Влияние микротрещиноватости пород на размещение углеводородных залежей в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий

Вылегжанина, Анна Сергеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Влияние микротрещиноватости пород на размещение углеводородных залежей в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий
ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Влияние микротрещиноватости пород на размещение углеводородных залежей в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий"

На правах рукописи

Вылегжанина Анна Сергеевна

ВЛИЯНИЕ МИКРОТРЕЩИНОВАТОСТИ ПОРОД НА РАЗМЕЩЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ В ПРЕДЕЛАХ МАЛЫШЕВСКО-ПЕТРОВСКОЙ ЗОНЫ ПОДНЯТИЙ (ВОЛГОГРАДСКОЕ ЛЕВОБЕРЕЖЬЕ)

Специальность 25.00.12 - Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых

месторождений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 з и;:;' ¿¡ш

005061461

Ставрополь - 2013

005061461

Работа выполнена на кафедре геологии Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина.

Научный руководитель:

Касьянова Наталья Александровна

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Официальные оппоненты: Снанисян Эдуард Саркисович,

доктор геолого-минералогических наук, профессор, ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет», заведующий кафедрой геологии нефти и газа

Бигун Петр Васильевич,

кандидат геолого-минералогических наук,

ОАО «СевКавНИПИгаз», заведующий лабораторией

Ведущая организация:

Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ВолгоградНИПИморнефть» в г. Волгограде

Защита диссертации состоится «4» июля 2013 года в 10 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.245.02 при ФГАОУ ВПО «СевероКавказский федеральный университет» по адресу: 355009, г.Ставрополь, ул.Пушкина, д. 1, ауд. 416.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского федерального университета по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Дзержинского, 120.

Автореферат разослан « 3/» ^¿„е 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор геолого-минералогических наук, профессор

В.А. Гридин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Подсолевые палеозойские отложения Волгоградского Левобережья являются одним из перспективных направлений ГРР в Волгоградской области, где в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий в толще пород позднедевонско-раннекаменноугольного возраста уже открыт ряд мелких месторождений углеводородов (УВ) с запасами нефти до 2 млн. т и выявлено около 50 локальных поднятий, перспективных на нефть и газ.

За последние годы по мере изучения данной территории геолого-геофизическими методами детализировано геологическое строение месторождений, на некоторых из них начата пробная эксплуатация (Алексеевское, Малышевское месторождения), но до сих пор не выработано достоверной геологической модели и модели формирования залежей УВ.

В связи с этим актуальность тематики настоящих исследований, направленных на установление закономерностей размещения углеводородных скоплений в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий, является очевидной.

Целью работы является повышение эффективности поисково-разведочных работ на нефть и газ в подсолевых палеозойских отложениях в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий с учетом установленных закономерностей размещения залежей УВ.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:

1. Анализ особенностей геологического строения, истории геологического развития и нефтегазоносное™ района исследования.

2. Изучение внутреннего строения (микротрещиноватость) пород продуктивных и непродуктивных горизонтов.

3. Проведение комплексного анализа литолого-петрофизических характеристик и внутреннего строения пород с целью установления фактора, контролирующего неравномерное (по площади и разрезу) размещение залежей УВ.

4. Разработка рекомендаций к проведению дальнейших поисково-разведочных работ на нефть и газ.

Научная новизна. Для территории Малышевско-Петровской зоны поднятий впервые:

1. В породах позднедевонско-раннекаменноугольного возраста выявлена система микротрещин различных ориентировок и генераций и дана их характеристика.

2. Установлена связь залежей УВ с зонами повышенной микротрещиноватости молодого возраста.

3. Установлен порово-трещинный тип коллектора в продуктивных песчаниках бобриковского возраста.

4. Разработаны модель формирования и размещения залежей УВ и практические рекомендации к проведению дальнейших поисково-разведочных работ на нефть и газ.

Защищаемые положения:

1. В пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий в толще пород позднедевонско-раннекаменноугольного возраста выявлена система микротрещин различных ориентировок и нескольких генераций, из которых преобладают микротрещины молодого возраста (плиоцен-современного) вертикальной и горизонтальной ориентировок. Древние микротрещины, преимущественно вертикальной ориентировки, трех генераций: франского, верейского и артинского (раннеартинского) времени образования.

2. Залежи УВ связаны с зонами (участками) повышенной микротрещиноватости пород молодого возраста, которая контролирует неравномерное (по площади и разрезу) размещение залежей УВ и нефтенасыщение пород внутри продуктивных горизонтов, локально улучшая коллекторские свойства пород.

3. Факт развития проницаемых микротрещин в песчаниках продуктивного бобриковского горизонта явился основой для установления порово-трещинного типа коллектора бобриковской залежи.

4. Разработана модель формирования и размещения залежей УВ с учетом установленных закономерностей пространственного распределения залежей УВ и даны практические рекомендации к проведению дальнейших поисково-разведочных работ на нефть и газ.

Фактический материал. В работе в большом объеме использованы новейшие геолого-геофизические, геохимические и промысловые данные (материалы ООО «ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть», ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть»), Изучено 87 образцов керна пород позднедевонско-раннекаменноугольного возраста, отобранных из интервалов продуктивных (68 образцов) и непродуктивных (19 образцов) горизонтов по 14 скважинам всех 6-ти месторождений Малышевско-Петровской зоны поднятий, и проанализировано 142 прозрачных петрографических шлифа.

Практическая ценность. Результаты настоящего исследования позволят повысить эффективность проведения поисково-разведочных работ на нефть и газ в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий и других районов Предбортовой ступени в границах Волгоградского Левобережья и могут быть полезными для многих научно-производственных организаций, таких как Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ВолгоградНИПИморнефть» в г. Волгограде, ООО «ЛУКОИЛ-Нижневолжскнефть», ОАО «Волгограднефтегеофизика» и др.

ресурсов и глобальной энергии» (АГУ, Астрахань, сентябрь 2009 г.), Международной научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии в нефтегазовом комплексе России» (РГУНГ им. И.М. Губкина, Москва, октябрь 2009 г.); XVIII Губкинских чтениях «Инновационное развитие нефтяной и газовой промышленности России: наука и образование» (РГУНГ им. И.М. Губкина, Москва, ноябрь 2009 г.), VIII Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 80-летию РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (РГУНГ им. И.М. Губкина, Москва, февраль 2010 г.), XIX Губкинских чтениях «Инновационные технологии прогноза, поисков, разведки и разработки скоплений УВ и приоритетные направления развития ресурсной базы ТЭК России» (РГУНГ им. И.М. Губкина, Москва, ноябрь 2011 г.).

Объём и структура работы. Диссертационная работа общим объемом 122 страницы машинописного текста состоит из Введения, пяти глав и Заключения, иллюстрируется 39 рисунками, 6 таблицами и сопровождается библиографией из 153 наименований.

Благодарности. Автор глубоко признателен научному руководителю профессору кафедры геологии РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина H.A. Касьяновой за научные консультации и постоянное внимание, оказанные в период подготовки работы. Автор выражает искреннюю благодарность заведующему кафедрой геологии профессору В.П. Гаврилову, профессору кафедры геологии Э.М. Халимову, профессору кафедры теоретических основ поисков и разведки нефти и газа В.И. Ермолкину, профессору кафедры промысловой геологии В.П. Филиппову и профессору кафедры литологии О-В. Постниковой за научные консультации, полезные советы и моральную поддержку, а также ассистенту кафедры литологии H.A. Осинцевой за помощь в работе со сканирующим электронным микроскопом. Особенно автор благодарен руководству ООО «ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть» (ныне Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ВолгоградНИПИморнефть» в г. Волгограде) за предоставленную возможность ознакомления с новейшими геолого-геофизическими, геохимическими и промысловыми данными, без чего выполнение современной научной квалифицированной работы было бы невозможно.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Геолого-геофизическая изученность и геологическое строение Малышевско-Петровской зоны поднятий. Изучаемая территория Малышевско-Петровской зоны поднятий находится в пределах Предбортовой ступени западного борта Прикаспийской впадины.

