Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Прогноз зон нефтегазонакопления с восполняемыми запасами в палеозойских отложениях Волгоградского Поволжья

ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Прогноз зон нефтегазонакопления с восполняемыми запасами в палеозойских отложениях Волгоградского Поволжья"

па правах рукописи

¿у

Спкорская Светлана Вадимовна

ПРОГНОЗ ЗОН 11ЕФТЕГАЗОНАКОПЛЕНИЯ С ВОСПОЛНЯЕМЫМИ ЗАПАСАМИ В ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ ВОЛГОГРАДСКОГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 25.00.12 - Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых

месторождении

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

005549834

5 Ш 2014

Ставрополь - 2014

005549834

Диссертация пыполнепа в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южный федеральный университет»

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Спаниели Эдуард Саркисович

Официальные оппопситы:

Самонленко Юрпй Николаевич,

доктор геолого-минералогических наук, ООО <(Чериоморнефтегаз-2», главный геолог

Ярошеико Анатолий Андреевич,

кандидат геолого-минералогических наук, доцент, Северо-Кавказское отделение Международной академии минеральных ресурсов, руководитель

Нслущан организации:

Кубанский государственный университет, г. Краснодар

Защита диссертации состоится «03» июля 2014 года в 13-00 на заседании диссертационного Сонета Д 212.245.02 при ФГЛОУ БПО «Северо-Кавказский федеральный университет» по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, д. 1, ауд. 416.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВГТО «СевероКавказский федеральный университет» по адресу: 355029, г. Ставрополь, пр-т Кулакова, 2 и на сайте университета 1Шр:/Ау\у\у.псГц.ги.

Автореферат разослан « ^Г» мая 2014 года.

Учений секретарь диссертационного совета, доктор геол.-минерал, наук, профессор ^^ ос В.А. Гридин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В топливно-энергетическом комплексе юга России уже на протяжении многих лет отмечается дисбаланс между добычей УВ и приростом их запасов. Принято считать, что прирост запасов может быть осуществлен только в результате открытия новых месторождений углеводородов (УВ), либо же в результате уточнения геологического строения уже открытых, но мало изученных залежей.

Развитие новых геологических представлений и технологий добычи УВ заставляют по-новому подойти к оценке экономической целесообразности ведения ГР1' и разработке залежей в старых нефтедобывающих регионах с развитой инфраструктурой и достаточно высокой степенью геологической изученности. В последнее время в научной среде все чаще появляются идеи восполнения запасов УВ в разрабатываемых залежах, не только научно обоснованные, но и подтверждаемые фактическими данными.

Большой вклад в изучение возможности восполнения запасов привнесли A.B. Бочкарев и С.Б. Остроухов, на основе изучения геологического строения Волгоградского Поволжья, Северного и Среднего Касния, сформулировав концепцию разломпо-блокового строения и двухэтапного формирования залежей УВ.

IIa юге европейской части России среди перспективных па восполияемосгь запасов УВ можно выделить два региона, имеющих определенное сходство в геологическом строении и развитии: Волгоградское Поволжье н западную часть Тсрско-Каспийского краевого прогиба (ТККП). Динамика показателей разработки месторождений указанных районов во многом подтверждает вертикальную миграцию и восполнение запасов УВ.

Объектом исследования настоящей работы являются зоны нефтегазонакоплепия с восполняемыми запасами УВ в разрезе палеозойского регионального нефтегазоносного комплекса с доказанной продуктивностью в пределах области сочленения юго-восточного склона Воронежской аитеклизы и западного борта Прикаспийской впадины.

Очевидно, что новые представления о геологическом строении и формировании залежей требуют пересмотра методики поисков и разведки новых объектов УВ в указанных регионах, применение которой позволит повысить инвестиционную привлекательность участков недр, включающих зоны нефтегазонакоплепия с восполняемыми запасами.

Количественная оценка этих объемов не входит в число задач, решаемых в диссертации.

Целью диссертационной работы является разработка методики поисков перспективных на восполнение запасов УВ зон нефтегазонакоплепия п обоснование

приоритетных направлений проведения ГРР в пределах центральной части Волгоградского Поволжья.

В ходе исследования для достижения обозначенной цели автором решались следующие задачи:

1) анализ закономерностей геологического строения регионов, характеризующихся разломио-блоковой тектоникой и этапностыо формирования залежей;

2) обобщение имеющихся методик выявления разрывных нарушений и разработка комплексной методики обнаружения зон малоамплитудных разломов как наиболее вероятных проводников УВ в условиях вертикальной миграции;

3) анализ геохимических особенностей УВ и выделение условных и безусловных критериев их миграции;

4) проведение нефтегазогеологического районирования на основе методики прогноза фазового состава флюидов и обоснование приоритетных направлений ГРР.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Оценена геодинамическая активность тектонических элементов области сочленения юго-восточного склона Воронежской антеклизы и западного борта Прикаспийской впадины, послужившая основой прогноза зон нефтегазонакопления с восполняемыми запасами.

2. Выявлены зоны наибольшего распространения малоамплитудиых дизъюнктивных нарушений на основе комплексного анализа геологической, сейсмометрической, промысловой и термобарогеохимической информации.

3. Определены направления современной миграции углеводородов на основе результатов анализа физических свойств и геохимической характеристики нефтей.

4. Выполнен прогноз фазового состояния углеводородов в разрезе девонского регионального продуктивного комплекса.

5. Рекомендованы направления геологоразведочных работ, ориентированных на поиски зон нефтегазонакопления с восполняемыми запасами.

Основными защищаемыми положении,мн являются следующие:

1. Относительная интенсивность геодинамической активности тектонических элементов области сочленения юго-восточного склона Воронежской антеклизы и западного борта Прикаспийской впадины - критерий прогноза зон нефтегазонакопления с восполняемыми запасами.

2. Рациональный комплекс геологических, сейсмометрических, термобарогеохимических, промысловых и статистических исследований, позволяющий выявить пространственное положение зон развития малоамплитудных разломов - путей миграции углеводородов.

3. Схема нефтегазогеологического районирования Волгоградского Поволжья как основа для выбора оптимальных направлений геологоразведочных работ с целью выявления зон нефтегазонакопления с восполняемыми запасами.

Практическая ценность и реализация работы. Полученные результаты исследований могут быть использованы при проектировании ГРР на нефть и газ в пределах Волгоградского Поволжья. Кроме того, разработанная методика может быть применена и в других районах, характеризующихся этапным формированием залежей, например, в пределах западной части Терско-Каспийского краевого прогиба. Представленная методика основана на комплексе уже имеющейся информации в старых нефтедобывающих районах и не требует значительных капиталовложений, при этом позволяет выявить зоны с наибольшей вероятностью проявления процессов «смены» флюидов.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности

Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 25.00.12 -Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений по следующим пунктам формулы специальности: - разработка и совершенствование теоретических основ формирования различных типов месторождений нефти и газа, изучение особенностей их геологического строения и закономерностей пространственного размещения в различных геотектонических областях земной коры; - определение геологических предпосылок формирования месторождений и поисковых признаков; -совершенствование методов поисков и разведки месторождений нефти и газа, оценка их ресурсов и подсчет запасов.

В разделе «Область исследования» содержание диссертации соответствует пункту 1. Происхождение и условия образования месторождений нефти и газа: - геохимия нефти и газа; - условия формирования скоплений нефти и газа в земной коре; - миграция углеводородов; - нефтегазогеологическое районирование недр (нефтегазоносные провинции и бассейны); - проблема происхождения углеводородов, современные подходы в ее решении. Пункту 2. Прогнозирование, поиски, разведка и геолого-экономическая оценка месторождений: - современные методы поисков и разведки месторождений.

