Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Прогноз нефтегазоносности нижнепалеозойского комплекса Тимано-Печорской провинции с целью обоснования направлений поисково разведочных работ

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

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата технических наук, Данилов, Владимир Николаевич, Москва

/

/

/ ')

л, ' . ^ / /

V 11! V ?'

/

Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ) филиал "Севернипигаз"

На правах рукописи УДК 553.98.044(470.1)

ДАНИЛОВ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

ПРОГНОЗ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ НИЖНЕПАЛЕОЗОЙСКОГО КОМПЛЕКСА ТИМАНО-ПЕЧОРСКОЙ ПРОВИНЦИИ С ЦЕЛЬЮ ОБОСНОВАНИЯ НАПРАВЛЕНИЙ ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНЫХ

РАБОТ

Специальность : 04.00.17 - геология, поиски и разведка нефтяных

и газовых месторождений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

цитель - доктор г.-м. н. Скоробогатов В.А. Москва-1999

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение 4

1. Состояние изученности проблемы 9

2. Особенности геологического строения и нефтега- 18 зоносность нижнепалеозойского карбонатного

комплекса

2.1. Формационная и структурно-литологическая 18 характеристика

2.2. Геологическое строение и тектоника 39

2.3. Закономерности размещения скоплений 73 углеводородов

3. Условия формирования и эволюция залежей нефти 98 и газа в нижнепалеозойском карбонатном комплексе

3.1. Методические аспекты проблемы нефтегазонос- 98 ности

3.2. Генетические условия нефтегазообразования 106

3.2.1. Характеристика нефтегазогенерационного 106 потенциала

3.2.2. Эволюция процессов нефтегазообразования 124

3.3. Условия нефтегазонакопления 133

3.3.1. Эволюция структурного плана 133

3.3.2. Закономерности и особенности строения при- 154 родных резервуаров и распространения коллекторов

3.3.3. Оценка степени консервации залежей углеводо- 185 родов

4. Перспективы нефтегазоносности нижнепалеозой- 194 ского карбонатного комплекса

5. Обоснование направлений поисково-разведочных 202 работ

Заключение • 214

Литература 218

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция (ТПП) является одним из перспективных для освоения регионом Российской Федерации, характеризующимся высоким нефтегазовым потенциалом и благоприятным географическим расположением.

По официальной оценке, проведенной на 01.01.93 г., на нижнепалеозойский карбонатный комплекс (НПКК) приходится почти пятая часть начальных суммарных ресурсов (НСР) углеводородов (УВ) провинции. Роль НПКК в текущих приростах их запасов по провинции неуклонно повышалась начиная с середины 80-х годов, достигая в отдельные годы 60%. Однако из-за свертывания геологоразведочных работ (ГРР) и сравнительно больших глубин залегания изученность его неравномерная и недостаточная. Автором с учетом геолого-геофизической информации, полученной в процессе отработки региональной сети сейсмических профилей в пределах провинции (1991-1994 гг.) разработана модель нефтегазообразова-ния и накопления в НПКК, позволившая повысить достоверность оценки перспектив нефтегазоносности и определить наиболее эффективные направления поисково-разведочных работ (ПРР) на газ и нефть.

Цель и задача исследований. Целью работы являлся анализ условий нефтегазообразования и накопления в НПКК для выявления новых наиболее перспективных зон нефтегазонакопления и разработки рекомендаций по направлениям ПРР на основе качественной и количественной (по отдельным районам ТПП) оценки перспектив нефтегазоносности.

Для достижения поставленной цели в работе последовательно решались следующие задачи:

- анализ особенностей геологического строения и формирования НПКК;

- анализ закономерности изменения физико-химических свойств УВ флюидов и размещения скоплений УВ разного фазового состояния;

- оценка генерационного потенциала отложений комплекса и степени его реализации;

- выявление зональности распространения в комплексе коллекторов различного качества на основе цикло-стратиграфического анализа;

- оценка экранирующих свойств локальных, зональных и регионального флюидоупоров;

- реконструкция общей схемы формирования и эволюции УВ систем в отложениях ордовика-нижнего девона;

- качественный прогноз нефтегазоносности;

- экспертная оценка НСР нефти и газа НПКК;

- разработка рекомендаций по дальнейшим направлениям ПРР на изучаемые отложения.

