Влияние эвстазии и условий осадконакопления на формирование емкостного пространства в отложениях верхнепалеозойских нефтегазоносных комплексов восточной и юго-восточной частей Прикаспийской впадины
ОГЛАВЛЕНИЕ
Оглавление
Введение
1. Обзор истории изучения подсолевых отложений восточной и юго-восточной частей Прикаспийской впадины
2. Общие геологические сведения о районе исследования
2.1. Тектоническое строение
2.2. Литолого-стратиграфическая характеристика
2.3. Нефтегазоносность
3. Литофациальная характеристика подсолевых верхнепалеозойских отложений
4. Характеристика емкостного пространства пород
4.1. Структурно-генетические типы пустотного пространства различных литофациальных зон
4.2. Связь эвстатических колебаний уровня моря с емкостной составляющей пород
5. Прогноз распространения отложений с улучшенными емкостными свойствами
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список использованной литературы
Глава 1. Обзор истории изучения подсолевых отложений восточной и юго-восточной
частей Прикаспийской впадины
История изучения подсолевого комплекса отложений восточной и юго-восточной частей Прикаспийской впадины берет свое начало в 1950-1960-х годах, когда впервые глубокими скважинами были вскрыты породы каменноугольной и пермской систем верхнего палеозоя.
Первые комплексные обобщения данных по условиям осадконакопления, формационным особенностям, коллекторскому потенциалу и перспективам геологоразведки данной территории опубликованы в трудах А.К. Замаренова, И.Б. Дальяна, Р.Г. Гарецкого, Р.И. Грачева, В.С. Журавлева, Г.Ж. Жолтаева, Ю.А. Иванова, Д.А. Кухтинова, А.С. Посадской и др.
Тектоническое строение региона в разные годы было подробно рассмотрено в работах М.П. Антипова, В.А. Быкадорова, Ю.А. Воложа, В.П. Гаврилова, Г.Ж. Жолтаева, Ю.Г. Леонова, Т.Н. Херасковой, В.С. Шеина и др.
Большой вклад в исследование подсолевого осадочного комплекса в свое время внесли сотрудники Актюбинского отделения КазНИГРИ и лаборатории глубоких коллекторов МИНХ и ГП имени И.М. Губкина. Благодаря исследователям, в числе которых Х.Б. Абилхасимов, Д.К. Ажгалиев, У.А. Акчулаков, Л.З. Ахметшина, К.И. Багринцева, З.Е. Булекбаев, Н.Б. Гибшман, А.В. Гурьянов, В.А. Жемчугова, О.И. Исказиев, С.Г. Каримов, В.Г. Кузнецов, П.Д. Кухтинов, Б.М. Куандыков, Ю.В. Ляпунов, Н.Г. Матлошинский, О.С. Обрядчиков, Б.Ю. Прошляков, Н.К. Фортунатова, Р.Б. Сапожников, А.Л. Яншин и др., в разное время проводилось уточнение литологии, стратиграфии, геологического строения и перспектив нефтегазоносности Прикаспийской впадины.
Отдельно стоит выделить работу Х.Б. Абилхасимова, где представлены результаты комплексного анализа собранной за последние годы геолого-геофизической информации. Эти данные позволили скорректировать представления об условиях осадконакопления, особенностях нефтегазоносности, нефтегазообразования и распределения основных продуктивных горизонтов.
Глава 2. Общие геологические сведения о районе исследования
Объектами исследования являются подсолевые отложения верхнего палеозоя восточной и юго-восточной частей Прикаспийской впадины, которые расположены в пределах Кенкиякской, Жанажольской, Южно-Эмбинской и Тенгиз-Кашаганской зон нефтегазонакопления соответственно (Рисунок 1).
В тектоническом плане изучаемая территория располагается в области сочленения структур Восточно-Европейской платформы, Туранской плиты, Уральского складчатого пояса и Уральского краевого прогиба.
Изучаемый разрез верхнепалеозойских отложений представлен породами девонской,
каменноугольной и пермской систем (Рисунок 2).
Явные перерывы в осадконакоплении отмечаются на границе девонской и каменноугольной систем, о чем свидетельствует отсутствие отложений среднего и верхнего девона и нижних ярусов карбона в ряде скважин. Повсеместно определяется несогласное залегание отложений на границе каменноугольной и пермской систем, что выражается в частичном или полном выпадении из разреза пород среднего и верхнего отделов каменноугольного комплекса, а также отсутствии части нижнепермских отложений.