Большой вклад в изучение истории геологического развития, строения и нефтегазоносности Предбортовой ступени западного борта Прикаспийской впадины в разные годы, начиная с 1953 г., внесли A.A. Аксенов, JI.A. Анисимов, A.B. Бочкарев, В.А. Бочкарев, Г.А. Бражников, О.Г. Бражников, Ю.К. Бурлин, Ю.М. Васильев, А.Г. Габриэлян, Е.А. Граблин, Н.В. Данынина, C.B. Делия, З.В. Добрынина, Г.Ж. Жолтаев, В.А. Золотарева, П.А. Карпов, Л.Г. Кирюхин, В.М. Котельников, А.Я. Куклинский, Ю.М. Львовский, В.Н. Манцурова, П.В. Медведев, B.C. Мильничук, Н.В. Неволин, A.A. Новиков, В.О. Одолеев, Ю.А. Писаренко, C.B. Попович, Я.А. Рихтер, Л.Н. Розанов, Ю.Н. Самойленко, Э.С. Сианисян, А.Н. Степанов, Д.Л. Федоров, Д.И. Цимберг, М.М. Чарыгин, С.И. Чижов, Я.Ш. Шапиро, А.Ф. Шейкина, A.B. Шилин, Г.М. Яриков и многие другие.

Непосредственно изучению геологии и нефтегазоносности Малышевско-Петровской зоны поднятий посвящены три кандидатские диссертации (A.B. Караулов, 2001; С.Э. Сианисян, 2012, ЕА. Калинина, 2013).

Раздел 1.1. Геолого-геофизическая изученность. Геология и нефтегазоносность рассматриваемой территории изучались неравномерно по площади и во времени. В работе с хронологической последовательностью описаны основные результаты разноплановых геолого-геофизических и промысловых исследований, выполненных сотрудниками многих научно-производственных организаций.

Первые детальные геолого-геофизические исследования территории Волгоградского Левобережья, направленные на изучение подсолевых отложений, проводились силами ПО «Саратовнефтегеофизика» и ПО «Волгограднефтегеофизика» в начале 50-х годов прошлого столетия.

В 1960-е годы на рассматриваемой территории проводилось параметрическое бурение, которым установлено моноклинальное залегание каменноугольных и девонских отложений с наклоном с запада на восток.

В 1960-1980 гг. по результатам региональных геофизических исследований корреляционным методом преломленных волн (КМПВ) и методом общей глубинной точки (МОГТ) изучено строение поверхности кристаллического фундамента изучаемой территории.

В 1986-1991 гг. силами ПО «Волгограднефтегеофизика» и ПО «Запприкаспий-геофизика» на территории Волгоградского Левобережья проводились детальные

сейсморазведочные работы (МОГТ). Основным результатом этих работ явилась выделенная в 1986 году Малышевско-Петровская зона поднятий в верхнедевонско-нижнекаменноугольных отложениях, осложненная серией антиклинальных структур (Алексеевская, Юрьевская, Левчуновская, Малышевская, Центральная и др.), на которых было начато поисково-разведочное бурение и открыты месторождения нефти первыми скважинами, заложенными в сводовых частях поднятий.

С середины 90-х годов прошлого столетия ведется активное изучение территории Малышевско-Петровской зоны поднятий в нефтегазоносном отношении (ООО «ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть», ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть», ОАО «Запприкаспий-геофизика», ОАО «Волгограднефтегеофизика» и др.). К настоящему времени существенно детализировано геологическое строение Малышевско-Петровской зоны поднятий, в ее пределах открыто шесть месторождений (Левчуновское, Малышевское, Центральное, Алексеевское, Сергеевское, Прибрежное) и выявлено около пятидесяти локальных поднятий, перспективных на нефть и газ.

По мере получения новой геолого-геофизической, геохимической и промысловой информации постоянно проводится переосмысление геологического строения и нефтегазоносности Малышевско-Петровской зоны поднятий.

Раздел 1.2. Литолого-стратиграфическая характеристика разреза и условия осадконакопления. В пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий бурением вскрыт разрез от четвертичных до девонских отложений. Наиболее древними являются отложения нерасчлененного койвенско-бийского горизонта эмсского яруса нижнего отдела девонской системы (скв. З-Левчуновская).

Ниже приведена литолого-стратиграфическая характеристика позднедевонско-раннекаменноугольных отложений (по В.Н. Манцуровой, 2008) и условия их накопления (по Г.М. Ярикову, 1967, 1984) в пределах изучаемой территории.

Верхний отдел девонской системы фз) расчленяется на франский и фаменский ярусы, представленные в полном объеме.

Франский ярус (Оз[) представлен пашийским и тиманским горизонтами, сложенными алевритистыми аргиллитами с прослоями глинистых песчаников, алевролитов и известняков; саргаевским и семилукским горизонтами, сложенными известняками и мергельно-глинистыми породами; петинским, воронежским, евлановским и ливенским горизонтами, выполненными глинистыми известняками с прослоями мергелей и аргиллитов. Условия осадконакопления терригенных отложений связаны с начавшейся в конце таманского времени трансгрессией. Смена терригенной седиментации на карбонатную произошла в петинское время. Общая толщина отложений франского яруса в пределах скв. 3-Левчуновская составляет 700 м.

Фаменский ярус (Drfm) представлен волгоградским, задонским, елецким, Лебедянским, зимовским, сенновским и заволжским горизонтами. Ярус сложен известняками неравномерно слабоглинистыми, доломитизированными. Осадконакопление карбонатных отложений в фаменское время происходило в мелководных условиях. Общая толщина отложений фаменского яруса увеличивается с севера на юг: от 424 (скв. З-Левчуновская) до 471 м (скв. 1-Юрьевская).

Нижний отдел каменноугольной системы (Ci) расчленяется на турнейский, визейский и серпуховский ярусы, представленные в полном объеме.

Турнейский ярус (C/t) представлен малевским, упинским, черепетским и кизеловским горизонтами, сложенными известняками неравномерно интенсивно доломитизированными и слабоглинистыми с прослоями мергелей и глин. Осадконакопление в турнейское время происходило в условиях мелководно-морского бассейна с нормальной соленостью и активным гидродинамическим режимом. Общая толщина отложений турнейского яруса увеличивается с севера на юг от 110 (скв. З-Левчуновская) до 129 м (скв. 1-Юрьевская) и уменьшается с запада на восток от 152 (скв. 1-Прибрежная) до 109 м (скв. 1-Алексеевская).

Визейский ярус (Cjv) представлен косьвинским, радаевским, бобриковским, тульским, алексинским, михайловским и веневским горизонтами. Отложения бобриковского горизонта сложены переслаиванием песчаников, алевролитов и аргиллитов, остальных горизонтов -известняками неравномерно доломитизированными и слабоглинистыми с прослоями аргиллитов, алевролитов и глинистых песчаников. Условия осадконакопления: в первой половине визейского века происходило терригенное осадконакопление в мелководных условиях, во второй половине - сокращение привноса терригенного материала и начало карбонатообразования. Общая толщина отложений визейского яруса изменяется по площади незначительно: с севера на юг - от 360 (скв. З-Левчуновская) до 358 м (скв. 1-Юрьевская); с запада на восток - от 356 (скв. 1-Прибрежная) до 355 м (скв. 1-Алексеевская).

Серпуховский ярус (Cis) представлен тарусско-стешевским горизонтом, сложенным известняками с прослоями доломитов, и протвинским горизонтом - доломитами и известняками неравномерно доломитизированными. Осадконакопление карбонатных отложений в серпуховское время продолжалось в мелководных условиях. Толщина отложений серпуховского яруса изменяется по площади незначительно: с севера на юг - от 72 (скв. 3-Левчуновская) до 71 м (скв. 1-Юрьевская); с запада на восток - от 60 (скв. 1-Прибрежная) до 58 м (скв. 1-Алексеевская).

Раздел 1.3. Тектоника. Согласно тектоническому районированию (A.B. Шилин, 1993), Малышевско-Петровская зона поднятий осложняет Николаевско-Городищенскую предбортовую ступень западного борта Прикаспийской впадины. Предбортовая ступень

приурочена к наиболее погруженной части Пачелмско-Саратовского авлакогена, граничит на западе с Приволжской моноклиналью, на востоке - с Прикаспийской впадиной.

Фундамент в пределах Предбортовой ступени залегает на глубине 5,5-6 км и разбит на блоки глубинными разломами сбросового типа северо-западной и северо-северо-восточной ориентировки с наклоном плоскости сместителя, соответственно, с запада на восток (в сторону Прикаспийской впадины) и с севера на юг. В пределах Предбортовой ступени по фундаменту выделяются следующие блоки (с севера на юг): Иловатский, Камышинский, Быковский и Дубровский. Малышевско-Петровская зона поднятий соответствует Камышинскому и Быковскому блокам.