Методы исследований, фактический материал и личный вклад. Решение поставленных задач осуществлялось с позиций комплексного подхода к пониманию процесса восполнения запасов УВ и включало изучение тектонических, палеотектонических, палеогеотермических и геохимических критериев, ответственных за формирование уже существующих залежей УВ, а также за генерацию, миграцию и аккумуляцию УВ на современном этапе геологической истории. Основными применяемыми в работе методическими приемами были геосинергетический подход

А.Н. Резникова к изучению осадочно-породных бассейнов, методы термовакуумной декриптометрии, палеотектонический анализ, анализ вертикальных и латеральных изменений геохимических характеристик нефтей залежей Волгоградского Поволжья. Обработка результатов исследований производилась с помощью специализированного программного обеспечения (ArcView, AutoCAD, Corel Draw, STATISTICA).

Термобарогеохимические исследования газово-жидких включений проводились в Лаборатории термобарогеохимии Южного федерального университета при помощи вакуумного декриптографа ВД-5, сконструированного коллективом кафедры минералогии и петрографии Ростовского государственного университета.

Основой для написания диссертационной работы послужили геолого-промысловые данные по месторождениям Правобережной и Левобережной частей Волгоградского Поволжья, многолетние исследования и фондовые материалы ООО «ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть» (в настоящее время филиал «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ВолгоградНИПИморнефть» в г. Волгограде).

Большая часть фактического материала диссертационной работы является результатами личных исследований автора, проведенных за время работы в ООО «ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть» и обучения в аспирантуре Южного федерального университета. За это время автором изучены геологические разрезы более 50 скважин, построено семь обобщенных хропотектонических диаграмм, по 71 образцу керна рассчитаны значения условного показателя динамокатагенеза и экспоненциальной геохронотермы, проведен анализ результатов геохимических исследований более 120 проб нефти по месторождениям региона.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на внутривузовских, региональных и всероссийских научных конференциях и конгрессах, в том числе «Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и регионального природопользования» (г. Новочеркасск, 2011); V-VI Донской нефтегазовый конгресс (г. Ростов-на-Дону, 2011-13); «Актуальные проблемы геологии, планетологии и геоэкологии» (г. Новочеркасск, 2012); «Современные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии Северного Кавказа» (г. Грозный, 2012), «Нефтяная отрасль Чеченской республики» (г. Грозный, 2012), «Фестиваль недели науки юга России» (г. Ростов-на-Дону, 2012), Пленарное заседание на базе структурных подразделений ЮФУ в рамках «Дней российской науки» (г. Ростов-на-Дону, 2013), 10-я Международная конференция «Геленджик-2013. Актуальные проблемы развития ТЭК регионов России и пути их решения» (г. Геленджик, 2013). За научную работу «Новый источник восполнения ресурсной базы углеводородов Северного Кавказа - возобновляемые запасы разрабатываемых залежей» в номинации «Лучшая работа молодых специалистов в

сфере геологоразведочных работ» было присуждено I место (2012 г., региональный конкурс «Гордость нации - ТЭК Дона 2012»).

Публикации. Основные положения опубликованы в 15 научных работах, три из них опубликованы в изданиях, включенных в список, рекомендованный ВАК.

Структура и объем диссертации: Работа состоит из введения, шести глав и заключения. Объем работы - 158 страниц машинописного текста, 7 таблиц, 35 иллюстраций. Библиография включает 99 наименования.

Благодарности. Диссертационная работа выполнена под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Э.С. Сианисяна, которому автор выражает глубокую и искреннюю благодарность. Автор благодарит за всестороннюю поддержку A.B. Бочкарева и С.Б. Остроухова. В процессе выполнения работы огромную помощь оказали В.М. Андреев, А.Н. Резников, В.В. Доценко и Г.Н. Прозорова, C.B. Булатов. Особое внимание автор хочет уделить сотрудникам филиала «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ВолгоградНИПИморнефть» в г. Волгограде: A.B. Назаренко, А.Н. Степанову, Е.А. Калининой и Т.О. Севостьяновой за профессиональный опыт и помощь в предоставлении материалов.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Первое защищаемое положение Относительная интенсивность геодинамической активности тектонических элементов области сочленения юго-восточного склона Воронежской антеклизы и западного борта Прикаспийской впадины - критерий прогноза зон нефтегазонакопления с восполняемыми запасами.

В тектоническом отношении изучаемый регион приурочен к зоне сочленения юго-восточного склона Воронежской антеклизы (ЮВСВА) и западного борта Прикаспийской впадины (ЗБПВ). Продуктивными отложениями в пределах Волгоградского Правобережья в основном являются породы франского и фаменского ярусов девонской системы, в пределах Волгоградского Левобережья - отложения визейского и турнейского ярусов девонской системы и сакмарского и артинского ярусов пермской системы.

Изучением геологического строения и перспектив нефтегазоносности Правобережья занимались многие ученные (Г.П. Батанова, В.Н. Михалькова О.Г. Бражников, A.A. Брыжин, П.В. Медведев и др.), однако основной концепцией геологического строения было пликативное, причем природу антиклинальных структур терригенного девона объясняли как унаследованную от блокового строения фундамента.

В 1994 г. на основе исследований А.Н. Василенко А.В. Бочкаревым была предложена концепция разломно-блокового строения рассматриваемой территории, в которой он определил взаимосвязь расположения выявленных залежей Малышевско-Петровской зоны с выявленными дизъюнктивными нарушениями и установил наличие протяженных линейных структурных трендов, заключенных с востока и запада субмеридиональными дизъюнктивами типа сбросов. В 2006 г. им же совместно с С.Б. Остроуховым была предложена модель двухэтапного формирования залежей. Концепция разломно-блокового строения и двухэтапного формирования залежей легла в основу настоящей работы.

В приближенном виде геологическую историю зоны сочленения ЮВСВА и ЗБПВ можно разделить на несколько стадий. Концепция «двухэтапного формирования залежей» подразумевает генерацию, миграцию и аккумуляцию нефти на первом этапе геологической истории, углеводородного газа - на втором. Однако наличие инверсионных тектонических движений, возможно, способствовало наличию перерывов генерации УВ на том или ином этапе, таким образом, обусловив наличие более двух этапов формирования залежей.

Нефтегазовая история региона началась в раннем и среднем девоне с накопления потенциально материнских терригенно-карбонатных пород с большим содержанием рассеянного ОВ сапропелевого типа. Палеотектонический анализ свидетельствует о погружении материнских пород Волгоградского Поволжья до глубин главной фазы нефтеобразования (3000-4000 м) в период времени с середины карбона до середины палеогена. В настоящее время материнские породы в пределах Волгоградского Правобережья залегают на отметках глубин около 3000-4000 м, Волгоградского Левобережья - на глубине 5600-6300 м, что соответствует возможности проявления породами своего газового потенциала (МК4-МК5).

Анализ общей характеристики развития региона позволил установить, что общее погружение территории на протяжении всей геологической истории с небольшими инверсиями обусловило формирование крупных дизъюнктивных нарушений, хорошо прослеживающихся по границам тектонических элементов и осложненных разломами меньшего порядка субмеридионального и субширотного простирания.

Такие особенности геологического строения обусловили географию месторождений региона, большинство из которых приурочены к границам тектонических элементов. Наличие дизъюнктивных нарушений, современная глубина материнских пород, достигшая главной зоны газообразования, а также существование зон аномально высоких пластовых давлений на глубинах залегания газопроизводящих пород способствуют генерации и вторичной миграции УВ.

При этом продолжительная эксплуатация месторождений региона нарушила природный баланс пластовых давлений и, таким образом, «разбудила» процессы миграции УВ. Причем, поскольку все потенциальные ловушки уже заняты УВ нефтяного ряда, то потоки новообразовавшихся УВ в настоящее время разгружаются в эти ловушки либо за счет растворения в нефти, либо за счет образован™ газоконденсатных систем (рисунок 1). Примечательным является тот факт, что практически все месторождения «группируются» в тренды, вытянутые в северовосточном направлении. Так, в Левобережной части прослеживается Алексеевский тренд нефтяных месторождений, в тектоническом отношении приуроченный к Николаевско-Городищенской предбортовой ступени и тренд газовых месторождений, расположенный в пределах Нижнепермского бортового уступа (рис. 1,2).