В подсолевом комплексе отложений восточной части Прикаспийской впадины открыты нефтяные и нефтегазоконденсатные месторождения Алибекмола, Жанажол, Жанатан, Кенкияк, Кожасай, Урихтау и другие. Залежи углеводородов распространены как в терригенных (Акжар Восточный, Жанатан, Кенкияк, Локтыбай), так и в карбонатных природных резервуарах (Алибекмола, Жанажол, Кенкияк, Кожасай, Мортук Южный и Мортук Восточный, Синельниковское, Урихтау). К терригенным породам-коллекторам относятся песчаники, алевролиты и трещиноватые аргиллиты раннего карбона и ранней перми, а карбонатными
Рисунок 1. Схема размещения зон накопления углеводородов палеозойского комплекса Прикаспийской впадины (по Х.Б. Абилхасимову)
Рисунок 2. Литолого- стратиграфический разрез Темирской зоны (по Х.Б. Абилхасимову)
отложениями с удовлетворительными коллекторскими свойствами являются известняки и
доломиты каменноугольной системы.
Глава 3. Литофациальная характеристика подсолевых верхнепалеозойских отложений
Природные резервуары восточной и юго-восточной частей Прикаспийской впадины преимущественно связаны с изолированными и окаймленными верхнепалеозойскими карбонатными платформами (Рисунок 3). Характерной чертой этих объектов является контрастность условий осадконакопления, обуславливающая формирование множества литофациальных зон, различающихся по набору литотипов.
Рисунок 3. Обобщенные модели изолированной и окаймленной карбонатных платформ
При проведении литофациального анализа важным аспектом было уточнение структурно- текстурных особенностей отложений, потому как характер взаимного расположения и пространственного взаимоотношения компонентов породы несет информацию об условиях осадконакопления.
Наиболее характерные литотипы для каждой из зон классифицированы по Р. Данхэму с уточнением основного вида форменных элементов, что позволило отразить обстановку среды осадконакопления. Для восстановления условий седиментации использованы общие концепции карбонатонакопления, описанные в работах Дж. Уилсона, К. Хэндфорда и Р. Лоукса, М. Лонгмана.
Литофациальный анализ рассматриваемых отложений позволил выявить 5 зон, для которых характерны различные условия карбонатной седиментации (Рисунок 4):
1) зона относительно глубоководного бассейна;
2) зона передового склона;
3) зона передовой и ядерной частей рифа;
4) зона тыловой части рифа;
5) зона лагуны.
Рисунок 4. Принципиальная литофациальная схема (на основании данных Р. Данхэма, Дж. Уилсона, К. Хэндфорда и Р. Лоукса)
Отложения относительно глубоководного бассейна характеризуются накоплением осадочного материала в условиях слабой гидродинамики (Рисунок 5А). Аргументом в пользу выделения данной литофациальной зоны послужило наличие в отложениях хорошо сохранившихся скелетов радиолярий и присутствие примеси спикул губок кремнистого состава. Все форменные элементы сцементированы микритовой массой. Породы представлены мадстоунами с обломками шламовой размерности, а также со следами значительной перекристаллизации, вследствие которой не представляется возможной идентификация биоты. Отложения зачастую представлены вакстоунами также с форменными элементами шламовой размерности, в которых выявлены спикулы кремневых губок и водорослевые микробиокласты со следами перекристаллизации. Матриксом служит частично окремнелый и участками перекристаллизованный микрит.
Зона передового склона характеризуется привносом продуктов разрушения органогенных построек, дифференциация осадочного материала проходила за счет активной гидродинамики и влияния гравитационных сил (Рисунок 5Б). Встречаются тонкослоистые турбидиты и потоки обломочного материала, обвально-оползневые образования. Отложения характеризуются плохой сортировкой и низкой степенью окатанности, в турбидитах присутствует терригенная компонента. Обломочный материал сцементирован, как правило, микритом, иногда встречаются спаритовые разности. Вакстоуны, пакстоуны (реже грейнстоуны) включают разноразмерные деформированные зерна мшанок, остракод, фораминифер, кораллов, брахиопод, известковых водорослей и т.п.
