-карбонатными и терригенными отложениями эмско-эйфельского и живетско-нижнефранского комплексов.

Цель наших исследований заключается в построении детальных литолого-фациальных схем средне- и верхнедевонских отложений северного обрамления Прикаспийской впадины с выделением на этой основе зон, в которых карбонатные породы могут служить хорошими коллекторами для залежей нефти и газа (типы: крупнозернистые биоморфно-детритусовые, рифовые, оолитовые известняки, легко подверженные доломитизации в недрах). Другим направлением стали поиски региональных зон выклинивания и срезания, где могут быть выявлены крупные месторождения нефти и газа. На основе полученных данных построена карта перспектив нефтегазоносности эйфельских и франско-фаменских терригенно-карбонатных и карбонатных образований, которая может быть

полезной в выборе новых направлений геологоразведочных и поисковых работ в исследованном регионе.

В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:

1) Детальное изучение литологического состава средне-верхнедевонских карбонатных и терригенно-карбонатных отложений.

2) Составление литолого-фациальных карт для бийского и афонинского горизонтов эйфельского яруса среднего девона, нижне- и верхнефранского подъярусов и фаменского яруса верхнего девона,

3) Выявление новых зон, перспективных для поисков залежей нефти и газа в вышеперечисленных комплексах отложений.

Для решения этих задач были собраны необходимые материалы по стратиграфии, тектоническому строению и истории геологического развития региона, а также нефтегазоносности отложений терригенно-карбонатного и карбонатного комплексов девонского возраста.

Было построено несколько геологических разрезов, пересекающих основные структурно-тектонические зоны, входящие в состав северного обрамления Прикаспийской впадины в различных направлениях.

Были описаны около 100 шлифов. В результате этого удалось уточнить распределение основных типов пород, участвующих в сложении эйфельского и франско-фаменских интервалов разреза. 10 наиболее интересных образцов были изучены в поле электронного сканирующего микроскопа. Благодаря применению методов дифрактометрического анализа в 15 образцах, представлявших различные типы пород, был установлен точный минеральный состав. В 34 образцах определялись коллекторские свойства.

Научная новизна работы заключается в следующем. Были детализированы литолого-фациальные характеристики средне-верхнедевонских карбонатных и терригенно-карбонатных отложений.

Воссозданы обстановки накопления осадков в девонское время в пределах северного обрамления Прикаспийской впадины, с выделением зон, в которых карбонатные породы могут служить хорошими коллекторами для залежей нефти и газа.

Впервые установлено местоположение древних лагун и приливно-отливных отмелей, а также вдольбереговых баров и подводных намывных гряд, обрамлявших их со стороны моря в эйфельское и франско-фаменское время.

Выявлено, что в районах северного обрамления Прикаспийской впадины находился морской залив, глубоко вдававшийся в сушу, в периферийных частях которого располагались приливно-отливные отмели и лагуны, защищенные со стороны моря вдольбереговыми барами, рифами и биогермными постройками. На этих отмелях и в лагунах накапливались пеллетовые карбонатные осадки и специфические углеродисто-глинисто-карбонатные и глинистые илы с высоким содержанием органического вещества (доманикиты и доманикоидные образования). В эйфельскую эпоху трансгрессии моря распространялись с юга из района Прикаспийской впадины, начиная с раннего франа и в фамене - с востока из Полеоуральского океана.

Практическая значимость работы заключается в том что, результаты исследований могут быть использованы для повышения эффективности геолого-разведочных и поисковых работ с целью открытия новых залежей нефти и газа в терригенно-карбонатных и карбонатных комплексах девона.

Диссертация выполнена на кафедре геологии и геохимии горючих

ископаемых геологического факультета МГУ. Автор выражает благодарность научному руководителю доктору геолого-минералогических наук А.И. Конюхову, научному сотруднику Н.И. Коробовой, а также профессору Ю.К. Бурлину, Е.Е. Картошиной, C.B. Фролову за оказанную помощь, консультации и поддержку в проведении исследований.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ СЕВЕРНОГО ОБРАМЛЕНИЯ ПРИКАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ

Глава 1. Стратиграфия

Протерозойская группа РК Верхний протерозой РГ*2

Отложения верхнего протерозоя (рифей, венд) представляют собой промежуточный комплекс, характерный для рифтового этапа развития Русской платформы, и заполняют узкие локальные грабеннообразные впадины. Однозначно возраст этих отложений был установлен в единичных разрезах: В западной части Саратовского Заволжья, в пределах восточной части Пачелмского авлакогена рифейские образования залегают в погруженных блоках. Это терригенные красноцветные, участками петроцветными терригенно-карбонатные породы. Максимальная глубина, на которой они были всрыты, достигает 4723 м, в то время как глубина кровли фундамента по геофизическим данным превышает 5500 м. Рифейские отложения представлены песчаниками серыми, мелкозернистыми, плотными, тонкослоистыми и алевролитами, темно-серыми, плотными, кварцито-полевошпатовыми. На Болынеузенской площади под фаунистически охарактеризованными отложениями эйфельского яруса среднего девона вскрыта пачка песчаников мощностью 64 м, в которых были определены Михайловой (ИГГД, Санкт-Петербург) микроспоры, свидетельствующие о верхнепротерозойском (рифейском) возрасте пород.