Научная новизна. Разработана новая эволюционная модель формирования УВ скоплений в НПКК, базирующаяся на реконструкции процессов генерации, миграции, аккумуляции и консервации УВ. На основе полученных результатов проведен раздельный прогноз нефте- и газоносности, уточнена зональность распределения скоплений УВ разного состава и фазового состояния и количественная оценка ресурсов нефти и природного газа.

Основные защищаемые положения диссертации.

1. Новая модель формирования УВ скоплений в НПКК. Автором установлено, что процессы нефтегазообразования, накопления и частичного разрушения происходили в течение нескольких основных этапов: раннепалеозойского, позднедевонско-турнейского, визейско-триасового, юрско-четвертичного.

2. Уточнение качественной зональности распределения УВ систем в НПКК ТПП.

3. Новая модель геологического строения гряды Чернышева и обоснование необходимости оценки в ее пределах потенциальных ресурсов УВ.

4. Выделение новых прогнозных зон нефтегазонакопления: гряды Чернышева, поднятия Чернова и северной части Денисовской впадины.

5. Новая концепция ведения ПРР, обоснование наиболее эффективных направлений работ на ближнюю, среднюю и дальнюю перспективу.

Практическая значимость работы. Проведенные исследования позволили дать научное обоснование выбора основных направлений ПРР для изучения нефтегазоносности, обеспечивающих возможность выявления и подготовки новых районов нефте- и газодобычи в северной и северо-восточной частях ТПП.

Апробация работы. Отдельные положения диссертации докладывались на научно-техническом совещании "Карбонатные коллекторы, проблемы геологии и нефтегазоносности" (Киев, 1992г.); семинаре "Современное состояние геологии Тимано-Уральского региона, экология и экономика геологоразведочных работ" (Печора, 1992г.); I и II Международных конференциях "Поиски, разведка и добыча нефти и газа в Тимано-Печорском бассейне и Баренцевом

море" (Санкт-Петербург, 1994, 1996 г.); конференции "Тимано-Печорская провинция - стратегия освоения новых зон и месторождений" (Усинск, 1994 г.); Всероссийской научной конференции "Фундаментальные проблемы нефти и газа" (Москва, 1996г.); Губкин-ских чтениях "Развитие идей И.М.Губкина в теории и практике нефтегазового дела" (Москва, 1996г.); конференции "Малоизученные комплексы Европейской части России" (Москва, 1997г.) Основные положения диссертации изложены в опубликованных работах, тематических и производственных отчетах, программных документах Ухтинской комплексной методической экспедиции "Геоцентр", ГГП "Ухтанефтегазгеология", филиала ВНИИГАЗа "Севернипигаз".

Рекомендации автора по направлениям ГРР использовались при составлении планов работ ГГП "Ухтанефтегазгеология" и П "Севергазпром".

Публикации. Автором опубликовано 12 печатных работ по теме диссертации.

В основу диссертационной работы положены личные исследования автора за время работы в Воркутинской нефтегазоразведоч-ной экспедиции, Ухтинской комплексной методической экспедиции "Геоцентр", ГГП "Ухтанефтегазгеология", Севернипигазе (в настоящее время филиал ВНИИГАЗа "Севернипигаз"), а также результаты бурения глубоких скважин, полевых и промыслово-геофизических работ, тематических и научно-исследовательских работ. В работе использованы материалы и разработки специалистов Ухтанефтегаз-геологии, Печорагеофизики (в настоящее время Севергеофизика), Архангельскгеологии (в настоящее время Архангельскгеолдобыча), Нарьян-Марсейсморазведки, а также ТПО ВНИГРИ (в настоящее время ТП НИЦ), института геологии УрО РАН, ВНИГРИ, ВНИГНИ,

ИГиРГИ и других.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 237 страницах машинописного текста, включая 56 рисунков, 9 таблиц. Список литературы включает 143 наименования.

Диссертация выполнена во ВНИИГАЗе и в филиале ВНИИГАЗа "Севернипигаз".