По геофизическим данным (КМПВ) по фундаменту Предбортовая ступень и Прикаспийская впадина сочленяются через систему сбросов северо-северо-восточной ориентировки. Амплитуда смещения по сбросу составляет 3,0-3,5 км.

Осадочный чехол. В пределах Предбортовой ступени (в границах Волгоградского Левобережья) выделяется три антиклинальные зоны, протягивающиеся в северо-северо-восточном направлении параллельно западному борту Прикаспийской впадины. Из них наиболее крупной и изученной является средняя - Малышевско-Петровская зона поднятий, осложненная цепочкой локальных поднятий (Левчуновское, Южно-Левчуновское, Северо-Алексеевское, Алексеевское, Юрьевское, Центральное, Малышевское, Сергеевское и др.). Данные локальные поднятия небольших размеров (ширина 0,7-2,0 км, длина 2,5-5,0 км, амплитуда 20-40 м), имеют асимметричное строение и выполаживаются вверх по разрезу.

Особенностью геологического строения Малышевско-Петровской зоны поднятий является смещение структурных планов: контуры структур по нижезалегающим горизонтам смещены относительно контуров одноименных структур по вышезалегающим горизонтам в сторону Прикаспийской впадины. В частности, амплитуда смещения (в сторону впадины) контура Алексеевской структуры по кровле фаменского яруса по отношению к контуру данной структуры по кровле турнейского яруса достигает 600-700 м. Примечательно, что амплитуда смещения планов увеличивается с глубиной. Исключение составляют единичные структуры (Малышевская), в пределах которых нет смещения структурных планов.

В осадочном чехле в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий по результатам геофизических съемок (МОГТ) выделено несколько малоамплитудных разрывных нарушений северо-западной ориентировки. В последние годы на основе комплексного анализа разноплановой информации (ГИС, геохимической, промысловой и др.) доказано блоковое строение Алексеевской и Юрьевской структур (H.A. Касьянова, 2006; В.А. Бочкарев, С.Б. Остроухое, С.Э. Сианисян, 2008, 2012; Е.А. Калинина, 2013).

Раздел 1.4. Нефтегазоносность. Малышевско-Петровская зона нефтегазонакопления (ЗНГН) входит в состав Приволжского нефтегазоносного района Нижневолжской нефтегазоносной области Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. Здесь уже открыто шесть месторождений УВ (Левчуновское, Малышевское, Центральное, Алексеевское, Прибрежное, Сергеевское).

Промышленная нефтегазоносность Малышевско-Петровской ЗНГН связана с двумя нефтегазоносными комплексами (НГК):

- среднефранско-турнейский НГК (продуктивные горизонты: малевский, упинский, черепетский, кизеловский). Коллектор карбонатный, порово-трещинный и порово-кавернозно-трещинный. При испытании пластов в процессе бурения в открытом стволе ИПТ получена нефть из известняков сенновского горизонта (скв. 1-Алексеевекая, скв. 2-Малышевская). Залежи нефти пластово-сводовые.

- нижне-верхневизейский НГК (продуктивный горизонт — бобриковский). Коллектор терригенный, поровый. Покрышкой считаются аргиллиты тульского возраста. Примечательно, что в пределах Юрьевской площади в аргиллитах тульского возраста установлены признаки нефтеносности, а также они отмечены в известняках алексинского возраста (скв. 2-Сергеевская, скв. 2-Левобережная). Залежи нефти многопластовые сводовые.

Средние нефтенасыщенные толщины пород варьируют от первых метров до первых десятков метров. Средние значения общей пористости для песчаников бобриковского горизонта составляют 12-18%. Известняки турнейского яруса по общей пористости делятся на три группы, соответственно, с пористостью 0,3- 3 %, 7-10 % и 13-15%.

Нефти из всех залежей по плотности легкие и средние. Плотность нефтей по разрезу, как правило, уменьшается с глубиной. Например, в пределах скв. З-Алексеевская плотность бобриковской нефти составляет 0,843 г/м3, кизеловской и черепетской - 0,841 г/м3, малевской — 0,827 г/м3. Нефти среднепарафинистые, с незначительным содержанием асфальтеново-смолистых веществ и серы.

Для большинства месторождений Малышевско-Петровской ЗНГН характерно присутствие гелия во всех флюидах (в свободном газе, выделившемся из нефти газе и пластовой нефти).

В работе относительно подробно рассмотрена нефтегазоносность Алексеевского месторождения (размер 1,5 х 3 км), как наиболее изученного в данном отношении и известного неравномерным распределением залежей УВ по площади и разрезу. Выяснение причин неравномерного пространственного размещения залежей УВ (см. Гл. 4), несомненно, будет способствовать повышению эффективности дальнейших поисково-разведочных работ на нефть и газ в пределах рассматриваемой Малышевско-Петровской ЗНГН.

Глава 2. История геологического развития. История геологического развития рассматриваемой части Предбортовой ступени, расположенной в зоне сочленения двух структур I порядка (на востоке - Прикаспийская впадина, на западе - Воронежская антеклиза), тесно связана с их историей развития.

История геологического развития Прикаспийской впадины в работе кратко освещена с разных точек зрения: фиксистской (А.Е. Шлезингер и A.JI. Яншин, 1987) и мобилистской (Л.П. Зоненшайн, A.M. Городницкий, 1977; Н.Я. Кунин, В. А. Бененсон, М.Н.Морозова, К.К. Нуржанов, 1978; и др.), которые корректировались и дополнялись по мере получения новых данных и под влиянием также уточняющихся представлений об особенностях геодинамического развития смежных территорий. Автор настоящей работы придерживается современных мобилистских взглядов (В.П. Гаврилов, Я.А. Рихтер, К.А. Клещев, B.C. Шеин и др.) на историю геологического развития Прикаспийской впадины. Так, согласно В.П. Гаврилову (2009 г.), возникновение и эволюция Прикаспийской впадины в позднедевонско-раннекаменноугольное время связаны с происходящей коллизией Казахстанского и Восточно-Европейского континентов, что сопровождалось образованием Уральского складчатого сооружения и постепенной потерей связи Прикаспийского окраинного моря с открытым океаном. Окончательная изоляция Прикаспийского окраинного моря от открытых океанических бассейнов произошла в позднекаменноугольное время. Активное осадконакопление в девонский и каменноугольный период в пределах Прикаспийской впадины происходило в бортовых зонах, в результате чего здесь развиты мощные карбонатные толщи и рифовые массивы. Особенностью осадконакопления в раннепермское время (кунгурский век) является заполнение бассейна впадины мощной толщей сульфатно-галогенных образований.

Так, наиболее крупные события в геологической истории Прикаспийской впадины происходили: а) в позднедевонское время (франское), с которым связано начало погружения впадины вплоть до раннепермского времени; б) в раннепермское время (артинский век), когда прогибание впадины сменилось кратковременным воздыманием, которое в конце артинского времени вновь сменилось на прогибание; в) в новейший период (плиоценово-четвертичное время), когда в западной части Прикаспийской впадины происходило активное погружение.

Область максимальных амплитуд (400-600 м) новейших нисходящих неотектонических движений земной коры в пределах Прикаспийской впадины находится как раз в ее западной и юго-западной частях (Карта новейшей тектоники СССР, под ред. Н.И. Николаева, 1977). Крупная глубинная разломная зона, расположенная в зоне сочленения западного борта Прикаспийской впадины и Предбортовой ступени (амплитуда смещения блоков фундамента по вертикали составляет 3-3,5 км), проявляет высокую неотектоническую активность и на земной

поверхности ей соответствует «флексурно-сбросовая зона с амплитудой 200-300 м» (Е.Ю. Егоров и М.Л. Копп, 2000).

В пределах изучаемой территории и в современное время происходят градиентные тектонические движения земной коры, о чем свидетельствуют сейсмичность (землетрясения Камышинское, 1991 г., Николаевское, 1997 г.) и выходы газовых потоков на земную поверхность. По данным A.A. Акимовой (1998 г.), территория Волгоградского Левобережья и Правобережья отличаются режимом газовых потоков. В частности, с 1989 года по настоящее время территория пограничной зоны Предбортовой ступени и западного борта Прикаспийской впадины характеризуется наибольшей интенсивностью газовых выходов на дневную поверхность, что особенно наблюдалось в годы вышеуказанных землетрясений, когда объемы газовых потоков возросли на 3 порядка.

