Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Особенности катагенеза пород и нефтегазоносность юрского литолого-стратиграфического комплекса Прикумской нефтегазоносной области (Восточное Предкавказье)

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

Автореферат диссертации по теме "Особенности катагенеза пород и нефтегазоносность юрского литолого-стратиграфического комплекса Прикумской нефтегазоносной области (Восточное Предкавказье)"

ь од

7 ФЕВ 1Г

Государственный Комитет Российской Федерации по высшему образованию

Российский университет дружбы народов УДК 553.981:552.1(470.63) На правах рукописи

Ахмад Абдулькарим Маннаа

ОСОБЕННОСТИ КАТАГЕНЕЗА ПОРОД И НЕФТЕНОСНОСТЬ ЮРСКОГО ЛИТОЛОГО-СТРАТИГРАФИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ПРИКУМСКОЙ НЕФТЕГАЗОНОСНОЙ ОБЛАСТИ (ВОСТОЧНОЕ ПРЕДКАВКАЗЬЕ)

(04.00.17 - геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений)

Автореферет диссертации на соискание ученой сге^ ч кандидата геолого-минералогических на>

Москва- 1995

Работа выполнена на кафедре месторождений полезных ископаемых и их разведки Российского университета дружбы народов.

Научные руководители:

кандидат геолого-минералогических наук, профессор Р.С.Безбородов. кандидат геолого-минералогических наук, профессор Е.И.Тараненко.

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Б.К.Прошляков, кандидат геолого-минералогических наук, доцент Б.П.Назаревич.

Ведущая организация: Институт геологии и разработки

Защита состоится " 6 " марта ■■ 1995 г. в ]5^.часов на заседании диссертационного совета К 053.22.06 в Российском университететдружбы народов по адресу: 117198, ГСП Москва, ул. Орджоникидзе. 3, ауд. 440.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского универсистета дружбы народов по адресу: 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Автореферат разослан ^яшГартГ 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат геолого-минералогическс

горючих ископаемых РАН.

доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. Решение множества нефтегеологических задач лимитируется слабой проработкой проблемы определения гео-флюидодинамического состояния осадочных толщ. Попытки установить закономерности распределения залежей нефти и газа в зависимости от степени аномальности пластовых давлений не дали существенных результатов. Неудовлетворительное состояние геофлюидодинамических исследований в значительной мере объясняется отсутствием простых количественных методой расчета степени уплотнения глин. Разработка теоретических, методических и .практических аспектов геофлюидо-динамики недр представляется в настоящее время одной из наиболее актуальных задач нефтяной геологии.

Це^ь работы -установление связей между нефтеносностью и степенью катагенетического преобразования пород юрского литолого-стратиграфического комплекса.

- определение особенностей преобразования минерального состава пород юрского ЛСК;

- определение закономерностей уплотнения осадочных толщ в Прикумской НГО и особенностей формирования емкостного пространства песчаников;

- определение закономерностей размещения залежей нефти в У и УП юрских песчаниковых пачках в зависимости от степени уплотнения глинистых флюидоупоров.

Методы исследований. Для решения поставленных задач был использован комплекс методов, включавших расчленение и сопоставление геолого-геофизических разрезов скважин, описание корна, петрографическое изучение шлифов пород, исследование образцов с помощью сканирующего электронного микроскопа, определение содержания в породах компонентов, нерастворимых в 10 зиюй соляной кислоте, рентгенофазовый анализ глинистых компонентов пород, определение открытой пористости пород-коллекторов методом насыщения керосином, составление по геофизическим данным графиков распределения уплотнения и внутрипорового давления глинистых пород по разрезам.

Научная новизна. В диссертации впервые для Восточного Предкавказья доказано региональное недоуплотнение палеоген-мезозойской толщи и аномально слабое проявление процессов катагенеза ( в том числе цементирования) юрских межгранулярных коллекторов, связанное с поздним гидродинамическим раскрытием мезозойских литоло-го-стратиграфических комплексов.

Показана возможность улучшения коллекторских свойств пород в ходе катагенеза за счет преобразования цемента обломочных пород, сложенного тонкодисперным каолинитом, в его кристаллическую полиморфную разновидность - диккит.

Практическая ценность работы. Составленные для территории исследований карты коэффициентов уплотнения глинистых пород ниж- • ней и средней юры и анализ распределения месторождений нефти в коллекторских пачках YII и Y позволяют принять КуП - О,5 в качестве граничного для оценки эффективности глинистых флюидоупоров: при Куп> 0.5 глины теряют пластичность и начинают пропускать сквозь себя флюиды.

Доказанное улучшение коллекторских свойств обломочных пород при процессах катагенетического перехода тонкодисперсных каолини-товых цементов в диккитовые позволяет более высоко оценивать перспективы'сохранения пустотной емкости некоторых типов обломочных пород-коллекторов, находящихся на стадии глубинного катагенеза.