11
Рисунок 5. Фотографии шлифов литофаций: А – относительно глубоководного бассейна; Б – передового склона
Обстановки зоны передовой и ядерной частей рифа на протяжении фаменско- каменноугольного периода способствовали развитию карбонатных платформ различного масштаба. Активная гидродинамика, хорошая освещенность, нормальная соленость и наличие положительных форм рельефа являлись благоприятными факторами для формирования водорослевых биогермов, иловых холмов и крупных рифовых построек. Характерная особенность отложений данной литофациальной зоны – широкое развитие каркасообразующих организмов, скелеты которых находятся в прижизненном захоронении и скреплены в основном спаритовым цементом (Рисунок 6А). Породы представлены баундстоунами с большим количеством бактериальных инкрустаций, которые обрамляют и пронизывают остатки породообразующих организмов, в том числе водоросли, мшанки, табуляты и фораминиферы, биокласты разного состава.
Отложения зоны тыловой части рифа представлены грейнстоунами с наличием широкого разнообразия обломочной составляющей и отсутствием микрита, что отражает постоянную гидродинамическую активность среды (Рисунок 6Б). Среди основных структурных компонентов отложений следует выделить оолиты, онкоиды, пелоиды и биокласты, суммарный состав которых представлен обломками водорослей и организмов, обладающих массивным известковым скелетом. Большое наличие аллохемов предполагает близкое расположение источника карбонатного материала, которым, с высокой долей вероятности, можно считать органогенные постройки передовой и ядерной частей рифа.
Отложения зоны лагуны характеризуются присутствием палеонтологических остатков бактериальных матов, прикрепленных иглокожих, единичных кораллов, а также биокластов, привнесенных из зон органогенной постройки (Рисунок 6В).
Рисунок 6. Фотографии шлифов литофаций: А – передовой и ядерной частей рифа; Б – тыловой части рифа; В – лагуны
Породы частично представлены пакстоунами водорослевыми, обладающими текстурами бактериальных матов, и пакстоунами биокластовыми с остатками брахиопод, фораминифер, иглокожих в сочетании с пелоидами различной размерности. Вакстоуны характеризуются наличием обломков единичных кораллов и биокластами детритовой размерности. Многие форменные элементы пакстоунов и вакстоунов перекристаллизованы, и имеют следы транспортировки из зон высоких энергий открытого морского бассейна. В периоды снижения скорости седиментации в литофациальной зоне лагуны формировались мадстоуны и доломиты с редкими реликтами биокластов и порами выщелачивания, а также пакстоуны с фрагментами водорослей, фораминифер, криноидей и пелоидами. Обломки зачастую перекристаллизованы, отмечаются процессы доломитизации. Данные седиментационные особенности свидетельствуют о низкой энергии среды, что также отражается на характере цемента, который, в подавляющем большинстве случаев, является микритовым.
Глава 4. Характеристика емкостного пространства пород
Оценка пустотной составляющей подсолевых отложений верхнего палеозоя восточной и юго-восточной частей Прикаспийской впадины учитывала генезис емкостного пространства. При определении первичной и вторичной пористости принимались во внимание постседиментационные преобразования в породах и их литофациальная характеристика.
4.1. Структурно-генетические типы пустотного пространства отложений различных литофациальных зон
Отложения относительно глубоководного бассейна представлены по большей части мадстоунами, вакстоунами и доломитами (Рисунок 7А). С учетом слабой гидродинамики в процессе накопления осадочного материала доминирует микритовая составляющая с редкими обломками биоты шламовой размерности. Породы данной литофациальной зоны характеризуются низкими показателями пористости, которая представлена, как правило, первичными внутриформенными пустотами, крайне редко межформенными порами.
Рисунок 7. Пустотное пространство в шлифах литофаций: А – относительно глубоководного бассейна; Б – передового склона
Отложения литофациальной зоны передового склона характеризуются плохой сортировкой, слабой окатанностью и активной цементацией форменных элементов, которые по большей части являются продуктами разрушения органогенных построек (Рисунок 7Б). В процессе осадконакопления в данной зоне откладывался микрозернистый материал, который как формировал основную матрицу породы, так и заполнял свободное пространство между форменными элементами и их обломками, привнесенными под действием гравитационных сил. Пустоты представлены первичными внутриформенными и остаточными мелкими межформенными порами. Отмечаются невысокие значения коэффициента пористости.
Отложения зоны передовой и ядерной частей рифа представлены по большей части баундстоунами (Рисунок 8А). Компоненты породы, которые образовывали каркас как в прижизненном состоянии, так и в процессе захоронения с последующей литификацией осадка, позволили сохранить первичную емкость. Последующие гипергенные процессы растворения, в случае, когда они имели место быть, привели к формированию вторичной пустотности.
