Геологическое строение месторождения

Тенгизское месторождение расположено в юго-восточной части Прикаспийской впадины и представляет собой часть крупной Тенгиз-Кашаганской карбонатной платформы, сформированной в позднем палеозое.

В стратиграфическом плане вскрытый разрез осадочной толщи состоит из карбонатных массивов раннесреднекаменноугольного возраста, расположенных на общем девонском карбонатном основании. Верхний комплекс толщи (от верхнепермских до четвертичных осадков) представлен терригенными песчано-глинистыми породами. Средний комплекс выполнен соленосными отложениями кунгурского яруса, нижний подсолевой комплекс — карбонатными отложениями артинского яруса нижней перми, среднего и нижнего карбона. Вскрытая мощность осадочной толщи 5400 м.

Общая толщина отложений в пределах платформенной части структуры и в области борта составляет около 1000 м. На флангах структуры отмечаются значительные колебаниями по толщине, значения которой составляют 393 — 746 м.

Продуктивные каменноугольные отложения представлены известняками с примесью доломитов, в разной степени битуминозными, неоднородными по сравнению со сложным характером пустотного пространства.

В центральной платформенной части массива породы представлены сгустково-сферовыми, сгустково-комковатыми, микрозернистыми и водорослевыми известняками, пеллетовыми пакстоунами. В склоновой части развиты водорослевые известняки, пеллетовые пакстоуны, с меньшим распространением пеллетовых вакстоунов, грейнстоунов. Относительно глубоководные отложения слагают подножие карбонатного массива.

Отложения нижнего карбона представлены образованиями турнейского, визейского и серпуховского ярусов.

Визейский ярус представлен в объеме нижнего и верхнего подъярусов, граница между которыми принята в верхах тульского горизонта.

В разрезе нижневизейского подъяруса установлено присутствие отложений радаевского, бобриковского и тульского горизонтов. Толщина отложений нижнего визе в платформенной части структуры составляет 360−450 м, а на склонах 154−200 м. В скважине Т-5 ее значение увеличивается до 272 м, в Т-53 — до 577 м. В платформенной части отложения сложены тонкозернистыми, водорослевыми, комковатыми известняками (биокластовые и пеллетовые вакстоуны, паксоуны и грейнстоуны, реже рудстоуны).

В кровле тульского горизонта выделяется пачка переслаивания туфоаргиллитов и карбонатно-глинистых отложений («вулканик»). Эта пачка четка прослеживается в центральной части структуры и имеет толщину 40−50 м, уменьшаясь в краевых частях. Близкие по составу отложения, но характеризующиеся увеличенными толщинами (150 — 200 м) прослеживаются в нижней части склона (Т-52, Т-53).

Отложения вехневизейского подъяруса (окский надгоризонт) залегают согласно на отложениях тульского возраста и представлены в объеме алексинского, михайловского и веневского горизонтов. Суммарная толщина окского надгоризонта в платформенной части структуры составляет 230−300 м. На флангах ее значения уменьшаются и составляют 110−180 м. У подножья карбонатной платформы (Т-52) толщина окского надгоризонта уменьшается до 22 м, в Т-53 — до 15 м. В прделах платформенной части отложения сложены преимущественно мелкообломочными биокластовыми и пеллетовыми вакстоунами, пакстоунами, грейнстоунами с прослоями и линзами водорослевых биогермных известняков. Веневское время характеризуется появлением красных водорослей — Ungdarella uralica. В рифовой части отложения представлен перекристаллизованными водорослевыми биолититами с типичной строматактоидной текстурой, а также биои литокластовыми грейнстоунами и рудстоунами. В склоновой части массива отложения представлены пеллетовыми пакстоунами (вакстоунами и биоморфными фораминеферово-водорослевыми известняками с прослоями биокластовых пакстоунов и грейнстоунов). Отложения подножия склона представлены тонкослоистыми карбонатно-глинистыми отложениями и мелкообломочными биокластовыми вакстоунами с прослоями биокластовых пакстоунов.

