Нефтяные месторождения Татарстана находятся на поздней стадии разработки. В связи с этим перед геологами-нефтяниками встала задача проведения поисково-разведочных и доразведочных работ на перспективных землях и в пределах месторождений, составления проектов разработки месторождений, создания технологий МУН с учетом новых достижений геологической науки [48]. Представляется, что большие потенциальные возможности для более успешного решения данных задач имеют неотектонические исследования.
Долгое время новейшие тектонические движения при нефтепоисковых исследованиях не учитывались. Изучение этих движений проводилось почти исключительно геоморфологами с точки зрения современного рельефообразования по комплексу деформационных признаков различных морфогенетических поверхностей современного рельефа.
Среди геологов-нефтяников Волго-Уралской нефтегазоносной провинции некоторое время господствовало представление о том, что нефтегазовые структуры образовались в результате движений палеозойской эры, а формирование их завершилось в конце пермского периода. Считалось, что только структуры древнего (старше каменноугольного) заложения перспективны на нефть, а движения земной коры мезозойского и кайнозойского времени отрицательно повлияли на процессы нефтегазоскопления, поскольку эти движения не создают, а разрушают месторождения.
Когда идеи неотектоники проникли в нефтяную геологию, многие исследователи стали считать все или большинство локальных структур следствием большего или меньшего действия неотектонических сил. Они пытались разделять локальные структурные формы на активные в новейший этап и пассивные. Этим самым признавалось, что какая-то часть известных структурных форм продолжала формироваться в неоген-четвертичное время, а другая часть уже закончила свое развитие к началу неотектонического этапа. Последующими детальными палеотектоническими исследованиями нефтегазовых территорий была доказана ведущая роль неотектонических движений в образовании нефтегазовых месторождений. От неотектонической активности зависит интенсивность и кинематика (в частности, степень открытости трещин) тектонической трещиноватости пород.
Однако, отраслевая наука по инерции не обращала должного внимания на специфику новейшего структурообразования, что тормозило разработку методик диагностирования и оконтуривания структур с учетом неотектоники, определения морфологии новейших структурных форм. До определенного времени не было твердых критериев оценки неотектонических и донеотектонических структур.
В настоящее время о неотектогенезе структурных планов осадочного чехла судят, в основном, методом проекции той или иной неотектонической картины дневной поверхности на тот или иной глубинный раздел. При таком подходе не всегда удается проследить унаследованность тектонических и новейших движений, выявить неотектоническую дифференциацию погребенных поверхностей, а также в полном объеме учесть влияние неотектоники на становление структурных планов изучаемых комплексов, горизонтов осадочного чехла и на образование нефтегазоносных залежей.
В рамках диссертационной работы неотектонические исследования проводились в региональном и детальном планах. Региональные исследования выполнены на всей территории Республики Татарстан методами изучения деформаций различных морфогенетических уровней дневной поверхности (поверхностей выравнивания и продольных профилей долинных комплексов крупных и средних рек республики), вычисления коэффициентов эрозионной расчлененности рельефа и геоиндикационного дешифрирования материалов дистанционных съемок. Результатом региональных исследований является карта новейшей тектоники и неотектонического районирования территории республики (в масштабе 1:50 ООО), на которой показаны абсолютные значения неотектонических деформаций дневной поверхности и выделены районы с различным режимом новейших движений.
Детальные исследования проводились с целью разработки методики изучения неотектогенеза кристаллического фундамента и структурных планов осадочного чехла на основе геолого-геофизического материала (структурных карт, построенных по данным бурения и сейсморазведки, промысловых характеристик изучаемых отложений, скважинных данных по различным видам испытаний отложений), палеоструктурных, палеогеодинамических и неотектонических построений.
Кроме выделения деформаций той или иной поверхности осадочной толщи методика позволяет проследить ее структурное развитие (начиная со времени ее образования по настоящее) с вычислением относительных амплитуд тектонических движений соответствующей эпохи. Геотектонические движения и созданные ими структурные формы изучаются непрерывно, тем самым, развитие территории рассматривается с точки зрения ее последовательной и постоянной переработки тектоническими движениями в пространстве и во времени.