Рисунок 8. Пустотное пространство в шлифах литофаций: А – передовой и ядерной частей рифа; Б – тыловой части рифа; В – лагуны
Отложения зоны тыловой части рифа ввиду активной гидродинамики при седиментации сформированы во многом биокластами близлежащих карбонатных построек и представлены преимущественно грейнстоунами (Рисунок 8Б). Первичные пустоты этих органогенных обломков были во многом уничтожены из-за деформации и разрушения форменных элементов в процессе транспортировки. Дезинтеграция биогермного каркаса в свою очередь привела к снижению количества межформенных пустот при последующем диагенезе. Много бо́ льшую роль в формировании фильтрационно-емкостных свойств пород данной литофациальной зоны играет вторичная пористость, сформировавшаяся, в частности, при выщелачивании, результатом которого является значительное увеличение емкости.
В обстановках зоны лагуны при низкой гидродинамике осадконакопление проходило менее интенсивно, и межформенное пространство заполнялось тонкодисперсной компонентой. Матрица породы подвергалась активной перекристаллизации и доломитизации (Рисунок 8В). Вследствие этого первичная поровая компонента сохранялась лишь в виде немногочисленных внутриформенных пустот и межкристаллических пор. Вторичные процессы также имели место, увеличивая зачастую остаточные пустоты за счет процессов выщелачивания.
15
Исследование методами оптической микроскопии с привлечением литологической
информации позволило провести качественную и количественную оценку пустотного пространства по шлифам. Оценка генезиса пустот дала возможность определить долю первичной и вторичной емкости.
Гистограммы, основанные на обобщенных данных о структуре пустотного пространства, а также литофациальной дифференциации, отражают распределение общей, первичной и вторичной пористости отложений литофациальных зон восточной (Рисунок 9) и юго-восточной (Рисунок 10) частей Прикаспийской впадины.
Рисунок 9. Гистограмма распределения пористости отложений различных литофациальных зон восточной части Прикаспийской впадины
Рисунок 10. Гистограмма распределения пористости отложений различных литофациальных зон юго-восточной части Прикаспийской впадины
Как для восточной части Прикаспийской впадины, так и для юго-восточной прослеживается общая тенденция – минимальное наличие вторичной пористости в породах передового склона и относительно глубоководного бассейна, что указывает на отсутствие или слабую выраженность в первую очередь процессов растворения, и напротив – рост вторичной пустотности в литофациях рифа и, в меньшей степени, лагуны, свидетельствующий об активных процессах выщелачивания матрицы (Рисунок 11, Рисунок 12).
Гистограммы распределения средних и максимальных значений коэффициента пористости в отложениях различных литофациальных зон также иллюстрируют тенденцию увеличения емкости в зонах передовой и ядерной частей рифа, а также тыловой части рифа (Рисунок 13,
Рисунок 14). Для восточной и юго-восточной частей Прикаспийской впадины характерны схожие
значения среднего коэффициента пористости пород с увеличенными фильтрационно- емкостными характеристиками: для литофаций передовой и ядерной частей рифа – 6,3-6,6%, для литофаций тыловой части рифа – 6,9-7,5%; при этом максимальные значения Кп в интервалах выщелачивания могут достигать 14,2-22,9% и 15-24,2% для каждой из зон соответственно.
Рисунок 11. Соотношение типов пористости отложений восточной части Прикаспийской впадины
Рисунок 12. Соотношение типов пористости отложений юго-восточной части Прикаспийской впадины
Рисунок 13. Гистограммы пористости отложений восточной части Прикаспийской впадины
Рисунок 14. Гистограммы пористости отложений юго-восточной части Прикаспийской впадины
4.2. Связь эвстатических колебаний уровня моря с емкостной составляющей пород
В ходе изучения подсолевого комплекса отложений различных литофациальных зон восточной и юго-восточной частей Прикаспия установлено, что наилучшими емкостными свойствами обладают породы передовой, ядерной и тыловой частей рифа. Высокие значения пористости напрямую связаны с ростом вторичной пустотности, которая образовывалась по большей части за счет выщелачивания. Эти процессы происходили по причине растворения форменных элементов породы, что являлось следствием воздействия гипергенных процессов.
В рамках исследования проведено сопоставление изменений коэффициента пористости отложений, определенного в ходе литологических исследований образцов ряда скважин, с эвстатическими колебаниями уровня моря. В качестве базовых были использованы схемы John W. Snedden и Chengjie Liu, а также J.G. Ogg, G. Ogg и Gradstein, F.M.