В результате детального анализа геологического строения было выявлено, что система разрывных нарушений формирует ступенчатый характер погружения фундамента и осадочного чехла, с выделением положительных и отрицательных структур на всех уровнях тектонических элементов, что подтверждается многочисленными сейсмометрическими данными.

Границы тектонических элементов проходят по крупным дизъюнктивным нарушениям сбросового типа, при этом значительная часть месторождений региона приурочена именно к зонам проявления дизъюнктивной тектоники. Очевидно, что на катагенетические превращения осадочных пород и органического вещества Волгоградского Поволжья оказало влияние не только погружение территории, но и процессы, связанные с деформациями осадочного чехла. Каждый тектонический блок имеет свое геологическое прошлое, при этом по мере погружения осадочного чехла отмечено явное чередование интенсивности геодинамики - сил сжатия и растяжения в отдельных тектонических блоках.

Автором установлено, что к зонам приподнятых блоков приурочены основные линии алгебраически максимальных напряжений, обуславливающие формирование зон разломов. Таким образом, именно эти участки будут отличаться наибольшей геодинамической активностью. Чередование положительных и отрицательных структур отмечается на разных иерархических уровнях тектонических элементов — начиная от погружающегося ЗБПВ и относительно поднимающегося ЮВСВА до мелкоблокового строения отдельных месторождений УВ изучаемого региона.

Параллельно Алексеевской гряде месторождений УВ выделяются и другие тренды с установленной и неустановленной нефтегазоносностью, при этом месторождения и перспективные структуры в пределах каждого из трендов создают эшелонированные системы (рис. 2). Для трендов, сопредельных с Алексеевским, свойственны синклинальные структурные формы, наличие которых является

Условные обозначения

Газовая зона Переходная зона Нефтяная зона

h + -F

+ + 4

Кристаллический фундамент

v v v Соленосная толща

| i | i | Карбонатные породы

-8000

Дизъюнктивное нарушение

Предполагаемое дизъюнктивное нарушение Направление миграции УВ

Рис. - 1 Схема двухэтапного формирования Волгоградского Поволжья (C.B. Сикорская, 2011)

Рис. - 2. Эшелонированные структурные (разломно-блоковые) тренды и зональность нефтегазонакопления в пределах фрагмента Николаевско-Городищенской ступени (C.B. Сикорская, 2012 г.)

подтверждением описанного механизма формирования положительных и отрицательных тектонических элементов II порядка, только на более низком иерархическом уровне.

Таким образом, расположение зон нефтегазонакопления с восполняемыми запасами во многом зависит от геодинамической активности того или иного тектонического элемента, определение которой может быть осуществлено с помощью методических приемов геосинергетического похода А.Н. Резникова. Сущность этого метода заключается в определении количественного критерия геодинамической возбужденности, или активности, осадочно-породных бассейнов - условного показателя динамокатагенеза (УПДК, Э). Данный показатель зависит от значения отражательной способности витринита и экспоненциальной геохронотермы (формула 1):

п о* ро

О = 1,4*(--г-——)15 (1)

где Я° - отражательная способность витринита, %;

&; - экспоненциальная геохронотерма, учитывающая геотермическую историю продуктивного комплекса пород и определяемая по формуле 2:

£ =i0iooo

(2)

где г£ - параметр температурного воздействия, зависящии от геологической истории региона, а именно от наличия инверсии на протяжении всего развития (формула 3):

<=> ■ (3)

Поскольку одновозрастные породы различных тектонических элементов залегают на различных глубинах, то целесообразно сравнивать не отдельные значения УПДК (О) для каждого комплекса пород, а характер его изменения с глубиной.

Поэтому для каждого тектонического элемента изучаемого региона были построены графики изменения УПДК с глубиной залегания исследуемых пород, которые свидетельствуют о линейной зависимости этих параметров. При этом об относительной интенсивности геодинамической активности можно судить по угловому коэффициенту к (формулы 4, 5 и 6). Соответственно, чем выше угловой коэффициент к, тем тектонический блок более активен.

0=кхН+Ъ; (4)

(5)

Д., - О,

Я - Н, .

(6)

где D — УПДК; Н- глубина отобранного образца, м; к- угловой коэффициент, а - угол наклона линии тренда к оси глубин, b - глубина отбора верхнего образца, м.

Расчеты и построение графиков осуществлялись в основном для отложений нижнего структурного этажа тектонических элементов III порядка: Арчединско-

Донского прогиба, Кудиновско-Романовской приподнятой зоны, включающей Кудиновско-Коробковский вал и Романовскую структурную террасу, Уметовской депрессии, Антиповско-Щербаковской приподнятой зоны, Николаевско-Городищенской предбортовой ступени и Нижнепермского бортового уступа. Нижний структурный этаж имеет унаследованное от кристаллического фундамента блоковое строение и является непосредственной ареной для миграции «новых» УВ. Расчет значений УПДК производился по 71 образцу из 53 скважин для отложений воробьевского, муллинского, пашийского, саргаевского и др. горизонтов.

Исследуемые тектонические блоки простираются с северо-запада на юго-восток, что соответствует общему погружению территории. Большинство разрывных нарушений имеет ортогональное к выбранному направлению простирание, при этом, как уже было сказано, именно к границам этих элементов приурочена большая часть месторождений Волгоградского Поволжья. Несмотря на общность геологического развития, территории Правобережья и Левобережья характеризуются различными направлениями тектонических движений. Поэтому сравнение значений УПДК осуществлялось отдельно для Правобережной и Левобережной частей Волгоградского Поволжья.

Анализ графиков значений УПДК Правобережной части свидетельствует о наибольшей геодинамической активности Кудиновско-Коробковского вала и Арчединско-Донского прогиба (соответственно коэффициенты к=0,017 и 0,0109). Именно к этим тектоническим элементам приурочены газоконденсатные и газовые месторождения. В пределах Кудиновско-Коробковского сложного вала расположено Степное месторождение, которое A.B. Бочкарев приводит в качестве примера концепции «двухэтапного формирования залежей» (рис. 3).

Гораздо меньшей геодинамической активностью обладает Романовская структурная терраса с угловым коэффициентом к -0,00014 (рис. 3). В ее пределах расположены мелкие нефтяные месторождения, в которых процессы «смены» флюида отмечаются менее интенсивно. Возможно, миграция УВ нефтяного ряда в указанные ловушки происходила в два этапа. Первый этап - наиболее длительный - включал вертикальную миграцию УВ от материнских пород к современным продуктивным горизонтам. Второй этап, менее продолжительный, заключался в латеральной миграции в пределах продуктивных пластов и непосредственной аккумуляции в ловушках. Низкий показатель геодинамической активности говорит об отсутствии крупных зон распространения дизъюнктивных нарушений, по которым миграция могла бы осуществляться в более короткие сроки. Таким образом, можно сделать вывод о небольших перспективах Романовской структурной террасы на предмет восполнения запасов УВ.

Уметовская мульда из всех тектонических элементов Волгоградского Правобережья характеризуется наименьшей геодинамической активностью (к=0,0000408), при этом здесь открыто только одно нефтяное месторождение -Чухонастовское, единственная залежь которого приурочена к бобриковским песчаникам верхнего структурного этажа. Очевидно, здесь отсутствуют проводящие разломы, а также структуры, благоприятные для аккумуляции УВ, что позволяет говорить о бесперспективности данного тектонического блока на предмет восполнения запасов.