Отложения серпуховского возраста резко дифференцированы по толщине и характеризуются различной полнотой стратиграфического диапазона, что обусловлено влиянием предбашкирского размыва. В платформенной части установлено присутствие отложений тарусско-стешевского, протвинского и запалтюбинского горизонтов. Толщина отложений серпуховского яруса в платформенной части структуры составляет 60−80 м, в верхних частях склона она увеличивается до 150−250 м, а в бортовой части достигает 571 м. Нижняя часть склона и его подножие характеризуются небольшими толщинами, значения которых составляют 10−80 м. Разрез тарусско-стешевского, протвинского горизонтов, составляющих нижний подъярус серпуховского яруса представлен фораминеферово-водорослевыми, криноидно-водорослевыми известняками (биолититами), биокластовыми и пеллоидными пакстоунами, грейнстоунами, реже оолитовыми разностями. Рифовые массивы сложены перекристаллизованными биогермными известняками со строматактоидной текстурой. Верхние части разрезов этих массивов брекчированы и содержат крупные фрагменты кораллов, желваков багряных водорослей, криноидей и брахипод. Разрез верхнего подъяруса в объеме запалтюбинского горизонта представлен биокластовыми пакстоунами и грйнстоунами, водорослево — фораминиферовыми известняками, среди которых выделяются прослои ракушняковых грейнстоунов и рудстоунов. Для серпуховского времени характерно развитие зон и смеси биогермных водорослевых образований (баундстоуны) и детритовой брекчии, где наблюдаются увеличенные толщины. Распространяются эти зоны вдоль приподнятого борта платформы, в верхней части склона. Распространение таких зон в нижней части склона объясняется, скорее всего тем, что большая часть биогермных образований отделилась от края платформы и верхней части склона и переместилась в нижнюю часть склона, образовав языки из своих обломков. На склоне и его подножии разрез в основном представлен тонкослоистыми карбонатно-глинистыми отложениями и мелкообломочными биокластовыми вакстоунами с прослоями мелкообломочных биокластовых пакстоунов.

Отложения среднего карбона представлены отложениями башкирского и московского ярусов. В сводовой части структуры присутствуют сохранившиеся от размыва отложения нижнебашкирского подъяруса, представленные краснополянским, северо-кельтменским и прикамским горизонтами. Толщина отложений башкирского возраста в платформенной части структуры составляет 80−110 м. На флангах и у подножия карбонатного массива ее значения сильно дифференцированы в верхней части склона толщина изменяется от 20 до 203 м, а у его подножия от 40 до 120 м. В платформенной части массива нижнебашкирские отложения представлены оолитовыми известняками, биокластовыми, биокластово-пеллетовыми грейнстоунами, среди которых выделяются прослои микросгустковопеллетовых волорослевых известняков. В пределах верхнего склона отложения представлены неотсортированными литои биокластовыми пакстоунами и рудстоунами, переслаивающимися с водорослевыми известняками и мелкообломочными биокластовыми пакстоунами. Подножие склона представлено карбонатно-глинистыми отложениями и мелкообломочными биокластовыми вакстоунами.

Московские отложения сложены неравномерно перекристаллизованными и доломитизированными мелкообломочными биокластовыми пакстоунами и грейнстоунами с прослоями водорослевых известняков и микрозернистых доломитов. Среди отложений выделяются маломощные прослои кислых туфов. Отложения московского яруса в пределах платформенной части структуры имеют небольшую толщину — 5 — 30 м.

Каменноугольные отложения перекрыты нижнепермскими породами, которые делятся на две части: нижнюю — подсолевую и верхнюю — соленосную (кунгурскую, kungurian). В сводовой части структуры значения подсолевых отложений составляют 30 — 80 м, в наиболее приподнятой, бортовой части структуры, а также в пределах склона толщины этих отложений минимальны, их значения составляют 1 — 20 м. У подножия склона толщина отложений увеличивается до 100 — 380 м. В литологическом отношении эти отложения представлены глинисто-карбонатным разрезом. Толщина соленосной толщи изменяется от 465 до 1655 м. Представлена эта толща сульфатно-галогенными породами. В объеме верхнего отдела пермской системы условно выделены уфимский, казанский и татарский ярусы. Толщина верхнепермских отложений сокращается от 863 до 0 м. Литологически сложены серыми, пестроцветными песчаниками, алевролитами, глинами, мергелями с прослоями известняков, ангидритов, гипсов, доломитов, каменной соли.

Триасовая система (Triassic) выделена в объеме нижнего и верхнего отделов. Толщина триасовых отложений составляет порядка 500 м. Триасовые отложения сложены пестроцветными глинами с прослоями песков, песчаников, алевролитов, реже мергелей.