В девон-каменноугольное время на территории восточной и юго-восточной окраин Прикаспийской впадины существовал Каспийский мегабассейн окраинно-морского типа, что предполагает прямую зависимость изменений уровня моря с эвстатическими вариациями.
Визейский век характеризуется высоким уровнем мирового океана. На изучаемой территории это отражалось относительно глубоководными условиями седиментации, что подтверждается керновыми данными ряда скважин юго-востока Прикаспийской впадины (Рисунок 15). В основании разрезов скважин Каратон 1 и Тенгиз 44 залегают низкопористые породы визейского яруса, которые по большей части представлены мадстоунами с остатками радиолярий, кремнистыми прослоями, что указывает на глубоководные обстановки осадконакопления.
Последующее снижение уровня моря, отраженное на эвстатической кривой, привело к смене обстановок седиментации на более мелководные, а значительное падение уровня моря «Vis8» способствовало проявлению интенсивных вторичных процессов.
19
Выщелачивание привело к росту емкости, что подтверждается керновыми данными в скважине
Каратон 1, где значения коэффициента пористости достигли 12%, а также в скважине Тенгиз 44 – 28%.
Рисунок 15. Сопоставление эвстатических кривых и Кп в скважинах Тенгиз 44, Каратон 1
Последующий рост уровня моря и возвращение эвстатической кривой к общему тренду соответствовали накоплению отложений серпуховского яруса на размытой поверхности визейских карбонатов. В раннесерпуховский век на кривой эвстазии отмечено ещё одно значительное падение уровня «Srp1», которое привело к процессам растворения и увеличения пустотности пород. Подтверждением служит рост пористости в образцах скважины Тенгиз 44 до 8%.
Дальнейшее накопление отложений серпуховского яруса проходило при общем тренде снижения уровня моря, а в середине века произошло очередное значительное падение уровня моря, отмеченное на кривой эвстатических вариаций индексом «Srp5». При этом часть отложений была выведена на дневную поверхность в область гипергенного воздействия, происходили активные процессы растворения. Выщелачивание выявлено в образцах из скважин восточной (Аккудук 1 и Жагабулак-Алибекмола 4) и юго-восточной (Тенгиз 44, Каратон 1) окраин Прикаспийской впадины (Рисунок 15, Рисунок 16).
Рисунок 16. Сопоставление эвстатических кривых и Кп в скважинах Аккудук 1, Жагабулак-Алибекмола 4, Жанажол 23
Последующее глобальное снижения уровня моря продолжается и в башкирском веке, а очередное значительное его падение «Bas3» совпадает с минимальным экстремумом общего тренда кривой эвстазии. Отложения башкирского яруса выводятся выше границы уровня моря, где под действием гипергенных преобразований происходят интенсивные вторичные образования и в том числе выщелачивание, которое способствует росту фильтрационно- емкостных характеристик. В частности, в образцах скважин Аккудук 1, Жагабулак-Алибекмола 4, Жанажол 23, Тенгиз 44 и Каратон 1 регистрируется рост коэффициента пористости.
В дальнейшем для ряда территорий Прикаспийской впадины характерно наличие перерыва в осадконакоплении. Эвстатическое снижение уровня моря отразилось и на источниках осадочного материала для некоторых областей. Скважина Жанажол 23 вскрыла терригенные непористые отложения московского яруса, в среднем отделе каменноугольной системы формировались аргиллиты, алевролиты, песчаники, гравелиты, присутствуют обломки кварцита и эффузивных пород. Последующий эвстатический рост уровня моря в конце московского века вновь приводит к карбонатному осадконакоплению этих областей, а значительные падения уровня моря «Mos3» и «Kas1» способствуют формированию зон выщелачивания в кровле отложений среднекаменноугольного отдела. Для большей части территории отмечен последующий перерыв в осадконакоплении до наступления пермского периода, который характеризуется относительно глубоководной седиментацией и отсутствием пустотного пространства отложений.
Эвстатические вариации оказывали значительное влияние на изменение емкостной
составляющей пород верхнепалеозойского комплекса восточной и юго-восточной частей Прикаспийской впадины. Череда падений уровня моря, обусловила проявление интенсивных вторичных преобразований, в первую очередь выщелачивания и кавернообразования, что способствовало росту фильтрационно-емкостной составляющей отложений. Выделенные границы прослеживаются повсеместно в разрезах различных площадей изучаемой территории как при корреляции на основе керновых данных (Рисунок 17), так и с учетом промыслово- геофизической информации (Рисунок 18).
