Отчеты Блэкберн: нефтегазовая геология доюрского периода
Грехем Блэкберн: Blackbourn Geoconsulting
II.3.1 Основные элементы углеводородной системы юрского времени
Для многих нефтегазовых месторождений в различных областях ЗСБ, характерна продуктивность песчаных и алевролитовых коллекторов юрского времени. На некоторых месторождениях, продуктивными по нефти также являются трещиноватые коллекторы с большим содержанием органического вещества, принадлежащие к позднеюрской Баженовской свите, основному нефтегазоносному горизонту в пределах бассейна. Определено около двадцати коллекторов-горизонтов юрского периода (Ермаков и Скоробогатов, 1984).
II.3.1.1 Коллекторы
Коллекторы юрского времени, в основном, содержат скопления нефти, хотя скопления газа присутствуют на большой территории Березовской области в западной части бассейна (первые углеводороды ЗСБ были обнаружены именно здесь), а попутный и свободный газ зачастую встречается на многих нефтяных месторождениях. Газ и некоторое количество нефти также были обнаружены в песчаных и алевролитовых пластах юрского времени на нескольких месторождениях в северной части ЗСБ, все они также содержат газоконденсат в коллекторах мелового периода. Юрские отложения на севере ЗСБ не были исследованы детально в связи с большой глубиной заложения во многих областях, а также в связи с изобилием развитых газовых запасов в меловых пластах, залегающих значительно ближе к поверхности.
В коллекторах поздней юры на сегодняшний день открыто значительно больше скоплений нефти, нежели в породах раннего или среднего юрского периода. Различают три основных плея позднеюрского периода: (1) песчаники Васюганской свиты поздней юры и ее латеральные эквиваленты; (2) песчаники и известняки Вогулкинской толщи; и (3) сланцы Баженовской свиты. Песчаные и известняковые горизонты Васюганской свиты представляют собой важные коллекторы южных, центральных и северных районов бассейна. Породы Баженовской свиты зачастую имеют мощность от 10 до 40 и более метров, и они широко распространены на территории всего ЗСБ. Значительные объемы углеводородов добываются из трещиноватых коллекторов Баженовской свиты в центральной части бассейна, особенно в Салыме и примыкающих районах. Продуктивностью отличаются также известняки Баженовской свиты в районе Сургута (Усманов и др., 2005). Породы Баженовской свиты также были обнаружены в Томской области, на севере ЗСБ, и в некоторых других районах. Коллекторы Баженовской свиты трещиноваты и характеризуются аномально высокими давлениями, особенно в зонах с высокой температурой. Проблемы добычи углеводородов еще не полностью решены, и отчасти по этой причине Баженовская свита является недоразведанной. Одним из предлагаемых методов значительного повышения добычи из пластов Баженовской свиты было горизонтальное бурение. Перспективными считаются Салымский и прилегающие к нему районы, Ханты-мансийская впадина, север среднеобской области и полуостров Ямал.
Песчаники юрского времени умеренно насыщены полевыми шпатами (30-50% и выше), содержат 20-45% кварца и 1-12% слюды, на севере ЗСБ становясь слегка более слюдистыми. Песчаные коллекторы поздней юры в юго-восточной части бассейна приурочены, в основном, к простирающимся с юга на север складчатостям дельтовых и пред-дельтовых фаций, растянувшихся вдоль восточной границы среднеобской области. Самые мощные и пористые песчаные коллекторы были обнаружены в этой зоне, многие из них отличались направлением каналов с севера на юг. Дельтовые фации имеют уклон к западу в сторону морских, богатых органическим веществом пластам глинистых сланцев. Схожие дельтовые фации встречаются в ранне- и среднеюрской Тюменской свите, хотя эти образования значительно богаче озерными и болотными отложениями, а песчаники зачастую отличаются низкой пористостью и проницаемостью, хотя встречаются и песчаники с высокой пористостью каналов.
II.3.1.2 Материнские породы
Юрская система, особенно в верхней своей части, исключительно богата органическим веществом. Породы ранней и средней юры отличаются, в основном, гумусным керогеном и угольными пластами, выступающими в центральной и южной части ЗСБ, где часто встречаются озерные и болотные пласты. Они считаются источниками скопления газа юрского периода на юге Каймысовского и Васюганского районов (напр. Мыльджинское и Северо-Васюганское месторождения, Приложение II.1), и на севере Приуралья (напр. Березовское). Сапропелевые морские породы особенно многочисленны в позднеюрских толщах на большей части бассейна, кроме восточных и южных областей, где присутствуют рассеянный гумусовый материал и некоторое количество угля.