Юрская система (Jurassic) представлена в объеме трех отделов. Нижнееи среднеюрские отложения сложены терригенными породами с включением угля. Толщина их порядка 1200 м. Верхний отдел выделяется в составе четырех ярусов: келловейского, оксфордского, кимериджского и волжского.

Келловейский ярус представлен чередованием глин, алевролитов, песчаников, песков. Толщина составляет примерно 100 м. Нижняя часть оксфордского яруса сложена песчаниками с прослоями алевролитов и аргиллитов, а верхняя — преимущественно глинистая. В основании кимериджского яруса отмечается переслаивание песчаника с глинами и тонкими прослоями известняка. Толщина оксфордско-кимериджского ярусов 60 м. В нижней части волжского яруса развита мергельно-глинистая толща, которая вверх замещается известняками и доломитами. Толщина яруса 500 м.

Меловая система (Cretaceous formation) представлена верхним и нижним отделами. Толщина неокомских, аптских, альбских отложений составляет порядка 1700 м. В литологическом отношении сложены терригенными породами: глинами, алевролитами, песчанками, песками. Нижняя часть верхнего мела (сеноманский ярус) представлена темно-серыми глинами с подчиненными прослоями песков и песчаников. Средняя часть — преимущественно мергельная, с прослоями писчего мела, глин. В основании средней части залегает конгломерат из галек фосфорита. Завершается разрез верхнего мела (маастрихский ярус) белым писчим мелом с редкими прослоями мергелей. Толщина 975 м.

Палеогеновая система представлена палеоценом, эоценом, олигоценом. Литологически палеогеновые отложения сложены мергелями с прослоями известняков, глин и глинами с прослоями песков. Толщина 240 м.

Неоген-четвертичная системы представлены глинами, мергелями /1/.

В тектоническом плане Тенгизское месторождение расположено в южной части Прикаспийской нефтегеологической провинции и приурочено к Тенгиз-Кашаганской сейсмогеологической области.

Зарождение и формирование Тенгиз-Кашаганской платформы генетически связано с тектоническими процессами, развивающимися в позднефранско — ранневизейское время в области современного Южно-Эмбинского прогиба.

Каратон — Тенгизский тектонический блок байкальского фундамента юго-востока Прикаспийской впадины ограничен на севере Утыбайским, на юге Тугаракчанским и на востоке Каратонским (по В.С. Днепрову) глубинными разломами древнего заложения, прослеживающимися по поверхности Мохоровича. Фундамент имеет блоковое строение, его поверхность по субширотным локальным разломам — сбросам ступенчато погружается с севера на юг, от Утыбайского разлома к Тугаракчанскому, от 8 до 13 км. Погружение фундамента отображается по кровле терригенных отложений франского яруса — отражающий горизонт П3 — и в вышезалегающих карбонатных породах — горизонт П1. По мере ступенчатого погружения фундамента отмечаются приподнятые и опущенные блоки, а также выступы, как, например, Тенгизский (по В.С. Мильничуку). Очевидно, Южное сводовое поднятие также расположено над выступом фундамента. Тенгизский выступ имеет субширотное простирание и очерчивается изогипсой 10 км при амплитуде более 0,5 км. Южный выступ субширотного простирания по размерам должен быть большим, чем Тенгизский. Блоковое строение фундамента находит отображение в структурном плане подсолевого комплекса пород, располагающихся между сейсмической поверхностью Ф и горизонтом П1.

Глубинные и локальные разломы широтного простирания трансформируются в подсолевой комплекс пород в виде тектонических нарушений и флексур. Разломы возникли и развивались в геосинклинальный этап развития юго-восточной окраины Восточно-Европейской платформы под воздействием Уральской геосинклинальной системы. В позднем палеозое разломы активизировались под влиянием формирующейся Уральской складчатой системы.

Уральская геосинклиналь в процессе своего развития втягивала в опускание край юго-восточной окраины, байкальский фундамент которой по серии субширотных разломов ступенчато погружался в сторону внутренней части геосинклинали, дифференцированно образуя выступы, приподнятые и опущенные блоки разных размеров. Вдоль края платформы, по поверхности фундамента, сформировался обширный крупный грабен, расширяющийся в сторону восточного побережья Каспийского моря до 120 — 125 км, где возникла его тугаракчанская часть.

