Геологическое строение, тектоника и нефтеносность верхнеюрских отложений южной части Каймысовской НГО

Объектом исследований в настоящей диссертации являются верхнеюрские отложения южной части перспективной территории Каймысовской нефтегазоносной области Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. В административном плане район исследований расположен в Каргасокском районе Томской области (Рис. В1).

Более чем за полувековую историю нефтепоисковых работ на юго-востоке Западной Сибири, Томская область превратилась в самостоятельный крупный нефтедобывающий регион, в котором открыто более 100 месторождений нефти и газа, создана развитая инфраструктура, обеспечивающая стабильную добычу и транспортировку нефти.

Существенный вклад в изучение геологического строения этого региона и создание на юго-востоке Западной Сибири крупного центра нефтедобычи внесли представители научных и производственных организаций: В. Б. Белозеров, С. И. Близниченко, Г. В. Ведерников, B.C. Вышемирский, Е. А. Гайдебурова, В. В. Гребешок, Ф. Г. Гурари, Т. И. Гурова, Е. Е. Даненберг, О. Г. Жеро, II.П. Запивалов, И. А. Иванов, В. А. Кондратов, II.И. Карапузов, В. А. Каштанов,.

A.Э. Конторович, В. А. Конторович, В. М. Краснополов, Э. В. Кривошеев, Н. В. Коптяев, Л. Г. Маркова, К. И. Микуленко, Ю. К. Миронов, И. И. Нестеров, H.H. Ростовцев, М. Я. Рудкевич, И. Б. Санданов, Г. П. Сверчков, В. И. Седунов, J1.B. Смирнов, A.A. Смыслов, B.C. Старосельцев, B.C. Сурков, II.Г. Рожок, В. М. Тищенко, Г. И. Тищенко, A.A. Трофимук, Л. Я. Трушкова, A.C. Фомичев, Г. П. Худорожков, К. Я. Черкашина, К. А. Черников, J1.C. Чернова,.

B.Я. Шерихора, В. И. Шпильман, К. А. Шпильман, Б. Н. Шурыгин и др.

К настоящему времени многие нефтяные месторождения этого региона находятся в эксплуатации на протяжении нескольких десятилетий, достигли зрелой стадии разработки, и добыча на них монотонно падает. Для поддержания уровня добычи нефти необходимо обеспечить стабильное воспроизводство минерально-сырьевой базы.

На исследуемой территории наиболее перспективными в отношении нефтегазоносности являются верхнеюрскне отложения. На долю верхней юры приходится 90% ресурсов Каймысовского НГР и 43% ресурсов Нюрольско-Колтогорского ИГР.

Современное состояние геолого-геофизической изученности этого региона свидетельствует о том, что фонд крупных и средних традиционных антиклинальных пефтегазонерспективных объектов практически исчерпан. В то же время недра Томской области и исследуемой территории продолжают обладать высоким потенциалом. Согласно количественной оценке, проведенной в 2004 году специалистами ИНГГ СО РАН, прогнозные ресурсы углеводородов Каймысовского НГР составляют 41% от начальных,.

— Г~Т-Г— I -'-1−1.

——" Западно-Сибирская НКП I.

•" Л / ГГ" • -1 -8.

— 2 О -9.

— 3 • - 10.

— 4 • -11.

• - 12.

— 6 • - 13.

— 7 — 14 эисунок В.1 — Выкопировки из обзорных карт Томской области и Западной Сибири.

1 — административные границы- 2 — нефтепроводы- 3 — линии электропередач- 4 — автомобильные дороги- 5 — железные дороги- 6 -граница Западно-Сибирской НГП- 7 — нефтяные месторождения- 8 — район исследования- 9 — локальные поднятияскважины: 10 -продуктивные- 11 — с нефтепроявлениями- 12 -водоносные- 13 — сухие- 14 — неиспытанные.

Нюрольско-Колтогорского ИГР — 77%. Основная масса неразведанных ресурсов углеводородов в районе исследований сосредоточена в верхнеюрских песчаных пластах. Дальнейшее воспроизводство минерально-сырьевой базы этого региона зависит от открытия новых месторождений, связанных с неантиклинальными ловушками. Решение задачи поиска сложнопостроенных нефтегазоперспективных объектов требует разработки новых методических подходов, выработки стратегии и тактики нефтепоисковых работ, для реализации которых необходимы современные более адекватные природным объектам геологические модели.