Анализ геодинамической активности Левобережья не является столь показательным, что связано, возможно, с наличием крупной соленосной толщи пермского возраста, замедляющей динамику всех катагенетических процессов. При этом однозначно высокой активностью обладает Нижнепермский бортовой уступ (к=0,0018), к которому приурочен тренд газовых месторождений - Комсомольское, ЮжноКисловское, Соддатско-Степновское. Антиповско-Щербаковская приподнятая зона и Николаевско-Городищенская ступень характеризуются меньшим угловым

Рис. 3 - Графики зависимости УПДК от глубины по месторождения Волгоградского Правобережья (C.B. Сикорская, 2012)

коэффициентом (угловой коэффициент к в каждом тектоническом элементе составил 0,00004), однако и коэффициент корреляции недостаточно высок. Таким образом, можно сделать вывод, что образцы керна, по которым определялись значения УПДК, не

представительны (рис. 4). Низкие коэффициенты корреляции можно объяснить и влиянием крупной соленосной толщи нижнепермского возраста, притормаживающей все катагенетические процессы.

Таким образом, установленную закономерность чередования положительных и отрицательных структур автор объясняет чередованием сил сжатия и растяжения, что подтверждено проведенными исследованиями. В настоящей работе выполнен анализ геодинамической активности на уровне тектонических элементов третьего порядка, и это вполне отвечает поставленной задаче - выявить зоны нефтегазонакопления для дальнейших, более детальных исследований в области изучения проводящих разломов и геохимических свидетельств современной миграции УВ.

При этом можно с определенной уверенностью утверждать, что данная методика позволяет выявлять перспективные объекты с потенциальным восполнением запасов и на более низких уровнях.

Рис. 4 - Графики зависимости УПДК от глубины по месторождения Волгоградского Левобережья (C.B. Сикорская, 2012 г.)

Второе защищаемое положение

Рациональный комплекс геологических, сейсмометрических,

термобарогеохимических, промысловых и статистических исследований.

позволяющий выявить пространственное положение зон развития малоамплитудных разломов - путей миграции углеводородов.

Дизъюнктивные нарушения Волгоградского Поволжья характеризуются малыми амплитудами, что значительно усложняет поставленную задачу. Предлагаемая методика предполагает комплексирование большого количества способов обнаружения сбросов (дистанционные, визуальные, сейсмометрические, геолого-промысловые, статистические и термобарогеохимические).

На основе сейсмометрических данных Ю и ЗЭ была установлена общая картина геологического строения. Временной разрез по региональному профилю, свидетельствует об основной концентрации разрывных нарушений на западных и восточных границах Кудиновско-Коробковского сложного вала, а также Левобережной части Волгоградского Поволжья.

Статистические методы обработки наблюдаемых разрывных нарушений и их пространственной ориентировки позволили выявить важные закономерности в развитии активных сбросов и сбросо-сдвигов и дать прогноз степени их активности и пространственной ориентировки. Построенные розы-диаграммы пространственной ориентировки дизъюнктивных нарушений Волгоградского Левобережья свидетельствуют о северо-восточном простирании сбросов, что совпадает с ориентацией границ основных тектонических элементов Волгоградского Поволжья.

Применяемые геолого-промысловые методы базировались на анализе разрезов соседних скважин на основе комплекса ГИС и результатов опробования и позволили выявить наличие малоамплитудных дизъюнктивных нарушений. Несоответствие разрезов в комплексе с различными результатами опробования в пределах одного пласта, расположенного в разных скважинах на одинаковых гипсометрических отметках, с достаточной точностью позволили прогнозировать наличие нарушения между скважинами. Существенным недостатком является невозможность определения точного пространственного положения дизъюнктива.

Термобарогеохимические методы были применены для получения прямых доказательств наличия разрывных нарушений. Их сущность заключается в изучении распределения максимальных палеотемператур, определяемых на основе термобарогеохимических исследований газово-жидких включений. Для решения поставленной задачи автором из 47 образцов горных пород по месторождениям Волгоградского Правобережья были отобраны семь, в пределах которых при изучении под микроскопом были обнаружены гидротермальные кальцитовые трещины, содержащие газово-жидкие включения. На следующем этапе исследования образцы были изучены методами термовакуумной декриптометрии с помощью вакуумного декриптографа ВД-5.

Во всех полученных декриптограммах отчетливо выделяются два пика газовыделения, т.е. декриптационной активности: первый, отражающий максимальный прогрев непосредственно самого пласта, соответствует температурам декриптации от

60°С (скважина 22-Чернушинская, глубина 2979-2981 м) до 100°С (скв. 49-Октябрьская, глубина 4284-4289 м) (рис. 5).

Рис. 5 - Декритпограммы образцов из скважин Кудиновско-Романовской зоны поднятий

(C.B. Сикорская, 2013 г.)

При этом минимальные значения первого пика приходятся на центральную часть Романовской структурной террасы, которая в свою очередь охарактеризована как область наименьшей катагенетической превращенное™. Второй пик декриптационной активности соответствует более высоким температурам (до 280°С в скв. 49-Чернушинская), что, возможно, обусловлено локальным прогревом, связанным с повышенной геодинамической активностью. Наибольшей интенсивностью газовыделения характеризуются декриптограммы образцов из скважин 168-Кудиновская (глубина 3130-3134 м) и 49-Октябрьская (глубина 4284-4289 м).

Таким образом, полученные результаты термобарогеохимических исследований, как и анализ изменения значений УПДК с глубиной, свидетельствуют о наибольшей геодинамической активности периферийных областей Кудиновско-Романовской приподнятой зоны.

Указанный метод позволяет не только определять малоамплитудные разломы, но и является подтверждением проводниковых свойств легко определяемых дизъюнктивов. Однако существенным недостатком указанного метода является необходимость большого количества данных для построения достоверных карт палеотемператур и выявления местоположения дизъюнктивного нарушения.

Третье защищаемое положение

Схема нефтегазогеологического районирования Волгоградского Поволжья как основа для выбора оптимальных направлений геологоразведочных работ с целью выявления зон нефтегазонакопления с восполняемыми запасами.

Следующий этап исследований на предмет выявления зон разгрузки должен быть направлен на определение направления миграции вновь образовавшихся углеводородов. Решение указанной задачи выполнялось посредством анализа геохимических свойств нефти и газа. При этом изучены закономерности изменения геохимических параметров как по площади, так и по разрезу осадочного чехла.

В зависимости от степени достоверности того или иного параметра все физико-химические свойства флюидов можно разделить на условные и безусловные. К условным относятся изменения плотности нефти, вязкости, температуры начала кипения и другие физические параметры, зависящие от множества геологических факторов. На примере Кудиновско-Романовской приподнятой зоны были построены карты плотности нефтей евлановско-ливенского, воронежского и семилукского возрастов (рис. 6).

Их анализ позволят выделить в ее пределах две области — катагенетического и миграционного влияния. Центральная часть Кудиновско-Романовской зоны характеризуется уменьшением плотности нефти с глубиной, что объясняется ростом пластовых температур и давлений с глубиной. Ближе к западной и восточной границам зоны отмечается обратное распределение значений плотностей, что может быть

объяснено подтоком УВ газового ряда и их преимущественной аккумуляции в верхних залежал. Примечательным является тот факт, что по результатам сейсморазведочных работ основная концентрация дизъюнктивных нарушений зафиксирована в западной и восточной частях тектонического элемента.

Безусловные критерии отличаются большей достоверностью, однако на практике возникает проблема малого количества данных для выявления достоверных закономерностей. Известно, что при миграции УВ в струйной форме, количество критериев миграции значительно снижается в виду невысокого влияния сорбционных, фазово-ретроградных и диффузионных явлений.