В работе также кратко освещена история геологического развития территории Доно-Медведицких дислокаций, расположенных в пределах Волгоградского Правобережья, поскольку здесь имели место крупные тектонические реконструкции, связанные с инверсией тектонических движений, начавшейся в среднекаменноугольное время (верейский век) и продолжающейся до сих пор (A.B. Цыганков, 1971). Амплитуда новейших восходящих движений земной коры в пределах Доно-Медведицких дислокаций достигает 300-900 м (А.В.Цыганков, 1971; Н.И.Николаев, 1983). Подобные интенсивные восходящие тектонические движения на Правобережье и интенсивные нисходящие движения на Левобережье нашли отражение в увеличении наклона Предбортовой ступени в сторону Прикаспийской впадины.

Контрастность современных тектонических вертикальных движений земной коры в пределах территорий Доно-Медведицких дислокаций и западной части Прикаспийской впадины сохраняется. Так, область наибольших (2-7 мм/год на фоне 0,1-1,5 мм/год, данные ГУГК, 1989) скоростей современных нисходящих движений земной коры в пределах Прикаспийской впадины находится в пределах ее западной части (напротив изучаемой Малышевско-Петровской зоны поднятий). Территория Доно-Медведицких дислокаций в современное время воздымается со скоростью 1-2 мм/год (на фоне 0,1-0,2 мм/год) (данные ГУГК, 1989).

В работе приведены составленные автором схематичные палеогеодинамические профили, отражающие вышеуказанные пространственно-временные особенности геологического развития изучаемой и соседних территорий.

Таким образом, Предбортовая ступень западного борта Прикаспийской впадины является областью, в пределах которой в геологическое время неоднократно происходили и происходят контрастные и/или градиентные тектонические движения земной коры. Последние,

как известно, сопровождаются развитием деформационных процессов в геосреде вплоть до растрескивания (трещиноватости) горных пород. Ниже приведены результаты изучения трещиноватости в породах позднедевонско-раннекаменноугольного возраста в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий, что является крайне важным для настоящего исследования.

Глава 3. Изучение внутреннего строения (микротрещнноватости) пород продуктивных и непродуктивных горизонтов в пределах месторождений Малышевско-Петровской зоны поднятий. С целью изучения внутреннего строения пород было изучено 142 прозрачных петрографических шлифа, изготовленных из 87 образцов пород позднедевонско-раннекаменноугольного возраста, отобранных из 14 скважин всех 6-ти месторождений Малышевско-Петровской зоны поднятий. Образцы пород были отобраны как из продуктивных (68 образцов), так и непродуктивных (19 образцов) горизонтов.

В результате выполненного автором визуального анализа керна пород и анализа шлифов с использованием сканирующего электронного микроскопа установлено, что в породах позднедевонско-раннекаменноугольного возраста развита довольно густая сеть макро- и микротрещин. В работе приведена характеристика трещиноватости пород вышеуказанного возраста [1]. Так, микротрещины различаются по морфологии (прямые, спрямленные и разветвленные), по ориентировке (вертикальные, горизонтальные, наклонные), по составу заполнения (минеральный, битумный), по степени заполнения (полностью выполненные или «залеченные», открытые или частично открытые/ частично выполненные), по густоте (1-3 '/см, 5-7 '/см) и по генерации (ранние или древние, поздние или молодые). Согласно Е.М. Смехову (1974 г., стр. 13), «по последовательности взаимопересечения наиболее ранними генерациями являются минеральные, самыми поздними - битумные (с легким подвижным битумом) и открытые трещины». Открытые трещины, как правило, считаются молодыми. Автор настоящей работы относит микротрещины частично открытые/ частично заполненные органическим веществом к микротрещинам молодого возраста, тогда как открытые микротрещины - к микротрещинам самого молодого возраста.

Наиболее широкое развитие получила трещиноватость молодого возраста (открытая, частично открытая). Данное наблюдение свидетельствует о том, что в пределах изучаемой территории неоднократно в геологическую историю, включая новейшее время, происходили и продолжают происходить градиентные разноориентированные тектонические движения земной коры. В частности, амплитуда новейшего горизонтального смещения породы по плоскости горизонтального разрыва на микроуровне составляет 1 мм, что установлено по амплитуде смещения частей разрезанной палеофауны (рисунок 1).

Рисунок 1 - Фото шлифа. Скважина 2-Левобережная (Северо-Алексеевская площадь). Малевские известняки.

Глубина 4278,3 м. Горизонтальная микротрещина молодого возраста (открытая / частично заполненная ОВ).

Сечение: поперек напластования.

проницаемая) субгоризонтальная микротрещиноватость встречена во всех исследованных образцах пород, отобранных из продуктивных горизонтов (песчаники бобриковского возраста, известняки кизеловского, черепетского и малевского возрастов) в пределах всех месторождений Малышевско-Петровской зоны поднятий. В породах, отобранных из непродуктивных горизонтов (или интервалов внутри продуктивных горизонтов с отсутствием нефтенасыщения породы), проницаемая субгоризонтальная микротрещиноватость отсутствует (например, в непродуктивных известняках черепетского и малевского возраста из скв. 4-Алексеевская).

Молодая субвертикальная микротрещиноватость в породах позднедевонско-раннекаменноугольного возраста получила повсеместное развитие в пределах месторождений Малышевско-Петровской зоны поднятий, за редким исключением отдельных участков (участок расположения скв. 4-Алексеевская). Субвертикальная микротрещиноватость, как правило, имеет сквозное развитие вверх по разрезу (в рамках исследованного интервала пород), корни которой «уходят» на большие глубины (4992-5000 м, скв. 1-Юрьевская).

Исходя из региональной истории геологического развития (см. Гл. 2), автор делает вывод о стадийном формировании микротрещиноватости в породах позднедевонско-раннекаменноугольного возраста и выделяет микротрещиноватость нескольких генераций, из них: три - древние, связанные с франским, верейским и артинским временем; две - молодые, связанные с плиоценовым и современным временем.

Автор также предполагает различный генезис микротрещиноватости разной ориентировки, а именно:

- система микротрещин вертикальной ориентировки имеет тектоническую природу и ее образование связано со смещениями в зонах разломов сбросового типа северо-западной и

северо-северо-восточной ориентировок, осложняющих Предбортовую ступень, ступенчато погружающуюся как в восточном направлении (в сторону Прикаспийской впадины), так и в южном;

- система микротрещин субгоризонтальной (в том числе наклонной) ориентировки имеет тектоно-гравитационную природу, ее образование в уже созданных тектонически ослабленных зонах (сбросах) северо-северо-восточной ориентировки связано с историческими и современными интенсивными погружениями в пределах западной части Прикаспийской впадины.

В работе приведена классификация микротрещин, развитых в породах позднедевонско-раннекаменноугольного возраста в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий, разработанная автором с использованием общеизвестных характеристик трещин, заимствованных из классификаций трещин по В.В. Белоусову (1954 г.), Е.М. Смехову и др. (1962 г.), B.C. Лаврентьевой и др. (1970 г.). Автор дополнительно дифференцирует микротрещины по генезису и возрасту их образования.

Таким образом, по результатам проведенного изучения особенностей внутреннего строения пород установлено, что имеют место различия в микротрещиноватости пород, отобранных из продуктивных и непродуктивных горизонтов: Данное различие заключается в том, что в породах из продуктивных горизонтов, кроме вертикальной обязательно присутствует горизонтальная микротрещиноватость молодого возраста (проницаемая).

Глава 4. Комплексное изучение литолого-петрофизической характеристики и внутреннего строения пород продуктивных и непродуктивных горизонтов с целью установления закономерностей пространственного размещения залежей углеводородов.