Фактический материал. При подготовке работы были использованы геолого-геофизические разрезы около 100 скважин. Для различных видов анализов было отобрано и описано около 150 образцов керна. По всем образцам были подготовлены и описаны петрографические шлифы, а также определено содержание нерастворимого остатка весовым методом. Для 44 образцов определена открытая пористость методом насыщения керосином. Изучен методом рентгенофазового анализа минеральный соста глинистых пород по 30 образцам. Изучены с помощью сканирующего электронного микроскопа около 50 образцов коллекторских пород. Для определения степени уплотнения глин были построены 44 графика изменения с глубиной кажущихся электрических сопротивлений и 4 графика распределения поровых давлений в глинах.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем работы ^f/.O страниц машинописного текста,//. таблиц и В, '7.. рисунков. Библиография включает. п. наименований. 2.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

1. Краткий геологический очерк.

Изучаемая территория расположена'в равнинной части Восточного Предкавказья, охватывая восточные районы Ставропольского края. В 50-х годах здесь были начаты геофизические и буровые работы, которые привели к открытию залежей нефти в палеогеновых, юрских и триасовых отложениях. Геологическое строение и нефтеносность региона отражены в многочисленных публикациях, в связи с чем в 1-й главе приводится лишь краткая компилляция сведений по этим разделам.

По геотектоническому положению Восточное Предкавказье относится к эпигерцинской Предкавказской (Скифской) платформе, фундамент которой сложен разновозрастными и различными по составу палеозойскими породами. В Прикумской нефтегазоносной области (НТО)'фундамент сложен преимущественно среднекаменноугольными глинистыми и серицит-кремнисто-хлоритовыми сланцами с прослоями метаморфизованных песчаников и алевролитов в верхней части, которые вниз по разрезу сменяются чередованием вулканогенных, карбонатных и терригенных пород. Толща интенсивно преобразована и дислоцирована, местами прорвана интрузиями гранитоидов.

Осадочное выполнение представлено мезозойскими и кайнозойскими отложениями почти непрерывной последовательности. По степени дислоцированности и истории развития осадочное выполнение образует два этажа. Нижний этаж, отражающий тафрогенный (по А. И. Летавину) этап развития региона, сложен грубообломочными красноц-ветными отложениями предположительно верхнепермского-нижнетриасового возраста, а также карбонатными, терригенными и вулканогенными породами всех трех отделов триаса. Пермо-триасовая толща интенсивно разбита на множество блоков, испытавших разноамплитудные подвижки в конце триаса - начале юры (киммерийская фаза тектоге-неза). Суммарная толщина нижнего структурного этажа составляет 2-2.5 км, однако на большей части региона отложения тафрогенного комплекса размыта на ту или иную глубину, вплоть до фундамента.

Терригенные и карбонатные отложения юры, мела, палеогена, неогена и антропогена, входящие в состав верхнего структурного этажа, образуют собственно платформенный слабонарушенный чехол, толщина которого изменяется от 3-3,5 км на Прикумской ступени до 10-12 км в Терско-Каспийском передовом прогибе. Примечательной

3

\

особенностью платформенного чехла следует считать наличие полуто-ракилометровой преимущественно глинистой майкопской свиты олиго-цен-нижнемиоценового возраста. Она регионально распространена на территории Предкавказья и на сопредельный территориях и акваториях. В гидрогеологическом отношении она выполняет роль регионального флюидоупора.

Фундамент Предкавказской платформы разбит на разнопорядковые системы блоков. В Восточном Предкавказье на границе' с докемб-рийской Восточно-Европейской платформой выделяется вал Карпинского. южнее которого расположена группа Манычских прогибов. К югу от Восточно-Манычского прогиба с запада на восток протягивается обширная гомоклиналь, выраженная в структуре осадочного чехла и. образующая пологий платформенный склон Терско-Касгшйского передового прогиба. В районе излучины р.Кумы гомоклиналь трансформируется в округлое плато диаметром около 80 км, получившее название Прикумская ступень.

Мезозойские и особенно кайнозойские отложения в значительной мере нивелируют рельеф фундамента. Подвижки блоков фундамента. Проявившиеся как следствие киммерийской и альпийской фаз тектоге-неза. привели к формированию унаследованных малоамплитудных поднятий и впадин платформенного типа.

В истории геологического развития региона четко выделяются три основных этапа: геосинклинальный, тафрогенный и платформенный. Геосинклинальный режим заканчивается в позднем палеозое денудацией герцинских складчатых образований и стабилизацией земной коры. В конце перми - начале триаса обширным грабенообразованием начинается этап формирования промежуточного комплекса, который в позднем триасе - ранней юре претерпел активные блоковые нарушения и денудацию на разную глубину, вплоть до фундамента. Практически сразу же вслед за тафрогенным этапом начался период спокойного регионального погружения и формирования чехла платформенных осадков. Темп осадконакопления периодически менялся, и, в частности, после очень вялого (6 м/млн.лет) осадконакопления в палеогене происходит очень быстрое (80 м/млн.лет] накопление майкопской свиты. В позднем неогене, как реакция на резкое воздымание Большого Кавказа, . произошло быстрое погружение Терско-Каспийского прогиба и формирование обширной гомоклинали и его северного борта, в пределах которого находится изучаемый район. . Происходит структурная перестройка региона, активизация разломов,- переформирование структур. В это же время в результате воздымания вала 4.