Рисунок 17. Корреляция границ значительного падения уровня моря на основе керновых данных в разрезах скважин восточной и юго-восточной частей Прикаспийской впадины
Рисунок 18. Корреляция границ значительного падения уровня моря на основе данных промысловой геофизики в разрезах скважин восточной части Прикаспийской впадины
Принципиальная схема положения латерально выдержанных зон выщелачивания,
обусловленных эвстатическими колебаниями уровня моря, отражает области наибольшего влияния гипергенных процессов на отложения различных литофациальных зон карбонатной платформы (Рисунок 19).
Рисунок 19. Схема формирования зон выщелачивания, обусловленных эвстатическими вариациями
Эвстатические колебания уровня моря, определившие высокую интенсивность вторичных процессов при гипергенезе, способствовали активному выщелачиванию и значительному увеличению емкости пород-коллекторов различных фациальных зон карбонатных массивов.
Глава 5. Прогноз распространения отложений с улучшенными емкостными свойствами
Комплексный анализ данных эвстазии и условий осадконакопления позволяет прогнозировать области распространения пород с улучшенными фильтрационно-емкостными характеристиками. Выявление закономерностей изменения коллекторских свойств в объеме верхнепалеозойских природных резервуаров базируется на результатах комплексирования данных эвстазии с широким спектром геолого-геофизических, и в особенности литолого- петрофизических исследований.
Породы, обладающие наилучшими фильтрационно-емкостными характеристиками, образовывались в литофациальных зонах передовой, ядерной и тыловой частей рифа, а последующие гипергенные процессы, протекавшие при эвстатических падениях уровня моря, способствовали формированию вторичной пористости, главным образом за счет выщелачивания.
Комплексирование этой информации с геолого-геофизическими данными позволяет выделять
перспективные области распространения пород с высокими фильтрационно-емкостными свойствами (Рисунок 20).
Рисунок 20. Сопоставление сейсмостратиграфического разреза Темирской площади с шкалой эвстатических вариаций
Составленная схема наглядно демонстрирует сопоставление информации литофациальной и секвенс-стратиграфической интерпретации с циклами трансгрессии-регрессии, возникавшими в ходе эвстатических колебаний уровня моря. На территории Темирского блока (в районе скв. Жусан 1) под границами несогласий «Famen SB» и «Bash SB» в областях развития органогенных построек в разрезе можно выделить перспективные интервалы, в которых ожидается увеличение фильтрационно-емкостной составляющей пород за счет процессов выщелачивания.
Для оценки пространственного распределения пород с высокими фильтрационно- емкостными характеристиками дополнительно требуется привлечение фациальных карт, структурных поверхностей, а также карт толщин отложений, в которых диагностированы активные вторичные изменения под воздействием гипергенных процессов (Рисунок 21).
Рисунок 21. Карта прогноза пористости по кровле отложений визейско-башкирского возраста
На карте распределения фаций для пород визейско-башкирского возраста, в кровле которых наблюдается эрозионная поверхность, перспективным участкам будут соответствовать зоны распространения баундстоунов передовой и ядерной частей рифа, а также грейнстоунов тыловой части рифа. Средние значения коэффициента пористости, учитывая ранее приведенные расчеты (Рисунок 13), составят около 6,3-7,5%, достигая в интервалах 22,9-24,2%.
Заключение
Комплексный анализ разномасштабных геолого-геофизических данных позволил провести детальную палеогеографическую реконструкцию условий осадконакопления отложений верхнего палеозоя. Выявлено, что перспективный для поиска углеводородов комплекс подсолевых карбонатных пород восточной и юго-восточной частей Прикаспийской впадины с точки зрения седиментации представлен отложениями пяти литофациальных зон: относительно глубоководного бассейна, передового склона, передовой и ядерной частей рифа, тыловой части рифа, а также лагуны.
Структурно-генетическая типизация и дифференцированная оценка параметров емкостного пространства отложений различных литофациальных зон указывают на значительную роль вторичных изменений и, в частности выщелачивания, в формировании фильтрационно-емкостной составляющей. Эвстатические колебания уровня моря определяли высокую динамику этих процессов и способствовали значительному увеличению первичной емкости.
Предопределенные эвстатическими вариациями гипергенные процессы, наряду с литогенетическими факторами, обусловили формирование пород-коллекторов и определили закономерности их распространения в объеме верхнепалеозойских нефтегазоносных комплексов.