Рис. 6 - Карты плотностей горизонтов: а) евлановско-ливенского, б) воронежского, в) семилукского (C.B. Сикорская, 2013)

Для определения направлений миграции вновь образовавшихся газовых углеводородов был проведен анализ изменения отношения пристана к фитану (П/Ф) и состава попутных газов. Такой подход был предложен рядом исследователей (Л.Ф. Степина, H.H. Гурко). Такая методика основана на представлениях о том, что дифференциация УВ внутри классов связана с их молекулярной массой, растворяющей способностью газов и упругостью паров первоначально жидких компонентов. По этим показателям фитан проигрывает перед пристаном, поэтому отношение П/Ф увеличивается до значений 4-5. Однако такие изменения могут произойти только в случае воздействия мощного газового потока.

В пределах Волгоградского Правобережья на основе исследований керогена пашийских отложений Кудиновской площади и результатов экспресс-пиролиза, проведенных сотрудниками филиала ОАО «ЛУКОЙ-Инжиниринг»

«ВолгоградНИПИморнефть» в г. Волгограде, а также анализа молекулярного состава нефти, в т.ч. и отношения П/Ф был сделан вывод о сапропелево-гумусовой природе ОВ с преобладанием сапропелевых компонентов. Следовательно, значения П/Ф должны быть около 1,0.

В ходе настоящей работы по месторождениям Кудиновско-Романовской зоны были построены карты изменения значений П/Ф нефтей евлановско-ливенского, воронежского и семилукского горизонтов франского яруса девонской системы (рис. 7). Распределение П/Ф воронежского и семилукского горизонтов имеют схожую картину -максимумы значений отмечаются в центральной части тектонической зоны, уменьшаясь к периферийным областям. Елановско-ливенский горизонт характеризуется обратным распределение рассматриваемого параметра - минимальные значения (менее 1,6) отмечены в центральной части севера Кудиновско-Романовской зоны. Построенные автором карты достаточно хорошо коррелируются с картами плотности нефти тех же горизонтов (рис. 6) и с выделенными зонами катагенетического и миграционного влияния.

Рис. 7- Карты значений П/Ф в пределах Кудиновско-Романовской зоны поднятий (C.B. Сикорская, 2013)

В верхней части разреза месторождений Волгоградского Левобережья по результатам экспресс-пиролиза в ОВ преобладают гумусовые компоненты, а в нижней, соответствующей девонским отложениям, - сапропелевые, что в свою очередь должно сопровождаться преобладанием содержания в нефтях фитана над пристаном. Однако анализ изменения соотношения П/Ф свидетельствует о принципиально иной картине.

Характер изменения соотношения ПУФ по месторождениям Николаевко-Городищенской ступени представляется следующим. Наиболее низкими значениями П/Ф характеризуются нефти визейского яруса (бобриковский горизонта) - значения от 0,8 (визейские отложения в скв. 1-Юрьевской) до 1,84 (турнейские отложения в скв. 1-Новоникольской), расположенной уже в пределах Нижнепермского бортового уступа, где процессы смены флюида отмечаются более интенсивно. При этом разломно-блоковое строения территории в целом и месторождений в частности объясняет низкие значения П/Ф в скважине 1-Юрьевской, которая относится к «непродуктивному» блоку Юрьевского месторождения, в то время как в соседней и более «успешной» скважине 6-Левобережной, подтвердившей продуктивность визейских и турнейских отложений в пределах Юрьевской структуры в 2011 г., значения П/Ф достигают 1,6-1,7.

В пределах Волгоградского Поволжья достаточно информативным оказался анализ состава попутных газов. Известно, что для чисто нефтяных залежей попутные газы характеризуются в основном как жирные и значения коэффициента этанизации составляют менее 1,3, в то время как для газовых месторождений этот коэффициент достигает 4.

Автором проведен анализ изменения коэффициента сухости и коэффициента этанизации в пределах Волгоградского Поволжья. Для Кудиновско-Романовской зоны поднятий характерно увеличение коэффициента сухости от 2,0 до 5,0 и 10,0 соответственно в западном и восточном направлениях, т.е. в сторону наличия зон разломов, соответствующих границам тектонических элементов (рис. 8).

Аналогичная картина наблюдается и в изменении отношения ( I [,, ( :Н,! в центральной части Кудиновско-Романовской зоны анализируемые параметр меньше 1,3, что характерно для попутных газов нефтяных месторождений, в периферийных областях параметр увеличивается до 2,05 (Кудиновское месторождение) и до 4,49 (Западно-Романовское месторождение), что свойственно чисто газовым месторождениям (рис. 8).

В распределении коэффициента сухости и отношения в переделах Волгоградского Левобережья также наблюдаются определенные закономерности - изолинии этих параметров имеют субмеридиональное направление, увеличиваясь в восточном направлении. Необходимо отметить, что практически все залежи Николаевско-Городищенской ступени характеризуются как нефтяные с большим газосодержанием, а восточнее, в пределах Нижнепермского бортового уступа расположена уже зона чисто газовых месторождений - Южно-Кисловское, Солдатско-Степновское, Комсомольское и Лободинское. Таким образом, можно предположить, что в восточной части Левобережья «смена флюида» уже произошла, а в месторождениях Алексеевского тренда этот процесс мы можем наблюдать в настоящее время.

10

JHMHj

Доно-Медведицкий u.... мегавал

Приволжская M0ii0K.iuiia.ih

Приволжская моноклиналь

КЗ

Доио-Медведицкий мегавал

Ар

Донской сложный пил

Рис. 8 - Карты коэффициентов сухости (справа) и этанизации (слева) Кудиновско-Романовской зоны (вверху) и Волгоградского Левобережья (внизу) (C.B. Сикорская, 2013) Комплекс приведенных исследований позволил сделать вывод о наиболее перспективных на восполняемость запасов зоны нефтегазонакопления: Кудиновско-

Коробковский сложный вал, Арчединско-Донской прогиб, а также западная и восточная окраины Романовской структурной террасы - в пределах Правобережной части (рис. 9).

В пределах Левобережной части перспективными на восполняемость запасов являются Нижнепермский бортовой уступ и Николаевско-Городнщенская предбортовая ступень.

Рис. 9 - Схема перспектив нефтегазоносности и восполняемости запасов УВ (Сикорская С.В, 2013)

Заключение

Предложенная автором методика, включающая реконструкцию событий геологического прошлого, моделирование современных процессов генерации, миграции и аккумуляции, выявление закономерностей геологического строения с помощью геосинергетических методических приемов, а также детальный анализ геохимических особенностей нефтей, позволила выделить наиболее перспективные на наличие процессов восполнения запасов УВ зоны.

Сопоставление тектонических блоков III порядка путем сравнения характера изменения значений УПДК с глубиной позволило выявить зоны с более активным тектоническим режимом. Соответственно, наличие в этих зонах полей алгебраически

максимальных напряжений обуславливает большое количество дизъюнктивных нарушений сбросового типа - проводников УВ.

Для более точного определения районов наибольшей концентрации разрывных нарушений автором использована комплексная методика обнаружения малоамплитудных дизъюнктивов, включающая сейсмометрические, статистические, геолого-промысловые и термобарогеохимические данные. Последние, основанные на анализе полей распределения палеотемператур, являются новым направлением и позволяют выявлять нарушения с малыми амплитудами.

Последний этап исследований на предмет выявления зон «разгрузки» был направлен на определение направление миграции вновь образовавшихся углеводородов. Решение указанной задачи было решено посредством анализа геохимических свойств нефтей и газов. Закономерность изменения геохимических параметров изучалась как площади, так и по разрезу осадочного чехла. Инструментом для определения направления миграции «новых» УВ послужили геохимические критерии миграции, которые по степени достоверности были разделены на условные и безусловные. Построенные карты плотностей, отношения П/Ф, свойств попутных газов имеют схожую картину, что в свою очередь доказывает корректность сделанных выводов.