/

' Карпинского осадочный чехол был размыт на глубину до 2 км, вследствие чего местами (Бузгинский и Промысловскитй блоки) были смыты майкопские отложения. Произошло раскрытие палеоген-мезозойского водонапорного комплекса и формирование элизионных потоков в пределах всего Восточного Предкавказья.

В нефтегеологическом отношении изучаемая территория входит в состав Прикумской нефтегазоносной области'Средне-Каспийского нефтегазоносного бассейна. Основная нефтеносность связана с Прикумской ступенью, в пределах которой расположена подавляющая часть нефтяных залежей. Нефть найдена в отложениях нижнего и среднего триаса, всех отделов юры, мела и палеогена, однако почти 15% залежей сосредоточено в каллекторских. горизонтах неокома и юры. Небольшие газоконденсатные залежи обнаружены в юрских отложениях, непромышленные притоки газа получены из песчаников среднего Майкопа.

Практически в самом начале поисковых и разведочных работ было установлено, что в Прикумской НТО присутствует нефть двух различных типов. В триасовых, юрских и нижнемеловых отложениях обнаружены легкие высокопарафинистые нефти, тогда как в верхнемеловых и палеогеновых коллекторах найдены утяжеленные смолисто-асфаль-теновые нефти.

2. Строение и история формирования юрского литолого-стратиграфического комплекса.

Работами предыдущих нсслздователей, и прежде всего И.О.Брода, М.С.Бурштара. Т.Г.Жгенти, И.А.Конюхова, Н.А.Крылова, Б.Ф.Кры-нова, А.Л.Летавина. М.й.Мацкевича, Б.П.Назаревича, М.С.Плотникова. Б.К.Прошлякова. Ю.А.Стерленко, В.Т.Фролова и многих других в разрезе юрских отложений Восточного Предкавказья было установлено присутствие всех трех отделов юрской системы, охарактеризовано геологическое строение территории и ее геологическая история.

Нами в разрезе юрских отложений выделены семь существенно песчаных пачек, которые являются природными резервуарами нефти.

В составе низшей юры выделена коллекторская пачка УП.состо- • ящая из нескольких песчаных пластов. Диаграммы ГИС отражают значительную изменчивость литологического состава и толщин этой пачки, гравелитово-песчаные пласты и прослои которой выклиниваются и переходят друг в друга.

Выше по разрезу выделяется толща аргиллитов и переслаивания

5.

ч

аргиллитов и песчаников. Возраст толщи достаточно условно определяется как ааленский. В нижней половине толщи аргиллитов на различных уровнях выделяются фациально неустойчивые, выклинивающиеся песчаные пласты и пропластки. объединяемые в коллекторскую пачку YI. Максимальные толщины пачки YI составляют около 200 м.

Залегающая выше песчанистая и гравелисто-песчанистая пачка Y в нижней своей части относится к верхам ааленского яруса. Большая верхняя часть пачки Y имеет уже байосский возраст. Толщины пачки в центральной и северо-восточной частях территории исследований достигают 150-200 м. Пачка Y представляет собой чередование пластов песчаников, иногда гравелитов с пластами алевролитов и черных аргиллитов. Отдельные элементы разреза отличаются значи-. тельной изменчивостью и фациальными переходами.

Выше коллекторской пачки Y залегает регионально прослеживаемая толща аргиллитов, имеющая толщину 150-200 м, в средней части которой выделяется существенно песчаная пачка IY толщиной от 5 до 20 м. Пачка IY по территории исследований также испытывает фаци-альные изменения.

В верхней части среднеюрской толщи выделяется коллекторская пачка III,возраст которой, по данным Н.С.Плотникова, Д.А.Мирзоева и др.. условно оценивается как батский. В ее составе могут присутствовать 2,3 или даже 4 проницаемых песчаных или граве-лис го-песчаных пласта, разделенных прослоями аргиллитов. Толщины пачки III составляют 30-35 м.

В верхнеюрских образованиях, в наиболее полных разрезах, выделяются снизу вверх II и I коллекторские пачки. Толщина части верхнеюрских отложений, сохранившихся от предмелового размыва составляет на значительной части территории всего 10-15 м. Лишь на востоке она достигает 50-60 м. Пачка II в большинстве случаев представлена известковыми алевролитами и песчаниками иногда гра-велистыми. Пачка I сложена доломитами и ангидритами..

Согласно палеогеографическим построениям после предюрского размыва пермо-триасовых толщ в ракнеюрскую эпоху северо-восточная половина территории исследований вновь становится областью накопления осадков. В юго-западной части поднятиями " фундамента была сформирована область денудации - источник юрского обломочного материала.

Карта изопахит нижнеюрских отложений показывает, что в северо-восточном направлении происходит постепенное увеличение толщин осадков. На значительной части территории в течение раннеюрской 6.