Дифференциация фильтрационно-емкостных свойств в объеме природных резервуаров прослеживается по результатам комплексного анализа эвстазии и широкого спектра геолого- геофизических исследований. Наибольшие перспективы нефтегазоносности связаны с зонами пересечения эрозионных поверхностей баундстоунов передовой и ядерной частей рифа, а также грейнстоунов тыловой части.
Выявленные закономерности формирования высокоемких пород-коллекторов демонстрируют необходимость учета литолого-стратиграфического фактора при постановке поисковых и геологоразведочных работ как на территории восточной и юго-восточной частей Прикаспийской впадины, так и при проведении геолого-геофизических работ в карбонатных комплексах других нефтегазоносных провинций.
Актуальность
Прикаспийская впадина является одним из крупнейших в мире объектов поиска и разведки углеводородов, что обусловлено ее богатым нефтегазоносным потенциалом. Наибольшая доля запасов нефти и газа этого региона находится в карбонатных комплексах верхнего палеозоя на территории его восточной и юго-восточной частей. К настоящему времени выявлен ряд крупных верхнедевонско-нижнепермских карбонатных массивов, с которыми связаны такие уникальные месторождения как Тенгиз, Карачаганак, Кашаган и др. Дальнейшее развитие нефтегазовой отрасли этого региона связано с поиском и разведкой менее масштабных объектов, которые могут быть выражены как в виде положительных элементов структурного плана, так и представлены ловушками литолого-стратиграфического типа.
Выявление залежей нефти и газа в карбонатных природных резервуарах осложняется высокой неоднородностью фильтрационно-емкостных характеристик пород-коллекторов различного типа, что обусловлено сложностью пространственного распределения литофаций. В этой связи на данном этапе возникает необходимость существенной детализации геолого- геофизических исследований, основывающихся на современных представлениях о секвенс- стратиграфии, литофациальном анализе и эвстатических процессах, позволяющих реконструировать развитие бассейна седиментации и выявлять закономерности пространственных изменений фильтрационно-емкостных свойств.
В девон-каменноугольное время на изучаемой территории существовал Каспийский мегабассейн окраинно-морского типа, характерной чертой которого является контрастность условий осадконакопления, обуславливающая формирование множества литофациальных зон, различающихся по набору литотипов. Следствием этого является развитие пород-коллекторов с широким спектром фильтрационно-емкостных характеристик.
На условия седиментации, формирование первичного пустотного пространства пород, и на их последующее преобразование при гипергенезе в значительной степени повлияли эвстатические колебания уровня мирового океана. В частности, вторичный процесс выщелачивания карбонатных пород, в периоды эвстатического падения уровня моря, приводил к увеличению объемов емкостного пространства и, как следствие, улучшал фильтрационно- емкостные свойства.
Цель работы и задачи исследования
Установление закономерностей пространственного распределения пород-коллекторов карбонатных природных резервуаров верхнепалеозойских нефтегазоносных комплексов восточной и юго-восточной частей Прикаспийской впадины на основе литофациального анализа и учета гипергенных процессов, обусловленных эвстатическими колебаниями уровня моря.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
• анализ условий осадконакопления, выделение и характеристика литофациальных зон;
• структурно-генетическая типизация и дифференцированная оценка параметров
емкостного пространства в породах различных литофациальных зон;
• определение роли процессов осадконакопления и вторичных преобразований в
формировании пустотного пространства;
• анализ влияния эвстатических колебаний уровня моря на формирование
фильтрационно-емкостного пространства природных резервуаров;
• прогноз распространения и свойств природных резервуаров.
Научная новизна
Выполнена детальная палеогеографическая реконструкция обстановок осадконакопления пород каменноугольного бассейна восточной и юго-восточной частей Прикаспийской впадины. На основе комплексного анализа литолого-геофизических данных выявлены области активизации вторичных процессов, обусловленные эвстатическими вариациями.
Впервые показана определяющая роль эвстатических колебаний уровня моря в формировании уровней развития высокоемких пород-коллекторов в карбонатных природных резервуарах.
Практическая ценность и реализация
На основании проведенных комплексных литофациалных исследований выделены перспективные зоны для размещения объемов геологоразведочных работ.
С целью развития ресурсной базы углеводородного сырья в восточной и юго-восточной частях Прикаспийской впадины могут быть использованы полученные в работе прогнозные характеристики емкостных параметров пород-коллекторов верхнепалеозойских природных резервуаров. Выявленные закономерности распределения уровней выщелачивания в карбонатных природных резервуарах необходимо учитывать при создании гидродинамических моделей. Установленные принципы формирования высокоемких пород-коллекторов могут быть использованы при проведении геолого-геофизических работ в карбонатных комплексах других нефтегазоносных провинциях в широком стратиграфическом диапазоне.
