Месторождения нефти и газа трещинно-метасоматического генезиса в доюрских отложениях Западно-Сибирской геосинеклизы Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 553.984;552.54

МЕСТОРОЖДЕНИЯ НЕФТИ И ГАЗА ТРЕЩИННО-МЕТАСОМАТИЧЕСКОГО ГЕНЕЗИСА В ДОЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ ГЕОСИНЕКЛИЗЫ

А.Е. Ковешников

Томский политехнический университет ТФ Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, г. Томск E-mail: [email protected]

В доюрских отложениях Западно-Сибирской геосинеклизы месторождения нефти и газа могут формироваться или в нефтегазоносной зоне контакта палеозойских и мезозойских отложений по пермо-триасовым корам выветривания, или по гидротермаль-но-метасоматическим трещинным зонам как в неизмененных породах, так и при наложении данных зон на зону пермо-триасо-вых кор выветривания. Ключевой является система сопряженных трещин или трещинных зон, в которую в качестве отдельных участков улучшения коллекторских свойств включеныi породы-коллекторыi зоныi коры выветривания.

Ключевые слова:

Доюрские карбонатные породы, Западно-Сибирская геосинеклиза, доломитизация, выщелачивание.

Key words:

Prejurassic carbonate rocks, Western-Siberian geosineclise, dolomitization, lixiviation.

В юго-восточной части Западно-Сибирской геосинеклизы, изученной нами на примере Чузик-ско-Чижапской зоны нефтегазонакопления [1], ранее именуемой в литературе Нюрольским осадочным бассейном или Межовским срединным массивом [2], установлены вендские и палеозойские продуктивные отложения, в карбонатных кремнисто-карбонатных и кремнисто-глинистых породах формируется гидротермально-метасоматический трещинно-каверно-поровый и трещинно-поровый типы коллектора. Они накладываются на сформированную ранее кору выветривания или развиты в виде самостоятельных трещинных систем, что, с одной стороны, увеличивает перспективность обнаружения месторождений нефти и газа в доюр-ском комплексе, с другой, переориентирует поиск новых месторождений с тектонических выступов фундамента, с которыми связаны месторождения зоны пермо-триасовых кор выветривания, на зоны развития трещинных зон, с которыми связаны месторождения трещинно-метасоматического типа.

На изученной нами территории установлено широкое развитие карбонатных пород [3], лишенных терригенной примеси (силурийско-раннедевонская доломито-известняковая толща, толща известняков с биогермами и биостромами среднего девона, карбонатная толща верхнего девона), а также пород кремнисто-карбонатного и кремнисто-глинистого состава (верхнедевонская толща кремнеаргиллитовая с радиоляритами и толща известняков окварцованных раннего карбона), по которым установлено формирование пород-коллекторов. Доюрские отложения претерпели три этапа преобразований [3], а именно: первичный катагенез, проявившийся тем больше, чем более древние отложения мы рассматриваем; орогенез, или этап формирования пермо-триасовых кор выветривания, с формированием горизонта НГГЗК (нефтегазоносный горизонт зоны контакта палеозойских и мезозойских отложений); вторично-ка-

тагенетический метасоматоз, проявление которого связано с системой трещинных зон. Как нами показано ранее [4, 5], со вторым и третьим этапами связано формирование пород-коллекторов и месторождений нефти и газа. Но если с пермо-триа-совыми корами выветривания связано формирование емкостного пространства разобщенных выступов палеозойского фундамента в доюрском рельефе, то вторично-катагенетическим преобразованиям соответствует система трещинных зон, по которым осуществлялась циркуляция растворов, вызвавших гидротермальное преобразование пород, и в то же время данная трещинная система является подводящей системой, по которой в доюрские породы осуществлялась миграция углеводородов [6].

Формирование пустотного

пространства карбонатных пород

Для карбонатных пород изученной территории нами установлено [5], что в диагенезе и раннем первичном катагенезе известняки были в различной степени доломитизированы [7]. В орогенный этап развития при формировании пермо-триасо-вых кор выветривания и воздействии гипергенных процессов известняки интенсивно разрушались [3]. Ввиду особенностей состава данные отложения занимают в доюрском рельефе пониженные участки, что не способствовало преобразованию этих пород процессами гипергенеза на значительную глубину.

В этих отложениях пустотное пространство может быть образовано в зоне формирования пермо-триасовых кор выветривания (диагностируются по увеличению значений пористости и проницаемости при приближении к доюрской поверхности), или породы-коллекторы формируются в тре-щинно-метасоматических зонах (развиты вне видимой связи с доюрской поверхностью и устанавливаются по высоким значениям коллекторских свойств с примыкающими к ним породами-некол-

(О

0

I—

о

О

со

3

ц,

.о

(О

х

ю

>.

.с

Литология

Пористость,

Кп, %

10 20

____I_______I___

10

_±_

Проницаемость,

Кпр, мкмЧО'3

20 30 >50 >100

___I____I____I____I___

к

со

О

О.

>»

с;

О

к

(О

ш

0

к

1

&

ф

ш

00

о

§

СІ

2810

2820

2830

2840

а.

VII

УІВТ

I—

99

>

Значения пористости, %

Значения трещинной проницаемости /СпР р, 10'3 мкм2

Доломиты замещения

Глинисто-кремнистые брекчии /Ц

коры выветривания (Мг) ^

П Доломиты замещения =

кавернозные ------

Рис. 1. Литологическая колонка и коллекторские свойства отложений карбонатной толщи (скважина Северо-Останинская 7). Здесь идалее тип коллектора указан по классификации К.И. Багринцевой сдобавлениями [8]

лекторами). Как видно из рис. 1, 2, при достаточно низких значениях пористости в обеих скважинах установлено развитие зон повышенных значений проницаемости по всему разрезу скважин. Горизонт НГГЗК проявился только при наличии зоны кавернозности, развитой в непосредственной близости от доюрской поверхности. По скважине Се-веро-Останинской 7 (при неполном отборе керна) все опробованные интервалы характеризуются низкими значениями пористости и высокими значениями проницаемости. Весь разрез скважины может соответствовать зоне трещинно-метасома-тической проработки.

По скважине Урманская 7 осуществлен достаточно полный отбор керна. Здесь также при невысоких значениях пористости отмечается наличие участков с повышенной проницаемостью. По этой скважине в нашем распоряжении имеются данные по трещинной проницаемости, показывающей повышенные значения по всему разрезу скважины, и данные по матричной проницаемости, установленные в верхней части разреза скважины, но при некотором удалении от доюрской поверхности. Таким образом, и здесь можно говорить о трещинной природе сформированных пород-коллекторов при слабо проявленной зоне НГГЗК.

Таким образом, на изученной территории установлено слабое влияние на коллекторские свой-

ства карбонатных пород процессов гипергенного выщелачивания, связанных с формирование горизонта НГГЗК. Породы-коллекторы формируются в результате гидротермальной проработки, которая связана со вторично-катагенетическим этапом преобразования палеозойских отложений.

Формирование пустотного пространства

нормально-осадочных кремнисто-глинистых пород

Кремненакопление на изученной территории начинается в начале позднего девона с формированием в бассейновых условиях толщи кремнеаргил-литовой с радиоляритами, затем в раннем карбоне формируется рифогенно-аккумулятивная толща известняков, окварцованных со спонголитами (с широким развитием диагенетического окремнения).

Отложения толщи кремнеаргиллитовой с радиоляритами, знаменующей завершение накопления бассейновых отложений ввиду наличия в их составе кремнезема, занимают в доюрском рельефе повышенное положение, что предполагает их усиленную проработку процессами гипергенеза в период континентального стояния региона.

Породы-коллекторы в данных образованиях могут сформироваться как в зоне НГГЗК (будут характеризоваться повышенными значениями пористости), так и вдоль трещинных зон, вдоль которых осуществлялись процессы гидротермально-мета-

со

г

е

о

§

г

о

то

3"

Литология

ю

>.

.с

Пористость,

/С %

10

____1_

20

10

Проницаемость,

/Спр, мкм2-10~3

20 30 >50 >100

____I____I____I____!_

I 3‘

5 ©

^ Н

ай 7 Ш 5

Ц а.

§ й

3100

к

05

О

X

о

ш

а>

СС

х

8.

а>

со

аз

х

¡5

X

о

ю

а.

сс

п

о

сШ

У1В(М,Т)

У1В(М,Т)

3120

3130

он

он

ш

>

да

>

Рис. 2. Литологическая колонка и коллекторские свойства отложений карбонатной толщи (скважина Урманская 7). Условные обозначения см. на рис. 1.