В раннюю и среднюю палеозойские эры грабен заполнялся песчано-глинистыми и грубообломочными осадками, сносимыми с возвышенностей Мугоджар (по Г. А. Костик). В грабене образовался и существовал Эмбинский перикратонный прогиб (по Р. Г. Гарецкому и др.). Наиболее широкой и глубокопогруженной (до 14 км) была тугаракчанская часть при глубине на востоке до 10−11 км. По данным В. П. Шебалдина и др. (1988 г.) в тугаракчанской части Эмбинской перикратозного прогиба мощность (толщина) осадков в раннем — среднем палеозое составила около 4 км. Выступы и блоки фундамента контролировали в раннем — среднем палеозое процессы седиментации и толщину отлагавшихся осадков. На выступах и блоках фундамента образовывались структурные формы подсолевого комплекса пород.

Замыкание Уральской геосинклинали началось с ее южной тугаракчанской части, и к началу фамена Каратон-Тенгизский блок обособился от прилегающих с севера Гурьевского и Биикжальского сводов (по Н.В. Неволину). Каратон-Тенгизский блок и Южно-Эмбинское палеозойское поднятие в результате инверсии были приподняты, и в их пределах в фамене, позднем девоне, раннем — позднем карбоне в обстановке шельфа неглубокого морского бассейна отлагались карбонатные породы, представленные биогермными, водорослевыми, обломочными и обычными известняками. В связи с замыканием Уральской геосинклинали в тугаракчанской части прекратил свое существование Эмбинский перикратонный прогиб, по Тугаракчанской и Южно-Эмбинскому глубинным разломам обособилась краевая приподнятая зона юго-востока Прикаспия — Южно-Эмбинское палеозойское поднятие и Южно-Эмбинская моно геосинклиналь миогеосинклинальной зоны Урала. Изучение толщин дробных стратиграфических горизонтов нижнего — среднего карбона, выделенных на основании руководящих комплексов фораминифер, позволило установить строение отложений и их распространение в пределах блока. Отлагавшиеся в условиях неглубокого шельфа карбонатные осадки на отдельных участках выходили из-под уровня моря и кратковременно становились сушей, где они частично разрушались. Это создавало видимость неполноты разреза или уменьшения мощности этих отложений на своде и крыльях структурных форм. Карбонатное осадконакопление на Каратон-Тенгизском блоке продолжалось до конца позднекаменноугольной эпохи. При этом в поздневизейкое — серпуховское время происходили интенсивные процессы биогермообразования (по В. П. Шбалдину и др.).

В предассельский век Каратон-Тенгизский блок испытал подъем, был выведен на дневную поверхность, что привело к разрушению ранее накопившихся карбонатных отложений. Наличие размыва подтверждается отсутствием отложений верхнего карбона на ряде участков, которые в результате эрозионного среза полностью выпадают из разреза.

В ассельский век блок испытал погружение, продолжавшееся до конца раннеартинского века, что привело к накоплению в этот период песчано-глинистых отложений молассовой формации в условиях морского бассейна.

В конце раннартинского века Каратон-Тенгизский блок вновь испытал большеамплитудный подъем, в результате которого на Приморском валу эрозией были разрушены отложения нижней перми и среднего карбона, на Тенгизском сводовом поднятии — нижней перми — частично среднего карбона и на Южной сводовой структуре — артинского и сакмарского ярусов. Северная половина блока была более приподнятой, чем его южная часть, что, по-видимому, сказалось на и на нефтеносности, так как была размыта экранирующая толща нижней перми. В результате подъема, вызванного активизацией тектонических движений герцинского орогенеза в Уральской складчатой системе, был захвачен весь юго-восток Прикаспия. Предпозднеартинский подъем очертил современную границу юго-восточной части Прикаспийской впадины и отрицательно сказался на нефтеносности. В результате предпозднеартинского размыва были разрушены сформировавшиеся к этому времени залежи нефти, что подтверждается наличием в продуктивных горизонтах нижнего — среднего карбона твердого битума на Тенгизском месторождении.

В позднеартинском веке территория блока со сформировавшимися структурными формами вновь испытала погружение и была занята морским бассейном, несколько удаленным от источников сноса терригенных осадков. Поэтому происходило накопление относительно глубоководных глинисто — карбонатных отложений с прослойками кремнистых пород (по В. П. Шебалдину и др.), перекрывших с угловым и стратиграфическим несогласием на Приморском валу толщи нижнего карбона, на Тенгизском сводовом поднятии — северо-кельтменском горизонта башкирского яруса и на Южном — ассельского яруса. Верхнеартинские отложения явились покрышкой для структурных форм блока, создав благоприятные условия для формирования и сохранения залежей нефти, образовавшихся в последующее геологическое время.