Автор выражает благодарность за критические советы и постоянную помощь в работе научному руководителю, д.г.-м.н. Скоробога-тову В.А., глубокую признательность за консультации и советы Анищенко Л.А., Богацкому В.И., Данилевскому С.А., Жемчуговой В.А., Малышеву H.A., Мельникову C.B., Никонову Н.И., Пименову Б.А., Теплову Е.Л., а также сотрудникам отдела перспективного развития ГРР филиала ВНИИГАЗ "Севернипигаз", оказавшим в процессе работы большую помощь своими советами, критическими замечаниями и поддержкой.

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ

В Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (ТПП) практически все залежи с промышленными запасами УВ до 1960 года были приурочены к поддоманиковому среднедевонско-нижнефранскому терригенному нефтегазоносному комплексу (НГК). В дальнейшем, по мере продвижения геологоразведочных работ (ГРР) в более восточные и северные районы провинции, характеризующиеся значительным увеличением толщин и большей полнотой разреза отложений осадочного чехла, была доказана промышленная нефтегазоносность более молодых литолого-стратиграфических комплексов (ЛСК): верхнедевонско-турнейского карбонатного, средневизейского терри-генного, верхневизейско-нижнепермского терригенно-карбонатного, верхнепермского терригенного и триасового терригенного.

Научное обоснование перспектив нефтегазоносности вышеперечисленных комплексов в определенной мере опиралось на уже имевшийся опыт их изучения по прилегающим районам Волго-Уральской НГП, где в этих отложениях имелись разведанные и разрабатываемые месторождения УВ. С проблемой же нефтегазоносности досреднедевонских карбонатных отложений ордовика, силура и нижнего девона с самого начала ее постановки положение было намного сложнее, поскольку это была принципиально новая проблема, так как не только в ТПП, но и вообще в России никакого опыта не существовало. Вместе с тем, весь ход развития ГРР в провинции к началу 70-х годов со всей очевидностью и остротой поставил вопрос о необходимости быстрейшего решения проблемы перспектив нефтегазоносности досреднедевонского ЛСК.

Так, при проведении в 50-х и 60-х годах глубокого параметрического бурения и отработки целого ряда региональных сейсмопрофи-лей было установлено, что на обширной территории в центральной и северной частях Ижма-Печорской впадины, в южной части Денисовской впадины, в Хорейверской впадине и Варандей-Адзьвинской структурной зоне (ВАСЗ) отложения основного в ТПП (на тот период) среднедевонско-нижнефранского терригенного НГК отсутствуют, предположительно, в результате их полного размыва в предтиман-ское время, когда многие крупные тектонические блоки в разных частях провинции испытали высокоамплитудное поднятие с выводом ранее отложившихся осадков на дневную поверхность. Отсутствие в ряде районов среднедевонско-нижнефранского НГК заставило искать в этих районах новые перспективные НГК, причем внимание геологов было обращено на широкое развитие достаточно мощных (до 2-3 км и более) толщ досреднедевонских осадочных пород, особенно в северных и северо-восточных районах провинции, представленных в основном карбонатными образованиями различного генезиса и содержащих пласты-коллекторы и плотные низкопроницаемые разности.

Необходимо отметить, что комплекс досреднедевонских отложений, вскрывавшихся скважинами на площадях юго-восточного При-тиманья, издавна привлекал внимание и считался потенциально нефтегазоперспективным, причем в отдельных скважинах даже отмечались признаки слабой нефте- и газонасыщенности песчаников седъельской и нибельской свит ордовика, о чем упоминалось в работе В.А.Калюжного (1959г.)

"Первая промышленная нефть из силурийских карбонатов была получена в 1961 году при разведке Западно-Тэбукского месторожде-

ния, а газ в 1962 году на одном из куполов Нижнеомринского месторождения. Однако на этих месторождениях нефте- и газонасыщенные коллекторы силурийских карбонатов являются лишь нижней частью единых резервуаров массивного типа вместе с нефтегазонасы-щенными песчаниками среднего девона, непосредственно перекрывающими эродированные и выщелоченные карбонаты силура.

Таким образом, уже в начале 60-х годов была доказана принципиальная возможность выявления промышленных залежей нефти и газа в коллекторах силура при наличии соответствующих благоприятных геологических условий. Это позволило поставить задачу изучения литофациальных особенностей ордовикских, силурийских и нижнедевонских отложений, их фильтрационно-емкостных и экранирующих свойств, геохимических и гидрогеологических характеристик, а также выяснения структурно-тектонической обстановки залегания отложений комплекса, выявления основных зон развития ловушек и зон нефтегазонакопления. К этому времени относятся первые труды по литологии и стратиграфии НПКК, среди которых необходимо отметить публикации Першиной А.И., 1962 г, Кушнаревой Т.И. и др., 1966 г. и др.