Ранее предполагалось, что морские аргиллиты от келловейского до кимериджского яруса Абалакской свиты (и, возможно, их латеральные эквиваленты в нижней части Васюганской свиты) представляли собой нефтематеринские породы, особенно для скоплений в районе Шаимского вала и других районов западно-центральной части Западной Сибири, включая скопления под-несоответствия (напр. область, показанная в разрезе на рис. II.3.1). Однако, результаты геохимического анализа (напр. Москвин и др., 2004), по-видимому, указывают на то, что нефть в коллекторах Шаимского вала и остаточная нефть в породах Абалакской Свиты, относятся к надлежащей Баженовской свите. Это может указывать на то, что породы Абалакской свиты не могут рассматриваться как материнские, хотя, как указывалось в Разделе I.3.2.2, Абалакская и Васюганская свиты действительно содержат довольно протяженные битуминозные пласты. Возможно, более вероятно, что надлежащая Баженовская свита является настолько плодородной по нефти, что ее характерные признаки затмевают собой любые следы поступления нефти из более старых морских аргиллитов.
Титонский (до раннего берриасского) ярус Баженовской свиты (Раздел I.3.2.2) содержит материнские породы юрской нефти (в дополнение к материнским породам мелового периода; (Раздел II.3.1)). В таблицах II.3.1и II.3.2 показаны типичные содержания ООУ в юрских породах Западно-Сибирского бассейна. Полякова и др. (2002) дают описание разреза Баженовской свиты мощностью 32 м по скважине Еганск-1 в среднеобской области. Порода почти целиком состоит из однородных сапропелевых аргиллитов, с тонкими прослоями слоистых алевролитов. Обычно встречаются вкрапления кремния, халцедона и кальцита, широко распространена пиритизация. Наиболее насыщенный органическим веществом интервал 2866-2885 м состоял из темной кремнисто-глинистой сапропелевой битуминозной породы ленточно-почковидной структуры. Расслоение подчеркивается очень тонкими слоями алевролита и красноватыми коллоальгинитами, формирующими до 30-50% тонкого шлифа. Останки рыбьих костей, рекристаллизованный ракушечный материал (фораминиферы и т.п.), пирит и радиоларии встречаются повсеместно. Среднее содержание ООУ – 11%, в отдельных пробах до 18%.
Баженовская свита легко определяется в каротажных диаграммах высокими значениями гамма-излучения и удельного сопротивления.
Борисова и Фурсенко (2004) провели геохимические исследования фракции С5-С8 для многочисленных проб нефти и газоконденсата из различных районов Западно-Сибирского бассейна. Они обнаружили, что флюиды образуют три генетических группы: морскую, континентальную и смешанную, каждая из которых была обнаружена в коллекторах различного возраста. “Морская” нефть и конденсаты более типичны для среднеобской области, а также на западе и юге ЗСБ. Они происходят из материнских пород, которые скапливались на довольно большой глубине, богатой планктонными и бактериогенными органическими веществами, которые Борисова и Фурсенко определили как принадлежащие к Баженовской свите.
Флюиды “континентального” происхождения также встречаются в коллекторах различного возраста, но чаще на севере и северо-востоке ЗСБ. Считается, что их материнские породы принадлежат к речно-озерным угленосным отложениям Тюменской, Тогурской и схожих свит. Борисова и Фурсенко называют их “нижне-среднеюрскими” материнскими породами, хотя нет видимых причин, чтобы эта группа не включала также континентальные угленосные серии мелового периода.
Помимо “смешанной” генетической группы, состоящей из комбинации двух указанных выше типов материнских пород, Борисова и Фурсенко также выделяют группу “разложившихся под действием микроорганизмов” пород, которая встречается локально в неглубокого залегающих коллекторах.