В кунгурском веке юго-восточная часть Прикаспия была занята солеродным морским бассейном, в котором в глубоководных (по А.Л. Яшину) условиях произошло накопление каменной соли — региональной покрышки, надежно запечатавшей подсолевой комплекс отложений. Южно-Эмбинское поднятие, гипсометрически возвышавшееся на юго-восточной границе Прикаспийской впадины и миогеосинклинальной зоны Урала, послужило естественным барьером, преградившим проникновение кунгурского бассейна за пределы юго-востока Прикаспия.

Образование Каратон-Тенгизского блока и структурных форм происходило непрерывно-прерывисто и было связано с периодами инверсионного подъема и опускания. Структуры блока длительно формировались на подвижках блоков байкальского фундамента с фамена до ранней перми и частично в последующее время. Образование залежей нефти происходило как минимум в два этапа. Нефти первого заполнения ловушек были разрушены в раннепермскую эпоху, оставив следы своего существования в виде твердых битумов. Последующее заполнение структур блока нефтью, очевидно, произошло, как и на востоке Прикаспия, в триасе — юре. Окончательное формирование блока и его структурных особенностей произошло в конце герцинского орогенеза в связи с образованием Уральской складчатой системы. Современное строение Каратон-Тенгизского блока отражает тектонические преобразования, произошедшие на юго-востоке Прикаспия в результате длительного геологического развития этой территории, находящейся на стыке края юго-восточной окраины Восточно-Европейской платформы, Уральской складчатой системы — ее моногеосинклинальной зоны — и Северо-Устюртского массива. Таковы, по данным сейсморазведки и пробуренным глубоким скважинам, основные закономерности развития структурного плана Каратон-Тенгизского блока и го структурных форм.

Глубинное строение Каратон-Тенгизского блока изучено сейсморазведкой КМПВ и МОГТ по опорным горизонтам Ф, П3 и П1 с учетом данных бурения. Структурные планы по горизонтам П3 и П1 являются унаследованными. При этом вверх по разрезу происходит увеличение амплитуды поднятий и крутизны их крыльев. В Каратон-Тенгизском блоке наблюдается повышенное залегание подсолевых отложений по сравнению с прилегающими участками юго-востока Прикаспийской впадины, что свидетельствует об окончательной инверсии блока к началу кунгурского века. Структурный план подсолевого комплекса — по горизонтам П3 и П1 — осложняется сводовыми (Тенгиз, Южное) и локальными (Пустынное, Тажигали, Каратон, Кошкинбай, Королевское, Огайское) поднятиями, разделенными пониженными частями, хотя является более простым по сравнению с рельефом поверхности фундамента. Сформировавшиеся окончательно в артинском веке в уральскую фазу складчатости герцинского орогенеза подсолевые структуры блока в последующее геологическое время не претерпели изменения и сохранились до настоящего времени /2/.

По отражающему горизонту П3 происходит последовательное погружение поверхности подсолевых пород с севера на юг, с 7,0 км на Приморском валу до 10,0 км у Тугаракчанского разлома. Общее погружение поверхности с севера на юг осложняется локальными и сводовыми поднятиями субширотного простирания, сформировавшимися в дофаменское время на блоках и выступах фундамента, образуя конседиментационные структуры облекания и согласно рельефу поверхности фундамента создавая четко выраженную субширотную ориентировку структур в основном параллельно южному обрамлению Прикаспийской впадины. Амплитуды поднятий также возрастают с севера на юг, от 150 — 240 на поднятиях Приморского вала до 800 — 900 м на Тенгизе и Южной. При этом Приморский вал очерчивается изогипсой 7 км, Тенгизский и Южный своды — 7,5 км, а пониженные участки между ними — изогипсами 7,5 — 8,5 км. Восточные крылья поднятий, прилегающие к Каратонскому глубинному разлому, крутые с углами падения до 70°, западные крылья очень пологие и недостаточно изученные, так как уходят под Каспийское море. Окончательно современный облик Тенгиз-Кашаганская платформа приобрела в раннепермское время, когда она была перекрыта аргиллитами и мощной толщей солей, ставшими надёжными флюидоупорами.