Настоящая работа посвящена построению детальной модели верхнеюрских отложений, отвечающей современной стадии изученности региона, как основы для планирования геологоразведочных работ с целью открытия новых месторождений, воспроизводства и наращивания минерально-сырьевой базы, что и предопределяет актуальность выполненного исследования.

Научная задача — разработать критерии прогноза, выполнить оценку качества коллекторов и построить детальную модель геологического строения верхней юры в южной части Каймысовской НГОвыполнить структурно-тектонический анализ, определить основные этапы формирования структур и разрывных нарушений и оценить влияние тектонических процессов на нефтегазоносность песчаных пластов горизонта Ю1 васюганской свиты.

Этапы исследований.

• Обзор исследований, посвященных геологии и нефтегазоносности юго-восточных районов Западной-Сибири.

• Интерпретация временных сейсмических разрезов в объеме 12 300 км, построение набора структурных карт и карт изопахит сейсмогеологических мегакомплексов.

• Структурно-тектонический анализ, восстановление мезозойско-кайнозойской истории тектонического развития исследуемой территории, определение этапов формирования структур различных порядков.

• Анализ дизъюнктивной тектоники, выделение разломов с дифференциацией их по времени формирования и глубине проникновения, составление схем разрывных нарушений для различных осадочных комплексов.

• Комплексный анализ материалов сейсморазведки, ГИС и петрофизических исследований, разработка критериев прогнозирования геологического разреза и оценки качества коллекторов горизонта Ю1 васюганской свиты.

• Построение карт толщин и карт качества коллекторов (карт эффективных толщин) васюганской свиты, верхневасюганской подсвиты, подугольной, межугольной и надугольной пачек горизонта Ю1.

• Комплексный анализ геолого-геофизических материалов с учетом результатов испытаний песчаных пластов горизонта Ю1, построение детальных геологических моделей эталонных месторождений, типизация месторождений, разработка критериев поиска нефтегазоперпективных объектов, адаптированных к специфике геологического строения южных частей Каймысовского и Нюрольско-Колтогорского НГР.

В диссертационной работе автор защищает следующие основные положения и результаты:

1. В южной части Каймысовской нефтегазоносной области формирование в рельефе кровли юры структур I порядка — Нюрольской мегавпадины и Каймысовского свода, которые представляют собой крупные зоны нефтеобразования и нефтенакопления, связано, главным образом, с юрскими и унаследовавшими их раннемеловыми тектоническими движениями.

2. В современном рельефе кровли юры большинство локальных поднятий, расположенных в южной части Каймысовского НГР, формировались над контрастными эрозионно-гектоническими выступами фундамента, испытывавшими тенденцию к интенсивному относительному росту в берриас-готериве. Эти структуры осложнены раннемеловыми разрывными нарушениями. Поднятия Нюрольской мегавпадины формировались в тектонически более спокойной зоне и не осложнены разломами, проникающими в нижний мел.

3. Фильтрационно-емкостные свойства песчаных пластов надугольной пачки существенно дифференцированы. В южной части Каймысовской НГО наиболее благоприятные обстановки для формирования высокоемких коллекторов в песчаных пластах Ю11″ 2 существовали в периферийных частях Нюрольской мегавпадины и в пределах осложняющих ее крупных положительных структур. Песчаные пласты Ю13″ 4 подугольной пачки, содержащие коллекторы и способные концентрировать залежи углеводородов, распространены на исследуемой территории повсеместно.

4. В Нюрольском нефтегазоносном районе верхнеюрские залежи углеводородов связаны с песчаными пластами Ю11″ 2 надугольной пачки горизонта Юь контролируются антиклинальными структурами и в ряде случаев осложнены зонами литологического замещения коллекторов. В южной части Каймысовского НГР основные залежи нефти приурочены к песчаным пластам Ю13″ 4 подугольной пачки горизонта Ю1 и контролируются структурно-тектоническими ловушками, в которых роль тектонических экранов выполняют раннемеловые разрывные нарушения.