Таким образом, в работе предложен комплекс методических приемов, позволяющий в пределах Волгоградского Поволжья выявить перспективные на восполняемость запасов УВ зоны: Кудиновско-Коробковский сложный вал, Арчединско-Донской прогиб, а также западную и восточную окраины Романовской структурной террасы - в пределах Правобережной части; Нижнепермский бортовой уступ и Николаевско-Городшценскую предбортовую ступень - в пределах Левобережной. Малоперспективными на восполняемость запасов является центральная часть Романовской структурной террасы и Уметовско-Линевская депрессия. Однако в их пределах можно прогнозировать чисто нефтяные месторождения. Комплексный анализ геохимических данных позволяет выделить чисто газовую зону в пределах Арчединско-Донского прогиба и Нижнепермского бортового уступа, и преимущественно газоконденсатную в пределах Кудиновско-Коробковского сложного вала, Антиповско-Щербаковской приподнятой зоны и Николаевско-Городищенской предбортовой ступени (рис. 9).

Приведенные в работе исследования позволят в дальнейшем оптимизировать геологоразведочные работы на нефть и газ в пределах Волгоградского Поволжья. Кроме того, при проведении определенной аналогии геологического строения и развития концепцию этапного формирования залежей можно интерполировать и на Северокавказский регион, в частности на Терско-Сунженскую складчатую зону,

определяющая роль в формировании и размещении залежей УВ которой однозначно принадлежит вертикально-ступенчатой стадийной миграции флюидов снизу-вверх.

Результаты работы опубликованы в следующих работах:

В изданиях, рекомендованных ВАК Минобрпауки России:

1. Бочкарев, В.А. Строение и формирование присбросовых залежей Юрьевского месторождения / В.А. Бочкарев, С.Б. Остроухое, C.B. Погорельская (Сикорская) // Нефтепромысловое дело. - 2012. - №2. - С. 5-11 (0,3 п.л.).

2. Погорельская (Сикорская), C.B. История формирования залежей УВ Волгоградского Поволжья и определение их геологического возраста / C.B. Погорельская (Сикорская), Э.С. Сианисян, В.Е. Закруткин // Геология, география и глобальная энергия. - 2012. - №2 (45). - С. 125-136 (0,18 п.л.).

3. Сианисян, Э.С. Возобновляемые ресурсы нефти и газа: пути количественной оценки / Э.С. Сианисян, C.B. Погорельская (Сикорская), А.Л. Гаврина // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. - 2013. - №7. - С. 13-16 (0,11 п.л.).

В других изданиях:

4. Бочкарев, В.А. Концепция двухэтаппого формирования залежей нефти и газа Волгоградской области / В.А. Бочкарев, С.Б. Остроухов, C.B. Погорельская (Сикорская) //Альманах 2010 по ред. Г.К. Лобачевой. - Волгоград. - 2010. - С. 100-110(0,14 п.л.).

5. Погорельская (Сикорская), C.B. Новые представления о строении, развитии и перспективах нефтегазопосности в зоне сочленения юго-восточного склона Воронежской антеклизы и Прикаспийской впадины / C.B. Погорельская (Сикорская) // Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и регионального природопользования: сб. тезисов и статей всероссийской конференции. - Новочеркасск. - 2011. - С. 58-62 (0,24 п.л.).

6. Погорельская (Сикорская), C.B. Новые представления о формировании залежей углеводородов в пределах западного борта Прикаспийской впадины / C.B. Погорельская (Сикорская), Э.С. Сианисян, А.Л. Гаврина // IV Донской нефтегазовый конгресс: сб. материалов и выступлений. - Ростов-па-Дону. - 2011. - С. 27-33 (0,04 пл.).

7. Сианисян, Э.С. Направленный поиск месторождений УВ в зоне сочленения юго-восточного склона Воронежской антеклизы и западного борта Прикаспийской впадины / Э.С. Сианисян, C.B. Погорельская (Сикорская) // Актуальные проблемы геологии, планетологии и геоэкологии: сб. тезисов и статей всероссийской молодежной конференции. - Новочеркасск. - 2012. - С. 46-49. (0,1 п.л.).

8. Сианисян, Э.С. Возобновляемые ресурсы углеводородов мезозойско-кайнозойских резервуаров Терско-Каспийского прогиба / Э.С. Сианисян, Г.Н. Прозорова, C.B. Погорельская (Сикорская), С.Э. Сианисян // Нефтяная отрасль

Чеченской Республики: состояние, проблемы и приоритетные направления развития: материалы всероссийской научно-практической конференции. - Грозный: Академия наук Чеченской Республики. - 2012. - С. 97-116. (0,25 п.л.).

9. Сианисян, Э.С. Восполняемые запасы углеводородов в пределах Волгоградского Поволжья: критерии и закономерности размещения / Э.С. Сианисян, C.B. Погорельская (Сикорская) // Современные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии Северного Кавказа: материалы II Всероссийской научно-технической конференции. - Грозный, 2012. - С. 393-398 (0,26 п.л.).

10. Погорельская (Сикорская), C.B. История формирования и направленный поиск залежей нефти и газа Волгоградского Правобережья и Левобережья / C.B. Погорельская (Сикорская), Э.С. Сианисян // V и VI Донской нефтегазовый конгресс: сб. материалов и выступлений. - Ростов-на-Дону, 2013. - С. 58-67 (0,19 п.л.).

11. Сианисян, Э.С. Новый источник восполнения ресурсной базы углеводородов Северного Кавказа - возобновляемые запасы разрабатываемых залежей / Э.С. Сианисян, C.B. Погорельская (Сикорская), А.Л. Гаврина // V и VI Донской нефтегазовый конгресс: сб. материалов и выступлений. -Ростов-на-Дону, 2013. - С. 108-115 (0,11 п.л.).

12. Сианисян, Э.С. Палеотермические и геохимические критерии прогнозирования территорий с восполняемыми запасами УВ / Э.С. Сианисян, C.B. Сикорская // Актуальные проблемы развития ТЭК регионов России и пути их решения: сб. материалов 10-й конференции «Геленджик-2013». - Геленджик, 2013. - С. 131-134. (0,03 п.л.).

13. Сианисян, Э.С. Восполняемые запасы углеводородов разрабатываемых месторождений - источник увеличения ресурсной базы регионов / Э.С. Сианисян, С.Э. Сианисян, C.B. Сикорская // Газовый бизнес. -2013. -№6. - С. 64-73 (0,13 п.л.).

14. Сианисян, Э.С. Методические вопросы использования флюидных включений в решении проблемы воспроизводства минерально-сырьевой базы горючих ископаемых / Э.С Сианисян, Н.С. Прокопов, C.B. Сикорская, C.B. Булатов // Основные направления геологоразведочных и научно-исследовательских работ на твердые горючие ископаемые в современных экономических условиях: сб. тезисов докладов XIII Всероссийского угольного совещания. - Ростов-на-Дону, 2014. - С. 116-119 (0,04 п.л.).

15. Сианисян, Э.С. Термобарогеохимические и геосинергетичсскис методы оценки восполнения запасов углеводородов / Э.С. Сианисян, C.B. Сикорская // Прогноз и разработка нефтегазопсрспективных месторождений НК «ЛУКОЙЛ»: сб. тезисов Международной научно-технической конференции. - г. Волгоград, 2014. — С. 50-53 (0,08 п.л.).

Подписано в печать 28.04.2014 Печать цифровая. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Формат 60x84/16. Объем 1.0 уч.-изд.-л. Заказ № 3383. Тираж 100 экз. Отпечатано в КМЦ «КОПИЦЕНТР» 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Суворова, 19, тел. 247-34-88

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Сикорская, Светлана Вадимовна, Ростов-на-Дону

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южный федеральный университет»

(ЮФУ)

04201460063

ПРОГНОЗ ЗОН НЕФТЕГАЗОНАКОПЛЕНИЯ С ВОСПОЛНЯЕМЫМИ ЗАПАСАМИ В ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ

ВОЛГОГРАДСКОГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность: 25.00.12 - геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

На правах рукописи

Сикорская Светлана Вадимовна

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель

доктор геолого-минералогических наук,

профессор

Сианисян Э.С.