Раздел 4.1. Неравномерное (по площади и разрезу) размещение залежей углеводородов (на примере Алексеевского месторождения). В пределах наиболее изученного в геолого-нефтегазоносном отношении Алексеевского месторождения (размер 1,5x3 км) четырьмя скважинами, расположенными в ряд (вытянутом в северо-восточном направлении) на небольшом расстоянии друг от друга (600 м, 800 м и 1200 м), выявлено 4-е залежи УВ (одна - в песчаниках бобриковского возраста и три - в известняках кизеловского, черепетского и малевского возрастов). Примечательно, что в пределах скважины 4 черепетская и малевская залежи распространение не получили. С целью выяснения причин избирательного (по площади и разрезу) размещения залежей УВ в пределах собственно небольшого по размерам Алексеевского месторождения был проведен сравнительный анализ литолого-петрофизической характеристики и внутреннего строения пород, в частности, черепетского горизонта в пределах скважин 3 и 4 (таблица 1). Для проведения данного анализа были выбраны те интервалы по

Сравнительная характеристика продуктивности, литологии, ГИС и внутреннего строения пород черепетского горизонта в пределах скважин 3 и 4 Алексеевского месторождения

(Составила A.C. Вылегжанина, 2013 г.)

Черепетский горизонт

Скважины

Скважина 3

Скважина 4

Продуктивность

Нефтяная залежь

Залежь отсутствует

Литология

Известняки буровато-светло-серые, органогенно-обломочные

Общая пористость, %

Вертикальная открытая (проницаемая) микротрещина. Глубина 4242,70 м. Ник. +

Система вертикальных «залеченных» микротрещин 2-х генераций, соответственно выполненных глинистым составом и кальцитом. Глубина 4441,52 м Ник.//

Микротрещино-

ватость (фото шлифов)

. jfc v

, ü- V

разрезу, которые соответствовали глубине образцам породы, из которых были изготовлены шлифы, демонстрирующие особенности внутреннего строения пород (микротрещиноватость).

Следует отметить, что известняки из выбранного интервала, как в пределах скважины 3, так и скважины 4, судя по общей пористости со значениями менее 1% (таблица 1) характеризуются низкими ФЕС и относятся к некондиционным.

В результате проведенного сравнительного анализа установлено, что при одинаковой (или близкой) по площади литолого-петрофизической характеристике пород-известняков, в частности, черепетского возраста, распространение залежи УВ в пределах скважины 3 обязано присутствию в породах проницаемой микротрещиноватости (существенно улучшающей коллекторские свойства известняков).

Скважина 4, в пределах которой отсутствует черепетская залежь, отличается от других участков (скважины 1, 2, 3) Алексеевского месторождения тем, что развитая в ее пределах субвертикальная микротрещиноватость является непроницаемой (микротрещины заполнены минеральным составом), а субгоризонтальная микротрещиноватость отсутствует в интервале изучаемого черепетско-малевского разреза. Продуктивность кизеловского горизонта в пределах скважины 4 связана с редким развитием в кизеловских известняках проницаемых микротрещин субгоризонтальной ориентировки, которые также локально (по разрезу) улучшают коллекторские свойства кизеловских известняков, характеризующихся низкими ФЕС (общая пористость 0,07-3,1 %, газопроницаемость 0,001x10"3-0,005x10"3 мкм2).

В работе также проиллюстрированы факты (фото шлифов) присутствия микротрещин (открытых, частично открытых/частично нефтенасыщенных) в песчаниках продуктивного бобриковского горизонта (скв. З-Алексеевская, 1-Прибрежная, 2-Сергеевская, 2-Левобережная и др.), что дает основание изменить существующее представление о поровом типе коллектора бобриковской залежи на порово-трещинный.

Раздел 4.2. Неравномерное (по площади и разрезу) нефтенасыщение пород внутри продуктивных горизонтов (на примере скважины 2-Левобережная, Северо-Алексеевская площадь). По результатам комплексного анализа литолого-петрофизической характеристики и внутреннего строения карбонатных и терригенных пород продуктивных горизонтов (скв. 2-Левобережная) установлено, что определяющим фактором неравномерного нефтенасыщения пород и степени нефтенасыщения пород внутри продуктивных горизонтов также является присутствие или отсутствие в породах субгоризонтальной и субвертикальной микротрещиноватости молодого возраста.

В таблице 2 приведены примеры-интервалы из бобриковского, кизеловского и малевского продуктивных горизонтов, демонстрирующие связь локализованного по разрезу

Сравнительная характеристика литологии, пористости, газопроницаемости, внутреннего строения пород и неравномерного (по разрезу) нефтенасьнцения пород внутри продуктивных горизонтов в пределах скважины 2-Левобережная (Составила А С. Вылегжанина, 2013 г.)

Глубина отбора керна, м Литология Минерал, плотность, г/см3 Пористость, % Общая пористость, % Газопроницаемость, 10"3мкм2 Нефте-насы-щение Ми кротрещи н оватость

по жидкости кавер-новая

Продуктивный бобриковский горизонт (интервал 4143,10-4143,95м)

4143,10 Песчаник .2,64 14,69 0 » 14,69 ■420,6 Среднее

4143,65 Песчаник с глинист, прослойками 1 2,64 15,12 0 \ а '15,12 ^07,1 Высокое Субгоризонтальная открытая и частично заполненная ОВ микротрещина. Глубина 4143,50 м. Увел. 200, ник.+

4143,95 12,64 15,24 0 15,24 —•'128,4 Среднее

Продуктивный кизеловский горизонт (интервал 4176,20-4176,55 м)

4176,20 Известняк доломитиз. ( 2,69 3,05 0 ^ 3,05 —# 0,03 Нет

4176,25 ,2,70 7,02 0 \ 7,02 1(1,1 Слабое Наклонная открытая и частично заполненная ОВ микротрещина. Глубина 4176,3 5 м. Увел. 25, ник.+

4176,55 2,70 3,94 0 _»3,94 0,001 Нет

Продуктивный малевский горизонт (интервал 4277,70-4278,95 м)

4277,70 Известняк доломитиз. 9 2,70 1,12 1,47 "^2,59 Г*чР,006 Слабое

4278,30 ( 2,69 4,73 0,68 Г» 5,41 Ж8 Высокое ШШШШшШш г Горизонтальные открытая и частично заполненная ОВ микротрещины. Глубина 4278,30 м. Увел. 100, ник.//

4278,95 •2,70 1,38 0,84 "2,22 * 0,001 Слабое

улучшения коллекторских свойств, нефтенасыщения и степени нефтенасыщения с развитием в породе проницаемой микротрещиноватости субгоризонтальной ориентировки.

Так, по результатам проведенного комплексного анализа пород-известняков одного из интервалов (толщиной 125 см) продуктивного малевского горизонта (таблица 2) следует, что при одинаковой литологии (известняк доломитизированный), минералогической плотности (2,692,70 г/см3), близкой по значениям низкой пористости (2,22-5,41%) степень нефтенасыщения известняков неравномерна по разрезу (таблица 2): наибольшая (высокая) - на глубине 4278,30 м. Характерно, что в образце породы, отобранной на этой глубине, развита горизонтальная проницаемая микротрещиноватость, с которой, вероятно, и связано локальное (по разрезу) улучшение ФЕС (газопроницаемость на указанной глубине на 4 порядка выше фоновых значений: 1,8x10"3 мкм2 на фоне 0,001x10"3 мкм2 и 0,006х10"3 мкм2). На приведенной фотографии шлифа демонстрируется развитая в малевских известняках (на указанной глубине) горизонтальная микротрещина молодого возраста (частично открытая/частично нефтенасыщенная).

На примере пород-известняков из продуктивного кизеловского горизонта (интервал толщиной 35 см) также отмечается неравномерное по разрезу нефтенасыщение породы. Данный интервал в продуктивном кизеловском горизонте не является нефтенасыщенным, за исключением известняков на глубине 4176,25 м, где нефтенасыщение характеризуется как слабое, что также связано с присутствием здесь в породе наклонной проницаемой и уже частично заполненной OB микротрещины. С последней, скорее всего, связаны повышенные значения на данной глубине газопроницаемости - на 2 порядка (таблица 2).

Аналогичное влияние проницаемой микротрещиноватости на различную по разрезу степень нефтенасыщения пород характерно и для песчаников продуктивного бобриковского горизонта (таблица 2).

Таким образом, при сходной литолого-петрофизической характеристике пород (для каждого отдельно взятого продуктивного горизонта, пласта) имеющее место неравномерное пространственное размещение залежей УВ, а также неравномерное по разрезу нефтенасыщение породы контролируются разноориентированной микротрещиноватостью молодого возраста (проницаемой), улучшающей на локальных участках коллекторские свойства пород, особенно известняков. На основании проведенного исследования установлено, что залежи УВ связаны с зонами (участками) развития повышенной микротрещиноватости молодого возраста.

