CC BY
166
ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР И СОВРЕМЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ ОРГАНИЧЕСКИМ УГЛЕРОДОМ И ДАННЫМИ ГАММА- И ЭЛЕКТРОКАРОТАЖА В БАЖЕНОВСКОЙ СВИТЕ
Елена Владимировна Пономарева
ФГБУН Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А.Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Коптюга, 3, младший научный сотрудник, тел. (383)363-91-93, e-mail: PonomarevaEV @ipgg. sbras.ru
В работе рассмотрена история изучения корреляционных зависимостей органического углерода (Сорг) от значений гамма- и электрического каротажа в битуминозных отложениях Западной Сибири. На основе построения зависимости «керн-ГИС» концентрации органического углерода по геохимическим исследованиям керна от пластовых значений ГК и БК, представлены три вида диаграмм распределения Сорг в разрезе баженовской свиты характерных для Салымского типа разреза.
Ключевые слова: баженовская свита, Салымский район, физические параметры, зависимость «керн-ГИС».
EVOLUTIONARY OVERVIEW AND CURRENT RESULTS OF THE STUDY
OF CORRELATION RELATIONSHIPS BETWEEN ORGANIC CARBON
AND GAMMA- AND ELECTRICAL LOG DATA IN THE BAZHENOV FORMATION
Elena V. Ponomareva
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, Acad. Koptyug, av., 3, Novosibirsk, 630090, Russian Federation, Junior Research scientist, tel. (383)363-91-93, e-mail: [email protected]
The paper presents the history of study of correlation dependences of total organic carbon (TOC) from values of gamma ray and electrical logging in bituminous deposits of West Siberia. Based on core - GIS relationship of the organic carbon concentration obtained from geochemical studies of core samples and compared to gamma-log and laterallog data, three types of TOC distribution diagrams for the Bazhenov Formation section, which is characteristic of Salym type section, are presented.
Key words: Bazhenov Formation, Salym region, physical parameters, core - GIS relationship
Территория исследования находится в междуречье Оби и Иртыша и в тектоническом плане относится к центральной части Мансийской синеклизы, осложненной в центре Салымским куполовидным мезоподнятием, на севере -Тундринской, на юге - Юганской мегавпадинами. Объектом исследования является баженовская свита волжско-нижеберриасского возраста. На начальном этапе изучения свиты в 50 - 60-е годы прошлого столетия было установлено региональное распространение баженовской пачки, представленной однородными черными битуминозными аргиллитами, в составе марьяновской свиты. Пачка хорошо выделялась на кривой кажущегося сопротивления (КС) высокими значениями и не фиксировалась на кривой самопроизвольной поляризации (ПС).
В 1957 - 1958 гг. анализ характерных особенностей марьяновской свиты позволил многим исследователям (В.А. Успенский, Ф.Г. Гурари, Г.П. Сверчков, В.Д. Наливкин, К.А. Черников и Н.П. Запивалов и др.) независимо друг от друга признать ее наиболее вероятной нефтематеринской толщей в разрезе Западно-Сибирской низменности. «Геохимическое изучение пород, выполненное во ВНИГРИ В.А. Успенским, в СНИИГГиМС Н.С. Крошечкиной, В.А. Мельниковой и А.М. Фроловым и в Новосибирском геологическом управлении К.А Черниковым и Н.П. Запиваловым, установило, что марьяновская свита отличается весьма высоким содержанием органического углерода (до 19,7 %) и битумов (до 1,8 %), крайне бедна гуминовыми веществами, отличается высокой восстановительной емкостью» [Гурари, 1961]. Карты, построенные по большому количеству анализов, позволили установить, что наибольшее содержание Сорг находится в пределах западного борта Ханты -Мансийской впадины, а минимальное - в области Обь-Енисейского междуречья.
Как самостоятельное литостратиграфическое подразделение, баженовская свита была выделена Ф.Г. Гурари в 1959 году на основе изучения глубоких скважин в Омской области. Для баженовской свиты, помимо высоких значений удельного электрического сопротивления (УЭС) пород, были отмечены повышенные значения естественной радиоактивности (ЕР), что обусловлено их высокой ураноносностью.
В 1971 г. И.И. Плуман первым обратил внимание на тесную корреляционную связь между содержанием урана (U) и органического углерода в баженовской свите. «Черные битуминозные аргиллиты резко отличаются от других морских образований Западно-Сибирской провинции. Они характеризуются повышенной ураноносностью до 1*10-3 - 7*10-3 %, в то время как другие песчано-глинистые отложения имеют средние содержания урана порядка n*10-4 (до 5*10-4) %. Отложения с повышенной ураноносностью прослежены на территории 600 * 1000 км, толщина их от 10 - 20 до 70 м» [Плуман, 1971; Плуман и др.,1977]. По данным лабораторных исследований и дополняющей их информации по гамма-каротажу (ГК) сотен скважин Западно-Сибирской провинции И.И. Плуманом было установлено, что ураноносность баженовской свиты, а следовательно, и битуминозность пород, уменьшается от центральных районов баженовского палеобассейна к периферии.