Фактический материал. В основу диссертации положены результаты исследований, полученные автором в процессе работ, выполнявшихся в ИЫГГ СО РАН в рамках программ НИР СО РАН, а также по заказам нефтяных и газовых компаний.

В работе проанализированы данные по 650 сейсмическим профилям МОГТ общей протяженностью свыше 12 тыс. км, материалы ГИС (геофизические исследования скважин) и результаты испытаний по 203 скважинам, пробуренным в период с 1958 по 2011 гг., результаты сейсмокаротажных исследований и ВСП по 30-ти скважинам.

Теоретические основы решения поставленной задачи. Комплексная интерпретация материалов сейсморазведки, ГИС и глубокого бурения выполнена с использованием основных принципов сейсмостратиграфии, включающих выделение сейсмогеологических комплексов, структурный, палеосгруктурный, сейсмофациальный и динамический анализы. Применительно к мезозойско-кайнозойским отложениям Западной Сибири сейсмостратиграфические подходы реализовывались и совершенствовались в работах P.M. Бембеля, Г. П. Гогоненкова, А. Ф. Глебова, В. А. Конторовича, П. Я. Кунина, О. М. Мкртчяна,.

A.A. Нежданова, Д. И. Рудницкой, B.C. Соседкова, Л. Л. Трусова, И. Л. Цибулина, А. Е. Шлезингера и др.

Структурно-тектонический анализ опирался на фундаментальные разработки российских геологов, реализованных в работах В. В. Белоусова, Р. Г. Гарецкого, Ф. Г. Гурари,.

B.Д. Наливкина, М. Я. Рудкевича, B.C. Старосельцева, В. Е. Хаина, А. Л. Яншина и др. Анализ истории тектонического развития и определение основных этапов формирования структур различных порядков выполнены с использованием «метода мощностей», предложенного Н. С. Шацким, и получившим развитие в работах В. В. Белоусова, Р. Г. Гарецкого, В. Б. Неймана, К. А. Машковича, H.H. Форша, В. Е. Хаина, А. Л. Яншина и др.

Оценка перспектив нефтегазоносности исследуемой территории базировалась на осадочно-миграционной теории нафтидогенеза и современных методах количественной оценки ресурсов углеводородов, разработанных М. Д. Белошшым, Л. М. Бурштейном, Н. И. Буяловым, II.Б. Вассоевичем, B.C. Вышемирским, М. Ф. Двали, В. И. Деминым, Г. Х. Дикенштейном, М. К. Калин ко, А. Э. Конгоровичем, С. П. Максимовым, В. Д. Наливкиным,.

C.Г. Неручевым, И. И. Нестеровым, В. В. Семеновичем, A.A. Трофимуком, В. И. Шпильманом и др.

Научная новизна. Комплексное обобщение геолого-геофизических материалов по южной части Каймысовской НГО с переинтерпретацией всех сейсморазведочных материалов МОГТ и данных бурения выполнено впервые.

В рамках проведенных исследований детализирована схема тектонического строения юрского нефтегазоносного мегакомплекса в южной части Каймысовской НГО.

Анализ истории тектонического развития позволил сделать ряд новых важных выводов:

• в мезозое и кайнозое на исследуемой территории происходили разнонаправленные региональные тектонические движения. В мезозое тенденцию к росту испытывала северо-западная часть исследуемой территории, в пределах которой расположен Каймысовский свод, а эпицентр прогибания располагался на востоке и юго-востоке. В кайнозое тенденцию к росту испытывали юго-восточные, приближенные к обрамлению Западной Сибири районы и территория погружалась в северо-западном направлении;

• доминирующее влияние на формирование в рельефе кровли юры Нюрольской мегавпадины и Каймысовского свода, которые представляют собой крупные зоны нефгегазообразования и нефтегазонакопления, оказали юрские и унаследовавшие их раннемеловые тектонические движения;

• в рельефе кровли юры большинство локальных поднятий — ловушек для залежей углеводоров сформированы над эрозионно-тектоническими выступами фундамента, которые наиболее интенсивно развивались в берриас-готериве;

• этап раннемеловой тектонической активизации сопровождался интенсивным формированием разрывных нарушений, проникающих в нижний мел, которые могут выполнять роль тектонических экрановэти разрывные нарушения получили широкое распространение в Каймысовском НГР, где они осложняют большинство локальных поднятийструктуры Нюрольской мегавпадины, как правило, не нарушенысоставлены схемы дизъюнктивных дислокаций с дифференциацией разломов по времени формирования и глубине проникновения.