Глава 5. Прогнозная модель формирования и размещения залежей углеводородов и рекомендации к проведению дальнейших поисково-разведочных работ на нефть и газ в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий.

Прогнозная модель формирования и размещения залежей углеводородов. На рисунке 2 представлена разработанная автором схематическая модель формирования и размещения залежей УВ в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий, в которой обобщены особенности геологического строения данной территории и установленные настоящими исследованиями закономерности размещения залежей УВ (залежи УВ приурочены к зонам повышенной микротрещиноватости молодого возраста).

Предбортовая ступень

Западный борт Прикаспийской впадины

Рисунок 2 - Схематическая модель формирования и размещения залежей углеводородов в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий (A.C. Вылегжанина, 2013 г.): 1 - зона повышенной микротрещиноватости; 2 - направление смещения пород по сбросу; 3 -направление смещения пород в сторону Прикаспийской впадины; 4 - латеральная миграция УВ из Прикаспийской впадины по разломам северо-западной ориентировки; 5 - вертикальная миграция УВ и миграция УВ, перераспределившихся в зоны разломов северо-северо-восточной ориентировки; б — залежи УВ и нефтегазопроявления; 7 — фундамент; 8 - терригенные породы; 9 - карбонатные породы.

В предложенной модели нашло отражение сложное блоковое строение территории Предбортовой ступени и западного борта Прикаспийской впадины (в границах Волгоградского Левобережья) благодаря образованию в земной коре параллельных (или почти параллельных) ступенчатых сбросов северо-северо-восточной ориентировки с последовательным опусканием крыльев в сторону Прикаспийской впадины, а также сбросов северо-западной ориентировки — с последовательным опусканием в южном направлении. Указанные глубинные разломы-сбросы связаны с региональными нисходящими тектоническими движениями земной коры.

Данная модель геологического строения удовлетворяет имеющему место факту смещения структурных планов, установленного, в частности, для Малышевско-Петровской зоны поднятий (контуры структур нижезалегающих горизонтов смещены относительноконтуров структур вышезалегающих в сторону Прикаспийской впадины). Учитывая результирующий вектор смещения толщ горных пород, можно предположить, что в зонах сбросов кроме субвертикальных разрывов также развиты разрывы субгоризонтальной ориентировки, что подтверждается одновременным присутствием в породе субвертикальныхи субгоризонтальных макро- и микротрещин. Предполагается, что субгоризонтальная микротрещиноватость имеет тектоно-гравитационное происхождение, развита только в присбросовых зонах и затухает вверх по разрезу.

На основе результатов настоящего исследования, автор пришел к выводу, что в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий залежи УВ сконцентрированы исключительно в зонах повышенной микротрещиноватости молодого возраста (проницаемой), имеют молодой возраст (возможно, не выходящий за рамки плиоценового времени) и сформированы (формирование которых продолжается до сих пор) за счет двух миграций УВ:

- латеральная миграция УВ из глубин соседней Прикаспийской впадины - по разломам северо-западной ориентировки;

- вертикальная миграция УВ и миграция УВ, перераспределившихся в зоны разломов северо-северо-восточной ориентировки из разломов северо-западной ориентировки.

В пользу сквозной вертикальной миграции УВ, происходящей в пределах большинства скважин месторождений Малышевско-Петровской ЗНГН свидетельствуют: а) наличие признаков нефтегазоносности в вышезалегающих горизонтах, в частности, тульском, алексинском (скв. 1-Юрьевская, скв. 2-Сергеевская, скв. 2-Левобережная); б) установленная геохимическими методами исследования гидродинамическая сообщаемость между малевской, черепетской, кизеловской и бобриковской залежами, в частности, на примере скважин 1-, 2-, З-Алексеевские (А.Я. Куклинский, 2005, С.Б. Остроухов, 2006). Отсюда следует, что региональные покрышки (в

частности, аргиллиты тульского возраста) в пределах изучаемой территории не являются надежными.

Об активной современной миграции флюидов по субвертикалъным и субгоризонтальным трещинным каналам в пределах месторождений Малышевско-Петровской ЗНГН неопровержимо свидетельствует присутствие гелия в пластовой нефти и свободном газе, отобранных из скважин, в пределах которых развита проницаемая микротрещиноватость. На примере скважины 2-Левобережная (Северо-Алексеевская площадь) (таблица 3) следует: а) сквозное по разрезу содержание гелия в пробах газа, связанное с развитием системы вертикально ориентированных открытых микротрещин; б) увеличение содержания гелия с глубиной, что свидетельствует о глубинных корнях вертикальных миграционных процессов; в) аномальное увеличение содержания гелия в пробах газа из бобриковского горизонта, связанное с развитием в данном интервале субгоризонтальной микротрещиноватости, по которой, вероятно, поступает дополнительный объем гелия.

Таблица 3

Скважина 2-Левобережная (Северо-Алексеевская площадь).

Распределение по разрезу содержания гелия в пробах газа

(Составила A.C. Вылегжанина, 2012 г.)

Глубина, Интервал и Содержание гелия в Микротрещиноватость,

м возраст пробах газа, моль % развитая в изученном

испытанных отложений 0,01 0,02 0,03 I 1 1 интервале

-4000 - -<-hri- \ Открытая вертикальная

-4100 - -(lhlj- Открытые вертикальная +

___—« субгоризонтальная

-4200 " Clt Открытая вертикальная

-4300 - D3zv Открытая вертикальная

Рекомендации к проведению дальнейших поисково-разведочных работ на нефть и газ,

разработанные автором с учетом результатов выполненного комплексного исследования:

- первоочередными объектами для проведения поисково-разведочных работ на нефть и газ

следует считать те объекты, где предполагается развитие зон повышенной (микро)трещиноватости,

влияющей на существенное улучшение коллекторских свойств пород;

- в пределах вышеуказанных первоочередных объектов исследования по изучению пластового флюида следует проводить для всех карбонатных пород позднедевонско-раннекаменноугольного возраста;

- выполнить доразведку Алексеевского месторождении: пройти бурением ливенские отложения с целью выяснения их нефтегазоносности, поскольку в пределах рядом расположенной скважины 1-Юрьевская в ливенских известняках установлена (по шлифам) проницаемая микротрещиноватость с частичным заполнением ОВ (рисунок 3).

Рисунок 3 - Фото шлифов. Скважина 1-Юрьевская.

Интервал 4992-5000 м. Вертикальные частично открытые/ частично заполненные ОВ микротрещины в ливенских известняках.

Слева: увел. 40, ник. //; справа: увел. 200, ник. //

Заключение

1. Изучаемая территория Малышевско-Петровской зоны поднятий, осложняющая Предбортовую ступень (в границах Волгоградского Левобережья), неоднократно испытывала и продолжает испытывать тектонические напряжения в земной коре, связанные с контрастными периодическими градиентными тектоническими движениями, происходящими в пределах крупной глубинной разломной зоны, разделяющей Предбортовую ступень и западный борт Прикаспийской впадины. В результате исторической и новейшей геодинамической нестабильности в пределах изучаемой территории в породах позднедевонско-раннекаменноугольного возраста развита система разноориентированных и разновозрастных (три древние генерации: франского, Верейского и артинского времени образования, две - молодые: плиоценового и современного) макро- и микротрещин. Автором разработана классификация микротрегцин, развитых в породах

позднедевонско-раннекаменноугольного возраста в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий.

2. Определяющим фактором неравномерного пространственного размещения залежей УВ, а также неравномерного нефтенасыщения пород внутри продуктивных горизонтов при сходной литолого-петрофизической характеристике пород, является проницаемая микротрещиноватость пород, которая, с одной стороны, способствует локализованному значительному улучшению коллекторских свойств пород (особенно известняков), с другой стороны, контролирует развитие миграционных процессов и играет важную роль в формировании и размещении углеводородных скоплений в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий. Залежи УВ приурочены к зонам повышенной микротрещиноватости молодого возраста.

3. Вопреки существующему представлению о поровом типе коллектора установлен порово-трещинный тип коллектора в продуктивных песчаниках бобриковского возраста, в частности, на Алексеевском, Северо-Алексеевском, Прибрежном, Сергеевском месторождениях.