На рисунках II.3.5 показано распределение этих генетических видов в коллекторах ранней/средней юры, поздней юры и мела, соответственно. Как и следовало ожидать, очевидно, что флюиды материнских пород Баженовской свиты концентрируются там, где ее породы наиболее хорошо развиты, в особенности в среднеобской области. Флюиды “континентального” происхождения встречаются, в основном, на севере и западе, а смешанные типы располагаются между этих двух основных областей. Возможно, наиболее удивительной характеристикой этих трех иллюстраций является то, что распространение генетических типов схоже для каждой из групп, что указывает на значительное вертикальное перемещение углеводородов в обоих направлениях (т.е. не только вверх из нижней и средней юры к неглубоким горизонтам, но также вниз от Баженовской свиты в нижнюю и среднюю юру).
II.3.1.3 Покрышки
Региональные глинистые покрышки присутствуют в верхней части верхнеюрского разреза (Баженовская, Георгиевская и верхняя часть Тюменской свиты). В нижней и средней части юры, покрышки чаще прерывистые, хотя постоянные интервалы глины или сланцев присутствуют в нижней и средней части Тюменской свиты. В связи с высоким качеством материнских пород, юрский разрез имеет большой нефтеобразующий потенциал, но, по сравнению с меловым отделом, он включает лишь несколько крупных месторождений, в связи с более слабой развитостью коллекторов. Более крупные запасы встречаются в коллекторах позднеюрской Васюганской свиты, что связано с более высоким качеством коллекторов и более эффективными покрышечными породами (Баженовская свита и сланцы раннего неокома), по сравнению с коллекторами Тюменской свиты ранней и средней юры.
II.3.2 Каймысовский, Васюганский и Пайдугинский районы
Свыше шестидесяти пяти нефтяных и газовых месторождений, где добыча производится из коллекторов юрского периода или из сопутствующих выветренных гранитных или метаморфических пород, находятся в этих районах юго-восточной части бассейна (Приложение II.1). Большинство этих месторождений расположены на сводчатых или антиклинальных структурах, представляющих собой возвышения бассейна или скрытые возвышенности под юрским несогласием. Добыча ведется в основном из песчаных или алевролитовых коллекторов Васюганской свиты (поздняя юра) и из песчаных или алевролитовых коллекторов Тюменской свиты, относящейся к среднеюрскому времени. Коллекторы также встречаются вверх по восстанию стратиграфических ловушечных выклиниваний в выветренных гранитных возвышенностях под несогласием (как в районе Шаимского вала, Раздел II.3.4). Несколько месторождений, в частности, в Нюрольском районе и на юге Васюганского района, также производят нефть из палеозойских карбонатных коллекторов и выветренных пород фундамента на контакте с юрскими продуктивными пластами (Раздел II.2.1).
II.3.3 Среднеобская область и южные части Надым-Пурского и Пур-Тазовского районов
Добыча нефти или нефти и газа ведется из песчаных или алевролитовых коллекторов юрского времени в этих районах центральной части бассейна. Ранние и средние юрские коллекторы в этом районе относятся к континентальному типу, и скопления углеводородов здесь невелики. Верхнеюрские пласты, в основном, относятся к морскому типу с прибрежными, дельтовыми и пред-дельтовыми отложениями, относительно постоянными песчаниками, многие из которых отличаются хорошей пористостью и проницаемостью, с прослоями сланцев. Глинизация сильно увеличивается от востока к западу через весь район. Песчаные фации преобладают в нижневартовском своде и в других структурах к северу и к югу, к западу в сторону сургутского свода становясь все более и более прерывистыми и сланцеватыми (Приложения II.1 и 5). Большинство скоплений нефти встречаются на флангах нижневартовского свода, а ловушки здесь, в основном, комбинированного стратиграфического и структурного типа. Песчаные продуктивные пласты зачастую выклиниваются вверх по восстанию на сводах или антиклиналях; по крайней мере половина ловушек относятся к стратиграфическому типу.
Богатые органическим веществом сапропелевые пласты выделяются в большинстве юрских пород по всей среднеобской области, особенно в верхнеюрской части, где Баженовская свита формирует региональную покрышку, а также богатую материнскую породу для юрской нефти. Относительно мощный надлежащий ранне-неокомский глинистый интервал (Фроловская свита) также формирует дополнительную региональную покрышку для скоплений в юрских песчаных пластах, а также для скоплений в трещиноватых сланцах Баженовской свиты.