эпохи накопилось всего около 50 м осадков, и лишь на северо-востоке эта величина достигает 170 м. На фоне общего погруже-' ния формируется зона повышенных толщин в направлении площадей: Урожайненская-Пушкарская-Восточная-Байджановская, расположенная под углом почти 90 к региональному плану.

Отложения нижнего отдела юрской системы формировались в условиях теплого гумидного климата и представляют собой субконтинентальные образования прчбрежно-аллювиальной равнины. Каолинито-вый цемент обломочных пород указывает на интенсивное химическое выветривание, приводившее к образованию на выровненных участках водосбора кор выветривания каолинитового состава. Отмеченная выше, субперпендикулярная простиранию борта1бассейна осадконакопле-ния область повышенных толщин осадков, по-видимому представляла собой обширную дельту и авандельту палеореки, стекавшей с расположенных юго-западнее и западнее возвышенностей Ставрополького палеосвода и впадавшей в располагавшуюся на северо-востоке краевую часть морского бассейна.

В связи с предмеловым размывом верхней части среднеюрской толщи карта изопахит средней юры показывает современное распределение толщин отложений, сохранившихся от размыва. Тем не менее наблюдается неуклонное уменьшение толщин всех горизонтов в юго-западном направлении, отражающее приближение к области суши. Таким образом карта изопахит среднеюрских отложений позволяет говорить о принципиальном наследовании общего плана прогибаний по сравнению с нижнеюрским бассейном. Толщины отложений закономерно нарастают до 500-550 м в северо-восточном направлении. В начале средней юры (во время накопления пачки VI} условия осадконакопле-ния соответствовали обстановке прибрежной приливно-отливной равнины, периодически затапливаемой водами опресненного морского бассейна. Во второй половине ааленского века восходящие движения в области суши привели к существенному обновлению и активизации источников сноса обломочного материала. В центральных частях рассматриваемой террирории осадки, образовавшие коллекторскую пачку У, накапливались в субконтинентальной обстановке прибрежной дельтовой равнины, в северо-восточном направлении переходившей в обстановку авандельты или прибрежной части опресненного морского бассейна. После существенно континентальных условий накопления пачки У в байосском веке море заливает территорию Восточного Предкавказья. Устанавливается обстановка верхней части шельфа морского бассейна, соленость которого постепенно приближа-

7.

лась к нормальной. Происходило накопление глинистых осадков. В начале второй половины байосского века обстановка осадконакопления на короткое время изменяется. Вместо глинистых осадков шельфа Формируются песчано-алевритсвые осадки зоны сублиторали и переходной зоны (пачки IY). Регрессивная фаза имела кратковременный характер и в позднем байоссе на территории исследований восстановилась обстановка шельфа морского бассейна нормальной солености, о чем свидетельствуют находки довольно многочисленной фауны, в том числе аммонитов.

В конце среднеюрской эпохи вновь начинается накопление осадков. характерных для условий активной гидродинамики, представленных песчано-алевритовыми образованиями пачки III.

Карта изопахит. построенная для отложений верхней юры, показывает резкое сокращение площади их распространения. Толщина верхнеюрских осадков колеблется от 5 до 30 м и лишь на востоке территории она составляет 50-60 м. Формирование осадков происходило в условиях быстрой аридизации климата.' В реликтовом осоло-нявшемся бассейне накапливались хемогенные доломиты, а в конце верхней юры и ангидриты.

3. Литолого-петрографическая характеристика пород юрского литолого-стратиграфического комплекса.

Основными типами пород, слагающих разрезы юрских отложений являются обломочные и глинистые образования. Резко подчиненную роль играют, присутствующие в разрезе верхней юры карбонатные породы и эвапориты.

Обломочные породы, образующие коллекторские пачки, по структурно-текстурным особенностям могут быть объединены в три группы: гравелиты и крупно-среднезернистые песчаники; мелкозернистые песчаники; алевролиты.

Гравелиты и крупно-среднезернистые песчаники характерны для раразрезов пачек YII и Y, реже встречаются в пачке VI. Породы часто слабо сцементированные, пористые. По составу обломочного материала они обычно относятся к дзухкомпонентйш образованиям, сложенным в основном обломками кварца и фрагмента»® кремнистых и кварцитовидных пород. В породах YII пачки отмечается обогащение обломочного материала фрагментами фельзитовой массы эффузивных пород и обломками кварца, имеющего пирокластическую природу. Содержание обломочных полевых шпатов в большинстве случаев не пре-8.

1ышает 1-3%. Цементом пород часто служит белый рыхлый каолинито-гадобный минерал. При изучении шлифов можно наблюдать различные ;тадии преобразования первичного тонкодисперсного каолинитового 1емента в яснокристаллический диккитовый. Данные рентгенофазового лализа цемента показали одновременное присутствие в смеси как :аолинита. так и диккита. В некоторых образцах в составе цемента "частвует кристаллический сидерит, цементирующий группы обломков.