Достаточно обоснован возраст рифейских отложений в пределах Клинцовского выступа Пугачевского свода.

Палеозойская группа

Ордовикская система

Ордовикские отложения были вскрыты бурением на Соль-Илецком выступе, где верхний докембрий перекрывается петроцветными песчано-алевритовыми породами этого возраста. Фаунистически они охарактеризованы в скв. 302 Оренбургской, где в аргиллитах зеленовато-серых, гидрослюдистых, листовато-плитчатых были выявлены акритархи: Baltisphaendium cristatum Donvil, Archaesphaeridium innominatus Tim, Lejopsophosphaera plicata Naum. На породах ордовика со стратиграфическим перерывом залегают отложения среднефаменского подъяруса.

Аналогичные этим отложения были встречены в пределах Восточно-Оренбургского вала, где их мощность более 500 м.

Девонская система

Нерасчлененные отложения силурийской системы и нижнего отдела девонской системы.

Силурийско-нижнедевонские отложения были пройдены в Саратовском Поволжье, а также на южном склоне Пугачевского свода в районе г. Ершов, где они содержали значительное количество фаунистических остатков (Скв. Ершовская № 7. инт. 4790-5010 м и скважина Ершовская № 8 инт. 4070-4914 м). В толще выделяются две пачки: нижняя аргиллитово-карбонатная мощностью 60 м и верхняя карбонатно-песчано-аргиллитовая (мощностью более 240 м). В отложениях верхней пачки была встречена раннедевонская фауна: брахиоподы Resserella sp., Atrypa sp., Howellella sp, трилобиты Eucrinitea sp., остракоды из семейства Beyrichidae.

Помимо явно морских отложений этого возраста в ряде разрезов Саратовского Поволжья описаны континентальные терригенные образования, относимые к эмскому ярусу нижнего девона. Последние были

пройдены в центральной и юго-восточной частях Пачелмского авлакогена, а также в районе северо-западного обрамления Прикаспийской впадины (скв. 1 Миусской, скв. 11 Красно-Кутской и др.), где их мощность достигает 600 м. В разрезе Коптевской площади (скв. 2, 3 в интервалах 2115 - 2208 м и 2077 - 2104 м соответственно), на породах условно протерозойского возраста залегает пачка терригенных пород мощностью около 100 м, которая по данным Писаренко (1986) относится к отложениям такатинского и вязовского горизонтов эмского яруса нижнего девона и койвенского горизонта эйфельского яруса среднего девона. Отложения предположительно этого же возраста были вскрыты на восточном склоне Пугачевского свода (скв. Чалыклинская 35, Весенняя -1).

Средний отдел

Средний отдел на исследовательной территории представлен эйфельским и живетским ярусами, в разрезе которых выделяются более дробные подразделения. Мощность отложений среднего девона, которые представлены как терригенными, так и карбонатными породами, меняется в пределах 591 м (Ершовская скв. - скв. 7) до 624 м (Ю. Ершовская скв. 3).

Эйфельский ярус

Нижний подъярус

Отложения этого возраста распространены в рассматриваемом районе почти повсеместно и обычно залегают согласно на породах вязовского горизонта (нижний девон). Здесь выделяются терригенные и карбонатные образования койвенского, а также карбонатные бийского горизонтов.

В пределах исследованной территории отложения койвенского горизонта представлены карбонатной, глинисто-карбонатной, карбонатно-терригенной и терригенной литофациями. Палеонтологически они хорошо

охарактеризованы по фауне брахиопод, остракод и спорово-пыльцовым комплексам.

Преимущественно терригенный песчано-алеврито-глинистый состав отложений койвенского горизонта наблюдается в пределах Рязано-Саратовского прогиба, восточного склона Пугачевского свода и западного склона Восточно-Оренбургского вала. В пределах северной бортовой зоны Прикаспийской впадины состав отложений этого горизонта становится, как правило, карбонатным.

На юге Бузулукской впадины отложения койвенского горизонта представлены преимущественно карбонатными породами, с редкими прослоями песчано-глинистых осадков в его основании. Севернее, в центральной части Бузулукской впадины койвенский горизонт сложен в основном терригенными образованиями, это породы глинисто-песчано-алевритового и глинисто-алеврито-песчаного состава. Мощность от 0 до 15 м.

Выше залегают отложения бийского горизонта, представленные в большинстве случаев известняками, местами органогенными, строматолитовыми, кавернозно-пористыми с прослоями доломитов и темно-серых аргиллитов. Только в зоне Саратовских дислокаций в этой части разреза преобладают пестроцветные песчано-глинистые породы - мощность от 0 до 140 м.

В пределах Клинцовской вершины Пугачевского свода и в самых западных, прилегающих к Пугачевскому своду районах Бузулукской впадины, бийский горизонт сложен карбонатными образованиями мощностью от 20 до 80 м. Часто выделение отложений этого возраста в разрезе проводится по данным ГИС. Отложения бийского комплекса отсутствуют в ряде разрезов Соль-Илецкого выступа (Дмитровская площадь

скв. 81), и на склонах Жигулевского свода (скв. Тепловская № 2). Мощность бийского горизонта в целом на изучаемой территории изменяется в пределах 7-217 м, увеличиваясь с севера на юг и с запада на восток.

Верхний подъярус

Отложения афонинской свиты отличаются более широким развитием по сравнению с бийским комплексом. В ее составе выделяются несколько самостоятельных циклитов, которые имеют определенное положение в разрезах и представлены морсовским, мосоловским и черноярским горизонтами (Унифицированная стратиграфическая схема девонских отложений Русской платформы, г. Ленинград, 1988 г.).

Морсовский горизонт сложен карбонатными породами. Только в Рязано-Саратовском прогибе и на склонах Пугачевского свода они замещаются аркозовыми песчаниками, гравелитами, алевролитами и глинами с редкими прослоями известняков. В некоторых частях Пугачевского свода и на Коптевской площади в ижних частях разреза преобладают терригенно-карбонатные разности. Фаунистически они охарактеризованы были на Коптевской площади скв. 3 (инт. 2022-2027 м), где были найдены многочисленные раковины остракод Cavellina explicata L. Eg. и брахиопод -Schisophoria sp., Atlypa sp. и др. (инт. 1984-2006 м), а из терригенных разностей был выделен споровый комплекс зоны Periplecotriletes tortus, отвечающей в центральных областях Европейской части России морсовскому горизонту. На Южно-Ершовской площади (скв. 5) в аргиллитах были обнаружены отпечатки раковин пелеципод, характерные для морсовских отложений Саратовского Поволжья. Фаунистически подтверждается возраст морсовского комплекса и на Болынеузеньской площади (скв. 1), где он образован вторичными доломитами, в которых присутствуют остатки криноидей Cuprossorinites rossicus Antr. (мощность до

25 м). В районе Клинцовской вершины Пугачевского свода мощности отложений морсовского возраста значительно сокращены.

Восточнее, в южной части Бузулукской впадины, верхнеэйфельский подъярус по Унифицированной схеме (1988г.) выделяется также в объеме морсовского (клинцовского), мосоловского и черноярского горизонтов. Но здесь ввиду недостаточной палеонтологической охарактеризованности описание морсовского (клинцовского) и мосоловского горизонтов проводится вместе. Следует отметить сокращение мощностей образований данного комплекса в направлении Восточно-Оренбургского поднятия (до 11-20 м) и его отсутствие в районе Соль-Илецкого выступа и его склонов (скв. В. Кардаиловская, Каменная 160, Бердянская 85). Мощность отложений данного комплекса здесь составляет 80 -110 м.

В Зайкинско-Гаршинской зоне палеонтологически обоснован клинцовский возраст отложений в нижней части горизонта в скв. 285 Гаршинской (инт. 4232 - 3240 м) и 565 Зайкинской (4508 - 4521 м). Для него характерно присутствие в массовом количестве остракод Cavellina explicata L.Eg., Aparchitellina monocornis L.Eg. и зонального вида брахиопод Spinatrypa uralica Ljasch. Выше по разрезу в скв. 285 (инт. 4207 - 4224 м), 565 (4535 -4543 м), 520 Всеславской. Мощность отложений мосоловского горизонта в пределах Зайкинско-Гаршинской зоны и западнее достигает 130 м, в Ольховско - Сидоровской зоне составляет 50 - 107 м.

Отложения черноярского горизонта согласно залегают на породах нижележащего комплекса, но распространение их ограничивается южными районами. В районе Пугачевского свода это в основном глинистые породы. Палеонтологически выделение черноярские отложения обосновано в Зайкинско-Гаршинской зоне, а также в более восточных районах -Царевская, Рыбкинская, Самаркинская площади. Фауна была встречена и в

самых южных разрезах бортовой зоны Прикаспийской впадины (скв. 9 Чинаревская, 15 Карачаганак). Отмечается отсутствие отложений этого возраста на Соль-Илецком выступе.