II.3.4 Приуралье и Фроловский район
Эти продуктивные районы находятся в западной части Западно-Сибирской провинции. Первые открытия в этом регионе были сделаны в начале 1950 годов. Богатые нефтеносные дельтовые и прочие прибрежные песчаники центральной и северной части ЗСБ здесь не встречаются, литологически замещаясь к западу в сторону Ханты-Манскийской впадины. Широко распространенные западные песчаные коллекторные фации Тюменской свиты ранней и средней юры встречаются здесь, хотя при этом они выклиниваются поперек эрозионных возвышенностей на доюрской поверхности. Эти отложения континентальных угленосных песчаников и аргиллитов происходят из возвышенностей Урала на западе (Рис. II.3.2). Выше Тюменской свиты залегают глинистые отложения Васюганской, Георгиевской и Баженовской свит позднеюрского времени и их эквиваленты. Темно-серые, зачастую сапропелевые аргиллиты и сланцы неокомского возраста согласно напластованы над Баженовской свитой на большей части территории. Большинство нефтяных и газовых месторождений в этом районе встречаются в стратиграфических выклинивающихся и облекающих ловушках на вершинах бассейна. На территории Березовской газоносной области расположены около двадцати газовых месторождений. Большая часть коллекторов – фундаментные песчаники поздеюрского времени; они выклиниваются поперек возвышенностей фундамента. Выветренные породы фундамента являются нефтеносными для некоторых из месторождений.
Шаимский нефтеносный район включает Шаимский вал и большую территорию менее высоких возвышенностей к северо-западу. Скопления нефти встречаются в позднеюрских фундаментных песчаниках, трансгрессивно прилегающих и выклинивающихся поперек приподнятостей фундамента, которые в позднеюрское время были островами. Еще несколько нефтяных месторождений приурочены к Красноленинскому своду во Фроловском районе (Рис. II.3.1).
II.3.5 Север ЗСБ, (Ямал, Гыда, Надым-Пурский, Пур-Тазовский, Усть-Енисейский и Таймырский районы)
Юрские породы довольно плохо изучены в этих районах в связи с большой глубиной заложения. Породы были вскрыты порядка 50 скважинами. Качественные коллекторные песчаники встречаются довольно часто в Усть-Енисейском, Таймырском, Ямальском и Пур-Тазовском районах. Сапропелевые морские сланцы также широко распространены, особенно в центральной и восточной частях северного района, переходя и взаимно выклиниваясь с примыкающими песчаными фациями. В связи с этим можно прогнозировать присутствие значительных объемов углеводородов, в том числе нефти, хотя потребуется дополнительное разведочное бурение для подтверждения этих прогнозов. В южной части Усть-Енисейского района ведется добыча газа из средних и поздних юрских песчаных отложений, а по меньшей мере на одном месторождении в Ямальском районе были обнаружены залежи газа. Газоконденсат и некоторое количество нефти были обнаружены в коллекторах юрского времени и в некоторых других районах на севере бассейна. Сообщается также о скоплениях нефти в породах Васюганской свиты на Губкинском, Северном и Южном Харампурских месторождениях и на месторождении Верхняя Часелька, а также в породах Тюменской свиты на Южном Харампуском месторождении. Ермаков и Скоробогатов (1984) считают, что Надым-Пурский и Пур-Тазовский районы, между реками Надым и Таз, перспективны для разведки юрского разреза, хотя авторы предполагают, что существуют перспективы обнаружения лишь мелких и средних газовых скоплений. Коллекторы ранней и средней юры считаются благоприятными для обнаружения скоплений газоконденсата, а позднеюрские коллекторы – легкой нефти.
Ермаков и Скоробогатов (1984) также считают, что наиболее вероятным временем формирования нефти и газа в юрских коллекторах на севере были неоком и альб. Они предполагают, что потенциал скопления углеводородов в юрских продуктивных пластах позднее этого времени значительно сократился в связи с ухудшением качества коллекторов вследствие оседания и уплотнения пород. Возможности миграции углеводородов значительно сократились, и углеводороды, сформировавшиеся позднее альбского яруса не смогли мигрировать в более крупные разрозненные скопления, а остались распространены во многих непромышленных скоплениях.
Фомин и др. (2001), на основании крупного исследования замеров отражательной способности витринита, считают, что юрские материнские породы севера ЗСБ остаются в главной зоне нефтеобразования до глубины 4.0 км.
В следующем выпуске журнала ROGTEC мы рассмотрим нефтяную геологию мелового периода.