4. Разработана модель формирования и размещения залежей УВ в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий с учетом новейших представлений о геологическом строении (разломно-блоковом) данной территории и установленных настоящими исследованиями закономерностей размещения залежей УВ.

5. При проведении дальнейших поисково-разведочных работ на нефть и газ рекомендуется учитывать установленные настоящими исследованиями закономерности неравномерного размещения углеводородных скоплений и даны практические рекомендации.

Результаты исследования опубликованы в следующих работах: Статьи, опубликованные в рецензируемых научных изданиях по списку ВАК:

1. Касьянова H.A., Вылегжанина A.C., КирикаК.К., Бурлин Ю.К., Брыжин A.A., Медведев П.В. Роль трещиноватости горных пород в формировании углеводородных залежей в пределах Николаевско-Городищенской предбортовой ступени западного борта Прикаспийской впадины // Геология нефти и газа. - 2009. - №4. - С. 10-16.

2. Вылегжанина A.C., Рыжиков П.П. Палеореконструкция тектонического режима южной части Волго-Уральского глубоководного бассейна в связи с поисками месторождений нефти и газа // Геология, география и глобальная энергия. - 2009. - №2 (33). - С. 115-116.

Статьи, опубликованные в других научных изданиях:

3. Вылегжанина A.C. Региональные аэрокосмические исследования западной и северозападной частей Прикаспийской впадины /Тезисы докл. Международ, науч.-техн. конф. «Аэрокосмические технологии в нефтегазовом комплексе», Москва 20-22 октября 2009 г. - М.: Изд-во «Нефть и газ», 2009. - С. 76-77.

4. Вылегжанина A.C., КирикаД.Д. Особенности геологического строения месторождений углеводородов западного борта Прикаспийской впадины. /Тезисы докл. XVIII Губкинских чтений «Инновационное развитие нефтяной и газовой промышленности России: наука и образование», Москва 24-25 ноября 2009 г. - М.: Изд-во РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2009.-С. 30.

5. Вылегжанина A.C. Особенности пространственного размещения углеводородных залежей в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий / Тезисы докл. VIII Всеросс. науч,-техн. конф. «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России», Москва 1-3 февраля 2010 г. - М.: Изд-во РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2010. - С. 25-26.

6. Вылегжанина A.C. Прогнозная модель формирования углеводородных залежей в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий (Волгоградское Левобережье) /Тезисы докл. XIX Губкинских чтений «Инновационные технологии прогноза, поисков, разведки и разработки скоплений УВ и приоритетные направления развития ресурсной базы ТЭК России», Москва 22-23 ноября 2011 г. - М.: Изд-во РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2011. - С. 188-189.

Формат 60x90/16. Заказ 1684. Тираж 100 экз. Печать офсетная. Бумага для множительных аппаратов. Отпечатано в ООО "ФЭД+", Москва, Ленинский пр. 42, тел. (495)774-26-96

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Вылегжанина, Анна Сергеевна, Москва

россиискии государственный университет

нефти и газа имени и.м. губкина

На правах рукописи

Вылегжанина Анна Сергеевна

Специальность 25.00.12 - Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых

месторождений

см

^^ Диссертация на соискание ученой степени

СО со

^р * кандидата геолого-минералогических наук

£2 §

^ Научный руководитель:

СМ ^

^ ^ доктор геолого-минералогических наук,

профессор Н.А. Касьянова

Москва - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................4

Глава 1. Геолого-геофизическая изученность и геологическое строение Малышевско-Петровской зоны поднятий.....................................................8

1.1. Геолого-геофизическая изученность................................................9

1.2. Литолого-стратиграфическая характеристика разреза и условия осадконакопления.........................................................................13

1.3. Тектоника...................................................................!.........28

1.4. Нефтегазоносность..................................................................43

Глава 2. История геологического развития................................................59

Глава 3. Изучение внутреннего строения (микротрещиноватости) пород продуктивных и непродуктивных горизонтов в пределах месторождений Малышевско-Петровской зоны поднятий...................................................74

4.1. Неравномерное (по площади и разрезу) размещение залежей углеводородов (на примере Алексеевского месторождения)...................86

4.2. Неравномерное (по площади и разрезу) нефтенасыщение пород внутри продуктивных горизонтов (на примере скважины 2-Левобережная, Северо-Алексеевская площадь).................................................................90

Глава 5. Прогнозная модель формирования и размещения залежей УВ и

рекомендации к проведению дальнейших поисково-разведочных работ на нефть и газ в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий.............................97

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................104

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.....................................................................106

ВВЕДЕНИЕ

За последние годы по мере изучения данной территории геолого-геофизическими методами детализировано геологическое строение месторождений, fia некоторых из них начата пробная эксплуатация (Алексеевское, Малышевское месторождения), но до сих пор не выработано достоверной геологической модели и модели формирования залежей УВ.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:

1. Анализ особенностей геологического строения, истории геологического развития и нефтегазоносности района исследования.

2. Изучение внутреннего строения (микротрещиноватость) пород продуктивных и непродуктивных горизонтов.

3. Проведение комплексного анализа литолого-пегрофизических характеристик и внутреннего строения пород с целью установления фактора,

контролирующего неравномерное (по площади и разрезу) размещение залежей УВ.

4. Разработка рекомендаций к проведению дальнейших поисково-разведочных работ на нефть и газ.

Научная новизна. Для территории Малышевско-Петровской зоны поднятий впервые:

2. Установлена связь залежей У В с зонами повышенной микротрещиноватости молодого возраста.

3. Установлен порово-трещшшый тип коллектора в продуктивных песчаниках бобриковского возраста.

Защищаемые положения:

2. Залежи УВ связаны с зонами (участками) повышенной микротрещиноватости пород молодого возраста, которая контролирует неравномерное (по площади и разрезу) размещение залежей УВ и нефтепасыщение пород внутри продуктивных горизонтов, локально улучшая коллекторские свойства пород.

3. Факт развития проницаемых микротрещии в песчаниках продуктивного бобриковского горизонта явился основой для установления порово-трещшшого типа коллектора бобриковской залежи.

Фактический материал. В работе в большом объеме использованы новейшие геолого-геофизические, геохимические и промысловые данные (материалы ООО «ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть», ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть»). Изучено 87 образцов керна пород позднедевонско-раннекамениоуголыюго возраста, отобранных из интервалов продуктивных (68 образцов) и непродуктивных (19 образцов) горизонтов по 14 скважинам всех 6-ти месторождений Малышевско-Петровской зоны поднятий, и проанализировано 142 прозрачных петрографических шлифа.

Практическая ценность. Результаты настоящего исследования позволят повысить эффективность проведения поисково-разведочных работ на нефть и газ в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий и других районов Предбортовой ступени в границах Волгоградского Левобережья и могут быть полезными для многих научно-производственных организаций, таких как Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ВолгоградНИПИморнефть» в г. Волгограде, ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть», ОАО «Волгограднефтегеофизика» и др.

Апробирование работы. Основные положения работы докладывались на 8-ой Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и научных работников «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии» (АГУ, Астрахань, сентябрь 2009 г.), Международной научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии в нефтегазовом комплексе России» (РГУНГ им. И.М. Губкина, Москва, октябрь 2009 г.); XVIII Губкинских чтениях «Инновационное развитие нефтяной и газовой промышленности России: наука и

образование» (РГУНГ им. И.М. Губкина, Москва, ноябрь 2009 г.), VIII Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 80-летию РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (РГУНГ им. И.М. Губкина, Москва, февраль 2010 г.), XIX Губкинских чтениях «Инновационные технологии прогноза, поисков, разведки и разработки скоплений УВ и приоритетные направления развития ресурсной базы ТЭК России» (РГУНГ им. И.М. Губкина, Москва, ноябрь 2011 г.).

Благодарности. Автор глубоко признателен научному руководителю профессору кафедры геологии РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина H.A. Касьяновой за научные консультации и постоянное внимание, оказанные в период подготовки работы. Автор выражает искреннюю благодарность заведующему кафедрой геологии профессору В.П. Гаврилову, профессору кафедры геологии Э.М. Халимову, профессору кафедры теоретических основ поисков и разведки нефти и газа В.И. Ермолкину, профессору кафедры промысловой геологии В.П. Филиппову и профессору кафедры литологии О.В. Постниковой за научные консультации, полезные советы и моральную поддержку, а также ассистенту кафедры литологии H.A. Осипцевой за помощь в работе со сканирующим электронным микроскопом. Особенно автор благодарен руководству ООО «ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть» (ныне Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ВолгоградНИПИморнефть» в г. Волгограде) за предоставленную возможность ознакомления с новейшими геолого-геофизическими, геохимическими и промысловыми данными, без чего выполнение современной научной квалифицированной работы было бы невозможно.