Согласно исследованиям радиоактивности баженовской свиты в 70 - 80 годы было установлено, что основной вклад в ЕР пород 80 - 90 % дает уран. Содержание других радиоактивных элементов: торий (Th) - 7*10-4 %, калий (К)
- 1,5 %, что составляет 10 - 20 % от общей радиоактивности свиты. [Плуман, 1975, Хабаров, 1980].
Изучением литологического состава баженовской свиты занимались Т.И. Гурова, Ф.Г. Гурари, И.Н. Ушатинский, Т.В. Дорофеева, Ю.В. Брадучан, Ю.Н. Занин и др. Неоднородность свиты, представленной чередованием высокоуглеродистых, карбонатно-глинисто-кремнистых пород, отражается и в образе каротажных диаграмм. По данным геофизических исследований скважин (ГИС) И.И. Ушатинским было выделено несколько пачек в баженовском интервале, а по результатам лабораторного изучения керна - ряд литологических
типов и разновидностей пород: силициты (слабоглинистые, кремнистые, известково-кремнистые), глины (слабокремнистые, кремнистые, известково -кремнистые), мергели (кремнисто-глинистые), известняки (глинистые, кремнисто-глинистые) [Ушатинский, 1985].
Обобщение результатов предыдущих лет по изучению стратиграфии, палеогеографии и нефтеносности баженовской свиты позволило в 1986 году Ю.В. Бра-дучану с соавторами выделить зоны развития битуминозных отложений баженов-ского горизонта в Западно-Сибирской провинции, в которых распространены следующие свиты: мулымьинская - в Игримско-Леушинской зоне, тутлеймская
- в Березовско-Тобольской зоне, баженовская - в Тамбейско-Омской зоне [Бра-дучан и др., 1986]. Каждая из зон была поделена на районы, в которых отмечается одинаковое строение разреза. С учетом кернового материала и палеонтологических данных, привязанных к материалам каротажа, битуминозные отложения в районах были расчленены на отдельные литологические пачки. В Салым-ском районе, к которому относится территория исследования, Ю.В. Брадучаном в битуминозных отложениях выделено четыре пачки (снизу-вверх): карбонатно-кремнистая, пачка плитчатых аргиллитов, кремнисто-известковая и глинистая пачка.
Выявлением корреляционной связи органического углерода и значений каротажа (в основном, гамма-каротаж) в высокоуглеродистых формациях, начиная с 1945 г., занимались в разное время ученые США (Beers R.F., 1945 г., Бейтс Т., Строл Э., 1959 г., Swanson V.E., 1960 г., Schmoker J.W., 1981 г.), Советского Союза (Плуман И.И., 1971, 1977 г.г., Запивалов Н.П., 1977 г., Хабаров В.В., 1980, 1989 г.г., Баркун Ф.Я., Гурари Ф.Г., 1988 г., Гавшин В.М., 1996 г.), Германии (Mann U.I., 1986 г), Франции (Curial A.L., Moretto R., 1988 г.), Китая (Yaocen Chen, 1996 г.). На основе детального обзора этих исследований Т.М. Парфенова с соавторами пришли к выводу, что ГК может быть использован для решения корреляционных задач при выделении высокорадиоактивных толщ. Для количественной оценки содержания Сорг в разрезе применение радиоактивного каротажа возможно при использовании специализированной аппаратуры [Парфенова и др., 1999].
Схематические карты содержания Сорг в битуминозных породах волжско-берриасского яруса для южных районов Западной Сибири по данным аналитических исследований, а так же с учетом геофизических исследований в скважинах, были построены Ф.Г. Гурари (1960 г.), А.Э. Конторовичем (1967 г.), И.И. Плу-маном (1975 г.), В.В. Хабаровым (1980 г.), Т.В. Дорофеевой (1983 г.), В.И. Москвиным (1984 г.), В.А. Конторовичем (2002 г.) и др. Содержание органического углерода в баженовской свите по данным разных авторов составляет от 5 - 7 % до 10 - 16 %.
На территории исследования баженовская свита залегает на глубинах порядка 2800 - 3100 м. Свита по своим физическим свойствам существенно отличается от вмещающих пород и хорошо выделяется по данным ГИС в разрезе юрско-меловых отложений. Толщина баженовской свиты изменяется от 26 до 43 м.
1. 2. 3.
Рис. 1 Диаграммы распределения органического углерода в скважинах:
1. значения Сорг по всему интервалу не превышают 10 %; 2. значения Сорг в интервале больше 5 м составляют от 10 до 15 %; 3. значения Сорг в интервале больше 5 м превышают 15 %
Значения ЕР пород в скважинах изменяются от 20 до 200 мкР/ч, УЭС - от 200 до 15000 Ом*м. Среднее содержание Сорг в баженовской свите по данным аналитических определений составляет 5 - 18 % (данные ИНГГ СО РАН). Интерпретация материалов ГИС [Павлова и др., 2012] позволяет выделить в Са-лымском районе следующие литологические типы пород в интервале высокоуглеродистых отложений: карбонатные, глинисто-кремнистыми с тонкими карбонатными прослоями, кремнистые (силициты), глинисто-кремнистые с высоким содержанием Сорг, аргиллиты.
Для кровельной и подошвенной частей свиты, представленных преимущественно аргиллитами и кремнисто-глинистыми породами со значениями ЕР до 15 мкР/ч и УЭС до 80 Ом*м, значения Сорг не превышают 5 %. В центральной части свиты, где наблюдается чередование кремнистых и глинисто-кремнистых пород со значениями ЕР и УЭС больше 35 мкР/ч и 3000 Ом*м соответственно, содержание Сорг от 5 до 20 %. Карбонатные прослои выделяются в толще глинисто-кремнистых пород пониженными значениями ЕР на фоне высоких УЭС. Кремнистые породы (силициты) характеризуются низкими значениями ЕР и высокими значениями УЭС до 900 Ом*м и более, для них значения Сорг составляют 1 - 4 %.
Построение диаграмм и выявление связей геохимических характеристик в породах баженовской свиты проводилось в программе GeoSolver. В ИНГГ СО РАН найдены зависимости «керн-ГИС» концентрации органического углерода по геохимическим исследованиям керна от значений естественной радиоактивности (ГК), а также от сигналов удельных электрических сопротивлений по боковому каротажу (БК) по данным 7 скважин Салымского района, которые, по мере поступления дополнительных данных, требуют уточнения. На основе этих зависимостей, примененных к другим скважинам территории исследования, построены распределения Сорг в интервалах баженовской свиты. Автором выделены три вида диаграмм: 1) значения Сорг по всему интервалу не превышают 10 %; значения Сорг в интервале больше 5 м составляют от 10 до 15 % (к этому виду относится
большая часть скважин); значения Сорг в интервале больше 5 м превышают 15 % (Рис.. 1). Толщина свиты, где значения Сорг превышают 5 %, составляет 14 - 39 м
Таким образом, в представленной работе была рассмотрена история изучения корреляционных связей между Сорг и ГИС в баженовской свите, проанализированы данные по естественной радиоактивности и удельному электрическому сопротивлению баженовских пород Салымского района. Построенные зависимости «керн-ГИС» по скважинам позволяют проследить распределение Сорг по разрезу. Согласно полученным в ходе исследования данным среднее содержание органического углерода изменяется от 3 до 17 %, в большей части скважин значения Сорг битуминозных отложений не превышают 15 %. В дальнейшем планируется составить детальные карты распределения Сорг центральной части Мансийской синеклизы на основе данных ГК и ГК -БК.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Брадучан Ю.В., Гурари Ф.Г., Захаров В.А. и др. Баженовский горизонт Западной Сибири (стратиграфия, палеогеография, экосистема, нефтеносность) // Новосибирск.: Наука. -1986.
2. Гурари Ф.Г. О поисках нефти и газа в мезозое Западно-Сибирской низменности // Материалы по геологии, гидрогеологии, геофизике и полезным ископаемым Западной Сибири: Тр. СНИИГГиМС. - 1961. Вып 17. Избранные труды. Новосибирск. - 2007. С 81 - 92.
3. Конторович А.Э. Геохимия верхнеюрских отложений Западно-Сибирской плиты // Литология и полезные ископаемые. Вып. 1967. Избранные труды, том II, Новосибирск. -2008. С 41 - 53.
4. Павлова М.А., Сухорукова К.В., Глинских В.Н., Казаненков В.А. Интерпретация материалов геофизических исследований скважин нефтеносного разреза баженовской свиты: литотипы и их физические параметры // ИНТЕРЭКСПО ГЕО-Сибирь - 2012. Т. 1. Новосибирск, СГГА, - 2012, С. 127 - 131.
5. Парфенова Т.М. , Меленевский В.Н. , Занин Ю.Н. О возможности использования гамма-каротажа для количественного определения органического углерода в баженовской свите // Нефтяная и газовая промышленность. Геология, геофизика и разработка нефтяных. Месторождений. - 1999. № 11. С. 29 - 34.
6. Плуман И.И. Распределение урана, тория и калия в отложениях Западно-Сибирской плиты // Геохимия № 5. - 1975. С. 756 -767.
7. Плуман И.И. Ураноносность черных аргиллитов волжского яруса Западно -Сибирской плиты как критерий геохимических условий осадконакопления // Геохимия. Издательство «Наука». - 1971. Том 9. С. 1138 - 1143.
8. Плуман И.И., Запивалов Н.П.. Условия образования битуминозных аргиллитов волжского яруса Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции // Известия Академии наук СССР. Серия геологическая, - 1977. № 9. С. 111 - 117.
9. Ушатинский И.Н. Распределение литотипов и состав пород баженовской свиты в районах Среднего Приобья. Строение и нефтегазоносность баженитов Западной Сибири // Сборник научных трудов. Тюмень, издание ЗапСибНИГНИ, - 1985. С. 90 - 105.
10. Хабаров В.В., Нелепченко О.М., Волков Е.Н., Барташевич О.В. Уран, калий и торий в битуминозных породах баженовской свиты Западной Сибири // Советская геология, -1980. № 10. С. 94 - 105.
© Е.В. Пономарева, 2013