Ростов-на-Дону — 2014

Содержание

Введение 8

1 Обзор ранее проведенных исследований. Постановка проблемы и

выбор объекта исследования................................................ ^

1.1 Обзор ранее проведенных исследований в пределах Волгоградского Поволжья................................................... 14

1.2 Постановка проблемы и выбор объекта исследования............... 24

2. Особенности геологического строения.................................... 28

2.1 Общая характеристика района исследований........................... 28

2.2 Стратиграфия и литология.................................................... 29

2.3 Тектоника........................................................................ 43

2.3.1 Строение юго-восточного склона Воронежской антеклизы......... 45

2.3.1.1 Строение нижнего структурного этажа.................................. 45

2.3.1.2 Строение среднего структурного этажа................................. 49

2.3.1.3 Строение верхнего структурного этажа................................. 51

2.3.2 Строение западного борта Прикаспийской впадины................. 52

2.3.3 Концепция разломно-блокового строения............................... 52

2.4 Нефтегазоносность............................................................ 53

3 Особенности нефтегазоносной истории региона...................... 58

3.1 История геологического развития Волгоградского Поволжья...... 58

3.2 Концепция двухэтапного формирования залежей..................... 61

3.3 Определения возраста залежей УВ......................................... 65

4, Оценка генерационных свойств материнских пород и миграция УВ.................................................................................. 70

5. Методика раздельного прогноза нефтегазоносности...............,. 79

5,1 Выявление закономерностей геологического строения

Волгоградского Поволжья................................................... 81

5.1.1 Определение геодинамической активности отдельных тектонических блоков......................................................... 38

5.1.2 Выявление зон разломов...................................................... 100

5.2 Определение направления миграции новообразовавшихся УВ на основе геохимических особенностей нефтей............................ 114

5.2.1 Условные геохимические критерии миграции вновь образовавшихся УВГ в старых нефтедобывающих районах...... 115

5.2.2 Безусловные геохимические критерии миграции вновь образовавшихся УВГ в старых нефтедобывающих районах....... 122

5.2.2.1 Анализ молекулярного состава нефтей Волгоградского Поволжья.......................................................................... 123

5.2.2.2 Анализ состава попутных газов............................................. 127

5.3 Прогноз фазового состава флюидов....................................... 136

6 Обоснование программы ГРР, направленной на поиск залежей

УВ с восполняемыми запасами в пределах Волгоградского

Поволжья......................................................................... 141

Заключение...................................................................... 146

Литература...................................................................... 148

Список иллюстраций

Рисунок 2.1 Карта топливно-энергетического комплекса

Волгоградского Поволжья.......................................... 28

Рисунок 2.1 Региональная тектоническая схема.............................. 44

Рисунок 2.2. Схема тектонического районирования нижнего структурного яруса в пределах Волгоградского Право- и

Левобережья........................................................... 47

Рисунок 2.3 Схема тектонического районирования среднего структурного яруса в пределах Волгоградского Право- и

Левобережья............................................................ 50

Рисунок 2.4 Схема распределения залежей нефти и газа по стратиграфическим комплексам и тектоническим

элементам Волгоградского Поволжья........................... 56

Рисунок 3.1 Хронотектонические диаграммы отложений

Рисунок 3.2

Рисунок 4.1

Рисунок 5.1 Рисунок 5.2

Рисунок 5.3

Рисунок 5.4.

Рисунок 5.5.

Рисунок 5.6 Рисунок 5.7 Рисунок 5.8 Рисунок 5.9

Рисунок 5.10

Рисунок 5.11

Волгоградского Левобережья..................................... 60

Схема двухэтапного формирования залежей

Волгоградского Поволжья......................................... 63

Схема изменения катагенетической превращенности пород

воробьевского горизонта........................................... 73

Этапы методики проведения исследований.................... 80

Схема формирования дизъюнктивных нарушений,

положительных и отрицательных структур..................... 83

Ступенчатые сбросы и сбросо-сдвиги в разломно-блочно-центрированной геометрической модели западного борта

Прикаспийской впадины............................................ 84

Сравнение структурных карт по кровле каменноугольных отложений, построенных по данным а) сейсморазведки; б) сейсморазведки с учетом геолого-промысловых данных 86 Эшелонированные структурные (разломно-блоковые) тренды и зональность нефтегазонакопления в пределах

фрагмента Николаевско-Городищенской ступени........... 87

Графики погружения основных тектонических элементов

Волгоградского Поволжья......................................... 91

Графики зависимости УПДК от глубины по

месторождения Волгоградского Правобережья................ 97

Графики зависимости УПДК от глубины по

месторождения Волгоградского Левобережья................. 99

Временной разрез по региональному профилю, проходящему через скважины 1-Зеленовская, 1-Куркинская, 86, 93, 92, 98 - Кудиновские, 56 и 49-

Октябрьские, 46 и 56 Упинские, 6-Суводская................. 102

Геологический разрез и результаты опробования

Юрьевского месторождения........................................ 104

Розы-диаграммы пространственных характеристик 106

дизъюнктивных нарушений западного борта Прикаспийской впадины. А - Роза-диаграмма пространственной ориентировки сбросов. Б - Роза-диаграмма углов падения разрывных нарушений субмеридионального (а) и субширотного (б) направлений

Рисунок 5.12 Принципиальная схема вакуумного декриптографа........ 109

Рисунок 5.13 Область распространения первичных флюидных включений в микро-мелкокристаллическом известняке (скв. 3-Алексеевская, 4225,95 м.) Ув. 2000.............................

Рисунок 5.14 Область распространения флюидных включений в трещине, заполненной кальцитом (скв. 49-Октябрьская,

глубина 4284-4289; А- увеличение 140, В - 500)............. 111

Рисунок 5.15 Область распространения флюидных включений в трещине, заполненной кальцитом (скв. 19-Шляховская,

глубина 1193-1194 м)................................................ 112

Рисунок 5.16 Декриптограммы образцов из скважин Кудиновско-

Романовской зоны поднятий........................................ 113

Рисунок 5.17 Карты плотностей горизонтов: а) евлановско-ливенского,

б) воронежского, в) семилукского................................. 120

Рисунок 5.18 Зависимости вязкости нефти и выхода фракций до 200°С

от плотности нефти................................................... 121

Рисунок 5.19 Карты значений П/Ф в пределах Кудиновско-Романовской

зоны поднятий......................................................... 125

Рисунок 5.20 Изменение соотношения П/Ф с глубиной в скв. 6-Лвб........ 126

Рисунок 5.21 Схематическая карта коэффициента сухости Кудиновско-

Романовской зоны поднятий....................................... 131

Рисунок 5.22 Схематическая карта коэффициента этанизации

Кудиновско-Романовской зоны поднятий...................... 132

Рисунок 5.23 Схематическая карта коэффициента сухости Левобережной 134

части Волгоградского Поволжья.................................