Глава 1. Геолого-геофизическая изученность и геологическое строение Малышевско-Петровской зоны поднятий

Изучаемая территория Малышевско-Петровская зоны поднятий находится в пределах Предбортовой ступени западного борта Прикаспийской впадины.

Большой вклад в изучение истории геологического развития, строения и нефтегазоносности Предбортовой ступени западного борта Прикаспийской впадины (в границах Волгоградского Левобережья) в разные годы, начиная с 1953 г., внесли A.A. Аксенов, Л.А. Анисимов, Г.П. Батанова, A.B. Бочкарев,

B.А. Бочкарев, Г.А. Бражников, О.Г. Бражников, Ю.К. Бурлин, Ю.М. Васильев, И.В. Воронцова, А.Г. Габриэлян, Е.А. Граблин, H.A. Данилова, Н.В. Даньшина,

C.B. Делия, З.В. Добрынина, В.А. Ермаков, Г.Ж. Жолтаев, В.А. Золотарева, П.А. Карпов, Л.Г. Кирюхин, В.М. Котельников, А.Я. Куклинский, B.C. Лаврентьева, Ю.М. Львовский, В.Н. Манцурова, П.В. Медведев, B.C. Мильничук, В.Н. Михалькова, Н.М. Музыченко, Н.В. Неволин, A.A. Новиков, О.Г. Одолеев, Ю.А. Писаренко, C.B. Попович, Я.А. Рихтер, Л.Н. Розанов, Ю.Н. Самойленко, Э.С. Сианисян, В.Е. Смирнов, А.Н. Степанов, Д.Л. Федоров, Д.И. Цимберг, М.М. Чарыгин, С.И. Чижов, Я.Ш. Шапиро, А.Ф. Шейкина, A.B. Шилин, Г.М. Яриков и многие другие.

Непосредственно изучению геологии и нефтегазоносности Малышевско-Петровской зоны поднятий посвящены три кандидатские диссертации (A.B. Караулов, 2001 г.; С.Э. Сианисян, 2012 г.; Е.А. Калинина, 2013 г.).

1.1. Геолого-геофизическая изученность

Геология и иефтегазоносность рассматриваемой территории изучались неравномерно по площади и во времени. В работе с хронологической последовательностью описаны основные результаты разноплановых геолого-геофизических и промысловых исследований, выполненных сотрудниками многих научно-производственных организаций.

Большой вклад в изучение изучаемой территории внесли ПО «Запприкаспийгеофизика», ПО «Нижневолжскнсфть», ОАО «Волгоград-нефтегеофизика», ООО «ЛУКОИЛ-ВолгоградНИПИморнефть» и другие организации.

Данный раздел подготовлен по литературным источникам и фондовым материалам ООО «ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть» [11, 50, 93, 103, 104, 113, 114 и др.].

Первые поисково-разведочные работы на нефть и газ па территории Волгоградского Левобережья были начаты в 1953 году. Первые представления о геологическом строении подсолевых отложений получены в результате интерпретации гравиметрических и магнитометрических съемок, данных электроразведки вертикального электрического зондирования (ВЭЗ), сейсморазведочных работ методом обменных волн землетрясений (МОВЗ) и корреляционных методов преломленных волн (КМПВ), выполненных предприятиями «Саратовнефтегеофизика» и «Волгоградпефтегеофизика» в период с 1953 по 1969 годы [93].

В 1958-1968 гг. были выполнены электроразведочиые работы методами теллурических токов, магнитотеллурического зондирования и вертикального электрического зондирования, в результате которых были получены структурные планы поверхности кунгурских соленосных отложений.

Рассматриваемая территория параметрическим бурением стала осваиваться в начале 60-х годов, по данным которого отмечается моноклинальное залегание

каменноугольных и девонских отложений с наклоном с запада на восток. Бурение одиночных параметрических скважин велось в совокупности с 10 сейсмическими региональными профилями.

Региональными работами КМПВ, проведенными в 1968-1971 гг., было изучено строение поверхности кристаллического фундамента в пределах западного борга Прикаспийской впадины. В этот период также проводились высокоточные гравиметрические исследования в комплексе с сейсморазведкой КМПВ.

В 1970-1985 гг. выполнены сейсмические работы методом общей глубинной точки (МОГТ) и КМПВ и изучены особенности распространения и условия залегания подсолевого разреза. По данным этих исследований подсолевые палеозойские отложения картируются двумя отражающими горизонтами, соответствующими кровле подсолевых верхнеартинских отложений и кровле турнейских отложений, которые погружаются в восточном направлении. В палеозойских отложениях выделены клиноформы нижнебашкирского и турпейского возрастов, связанные с зоной палеоборта Прикаспийской впадины.

В 1980 году проводилось дешифрирование аэрокосмических снимков с целью прогнозирования и уточнения глубинного строения региона, а также выделения локальных структур осадочного чехла [34].

С 1986 по 1991 годы проведены региональные и детальные сейсморазведочные работы МОГТ силами ПО «Волгограднефтегеофизика» и ПО «Запприкаспийгеофизика». В 1986 году по их результатам выявлена Малышевско-Пегровская зона поднятий в верхнедевонско-нижнекаменноугольных отложениях. В ее пределах выделены Алексеевская, Левчуновская, Юрьевская, Малышевская, Центральная структуры и другие.

В этот период поисково-разведочное бурение на отдельных локальных поднятиях Малышевско-Петровской зоны поднятий привело к открытию Алексеевского, Левчуповского, Прибрежного, Центрального, Малышевского и Сергеевского месторождений нефти. Все перечисленные месторождения были открыты первыми скважинами, заложенными в сводовых частях поднятий.

С середины 90-х годов прошлого столетия по настоящее время ведется активное и детальное изучение геологического строения и нефтегазоносности территории Малышевско-Петровской зоны поднятий силами различных научно-производственных организаций, в том числе ООО «ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть», ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть»,

ОАО «Волгограднефтегеофизика», ОАО «Запприкаспийгеофизика» и др.

В период 1999-2006 гг. на изучаемой территории проведены сеть сейсмопрофилей (рисунок 1.1) и детальные площадные сейсморазведочные

Рисунок 1.1 — Схема геофизической изученности Малышевско-Петровской зоны поднятий (данные ООО «ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть»)

работы МОГТ. В результате этих работ уточнено строение Алексеевского и Левчуновского месторождений (выделены дополнительные своды, увеличивающие площадь нефтегазоносности) и выявлены Северо-Алексеевская и Юрьевская структуры, которые впоследствии были подтверждены поисково-разведочным бурением.

В 2001 году возобновилась пробная эксплуатация Алексеевского месторождения, начатая в 1991-1993 гг.

1.2. Литолого-стратиграфическая характеристика разреза и условия осадконакопления

В работе приведено описание литолого-стратиграфической характеристики верхнедевонско-нижнекаменноугольных отложений (по В.Н. Манцуровой, 2008 г.) и условия их накопления (по Г.М. Ярикову, 1967, 1984 гг.) в пределах изучаемой территории.

В пределах изучаемой территории бурением вскрыт разрез от четвертичных до девонских отложений. Наиболее древними являются отложения нерасчлененного койвенско-бийского горизонта эмсского яруса нижнего отдела девонской системы, представленные доломитами темно-серыми, микрозернистыми, с прослоями ангидритов неравнозернистых, брекчированных (в основании) и известняков микросгустковых, водорослевых, с фораминиферами: Parathurammina irregularis Pron., P. elegans Pojark., P. oskiensis Pojark., P. uralica L.Pet., P. arguta Pron., Cribrosphaeroides instabilis Zador. & Juf., Parastegnammina grandissima Pojark. (скважина З-Левчуновская, интервал 5780

Информация о работе

Вылегжанина, Анна Сергеевна
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2013
ВАК 25.00.12

Диссертация

Влияние микротрещиноватости пород на размещение углеводородных залежей в пределах Малышевско-Петровской зоны поднятий - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы