CC BY
24
УДК 551.247.1:553.981/.982.23(-925.22)
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЗОН С АНОМАЛЬНО НИЗКИМИ ФИЛЬТРАЦИОННО-ЕМКОСТНЫМИ СВОЙСТВАМИ В ВИЗЕЙСКО-БАШКИРСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ АСТРАХАНСКОГО СВОДА
© 2011 г. В.В. Пыхалов
Астраханский государственный технический университет, Astrakhan State Technical University,
ул. Татищева, 16, г. Астрахань, 414025, Tatischev St., 16, Astrakhan, 414025, [email protected] [email protected]
В визейско-башкирском комплексе отложений Астраханского свода выявлены объекты органогенного происхождения. По данным бурения они характеризуются аномально низкими фильтрационно-емкостными свойствами вследствие кальцинизации, доломитизации пустотного пространства. На такую вторичную преобразованность пустотного пространства органогенных образований значительное влияние оказал внутрикоровый диапиризм.
Ключевые слова: Астраханский свод, коллекторские свойства, карбонатные отложения, органогенные образования, внутрикоровые диапиры.
In visean-bashkirian complex of depositions of the Astrakhan crest objects of an organogen descent are revealed. According to drilling they are characterized by anomalous low collecting properties in consequence calcination, dolomition pore space. On such secondary transform pore space of organogen formations significant influence rendered diapiric fold in the consolidated crust.
Keywords: Astrakhan crest, collecting properties, carbonate deposit, organogen formations, diapiric fold in the consolidated crust.
Значительные скопления углеводородного сырья Астраханского свода приурочены к отложениям визей-ско-башкирского нефтегазоносного комплекса. Поиски новых и эксплуатация уже открытых месторождений УВ осложняется резкой изменчивостью фильтрацион-но-емкостных свойств (ФЕС) продуктивного карбонатного коллектора.
По данным бурения в карбонатной визейско-баш-кирской толще выявлены участки с аномально высокой трещиноватостью (коэффициент трещиноватости может превышать среднюю величину в три раза) и с аномально низкими ФЕС.
Установлено, что участки с аномально высокой трещиноватостью отмечаются аномальной сейсмической записью (АСЗ), которая зачастую охватывает всю толщину допермских отложений и корнями уходит в консолидированную кору. Они имеют глубинную природу своего происхождения и в литературе известны как зоны очаговой трещиноватости (ЗОТ) [1].
Участки с аномально низкими ФЕС в сейсмическом волновом поле отображаются в виде непротяженных отражающих площадок, залегающих с заметным угловым несогласием с перекрывающими отложениями (рисунок) [2]. По сейсмическим данным над сводовой частью этих положительных структурных
форм, не выходящих под поверхность предпермского размыва, наблюдается незначительное грабенообраз-ное проседание кровли башкирских отложений (сейсмический горизонт 1П), контролируемое малоамплитудными тектоническими подвижками (разломами). По данным ГИС и керновых определений, отмечено, что интервал карбонатного разреза надсводовой башкирской части характеризуется интенсивной субвертикальной трещиноватостью. Для них характерна хорошая сообщаемость продуктивных пластов между собой, сокращение и даже исчезновение разделяющих их слабопроницаемых пропластков по сравнению с соседними более спокойными участками [2].
Если кровля описываемых структурных форм затрагивает сейсмический горизонт 1П, то, как правило, в этом случае наблюдается малоамплитудное антиклинальное поднятие при отсутствии тектонических подвижек. Такие тела могут встречаться в виде единичных объектов, образовывать линейно--вытянутые цепочки, существовать в виде крупных зон. Наибольшими размерами они характеризуются в пределах территорий, расположенных над крупными диапироподобными телами (внутрикоровыми диапирами), выделяемыми в толще кристаллического фундамента, по данным сейсморазведки и гравиразведки [3, 4].
ЮВ
СЗ
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000-
2200
2400
2600
2800
3000
3200
......ЧЛ^ь^^
'»>Vi 11 I, 1 !'»
«Са«ПД||| и Дни ffB'ii'iil^iMiiiiiitMi
ili
»»И™! J.^lll
Y^IU'l'i.....WW*
' .HI"»»!**4"
____________________„ ., „ ■
ж w 1^да^ад......
^......
" ^..........................
"A
-2200
-2400
-2600
- 2800
-3000
.....
ж wo^
£ "
i'i: T(c)
- зона кольматации - дизъюнктивные нарушения
3200
Волновая картина, соответствующая органогенному образованию (центральная часть Астраханского свода)
Работами последних лет по сейсмическим данным выявлены цепочки описываемых положительных структурных форм, оконтуривающих ЗОТ. В частности, линейно-вытянутая цепочка таких тел выделена вдоль южной периферии Западно-Астраханского ГКМ [5]. Вдоль южной периферии второй по величине Георгиевской ЗОТ по отдельным сейсмическим профилям выявлена цепочка антиклинальных складок в визейско-башкирской толще. В пределах эксплуатационного участка выделенные в сейсмическом волновом поле антиклинальные структурные формы расположены по периферии зон с улучшенными коллектор-скими свойствами.
В таблице приведены результаты определения относительной доли эффективных коллекторов во вскрытой части башкирского разреза (отношение мощности эффективных коллекторов к общему интервалу вскрытого башкирского разреза) в пределах распространения описываемых структурных форм. При расчёте эффективной доли коллекторов Нэфф к эффективным отнесены интервалы разреза с коэффициентом пористости более 6 %.
Эффективная доля коллекторов
№ скв. Нэфф Вскрытая часть складки
2-Хар - Свод
36-А - »
1-W-S - »
1-Ив - »
1 Ник - »
200Ник - »
5-Долг - »
7-А 18,52 Крыло
Д-1 0,569 Свод
Д-2 26 Крыло
316Е 4,3 Свод
69Е 5,9 Крыло
714Е 0,55 Свод
54Е 6,7 »
765Е 9,9 »
901Е 0,58 »
903Е 0,5 »
D-3 28 Крыло
Примечание. Отсутствие эффективных коллекторов отмечено «—».
Как видно из представленной таблицы, отмечается увеличение доли коллекторов в скважинах, вскрывших карбонатный разрез в пределах периферии антиклинальных структурных форм. В интервалах, соответствующих самим структурным формам, коллекторы практически не выделяются (скважины 1-Ив, 1 Ник, 200 Ник и др.). Коллекторы в основном связываются с интервалами башкирских отложений, вскрытыми над положительными структурными формами.
Исследуемые объекты представлены карбонатными отложениями органогенного происхождения со значительной долей остатков и плотной упаковкой форменных элементов. Поры и трещины характери-
зуются значительной вторичной преобразованностью: кальцинизацией, доломитизацией, ангидритизацией пустотного пространства.
Анализ шлама и керна рифовую природу объектов не подтвердил, хотя встречены остатки рифостроите-лей. Можно предположить, что в пределах Астраханского свода формировались тела, морфологически сходные с рифовыми постройками. К таким телам следует отнести органогенные, раковинные, субкаркасные, желваковые банки [6]. Отличием таких органогенных объектов от рифовых построек является преобладание в их составе карбонатных отложений, представленных органогенно-обломочным (раковинным и тафоморфным) материалом. Породы в таких органогенных телах могут содержать значительную долю форменных, т.е. способных сохранять форму при седиментационном уплотнении, элементов. Такие органогенные тела могут характеризоваться изначально высокими значениями первичной пористости и проницаемости.
Благоприятными условиями для развития описываемых органогенных образований могли служить относительно мелководные и гипсометрически положительные локальные структурные формы с открытым гидрорежимом и нормальной солёностью вод.
На стадии литификации и седиментации такие объекты в меньшей степени подвержены первичному уплотнению и перекристаллизации, что обеспечивает им изначально улучшенные ФЕС.
Значительная преобразованность пустотного пространства, отмечаемая в этих телах, объясняется особенностями протекания вторичных процессов на стадии позднего литогенеза (эпигенез).
На стадии эпигенеза изменения коллекторских свойств определяются двумя основными механизмами: статическим и динамическим [7 - 9].
Статический механизм обусловлен распределением эффективных давлений в толще карбонатных отложений и предполагает стабильность термобарических условий. При этом в толще карбонатной плиты на участках, где градиент давления не превышает порогового значения [10], скорость удаления воды из пустот будет на порядок ниже, чем при фильтрации. Это означает, что внутри карбонатного массива будут находиться пустоты, в которых сравнительно долго существует относительно повышенное гидростатическое давление. Прежде всего, это будет характерно для участков, обладающих изначально улучшенными коллекторскими свойствами. Учитывая, что повышение давления способствует растворимости карбонатных минералов [11], то могут существовать в непосредственной близости и растворы различной концентрации. В результате диффузионных процессов будет происходить перемещение карбонатного материала внутри плиты. Карбонатный материал после попадания в область господства пониженных давлений будет способствовать перенасыщению раствора, что повлечет за собой его кристаллизацию.
Значительное влияние на процессы кальцинизации будет оказывать способность карбонатного материала
пропускать через себя пластовый флюид. Так как органогенные образования обладали изначально улучшенными ФЕС, то вследствие реализации статического механизма они будут подвержены более интенсивной кальцинизации, чем вмещающие породы.
Динамический механизм подразумевает заполнение пустотного пространства высокоминерализованными пластовыми водами вследствие действия тектонических сил и накопление до полного заполнения пор и пустот кристаллами кальция, доломита, кварца и другими минеральными частицами. Это силы, вызванные влиянием изостатической нагрузки и внутри-плитными напряжениями [7, 8].
Если на карбонатный коллектор будут действовать направленные (ориентированные) напряжения, создавая дополнительный градиент давлений, то изменение коллекторских свойств определится направлением вектора напряжений. Влияние на поровые показатели в этом случае будет обусловлено свойствами агрессивных флюидов, гидродинамическим режимом пластовых вод и ФЕС карбонатных отложений.
Наиболее активным тектоническим напряжениям Астраханский свод подвергался в предкунгурское время - в период формирования инверсионной структуры - кряжа Карпинского. Под влиянием значительных тангенциальных напряжений внутрикоровые слои в пределах территории Астраханского свода были подвержены складкообразованию и диапиризму [4].
Рост внутрикоровых диапиров (предположительно процесс внедрения внутрикоровых диапиров завершился к середине кунгурского века) обеспечивал выдавливание (как поршнем) агрессивных флюидов в верхние части осадочного чехла. Проходя сквозь карбонатную толщу, агрессивные флюиды «вымывали» кальций, формируя каверны. Высокоминерализованные флюиды, поступающие под давлением в верхние толщи карбонатной плиты, заполняли поровое пространство прежде всего в местах, способных хорошо пропускать поток жидкости. Это участки карбонатного массива, характеризующиеся малой глинистостью, наличием трещин и дизъюнктивов, изначально высокой пористостью и проницаемостью.
В верхних этажах карбонатных отложений происходило осаждение минеральных солей в пустотном пространстве. В результате диффузии молекулы воды были удалены из пустотного пространства в вышележащие слабопроницаемые отложения. Наиболее интенсивно процессы кольматации пустотного пространства происходили в органогенных образованиях.
Для башкирского коллектора, вскрытого над территорией сводов внутрикоровых диапиров, в среднем доля эффективных коллекторов, без учёта поровых показателей органогенных тел, составляет 14,8 %, а над территорией внутрикоровых мульд этот показатель (без учёта скважин, вскрывших органогенные тела и ЗОТ) в среднем достигает 55 %. Описанный механизм кольматации объясняет наблюдаемое резкое ухудшение ФЕС башкирских отложений, а также аномально низкие ФЕС органогенных объектов в пределах территорий, расположенных над сводами внутрикоровых диапиров.
Приуроченность органогенных объектов с аномально низкими ФЕС к периферии ЗОТ (последние располагаются над территориями, занимаемыми внут-рикоровыми мульдами [2, 3]) позволяет предположить взаимосвязанность механизмов их формирования.
Возможный механизм формирования ЗОТ связан с повторной инициацией внутрикорового диапиризма в конце триасового времени - в эпоху индосинийской складчатости [4].
Одним из фактов, подтверждающих активность внутрикоровых диапиров, является приуроченность подавляющего количества соляных куполов и штоков к территориям, расположенным над внутрикоровыми мульдами. Такое перераспределение соляных масс объяснить только влиянием гравитационной неустойчивости невозможно. Представляется более вероятным предположение, что выявленная закономерность обусловлена реализацией механизма формирования соляных куполов под влиянием региональной постсе-диментационной тектонической активности [12]. Совместное действие напряжений со стороны сводов внутрикоровых диапиров и изостатической нагрузки, перекрывающих соляные толщи отложений, инициировало «переползание» пластичных соляных масс в области пониженных вертикальных напряжений, т.е. по направлению к областям, которые расположены над внутрикоровыми мульдами.
На завершающей стадии повторной активности внутрикоровых диапиров (вероятно в конце триасового - начале юрского периодов) произошло разрушение экранного слоя (зоны закаливания сформировавшейся на границе сводовой части высокотемпературного диапира и вмещающих пород на первой стадии своего развития [4]). Процесс разрушения сопровождался резким выбросом скопившихся в сводовой части диапира агрессивных флюидов. Наличие области уплотнения горных пород консолидированной коры над сводами внутрикоровых диапиров обеспечило направленность флюидопотока минерализованных растворов в зону развития внутрикоровых мульд и далее через внутрикоровые волноводы [13, 14] в осадочный чехол. Такой механизм объясняет приуроченность ЗОТ к территориям, расположенным над внут-рикоровыми мульдами.
Возможно, прорыв агрессивных флюидов обеспечил дополнительную активность соляных масс в пределах ЗОТ вследствие поступления в толщу солей флюидов по системам разломов [12].
В процессе трещинообразования карбонатных отложений и резкого повышения давлений в эпицентре ЗОТ произошел отток сильноминерализованного кальцием флюида по восстанию пластов. По мере отдаления от эпицентра ЗОТ происходило выравнивание пластовых давлений и активизация процессов кольматации пустотного пространства.
В результате реализации такого механизма могла произойти кольматация пустотного пространства не только органогенных образований, но и верхней части всего карбонатного массива, что способствовало формированию здесь субвертикального флюидоупора для потенциальных ловушек УВ.
Таким образом, в результате выполненного анализа можно считать доказанным, что кольматация пустотного пространства органогенных образований, выделяемых в карбонатном визейско-баш-кирском комплексе отложений, связывается с преобладанием динамического механизма, обусловленного прежде всего особенностями развития внутри-корового диапиризма.
Литература
1. Развитие разрывных нарушений и зон очаговой тре-щиноватости и их влияние на распределений ФЕС отложений Астраханского свода / А.Я. Бродский [и др.] // Газовая промышленность. 2010. № 5. С. 22 - 25.
2. Бродский А.Я., Захарчук ВА., Токман А.К Тектоно-седиментационные особенности продуктивного резервуара АГКМ. Разведка и освоение нефтяных газоконденсатных месторождений // Тр. АстраханьНИПИгаз. 2004. Вып. 5. С. 16-19.
3. Тектоно-седиментационные особенности девон-каменноугольных отложений Астраханского свода / А.Я. Бродский [и др.] // Геология нефти и газа. 2008. № 1. С. 46 - 49.
4. Пыхалов В.В. Возможная природа внутрикоровых неоднородностей Астраханского свода // Недра Поволжья и Прикаспия. Саратов, 2007. Вып. 50. С. 47 - 54.
5. Новые представления о флюидоупорах визей-среднебашкирских карбонатных резервуаров Астраханского свода / А.Я. Бродский [и др.] // Газовая промышленность. 2008. № 1. С. 39 - 43.
6. Геологическая съёмка в районах развития отложений с органогенными постройками : методическое пособие по геологической съёмке масштаба 1: 50 000 / Н.М. Задо-рожная [и др.]. Вып. 2. Л., 1982. 328 с.
7. Назаренко В.С., Резников А.Н. Хронобарометриче-ский анализ гидродинамических и гидрогеохимических процессов в нефтегазоносных бассейнах // Нефтегазовая геология на рубеже веков. Прогноз, поиски, разведка и освоение месторождений. Фундаментальные основы нефтяной геологии. СПб., 1999. С. 167 - 172.
8. Резников А.Н., Назаренко В.С., Хрупина М.В. Вероятностно-статистическое моделирование преобразований коллекторских свойств карбонатных пород в зоне катагенеза // Геология нефти и газа. 1998. № 2. С. 16 - 23.
9. Страхов П.Н. Причины ослабления корреляционных связей между условиями осадконакопления и емкостными свойствами карбонатных отложений. М., 1996. С. 11 - 12.
10. Арье А.Г. Физические основы фильтрации подземных вод. М., 1984. С. 101.
11. Файф У. Прайс Н., Томпсон А. Флюиды в земной коре. М., 1981. С. 436.
12. Механизмы формирования соляно-купольных структур в северной бортовой зоне Прикаспия / Е.Ю. Горюнов [и др.] // Геология нефти и газа. 2010. № 3. С. 37 - 44.
13. Дмитриевский А.Н., Каракин А.В., Баланюк И.Е. Концепция флюидного режима в верхней коре (гипотеза корового волновода) // Докл. РАН. 2000. № 4. С. 62 - 66.
14. Николаевский В.Н. Волноводы кристаллического фундамента // Природа. 1987. № 11. С. 54 - 60.
Поступила в редакцию_1 декабря 2010 г.