Рисунок 5.24 Схематическая карта коэффициента этанизации

Левобережной части Волгоградского Поволжья............. 135

Рисунок 5.25 Зоны распределения флюидов различного фазового состояния в зависимости от значений коэффициентов К1 и

К2.......................................................................... 138

Рисунок 5.26 Карта изменения коэффициента К1 (а) и К2 (б) в пределах

Кудиновско-Романовской приподнятой зоны................. 139

Рисунок 6.1 Схема перспектив нефтегазоности и восполняемости

запасов УВ............................................................. 143

Список таблиц

Таблица 2.1 Сопоставление тектонических элементов нижнего и

среднего структурных этажей ЮВСВА.......................... 49

Таблица 3.1 Расчет соотношения ТкУГр для продуктивных отложений

Юрьевского месторождения....................................... 69

Таблица 4.1 Результаты определений палеотемператур пород турнейско-визейского возраста Николаевско-Городищенской

предбортовой ступени....................................................76

Таблица 5.1. Объем проведенных исследований по определению

УПДК.................................................................... 93

Таблица 5.2 Расчет значений по тектоническим элементам

Волгоградского Поволжья.......................................... 94

Таблица 5.3 Результаты молекулярного анализа нефти в скв. 6-Лвб

Юрьевского месторождения.......................................... 126

Таблица 5.4 Состав попутного газа по месторождениям Волгоградского

Поволжья.................................................................. 129

Список сокращений

АВПД - аномально высокие пластовые давления

ВНК - водонефтяной контакт

ГЗГ - главная зона газообразования

ГЗН - главная зона нефтеобразования

ГИС - геофизические исследования скважин

ГК - газоконденсатный

ГРР - геологоразведочные работы

ЗБГТВ - западный борт Прикаспийской впадины

ИПТ - исследования пластоиспытателем на трубах

MOB - метод отраженных волн

MOB ОГТ - метод отраженных волн общей глубинной точки

МОГТ - метод общей глубинной точки

МЦП - метилциклопентан

OB — органическое вещество

ОСВ - отражательная способность витринита

П - пристан

РОВ - рассеянное органическое вещество

ТККП - Терско-Каспийский краевой прогиб

ТУВГ - тяжелые углеводородные газы

УВ - углеводороды

УВГ - углеводородные газы

УПДК - условный показатель динамокатагенеза

Ф - фитан

ХБ - хлороформенный битумоид ХБА - хлороформенный битумоид «А» ЦТ - циклогексан

ЭГХТ - экспоненциальная геохронотерма

ЮВСВА - юго-восточный склон Воронежской антеклизы

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В российском топливно-энергетическом комплексе уже на протяжении многих лет отмечается дисбаланс между добычей УВ и приростом их запасов. Такая тенденция во многом объясняется недостаточным вниманием со стороны добывающих компаний к проведению геологоразведочных работ (ГРР) на нефть и газ. Принято считать, что прирост запасов может быть осуществлен только в результате открытия новых месторождений углеводородов (УВ), либо же в результате уточнения геологического строения уже открытых, но мало изученных залежей.

Развитие новых геологических представлений и технологий добычи УВ заставляют по-новому подойти к оценке экономической целесообразности ведения ГРР и разработке залежей в старых нефтедобывающих регионах с развитой инфраструктурой и достаточно высокой степенью геологической изученности. В последнее время в научной среде все чаще появляются идеи восполнения запасов УВ в разрабатываемых залежах [12, 20, 36, 49], не только научно обоснованные, но и подтверждаемые фактическими данными [6, 7].

Большой вклад в изучение возможности восполнения запасов привнесли A.B. Бочкарев и С.Б. Остроухов, на основе изучения геологического строения Волгоградского Поволжья, Северного и Среднего Каспия, сформулировав концепцию разломно-блокового строения и двухэтапного формирования залежей УВ [4,5].

На юге европейской части России среди перспективных на восполняемость запасов УВ можно выделить два региона, имеющих определенное сходство в геологическом строении и развитии: Волгоградское Поволжье и западную часть Терско-Каспийского краевого прогиба (ТККП). Динамика показателей разработки месторождений указанных районов во многом подтверждает вертикальную миграцию и восполнение запасов УВ.

Объектом исследования настоящей работы являются зоны нефтегазонакопления с восполняемыми запасами УВ в разрезе палеозойского регионального нефтегазоносного комплекса с доказанной продуктивностью в

пределах области сочленения юго-восточного склона Воронежской антеклизы и западного борта Прикаспийской впадины.

Очевидно, что новые представления о геологическом строении и формировании залежей требуют пересмотра методики поисков и разведки новых объектов УВ в указанных регионах, применение которой позволит повысить инвестиционную привлекательность участков недр, включающих зоны нефтегазонакопления с восполняемыми запасами.

Количественная оценка этих объемов не входит в число задач, решаемых в диссертации.

Целью диссертационной работы является разработка методики поисков перспективных на восполнение запасов УВ зон нефтегазонакопления и обоснование приоритетных направлений проведения ГРР в пределах центральной части Волгоградского Поволжья.

В ходе исследования для достижения обозначенной цели автором решались следующие задачи:

1) анализ закономерностей геологического строения регионов, характеризующихся разломно-блоковой тектоникой и этапностью формирования залежей;

2) обобщение имеющихся методик выявления разрывных нарушений и разработка комплексной методики обнаружения зон малоамплитудных разломов как наиболее вероятных проводников УВ в условиях вертикальной миграции;

3) анализ геохимических особенностей УВ и выделение условных и безусловных критериев их миграции;

4) проведение нефтегазогеологического районирования на основе методики прогноза фазового состава флюидов и обоснование приоритетных направлений ГРР.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Оценена геодинамическая активность тектонических элементов области сочленения юго-восточного склона Воронежской антеклизы и западного борта

Прикаспийской впадины, послужившая основой прогноза зон нефтегазонакопления с восполняемыми запасами

2. Выявлены зоны наибольшего распространения малоамплитудных дизъюнктивных нарушений на основе комплексного анализа геологической, сейсмометрической, промысловой и термобарогеохимической информации.

3. Определены направления современной миграции углеводородов на основе результатов анализа физических свойств и геохимической характеристики нефтей.

4. Выполнен прогноз фазового состояния углеводородов в разрезе девонского регионального продуктивного комплекса.

5.Рекомендованы направления геологоразведочных работ, ориентированных на поиски зон нефтегазонакопления с восполняемыми запасами.

Основными защищаемыми положениями являются следующие:

1. Относительная интенсивность геодинамической активности тектонических элементов области сочленения юго-восточного склона Воронежской антеклизы и западного борта Прикаспийской впадины — критерий прогноза зон нефтегазонакопления с восполняемыми запасами.

2. Рациональный комплекс геологических, сейсмометрических, термобарогеохимических, промысловых и статистических исследований, позволяющий выявить пространственное положение зон развития малоамплитудных разломов - путей миграции углеводородов.

3. Схема нефтегазогеологического районирования Волгоградского Поволжья как основа для выбора оптимальных направлений геологоразведочных работ с целью выявления зон нефтегазонакопления с восполняемыми запасами.

Практическая ценность и реализация работы. Полученные результаты исследований могут быть использованы при проектировании ГРР на нефть и газ в пределах Волгоградского Поволжья. Кроме того, разработанная методика может быть применена и в других районах, характеризующихся этапным формированием залежей, например, в пределах западной части Терско-

Каспийского краевого прогиба. Представленная методика основана на комплексе уже имеющейся информации в старых нефтедобывающих районах и не требует значительных капиталовложений, при этом позволяет выявить зоны с наибольшей вероятностью проявления процессов «смены» флюидов.

Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 25.00.12 -Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений по следующим пунктам формулы специальности: - разработка и совершенствование теоретических основ формирования различных типов месторождений нефти и газа, изучение особенностей их геологического строения и закономерностей пространственного размещения в различных геотектонических областях земной коры; - определение геологических предпосылок формирования месторождений и поисковых признаков; - совершенствование методов поисков и разведки месторождений нефти и газа, оценка их ресурсов и подсчет запасов.

В разделе «Область исследования» содержание диссертации соответствует пункту 1. Происхождение и условия образования месторождений нефти и газа: -геохимия нефти и газа; - условия формирования скоплений нефти и газа в земной коре; - миграция углеводородов; - нефтегазогеологическое районирование недр (нефтегазоносные провинции и бассейны); - проблема происхождения углеводородов, современные подходы в ее решении. Пункту 2. Прогнозирование, поиски, разведка и геолого-экономическая оценка месторождений: - современные методы поисков и