На основе результатов вышеописанных построений, проведенных в пределах различных геоструктур нефтяных районов Республики Татарстан, автором выявлены неотектонические закономерности размещения залежей нефти осадочного чехла палеозоя, создан неотектонический метод изучения блоково-разрывного тектогенеза кристаллического фундамента и блокового строения осадочного чехла.
Цель работы: разработка методики и выработка неотектонических критериев перспектив нефтегазоносности осадочной толщи палеозоя Республики Татарстан.
Основные задачи исследований:
1) изучение палеои современной геодинамики кристаллического фундамента и осадочного чехла со времени образования по неотектонический этап их развития;
2) оценка роли новейших движений в формировании структурных форм и залежей углеводородов;
3) поиск зависимости между неотектогенезом и нефтегазоносностью отложений осадочного чехла;
4) районирование территории Татарстана относительно перспектив нефтегазоносности по неотектоническим критериям.
Решение поставленных задач проводилось на основе неотектонических построений с использованием данных бурения, изучения промыслово-геологических характеристик пластов, результатов геофизических исследований и палеотектонических реконструкций исследуемых площадей на различных этапах геотектонического развития земной коры.
Исследования по вычислению абсолютных значений новейших движений и неотектоническому районированию относительно дневной поверхности в региональном плане проводились в масштабе всей республики. Детальные исследования по разработке методики выявления относительных амплитуд неотектогенеза земной коры (того или иного раздела осадочного чехла и кристаллического фундамента) проводились в пределах 301−303 залежей Куакбашского вала Ромашкинского месторождения, Тюгеевского месторождения западного и Актанышской площади северо-восточного склонов Южно-Татарского свода. Основными результатами исследований являются:
— разработана методика определения относительных амплитуд (положительных и отрицательных) новейших деформаций кристаллического фундамента и осадочного чехла;
— составлена карта новейших движений и неотектонического районирования Республики Татарстан;
— прослежено геотектоническое развитие кристаллического фундамента и разрабатываемых горизонтов осадочного чехла палеозойской группы Куакбашского вала со времени образования по неотектонический этап их развития с вычислением относительных амплитуд тектонических движений соответствующего времени;
— изучена степень унаследованности между палеотектоническим и неотектоническим этапами развития исследуемых площадей;
— оценена роль неотектонических движений в образовании линейных и локальных структурных форм исследуемых площадей, уточнены их местоположение, простирание и размеры;
— детализировано блоково-разрывное строение кристаллического фундамента и прогнозировано блоковое строение изученных горизонтов осадочного чехла;
— на поверхности кристаллического фундамента выделены участки современного антиклинального и синклинального структурообразования;
— разработаны неотектонические критерии нефтеносности пород осадочного чехла;
— составлена карта перспектив отложений осадочного чехла Республики Татарстан по неотектоническим критериям нефтеносности.
Работа представляет собой итог 19-летних изысканий автора по аэрокосмогеологической и морфоструктурной тематике в лаборатории аэрокосмогеологических исследований ТатНИПИнефть.
В диссертационной работе защищаются следующие положения:
1) современные структурные планы кристаллического фундамента, осадочного чехла и дневной поверхности исследуемых площадей сформированы в результате наложения палеотектонических и неотектонических движений при ведущей роли последних;
2) размещение локальных, линейных структурных форм и залежей нефти осадочного чехла обусловлено режимом и интенсивностью новейших движений;
3) зависимость (в региональном плане) между масштабами нефтеносности и интенсивностью неотектонических движений Республики Татарстан прямая.
Научная новизна.
1. Построена карта новейшей тектоники Республики Татарстан, проведено районирование территории республики по степени новейшей активности.
2. Разработан алгоритм для усовершенствования методики изучения неотектогенеза кристаллического фундамента и осадочной толщи палеозоя;
3. Предложен способ картирования блокового строения фундамента и осадочного чехла по сочетанию линейных зон положительных и отрицательных градиентов новейших движений.
4. Определены величины относительных новейших деформаций фундамента и разрабатываемых горизонтов осадочной толщи исследуемых площадей.
5. На основе обширного фактического материала показана унаследованность тектонических движений и ведущая роль неотектоники при образовании структурных форм исследуемой территории.
По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ. Основные положения диссертационной работы нашли отражение в соответствующих научно-исследовательских отчетах ТатНИПИнефть по аэрокосмогеологической и морфоструктурной тематике.