Мелкозернистые песчаники по данным составляют 30-40% всех Сломочных пород разреза. Для песчаников пачек YII и Y часто ха-¡актерны косослоистые и линзовидно-косослоистые текстуры. Часто :аблюдаются обломки унифицированной и гшритизированной древеси-;ы, ленточные прослои и линзочки черного блестящего каменного уг-

1Я.'

Среди мелкозернистых песчаников также преобладают практи-iecKii двухкомпонентные породы, состоящие в основном из обломков ;варца и Фрагментов устойчивых кремнистых и кварцитовидных пород. ;олевые шпаты в большинстве случаев составляют 1-3% обломочной :асти. Лишь в отложениях IY пачки встречены образцы, в которых бломки полевых шпатов присутствуют в количестве 10-15% от обло-:очной части.

Цементом мелкозернистых песчаников часто служит крем-:исто-глинистая или хлоритово-глинистая масса, а также белый дик-лт. Порошковые дифрактограммы показывают, что в ряде случаев це-;ент является мономинеральным диккитом. В отдельных шлифах в по-iax можно видеть выделения кристаллического сидерита, цементирую-¡его отдельные группы обломочных зерен.

Алевролиты составляют от 40 до 50% всех обломочных пород рекой толщи. Лишь в составе коллекторских пачек YI и Y их роль нижается до 20% и 17% соответственно. Большинство алевролитов одержит более или менее значительную примесь песчаного или гли-истого материала. Характерным компонентом пород является обуг-ившийся растительный,детрит, а в пачках YII и Y - миллиметровые рослойки черного блестящего каменного угля. По составу обломоч-;ого материала алевролиты чаще всего относятся к группе граувак-;овых или граувакково-кварцевых. Цементы алевролитов обычно крем-:исто-хлоритово-гадрослюдистые.

Глинистые породы представлены аргиллитами, которые являются ¡ошширующим , типом пород разреза. Иижне-среднеюрские аргиллиты ■ешю-серые неизвестковистые, .по плоскостям наслоения часто с буглив1вимся растительным детритом и со скоплениями листочков

9.

слюды. Для аргиллитов характерно присутствие тонкокристаллического аутигенного пирита, рассеянного в массе породы или образующего сферические микроконкреции и кубические кристаллики размером до 0,1-0,2 мм. Иногда можно наблюдать кристаллические выделения и микроконкреции сидерита. Примесь алевритового материала в аргиллитах часто достигает 35-45% (алевритовые аргиллиты). Хорошо отмученные, чистые аргиллиты преобладают в глинистой толще ба-йосского яруса. На плоскостях наслоения таких аргиллитов наблюдаются отпечатки пелеципод и обрывков растительной ткани. Для аргиллитов коллекторских пачек VII и У кроме рассеянного обуглившегося детрита характерно присутствие концентрированных форм углистого вещества, обогащающего аргиллиты вплоть до их перехода в углистые породы.

Изучение минерального состава глинистой массы аргиллитов с помощью рентгенофазового анализа показало, что для них характерна достаточно устойчивая ассоциация глинистых минералов, среди которых преобладает иллит, слагающий 50-75% глинистой массы. В виде примеси, составляющей 15-30%, постоянно присутствуют каолинит и хлорит. Монтмориллонит образует очень незначительную примесь и чаще присутствует в составе слабо разбухающих смешаннослойных компонентов типа монтморилло.нит-иллит, количество которых такие незначительно.

Карбонатные породы играют заметную роль лишь в сложении разрезов верхнего отдела юрской системы. Наибольшим распространением пользуются различные доломиты мелко-тонкокристаллическиз, иногда пелитоморфные. Среди доломитов выделяются окремнелые, известковые, глинистые и песчано-алевритовые разности. Известняки образуют прослои толщиной до 0,3 м. Кальцит известняков от мелко- до крупнокристаллического. Наблюдаются оолиты и неопределимые обломки скелетных частей организмов. Часто в известняках присутствует примесь глинистого и песчаио-алевритового обломочного материала. В ряде случаев известняки доломитизированные. В наиболее полных разрезах верхней юры в самых верхах разреза появляются линзовид-ные прослои ангидритов.

В целом для обломочных пород юрского разреза характерен двухкомпонентный минеральный состав обломочной части (преобладание кварца и кремнистых фрагментов материнских пород и очень низкое содержание обломков полевых шпатов). Литические компоненты имеют в основном яшмовидно'-кремнистый состав (за исключением нижней части пачки УП. где заметна роль обломков эффузивных пород). 10.

?реди цементов главенствующую роль играют каолинит и диккит.

Все это указывает на то, что в области эрозии в условиях теплого гумидного климата, на который указывают обильные остатки мстительности, происходило глубокое химическое выветривание материнских пород.

Характер распределения на разрезу минеральных типов лесча-ю-алевритовых пород показывает, что в разрезе намечаются два дала осадконакопления, характеризующиеся закономерным изменением зверх по разрезу минерального состава обломочной части пород. 1ервый цикл охватывает YII и YI пачки и характеризуется снижением золи граувакковых и граувакково-кварцевых пород и увеличением рога олигомиктовых и мономинеральнокварцевых разностей. Второй цикл эхватывает пачки V-II, для которых характерно повторение эволюции минеральных составов обломочных пород, причем переход от пород гачки Y, обогащенных литическими компонентами, к существенно шарцевым породам пачек IY-II сопровождается увеличением роли по-тсвых шпатов в обломочной части пород. Т.о., интенсивность хими-1еского выветривания на суше к концу юрского периода снижается и з бассейна начинают поступать такие относительно неустойчивые <омпонентн, как обломки полевых шпатов.

4. Особенности катагенеза юрских.отложений.

Первые градационные схемы, использующие понятие о стадий-юсти преобразования осадков и осадочных пород, появились в литературе в 50-х годах XX в. В 1953 г. Н.М. Страхов выделил три зтадии: седиментогенез. т.е. образование осадков, диагенез.т.е. тревращение осадков в осадочные породы и эпигенез, т. е. все провесы изменения осадочных пород за время их существования в литосфере. включая их превращение в метаморфические породы. Термин зпигенез со временем стал все чаще заменяться термином катагенез. При этом стадия перехода осадочных пород в метаморфические зыделяется как метагенез.

В 1962 г. Н.Б. Вассоевич предложил выделять подотадии катагенеза: раннюю - протокатагенез, с градациями ПК,-ПКЭ ; среднюю - мезокатагенез, с градациями MKt - МК5 и позднюю - апокатаге-нез, с градациями AKj -АК4 . Каждая из подстадий и градаций были збоснованы углепетрографическими,- физическими и химическими показателями.

В зарубежной геологической литературе нередко использу-

11.

ются схемы постседиментационных изменений осадочных пород, пред- * ложенные Е.Депплосом (1962 г.), Р.У.Фейербриджем (1971 г.) и Ж. Дюнауайе-де-Сегонзаком (1968 г.). Последний выделил стадию раннего диагенеза, соответствующую диагенезу Н.М.Страхова, стадии среднего и позднего (или глубинного) диагенеза, соответствующие катагенезу Н. М.Страхова, и стадию аншиметаморфизма, соответствующую стадии метагенеза.

Анализ схем, предложенных различными авторами, приводит к выводу, что более прогрессивной, детальной и обоснованной является принимаемая в России схема, основанная на комплексных показателях преобразования осадочных пород, среди которых главными являются изменения органического вещества пород. В сравнении с литологической матрицей последнее оказалось более изменчивым и более чутким показателем катагенеза.

Породы юрского возраста в пределах рассматриваемой территории. погружены на глубины 3-3,6 тыс.м, в область высоких температур и давлений. Изучение шлифов и электронномикроскопических снимков показало, что интенсивность катагенетического преобразования песчаников существенно снижается по мере увеличения содержания в них кремнисто-хлоритовых и кремнисто-глинистых цементов. В этих случаях в шлифах можно видеть формирование гидрослюдистых и хлоритовых агрегатов, пропитанных дисперсными выделениями кремнезема. Такие песчаник!! отличаются значительной прочностью и очень низкими коллекторскими свойствами.

В средне-крупнозернистых песчаниках, слабо сцементированных диккитовым цементом и легко рассыпающихся в песок, новообразованная форма регенерированных зерен кварца хорошо видна не только с помощью сканирующего электронного микроскопа, но даже при рассмотрении песчаников под бинокулярным микроскопом.

Так как процесс регенерации кварца происходил в высокопористой среде, обломки приобрели идиоморфную форму с более или менее развитыми плоскими кристаллографическими гранями. В шлифах хорошо видно, чтр регенерация обломочных зерен была остановлена и не привела к полному заполнению пор аутигенным кварцем. В породах сохранилось значительное пустотное пространство, а сама форма пор определяется прямолинейными очертаниями.

Местами кварцевые каемки регенерации, разрастаясь, заполняют все поровое пространство и образуют конформные контакты. Иногда встречаются сутурые или стилолитоподобные контакты между отдельными обломками, в некоторых шлифах наблюдаются микростилолитовые 12.

!

(

ивы. С помощью сканирующего электронного микроскопа четко фиксируются начальные этапы растворения кварцевых зерен. На фотограф« IX хорошо видны так называемые "фигуры травления", возникающие в замом начале растворения кристаллов.

Процессы катагенеза проявились также в преобразовании структуры и состава цементирующей массы гранулярных коллекторов. Цля кремнисто-глинисто-хлоритовых цементов характерно формирова-ше кристаллографически хорошо оформленных агрегатов тонких гластинчатых кристалликов аутигенного хлорита размером около ), 003 мм, пронизанных щетками и удлиненными кристаллами кварца, достигающими 0,02-0,03 мм длины. Хлоритовые агрегаты покрывают гонкой пленкой обломочные зерна. Их образование происходило в свободном, поровом пространстве.

За счет первичной тонкодисперсной каолинитовой массы про-¡сходит'формирование аутигенного диккитового цемента. Диккит об-зазует крупные столбчатые и червеобразные агрегаты псевдогексаго-тльных кристаллов размером 0,2-0,3 мм. При этом переход каолинита в диккит происходит с увеличением порового пространства песча-шков.

Таким образом по парагенезу аутогенных минералов (кварц-щккит) породы-коллекторы юрского ЛСК находятся на стадии раннего метагенеза. В то же время по своим структурно-текстурным )собенностям они относятся всего лишь к стадии перехода от ран-гаго катагенез к среднему.

Это противоречие объясняется тем, что переход каолинита в шккит осуществляется без привноса и выноса Еещества. т.е. сво->одно реализуется в закрытой системе. Процессы же растворения и шреотложения кварца требуют массопереноса, движения флюидов и шболее полно реализуются в гидродинамически открытых системах. ) юрском ЛСК, который длительное время существовал как закрытая шстема, эти процессы были сильно затруднены. Гидрогеологическое >аскрытие комплекса произошло не более 3-5 млн. лет тому назад, ¡следствие чего процессы преобразования пород, связанные с массо-шреносом, только недавно начали проявляться.

Далее в главе приведены результаты изучения петрофизических характеристик юрских отложений, таких, как коэффициент уплотнения \лин по данным кажущихся электрических сопротивлений, распределете поровых давлений в глинах, коэффициент аномальности уплотне-шя песчаников по значениям открытой пористости. Знание этих ха->актеристик позволяет количественно определить геофлюидодинами-

13.

ческое состояние разреза и, в частности, степень его соотвествиз нормальному уплотнению. Нормально уплотненными считаются породы, находящиеся в условиях свободного оттока пластовых и поровых флюидов.

Оценка степени уплотнения глин производилась с помощью графика распределения по разрезу величин КС. Установлено, что в логарифмическом масштабе КС нормально уплотненных глин с глубиной увеличивается линейно, что позволяет легко оценивать степень аномальности по коэффициенту уплотнения Куп , равного отношению фактического КС к нормальному, взятому на той же глубине с графика нормального уплотнения.

Для выяснения особенностей уплотнения разреза Прикумской НГО нами были построены графики уплотнения по 44 скважинам, достаточно равномерно распределенным по району. По этим графикам были определены Куп глин в кровле У и УП пачек юрских песчаников.

Анализ графиков уплотнения позволяет сделать ряд принципиальных выводов. Во-первых, весь разрез от майкопской свиты до Фундамента характеризуется недоуплотнением. иногда значительным. Во-вторых, максимальным уплотнением обладают глины вблизи песчаных пачек, выполняющих роль флюидоотводящих каналов. Расчет уплотнения глин,прилегающих к песчаным пачкам; позволяет оценивать эффективность этих каналов. В-третьих, степень недоуплотнения глин увеличивается с глубиной вниз от 1-й альбской песчаниковой пачки, выполняющей здесь роль регионального коллектора. В-четвертых, степень уплотнения глин в кровле У пачки почти на ЗОХ выше, чем в кровле УП пачки. Следовательно, эффективность флюи-доупоров УП пачки выше, чем У.

Дополнительно по 4 скважинам были построены графики изменения с глубиной поровых давлений в глинах. ' Как и следовало ожидать, на графиках проявились превышения Р над условными гидростатическими давлениями, причем степень аномальности закономерно увеличивается с глубиной.

Распределение по территории изученного района К в кровле У и УП пачек показывает четкую зависимость К от дизъюнктивное нарушенности осадочного чехла: во впадинах и прогибах глины не доуплотнены и резко недоуплотнены. в то время как на поднятиях \ в частности, в пределах Зимнеставкинского вала уплотнение п» увеличивается вплоть до нормального. Особенно заметным уплотнение характеризуется восточная и юго-восточная части района. 14.

/

(омимо глин исследованию были подвергнуты также юрские [есчаники У и УН пачек. Определение открытой пористости по 40 бразцам показало очень высокий разброс значений - от 2-3% до 9-21%. Вместе с тем средние значения К по обеим пачкам весьма |Лизки и составляют 13,0% для У пачки и 12,8% - для УП. Для |Ценки представительности полученных средних нами были рассчитаны качения К для тех же глубин по формуле, рекомендуемой Е. И.Стетю-:ой для разреза Восточного Предкавказья и полученной по резуль-'атам массовых анализов плотности и пористости пород. Рассчеты [оказывают, что определенные нами средние коэффициенты открытой гористости превышают теоретические для У пачки в 2,0 раз, а для 'II - в 2,6 раза. Таким образом, аномальность уплотнения юрских (ес'чаников с глубиной также увеличивается.

Недоуплотнение палеоген-мезозойской части разреза Восточно-'о Предкавказья объясняется действием- двух факторов. Во-первых, [аличие полуторакилометровой глинистой майкопской свиты длитель-юе время весьмя.эффективно сказывалось наизоляции мезозойского юдонапорного комплекса. Во-вторых, раскрытие этого комплекса [роизошло сравнительно недавно (3-5 млн. лет назад) за счет ишления глубинных разломов и глубокой эрозии осадочного чехла ; вплоть до нижнего мела) на отдельных блоках вала Карпинского в юзднеальпийскую фазу тектогенеза.