Глинисто-кремнистые брекчии коры выветривания (Мг) =А

Прослои и линзы известняков 1

м — и — Переслаивание кремне-аргиллитов и радиоляритов О

Значения пористости, %

Значения трещинной проницаемости

КпР1р> 103 мкм2

Значения матричной проницаемости КпРм, 10~3 мкм2

Рис. 3. Литология и коллекторские свойства отложений толщи кремнеаргиллитовой с радиоляритами (скважина Северо-Ка-линовая 21)

соматической проработки (не будут иметь привязки к доюрской поверхности, будут окружены поро-дами-неколлекторами).

На примере разреза скважины Северо-Калино-вой 21 (рис. 3) видно, что горизонт НГГЗК здесь представлен зоной повышения значений пористости (до 70 м), которые сопровождаются повышенными значениями проницаемости только в отдельных зонах, значительно удаленных от доюрской поверхности. Логично предположить трещинную природу сформированных пород-коллекторов. При этом трещинно-метасоматические зоны наложены на зону повышения значений пористости, отражающую гипергенное выщелачивание зоны НГГЗК. Для данных отложений можно сделать вывод о трещинно-метасоматической природе сфор-

мированного коллектора с включением отдельных участков НГГЗК в формируемое пустотное пространство в виде участков повышенной пористости. При этом по значениям проницаемости в нашем распоряжении имеются данные, характеризующие как матричную, так и трещинную проницаемость. И те и другие значения позволяют говорить о наличии пород-коллекторов, и те и другие равно удалены от доюрской поверхности.

Таким образом, для нормально осадочных кремнисто-глинистых отложений бассейнового комплекса установлено значительное влияние на формирование пустотного пространства пород процессов гипергенного выщелачивания, связанного с формированием горизонта НГГЗК, в то же время установлено и значительное проявление

Значения пористости, %

Значения матричной проницаемости

Кпр, КГ* мкм2

Рис. 4. Литология и коллекторские свойства толщи известняков окварцованных (скважина Герасимовская 14)

Глинисто-кремнистые брекчии коры выветривания (Мг)

Переслаивание кремне-аргиллитов и радиоляритов

процессов гидротермальной трещинной проработки пород.

Формирование пустотного пространства диагенетически окремненных известняков

Диагенетически окремненные известняки раннекарбонового возраста характеризуются тем, что при их формировании в результате проявления процесса окварцевания значительная часть первоначального карбонатного состава породы в диаге-

незе была замещена кварцем. Данными образованиями сложена толща известняков окварцованных раннекарбонового возраста.

При формировании горизонта НГГЗК в данных отложениях весь оставшийся в породе биогенный кальцит и весь имеющийся в породе при формировании осадка биогенных кварц были вынесены процессами гипергенного выщелачивания и сформировался очень плотный субстрат, содержащий поры и каверны на месте участков существовав-

/ \ / \

\ / \ /

Аргиллизированные

туфы

Известняк глинистый

Известняк: окварцованный; трещиноватый

Микрокварцит кавернозный; спонголит

О

Значения пористости, %

Значения матричной проницаемости /Спри, 10"* мкм2

Значения трещинной проницаемости К„ы, 10"3 мкм2

Аргиллит

Рис. 5. Литология и коллекторские свойства толщи известняков окварцованных (скважина Герасимовская 5)

ших ранее биогенных кальцита и кварца. Отложения толщи в доюрском рельефе занимают повышенное положение, что позволяет предположить большую глубину их проработки процессами гипергенеза в период континентального стояния региона при формировании зоны НГГЗК.

Чтобы установить время формирования в данных отложениях пород-коллекторов, рассмотрим разрезы скважин Герасимовских 14 и 5. По скважине Герасимовская 14 (рис. 4) видно, что повышенные значения пористости и проницаемости показывают явную их приуроченность к доюрской поверхности, что, вероятно, является отражением процессов гипергенного выщелачивания, проявившихся по окремненным породам толщи.

Более сложную картину мы наблюдаем по разрезу скважины Герасимовская 5. Здесь отложения толщи известняков окварцованных отделены от доюр-ской поверхности образованиями толщи туфоген-но-глинистой с прослоями известняков. По образованиям данной толщи породы-коллекторы не формируются даже в зоне проявления гипергеннных процессов ввиду их преимущественно глинистого состава. В толще же известняков окварцованных повышенные значения пористости и проницаемости формируются в участке развития микрокварцитов кавернозных (рис. 5). Здесь установлена пачка известняков окварцованных, часть которых преобразована в микрокварциты кавернозные. Подобное преобразование пород, вероятно, связано с процессами гидротермального выщелачивания, сопровождаемого выносом из породы остаточного кальцита с образованием в породе каверн.

Здесь при отсутствии видимого проявления горизонта НГГЗК отчетливо устанавливается трещинная зона, по которой проявились процессы выщелачивания с формированием пород-коллекторов.

Таким образом, для кремнисто-карбонатных пород установлено значительное влияние на формирование пустотного пространства пород процес-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Конторович В.А. Сейсмогеологические критерии нефтегазо-носности зоны контакта палеозойских и мезозойских отложений Западной Сибири (на примере Чузикско-Чижапской зоны нефтегазонакопления) // Геология и геофизика. - 2007. -Т. 48. - № 5. - С. 538-547.

2. Конторович А.Э., Иванов И.А., Ковешников А.Е. идр. Геологические условия нефтегазоносности верхней части палеозойского разреза Западной Сибири (на примере Межовского срединного массива) // в кн.: Теоретические и региональные проблемы геологии нефти и газа / под ред. И.С. Грамберга и др. -Новосибирск: Наука, 1991. - С. 152-171.

3. Ковешников А.Е., Недоливко Н.М. Коры выветривания доюр-ских отложений Западно-Сибирской геосинеклизы // Известия Томского политехнического университета. - 2012. -Т. 320. - №1. - С. 77-81.

4. Ковешников А.Е. Породы-коллекторы доюрских карбонатно-кремнисто-глинистых отложениях Западно-Сибирской геоси-неклизы // Известия Томского политехнического университета. - 2012. - Т. 321. - № 1. - С. 132-137.

сов гипергенного выщелачивания. Установлено развитие трещинных гидротермально-метасоматиче-ских зон, значительно улучшающих коллекторские свойства пород при удалении от доюрской поверхности.

Выводы

1. Формирование пород-коллекторов в палеозойских отложениях Западно-Сибирской геосине-клизы происходило в два этапа: первому соответствует формирование кор выветривания пермо-триасового возраста, проявившихся по повышенным участкам доюрского рельефа, второму - вторично-катагенетические процессы гидротермальной природы.

2. Повышенные участки доюрского рельефа соответствуют развитию толщ кремнеаргиллитовой с радиоляритами и известняков окварцован-ных, пониженные - зонам развития известняков.

3. В известняках породы-коллекторы формируются в результате проявления гидротермальных процессов трещинной природы при незначительном участии гипергенных процессов, ведущих к образованию кор выветривания. В кремнисто-глинистых породах и во вторичных микрокварцитах по известнякам породы-коллекторы сформированы как в зоне коры выветривания, так и по трещинным зонам, которые объединяют пустотное пространство пород в единую систему.

4. С горизонтом НГГЗК связано формирование пород-коллекторов в кремнисто-глинистых и кремнисто-карбонатных отложениях, для карбонатных пород такая связь незначительна. Работа выполнена при поддержке Интеграционного проекта СО РАН и УрО РАН № 50 «Геологическое строение, тектоника, история формирования и перспективы нефтегазонос-ности палеозоя Западно-Сибирской геосинклинали и ее складчатого обрамления».

5. Ковешников А.Е. Формирование пород-коллекторов в доюрских карбонатных отложениях Западно-Сибирской геосине-клизы // Известия Томского политехнического университета. - 2012. - Т. 321. - № 1. - С. 138-142.

6. Ковешников А.Е. Источник поступления нефти и газа в палеозойские отложения Западно-Сибирской геосинеклизы // Известия Томского политехнического университета. - 2013. -Т. 322. - №1. - С. 111-116.

7. Ковешников А.Е., Недоливко Н.М. Вторично-катагенетиче-ские преобразования доюрских пород Западно-Сибирской геосинеклизы // Известия Томского политехнического университета. - 2012. - Т. 320. - № 1. - С. 82-86.

8. Ковешников А.Е. Ловушки нефти и газа в доюрских отложениях Западно-Сибирской геосинеклизы (Томская область) // Известия Томского политехнического университета. - 2011. -Т. 319. - №1. - С. 152-155.

Поступила 26.10.2012 г.