При участии автора разработаны методики:
— детальных аэрокосмогеологических исследований по поиску и разведки локальных поднятий осадочного чехла применительно к геолого-тектоническим условиям Татарстана [64];
— определения направлений преимущественной трещиноватости карбонатных коллекторов аэрокосмогеологическими исследованиями [57].
Протоколом геологической службы ОАО «Татнефть» (№ 04−4/562 от 04.06.1996 г.) аэрокосмогеологическая методика выявления направлений преимущественной трещиноватости карбонатных пород определена в качестве прикладного метода и рекомендована к применению при этих исследованиях на месторождениях Татарстана.
Диссертация содержит 236 страниц машинописного текста, в том числе.
43 рисунка, 6 таблиц.
Список литературы
включает 65 наименований.
Работа выполнена в лаборатории аэрокосмогеологических исследований ТатНИПИнефть (г. Бугульма, Республика Татарстан) под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, академика РАЕН, АГН РФ Хисамова Раиса Салиховича (ОАО «Татнефть) и консультанта, кандидата геолого-минералогических наук, Абдуллина Нуруллы Гайнулловича (ТатНИПИнефть), которым автор выражает искреннюю признательность за ценные методические указания и всестороннюю помощь при написании диссертации.
В процессе работы над диссертацией и при составлении предложений учтены конструктивные советы Муслимова Р. Х., Дияшева Р. Н., Шарафутдинова В. Ф., Зайцева В. И., Ибрагимова Р. Л., Шалина П. А., Хисамова Р. Б., Доронкина К. Н., Долженкова В. Н., Масагутова Р. Х., Ахметова Н. З., Смирнова С. Р., Нафикова А. З., Лукьяновой Р. Г., Базаревской В.Г.
Автор признателен также сотрудникам лаборатории аэрокосмогеологических исследований Хвороновой Т. Н., Аношиной М. М., инженеру отдела моделирования разработки и подсчета запасов нефтяных месторождений Мингазовой Х. Г. за помощь, оказанную в оформлении работы.
Выводы:
1) локальные поднятия изученных горизонтов осадочного чехла на территории рассмотренных месторождений подтверждаются неотектоническими построениями в виде участков и зон положительных деформаций новейших движений;
2) подавляющее большинство скважин, добывающих нефть из отложений исследуемых разделов осадочного чехла, находятся внутри участков и зон положительных превышений неотектогенеза;
3) скважины с признаками нефтеносности по данным опробования, промысловых и геофизических исследований также расположены внутри зон положительных градиентов современных движений;
4) на Тюгеевском месторождении 95% процентов скважин с большими дебитами приходятся на участки со средними и максимальными значениями положительных превышений, 5% таких скважин находятся на участках с малыми градиентами новейших движений;
5) весь фонд локальных поднятий и нефтепроявления по скважинам изученных отложений 301−303 залежей, Тюгеевского месторождения и Актанышской площади находят свое подтверждение неотектоническими построениями:
— антиклинальные ловушки нефти приурочены к участкам новейших положительных деформаций осадочного чехла;
— масштаб нефтеносности территории зависит от интенсивности неотектонических движений (при присутствии других благоприятных факторов);
6) для геолого-тектонических условий Татарстана интенсивность и амплитуды современных движений новейшего тектонического этапа развития земной коры способствуют аккумуляции нефти в антиклинальных и тектонически экранированных ловушках. Следовательно, при прочих равных благоприятных условиях следует отдавать предпочтение тем районам и структурам, которые испытывали и испытывают активные новейшие и современные поднятия;
7) высокоперспективным на поиски залежей нефти на территории Татарстана по неотектоническим критериям нефтеносности является ЮжноТатарский свод с его юго-западным и юго-восточным склонами;
8) перспективными — западный, северный и северо-восточный склоны Южно-Татарского свода, Северо-Татарский свод, юго-восточный склон Северо-Татарского свода, восточный борт Мелекесской впадины и Казанско-Кировский авлакоген;
9) слабоперспективными — западный склон Северо-Татарского свода, восточный склон Токмовского свода и восточные районы центральной части Мелекесской впадины;
10) бесперспективными — западный и северный борта, западные районы центральной части Мелекесской впадины, осевая зона Камско-Бельского авлакогена и южная часть зоны сочленения западного склона СевероТатарского свода с Казанско-Кировским прогибом.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
Главными результатами проведенных исследований являются: -построение карты новейшей тектоники Республики Татарстан- -разработка и апробация методики изучения неотектогенеза (относительных амплитуд неотектонических движений) кристаллического фундамента и осадочного чехла;
— выработка неотектонических критериев нефтеносности отложений осадочного чехла;
— построение карты районирования территории Татарстана по перспективам нефтеносности осадочной толщи палеозоя на основе неотектонических исследований.
Разработанная методика позволяет: 1) выявить участки положительных и отрицательных деформаций фундамента (антиклинального и синклинального структурообразования) и осадочного чехла прошлых геологических эпох и настоящего времени- 2) картировать блоковое строение фундамента и осадочного чехла на основе уточнения местоположения их дизъюнктивов, понижений и прогибов неотектоническими построениями- 3) прогнозировать зоны трещиноватости карбонатных коллекторов- 4) рационально размещать рекомендуемые к бурению поисково-разведочные скважины. Кроме того, методика применима в эколого-гидрогеологических исследованиях для геологически обоснованного выделения областей питания родников по структурным планам питающих горизонтов с учетом новейших деформаций этих отложений.
Научная и практическая ценность методики заключается в том, что ею подчеркиваются результаты структурного и нефтеносного факторов геологической изученности месторождений Республики Татарстан, т. е. коэффициент подтверждаемости положительных результатов нефтепоисковой практики неотектоническими показателями высокий. Это указывает на возможность проведения аналогичных исследований в пределах слабоизученных земель и при доразведке разрабатываемых месторождений.
Основными неотектоническими критериями нефтеносности осадочной толщи Республики Татарстан являются:
— прямая зависимость между масштабами нефтеносности и неотектоническим режимом территории;
— крупные месторождения, образованные в пределах тектонических структур 1-порядка, приурочены к районам с весьма активным и активным режимом новейших движений;
— месторождения средних размеров, приуроченные к тектоническим структурам П-порядка, соответствуют линейным зонам положительных деформаций неотектонических движений;
— залежи, образованные в пределах тектонических структур Ш-порядка, приурочены к замкнутым изометричным участкам положительных градиентов неотектогенеза;
— к месторождениям приурочены активные разрывные нарушения кристаллического фундамента с большой дифференциацией отрицательных превышений неотектогенеза их продольных профилей (301−303 залежиАлтунино-Шунакский, Тюгеевское месторождение — Кузайкинский, Актанышское месторождение — Камско-Бельский авлакоген).
Территория Татарстана подразделяется на четыре категории земель относительно преспектив нефтеносности по неотектоническому фактору:
— высокоперспективная — Южно-Татарский свод с его юго-западным и юго-восточным склонами;
— перспективная — западный, северный и северо-восточный склоны Южно-Татарского свода, Северо-Татарский свод, юго-восточный склон Северо-Татарского свода, восточный борт Мелекесской впадины и Казанско-Кировский авлакоген;
— слабоперспективная — западный склон Северо-Татарского свода, восточный склон Токмовского свода и восточные районы центральной части Мелекесской впадины;
— бесперспективная — западный борт и западные районы центральной части Мелекесской впадины, осевая зона Камско-Бельского авлакогена и южная часть зоны сочленения западного склона Северо-Татарского свода с Казанско-Кировским прогибом.
Проявление новейших тектонических движений в региональном плане на территории Татарстана подчинено следующим закономерностям:
— широкое развитие новейших тектонических деформаций изометричного и ясно выраженного линейного типов;
— дифференцированный характер проявления новейших движений- -перестройка структурных планов кристаллического фундамента, осадочного чехла и дневной поверхности в неотектонический этап тектогенеза.
Для геолого-тектонических условий Татарстана масштаб нефтеносности территории зависит от интенсивности неотектонических движений (при присутствии других благоприятных факторов), интенсивность и амплитуды положительных движений новейшего тектонического этапа развития земной коры способствуют аккумуляции нефти в антиклинальных ловушках. При восходящем режиме новейших движений положительные структуры вызывают направленный к ним поток нефтефлюидов из областей генерации. При наличии надежных покрышек и других благоприятных факторов из поступающих углеводородов образуются залежи нефти и газа. При нисходящих движениях, наоборот, углеводороды выдавливаются из структуры. Образно говоря, восходящие и нисходящие новейшие деформации создают в отложениях осадочного чехла эффект компрессии-декомпрессии. Следовательно, при прочих равных благоприятных условиях следует отдавать предпочтение тем районам и структурам, которые испытывали и испытывают активные новейшие и современные поднятия.
Результаты исследований конкретно по изученным площадям следующие.
Структурно-тектонический, палеоструктурный анализ развития территории Куакбашского вала, палеогеодинамические и неотектонические построения по структурным планам кристаллического фундамента, терригенных отложений девона и верейско-серпуховского комплекса пород осадочного чехла позволили выявить:
— время образования Куакбашского вала — неотектонический этап развития земной коры;
— доминирующее северо-восточное направление развития линейных структур фундамента и рассматриваемых комплексов осадочного чехла;
— широтную миграцию Алтунино-Шунакского прогиба по терригенным отложениям девона и верейско-серпуховского комплекса в разные временные промежутки палеозойской эры и его современную активность;
— систему разломов кристаллического фундамента и сопряженных с ними прогибов отложений терригенного девона, верейско-серпуховского комплекса и проследить их палеоструктурное и палеогеодинамическое развитие.
Все локальные поднятия и нефтепроявления по скважинам 301−303 залежей, Тюгеевского месторождения и Актанышской площади находят свое подтверждение неотектоническими построениями:
— в виде участков и зон положительных деформаций новейших движений;
— подавляющее большинство скважин, добывающих нефть из отложений исследуемых разделов осадочного чехла, скважины с признаками нефтеносности по данным опробования, промысловых и геофизических исследований расположены внутри зон положительных градиентов современных движений.
Палеогеодинамический анализ развития Куакбашского вала показал, что структурно-тектонические условия для латеральной и вертикальной миграции углеводородов создавались в течение геологической истории постоянно. Однако, вплоть до неотектонического этапа развития земной коры неоднократные фундамента и осадочной толщи препятствовали аккумуляции нефти в пределах границ современного Куакбашского вала. Палеогеодинамические исследования доказали, что современный структурный каркас вала сложился в результате новейших тектонических движений в Альпийский этап тектогенеза. Следовательно, время образования 301−303 залежей также датируется этим временем.
Неотектонические исследования в пределах исследуемых площадей показали высокую сходимость результатов со структурными построениями, позволили выявить современную геодинамику кристаллического фундамента, отложений терригенного девона, турнейского яруса, серпуховско-верейского комплекса, тульского горизонта, систему разломов и прогибов этих поверхностей. По их результатам выделены перспективные поисковые объекты по терригенным девонским, турнейским, тульским и башкирским отложениям, отождествляемых с антиклинальными структурами данных поверхностей.
Разработанная методика применима при нефтепоисковых исследованиях исходя и из органической, и из неорганической теорий образования нефти. Согласно точки зрения сторонников неорганической теории образования нефти, залежи образуются в результате подтока нефти из глубинных резервуаров по нефтеподводящим каналам [41]. Канал этот может быть активным, сохранившим связь между месторождением и глубинным резервуаром, или пассивным, когда связь нарушена за счет окисления нефти и превращения его в высоковязкий флюид или твердый битум. Нефтеподводящие каналы проявляют свою активность в процессе заполнения ловушки и, как только ловушка заполняется, они запечатываются и приостанавливают свою деятельность. Функционирующие каналы приурочены к активным разломам кристаллического фундамента, поэтому основным методом определения положения каналов в пределах месторождения является выявление точного пространственного положения этих дизъюнктивов. Главной проблемой здесь выступает способ обособления активных нефтеподводящих каналов от пассивных. Описанная в работе методика может быть успешно применена для определения современной активности разрывных нарушений кристаллического фундамента, так как относительные величины вертикальных деформаций любого основания показывают степень его активности.
Сопоставление результатов ранее проведенных исследований с учетом особенностей новейших движений по:
— подготовке объектов на постановку геолого-поисковых работ- -выявлению интенсивности и направлений преимущественной трещиноватости горных пород для заложения горизонтальных скважин, с данными последующих сейсморазведочных работ, структурного и глубокого бурения показало, что неотектонические исследования повышают эффективность геолого-разведочных работ и эксплуатации нефтяных месторождений. Следовательно, они могут и должны быть включены в комплекс прикладных исследований нефтепоисковой практики.