Анализ материалов ГИС позволил сделать вывод о том, что в южной части Каймысовского НГР пласт Ю11 в разрезе отсутствует, а пласт Ю12 характеризуется низкими коллекгорскими свойствами. Впервые показано, что наиболее перспективными для формирования залежей углеводородов в песчаных пластах Ю13″ 4 подугольной пачки являются зоны, в пределах которых мощность отложений, разделяющих нефтепроизводящую баженовскую свиту и пласты Ю13″ 4, не превышает 15 м.

Впервые показано, что залежи углеводородов в южной части Каймысовского ИГР имеют чрезвычайно сложное, блочное строение и контролируются структурно-тектоническими ловушками, в которых в качестве тектонических экранов выступают раннемеловые разрывные нарушения. Сделан вывод о необходимости поиска структурно-тектонических ловушек в зонах развития незамкнутых тектонических элементов — в пределах террас, наклонных валов, выступов, структурных носов и т. д. В Нюрольском ИГР перспективы открытия новых залежей углеводородов связаны, главным образом, со структурно-литологическими и литологически-экранированными ловушками в песчаных пластах IOi1″ 2, которые будут развиты преимущественно в периферийных частях депрессии.

Практическая значимость и реализация работы. Использованные в работе методические приемы структурно-тектонического анализа, выявления и картирования дизъюнктивных нарушений, прогнозирования геологического разреза и оценки качества коллекторов песчаных пластов горизонта IOi могут быть использованы при поиске сложнопостроенных объектов как на исследуемой территории, так и в других регионах Западной Сибири.

Построенные модели геологического строения нефтяных месторождений южной части Каймысовского ИГО представляют интерес при подсчете запасов и создании проектов разработки.

Модель геологического строения верхней юры, выделенные новые нефтегазоперспективные объекты, а также вывод о необходимости поиска структурно-тектонических ловушек могут быть использованы при планировании геологоразведочных работ.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований освещены в виде 18 публикаций: 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 15 статей в сборниках материалов и тезисов конференций разного ранга: VI научно-практической конференции «Пути реализации нефтегазового потенциала Ханты-Мансийского автономного округа» (Ханты-Мансийск, 2002) — научно-практической конференции, посвященной 70-летию ИГиРГИ, «Актуальные проблемы поисков, разведки и разработки месторождений нефти и газа» (Москва, 2004) — научно-практической конференции, посвященной 60-летию образования Тюменской области «Перспективы нефтегазоносности Западно-Сибирской нефтегазовой провинции» (Тюмень, 2004) — научной конференции, посвященной 90-летию со дня рождения академика Б. С. Соколова, «Актуальные проблемы палеонтологии, стратиграфии и палеобиогеографии» (Новосибирск, 2004) — III международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2007» (Новосибирск, 2007) — Всероссийской молодежной научной конференции с участием иностранных ученых «Трофимуковские чтения» (Новосибирск, 2007, 2008) — IV Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2008) — Международной научно-практической конференции «Геомодель» (Геленджик, 2009, 2010, 2012).

Структура работы. Диссертация состоит из четырех глав, введения, заключения и содержит список литературы из 96 наименований. Общий объем диссертации 147 страниц текста, включая 53 рисунка и две таблицы.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность за ценные советы и помощь академику А. Э. Конгоровичу, кандидатам геолого-минералогических наук: Л. Г. Вакуленко, И. А. Губину, М. О. Захряминой, Л. М. Калининой, В. В. Лапковскому, C.B. Рыжковой, а также сотрудникам ИНГГ СО РАН: А. Ю. Калинину, М. С Канакову, В. И. Самойловой, Н. Б. Сараевой. Особую благодарность автор выражает своему научному руководителю, чл.-корр. РАН, доктору геол.-минерал. наук В. А. Конторовичу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Настоящая работа посвящена восстановлению истории тектонического развития, построению детальной сейсмогеологической модели и оценке перспектив нефтегазоносное&tradeверхней юры в южной части Каймысовской НГО. Диссертация выполнена в процессе исследований, проводимых по программам НИР СО РАН и по заказам нефтяных компаний. Результаты работы опубликованы в открытой печати, докладывались на многочисленных научных конференциях и переданы недропользователям.

В результате проведенных исследований сделаны следующие наиболее важные выводы:

В мезозое и кайнозое на исследуемой территории происходили разные региональные тектонические движения. В мезозое тенденцию к росту испытывала северо-западная часть исследуемой территории, в пределах которой расположен Каймысовский свод, а эпицентр прогибания располагался на востоке и юго-востоке. В кайнозое тенденцию к росту, напротив, испытывали юго-восточные, приближенные к обрамлению Западной Сибири, районы, и территория погружалась в противоположном, северо-западном направлении.

Определяющее влияние на формирование в рельефе кровли юры Нюрольской мегавпадипы и Каймысовского свода — крупных тектонических элементов, являющихся зонами нефтеобразования и нефтенакопления, а также локальных поднятий — потенциальных ловушек для залежей углеводородов, оказали юрские и унаследовавшие их раннемеловые тектонические движения.

В Каймысовском НГР этап раннемеловой тектонической активизации сопровождался интенсивным формированием разрывных нарушений, секущих юру и затухающих в нижнем мелу. В этом районе раннемеловыми разломами осложнено большинство положительных структур различных порядков. В Нюрольско-Колтогорском НГР тектонические процессы носили более спокойный характер, и большинство выявленных здесь локальных поднятий не нарушены.

Анализ построенных по данным ГИС корреляционных схем свидетельствует о том, что пласт Ю11 отсутствует в южной части Каймысовского НГР, а пласт Юг на большей части исследуемой территории характеризуется низкими коллекгорскими свойствами. Пласты Ю13″ 4 подугольной пачки, напротив, получили плащсобразпое распространение и обладают хорошими фильтрационно-емкостными характеристиками.

По результатам типизации моделей эталонных месторождений сделан вывод о том, что в Нюрольско-Колтогорском ИГР залежи нефти приурочены к песчаным пластам Ю11″ 2 надугольной пачки, имеют относительно простое строение и контролируются антиклинальными структурами. В ряде случаев в пределах ловушек имеют место литологические экраны, связанные с глинизацией продуктивных песчаных пластов.

Основные залежи углеводородов в южной части Каймысовского ИГР сконцентрированы в песчаных пластах Ю13″ 4, имеют сложное, блочное строение и контролируются структурно-тектоническими ловушками, в которых в качестве тектонических экранов выступают раннемеловые разрывные нарушения.

Рекомендации. В настоящее время высокая степень изученности южных районов Каймысовской НГО сейсморазведкой ОГТ понижает вероятность выявления в этих районах крупных и средних антиклинальных структур. В то же время результаты количественной оценки, проведенной в ИНГГ СО РАН в 2004 году, свидетельствует о том, что значительная часть ресурсов углеводородов осталась в недрах и сконцентрирована в сложнопостроенных ловушках.

Целенаправленного поиска неантиклинальных объектов в песчаных пластах горизонта 101 не проводилось, и глубокие скважины размещались исключительно на антиклинальных структурах. Воспроизводство минерально-сырьевой базы этой территории зависит от успешного решения задачи выявления и детального картирования сложнопостроенных ловушек углеводородов и открытия в них месторождений нефти и газа.

Анализ геолого-геофизических материалов показал:

• в Нюрольской мегавпадине следует сконцентрироваться на поиске структурно-лигологических и лигологических ловушек в песчаных пластах Ю112, которые будут распространены в периферийных частях депрессии;

• на Каймысовском своде и в зоне его сочленения с Нюрольской мегавпадиной необходимо поставить целенаправленные работы по поиску структурно-тектонических ловушек в зонах, неосложненных локальными поднятиями, в пределах террас, наклонных валов, выступов, и т. д.

Использованные в работе методические приемы структурно-тектонического анализа, выявления и картирования дизъюнктивных нарушений, прогнозирования геологического разреза и оценки качества коллекторов песчаных пластов горизонта Ю1 могут быть использованы при поиске сложнопостроенных нефтегазоиерспективных объектов как на исследуемой территории, так и в других регионах Западной Сибири.