Обобщение и анализ большого объема геолого-геофизических данных по параметрическим и поисковым скважинам в комплексе с материалами сейсморазведочных исследований по региональным и поисковым работам позволил в 1969 году впервые для всей территории Тимано-Печорской провинции составить сводную структурную карту масштаба 1:500000 по одному из важнейших маркирующих горизонтов разреза осадочного чехла - подошве доманиковых отложений верхнего девона (авторы Б.Я.Вассерман и Е.Б.Шафран). Таким образом, впервые была получена важная обобщающая информация

о геологическом строении, характере и глубинах залегания, площади развития и изменении толщин отложений нижнего структурно-фациального этажа в тех районах, где эти отложения с угловым и стратиграфическим несогласием перекрываются маломощными отложениями тиманско-саргаевской толщи верхнего девона, то есть главным образом в северной и северо-восточной частях провинции, которые по сумме всех данных были признаны в качестве очевидных первоочередных районов для реализации решения этой проблемы.

Таким образом, к началу 70-х годов были сформулированы перспективы нефтегазоносности силурийских и нижнедевонских отложений в виде научного прогноза и определены главные направления ГРР, их задачи и последовательность проведения. Основное внимание было уделено северо-восточным районам ТПП как наиболее перспективным и первоочередным.

В результате практической реализации научного прогноза на обширной территории северо-востока ТПП были получены многочисленные свидетельства промышленной значимости нового НГК: на Возейском и Усинском поднятиях были установлены нефте- и газопроявления из силурийских отложений, а промышленные притоки нефти получены из нижнедевонской (скв.67-Возей) и нижнесилурийской залежей (скв.ЭО-Возей); нефтенасыщение силурийских карбонатов отмечено на Усино-Кушшорской структуре, а также в параметрических скважинах Хорейверской впадины; наиболее интересные результаты были получены на Среднемакарихинской структуре, где в нижнесилурийских и верхнеордовикских карбонатах были выявлены промышленные залежи нефти.

Данный период характеризуется широким спектром работ по разным аспектам нефтегазоносности НПКК. По вопросам геологиче-

ского строения, литологии и стратиграфии [48,50,51,52,83,125,126]; тектоники и нефтегеологическому районированию [15,18,79,80, 117,121,131,133]; коллекторам, покрышкам и перспективам нефтега-зоносности [4,25,26,27,57,82,89,94,104,112,114,124,132]. Необходимо отметить работу Анищенко Л.А. и др. [4], где впервые дана геохимическая характеристика силурийских отложений; работу Соломатина A.B. и др. [112] о прогнозе литолого-стратиграфических залежей УВ в пределах Хорейверской впадины.

После обобщения и анализа результатов этого этапа были даны рекомендации по дальнейшему направлению работ [26]. Наиболее полно программа реализации работ и их результаты изложены в работах по оценке суммарных начальных ресурсов УВ в ТПП по состоянию на 1.01.1979г., 1.01.1984г., 1.01.1988г. и в Комплексных проектах ГРР на нефть и газ в ТПП на 1981-1985г.г., 1986-1990г.г. Реализация данных программ привела к открытию ряда новых крупных районов и зон нефтегазонакопления(табл. 1.1, рис. 1.1).

Основная территориальная приуроченность открытых месторождений - Хорейверская впадина и Варандей-Адзьвинская зона, стратиграфическая - отложения нижнего девона и нижнего силура.

Обширная геологическая информация, полученная в процессе проведенных работ, обобщена в опубликованных трудах по геологическому строению и тектонике [14,28,69,71,82,83,120,129], коллекторам и покрышкам [5,19,22,23,39,46,47,64,53,75-77,95,101-103,115, 116], геохимии [36, 40,62,113], перспективам нефтегазоносности [2,12,71,79,80,85,89,90-92,107,108,123]. Нобходимо особо отметить работы Майдль Т.В., посвященные проблеме коллекторов [66-68], Юдина В.В. [135-140] по тектонике и перспективам Предуральского краевого прогиба и поднадвиговых структур Западного Урал