Волна депрессии, по нашим представлениям, едва достигла Припекой НТО и пока не смогла привести разрез в состояние нор-гального уплотнения. В настоящее время происходит активная раз-тэузка мезозойского водонапорного комплекса, причем движение вод ;существляется по сложным траекториям: латерально по наиболее одержанным коллекторам и нормально по разломам и зонам повышен-юй трещиноватости.

5. Связь нефтеносности разреза с геофлюидодинамическим состоянием осадочного чехла.

В первой части главы приводится краткий обзор публикаций, юевященных рассматриваемой проблеме. Отмечается, что такие ^следования проведены в очень ограниченном объеме и посвящены' лпавным образом связи нефтеносности с изменением минералогического состава и уплотнением глин. Статистически было установлено, что 99% залежей нафтидов в Мексиканском заливе находятся в . /словнях уплотнения глин с КуП = 1.0-0,33. По данным В.В.Колодия,

15.

чем выше коэффициент аномальности пластовых давлений в залежах! тем меньше в них запасы нефти.

С учетом уплотнения глин в кровле Y и YII юрских пачек был произведен анализ распределения залежей нефти в этих.пачках. Е YII пачке нефть находится под флюидоупорами с Куп< 0,5. При более высоких Куп эффективность покрышки снижается и нефть перемещается в Y пачку. Участки распространения залежей в Y и YII пачках в плане не совпадают. Низкой эффективностью характеризуются покрышки над YII пачкой в восточной части Прикумской НГО.

Установлено, что залежи в обеих пачках находятся в условиях активного формирования и нереформирования. Основной нефтегенери-рующей толщей является нижнетриасовая глшшсто-карбонатная неф-текумская свита, из которой нефть транзитом через юрские ловушки мигрирует до аптского регионального флюидоупора и местами даже до I альбской пачки. Высокая гидродинамическая активность недр и повсеместно наблюдаемое гравитационное несовершенство залежей нефти связано с недавним раскрытием глубинных водонапорных комплексов.

Теоретическое обоснование полученных данных позволило нал предложить три модели геофлюидодинамического состояния недр, существенно определяющие их нефтеносность.

Первая модель реализуется в закрытой■системе раннего раскрытия. Главная фаза эвакуации микронефти (ГФэН) начинается сразу же после главной фазы генерации микронефти (ГФгН) или даже прерывает ее. ГФэН имеет большую длительность (несколько десяткоЕ млн. лет и более). Кероген максимально для данных условий реализует свой генерационный потенциал. Гранулярные коллекторы к началу поступления нефти характеризуются высокими коллекторскимя свойствами. Последующее уплотнение глин активизирует прецессь цементации коллекторов за пределами залежей. Для залежей великг вероятность перераспределения на более поздних этапах тектогене-за. АВПД развивается только в отдельных природных резервуарах.

Вторая модель реализуется в закрытой системе позднего раскрытия (ГФэН. как правило.имеет место в альпийскую фазу тектоге-неза). Для глубинных водонапорных комплексов характерно региональное АВПД. Кероген лишь частично реализует свой генерационны! потенциал. Коллекторские свойства природных резервуаров высокие, однако их заполнение затруднено из-за АВПД. НГБ, развивающие« по 2-ой модели, • обладают-более низкой нефтеносностью, чем НГБ. развивающиеся по 1-ой модели. 16.

\

в изначально раскрытой системе, I совпадает с ГФгН. Преобразование керогена в открытых систе-в основном, сопровождается генерацией газа. Гранулярные кол-горы в зоне газообразования испытывают глубокие превращения сак правило, характеризуются низкой емкостью.

В диссертации защищаются следующие основные положения.

1. По петрофизическим данным юрские отложения Прикумской :егазоносной области находятся в состоянии существенного не-шотнения.

2. Литолого-петрографическими исследованиями устанавлива-[ аномально низкая степень катагенетического преобразования сих гранулярных коллекторов, не соответствующая современным ¡обарическим условиям.

3. Распределение залежей нефти в YII юрской пачке контроли--ся степенью уплотнения глинистой покрышки: при коэффициенте >тнения более 0,5-0,6 (КС) глины теряют свойство флюидоупоров.

Ahmad Abdulkarlm Mannah "Special features of rocks catagenesis and oil bearing capacity of Jurassic litologic and stratigraphie complex in Prikumsky oil and даз bearing region (The East Pre-Caucasus)"

Transformation of Mesozolc sediments In Prikumsky oil and bearing region was performed under conditions of "enclosed ;era". Opening of water drive complexés took place 3-5 million •s ago. anomalous high reservoir and porous pressures Impeded r rock compaction and sandstones transformation. High primary >3lty vras preserved In granular reservoirs. Clay permeable and •permeable rocks have the capacity to retain oil fields under jresslon ratio according to resistivity not more than 0,5. igen did not manage to fully use its generating potenclal.

>QI>95r, Объем In. Тир. 100 Ззк, II.

Тип. гУЯй, Орджоникидзе; 3