Основные защищаемые положения
Первое защищаемое положение:
Природные резервуары восточной и юго-восточной частей Прикаспийской впадины преимущественно связаны с окаймленными и изолированными верхнепалеозойскими карбонатными платформами, в пределах которых устанавливаются литофациальные зоны относительно глубоководного бассейна, передового склона, передовой и ядерной частей рифа, тыловой части рифа и лагуны.
Второе защищаемое положение:
Эвстатические колебания уровня моря определяют положение латерально выдержанных зон выщелачивания в разнофациальных частях карбонатных массивов.
Третье защищаемое положение:
Зоны с наилучшими фильтрационно-емкостными свойствами в карбонатных природных резервуарах в восточной и юго-восточной частях Прикаспийской впадины связаны с областями наложения эрозионных поверхностей на баундстоуны передовой и ядерной частей рифа, а также грейнстоуны тыловой части.
Апробация работы и публикации
Результаты работы освещались в трех докладах на конференциях ЕАГО «Карбонатные резервуары – 2017» и «Карбонатные резервуары – 2018». Ряд положений работы был представлен в монографии «Позднепалеозойские органогенные постройки Казахстанского сегмента Прикаспийской впадины» (2019).
По теме диссертации опубликовано 5 статей в журнале «Нефтяное хозяйство», который входит в перечень ведущих рецензируемых научных журналов, рекомендованных ВАК РФ.
Использованные материалы
В ходе работы были проанализированы керновые данные 48 скважин восточной части Прикаспийской впадины и 18 скважин юго-восточной части. Они включали в себя информацию макроописания керна, пошлифовного описания, результаты определения пористости в петрофизической лаборатории, данные установления возраста отложений. Итоговая выборка образцов с наиболее представительным объемом необходимой информации объединила 26 площадей.
При построении корреляционных профилей использовались данные промыслово- геофизических исследований. Для прогноза распространения пород с улучшенными пустотными характеристиками привлекались данные сейсмостратиграфической интерпретации и фациального районирования.
Личный вклад автора
Автором была проанализирована литологическая информация (описание пород в образцах и петрографических шлифах – около 1300 шт.), данные палинологических и палеонтологических исследований. На основе комплексного анализа геолого-геофизических данных определены обстановки седиментации отложений верхнепалеозойских нефтегазоносных комплексов. Сформирован набор наиболее представительных разрезов скважин для оценки емкостных характеристик пород. Выполнена структурно-генетическая типизация и дифференцированная оценка параметров пустотного пространства пород различных литофациальных зон.
Проведена корреляция изменений емкостных параметров пород с эвстатическими колебаниями уровня моря, прослежено изменение пустотной составляющей различных литофаций с учетом вторичных изменений. Установлена зависимость формирования высокоемких пород-коллекторов с улучшенными фильтрационно-емкостными характеристиками и определена закономерность их пространственного распределения.
Структура и объем работы
Общий объем диссертационной работы составляет 101 страниц. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, содержит 88 рисунков, 2 таблицы. Библиографические ссылки включают 119 наименование.
Диссертационная работа выполнена на кафедре литологии РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина.
Автор благодарит за квалифицированные советы, консультации и оказанную помощь при работе над диссертацией научного руководителя проф. А.В. Постникова, профессоров кафедры литологии О.В. Постникову и В.Г. Кузнецова, доцентов А.С. Рахматуллину, Н.А. Осинцеву, О.В. Сивальневу, ассистента И.А. Сабирова и сотрудников кафедры А.В. Перевалову, Л.С. Сипидину.
Особую благодарность за поддержку на протяжении всей своей научно-исследовательской и профессиональной деятельности, в том числе при подготовке диссертации, автор выражает доценту кафедры литологии Ю.В. Ляпунову, аспирантке Л.А. Савиновой и ведущему научному сотруднику ГИН РАН М.П. Антипову.
Отдельную благодарность за сотрудничество в рамках исследования автор диссертационной работы выражает заведующему кафедрой поисков и разведки нефти и газа проф. С.Ф. Хафизову и проф. К.О. Исказиеву.
Автор признателен своей семье, родным и близким за неоценимую помощь и всестороннюю поддержку.
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!