Содержание к диссертации
Стр.
Введение 5
1. Геологический очерк 12
Тектоническое строение 12
Стратиграфическая характеристика 21
Современный структурный план 28
Литофациальные изменения разреза баженовской свиты 29
Нефтеносность баженовской свиты 37
Нефтегенерационные свойства «бс» в ЗСБ 41
2. Геохимические методы изучения нефтегенерационных свойств
керогена и состава нефтей баженовской свиты 44
Высокоразрешающая газовая хроматография и хроматомасс-спектрометрия 44
Измерение степени преобразованности органического вещества 46
Пиролиз с помощью Rock-Eval-6 46
3. Нефтегенерационные свойства керогена баженовской свиты 57
3.1 Тип керогена, его мацеральный состав,
содержание флюоресцирующих компонентов 57
3.2 Нефтегенерационные свойства типичных разрезов «бс» 59
3.2.1 Маслиховское месторождение 59
3.2.1.1 Маслиховское 18 59
Скважина № 3251 Северо-Маслиховской площади 62
Скважина № 3281 Маслиховского месторождения 64
Биттемская и Восточно-Биттемская площади 66 3.2.2.1. Биттемское 25 66
Скважина № 3261 Восточно-Биттемской площади 69
Ульяновская площадь 70 3.2.3.1.Скважина № 3305 70 3.2.3.2.Скважина№3307 71
Ай-Пимская площадь 72
Скважина № 4036 72
Скважина № 4047 73
3.2.5. Западно-Ай-Пимская площадь 74
Скважина № 7054 74
Скважина № 7065 75
3.2.6. Сахалинское месторождение 75
Скважина № 16 76
Скважина № 17 78
Скважина № 20 79
Скважина № 20-бис 81
Скважина № 22 82
Скважина № 23 83
3.2.7. Назаргалеевское месторождение 83
Назаргалеевское 3220 83
4. Состав нефтей пласта ЮС0 88
Физико-химическая характеристика нефтей района исследования. 89
Распределение биомаркеров в нефтях изучаемого района. 102
5. Петрофизические особенности и геологические модели
формирования ловушек в пласте ЮСо 110
Цитологический состав пород 110
Емкостно-фильтрационные свойства геосреды «бс» 114
Радиоактивность 127
Эффект Жамина 127
Геодинамическая активность 129
Геологическая модель формирования скоплений нефти
вЮСо 132
5.7 Прогнозные ресурсы 137
Заключение 142
Литература 145
Введение к работе
Западно-Сибирский бассейн — одна из крупнейших депрессий в осадочной оболочке Земли. По своим размерам и запасам он уступает лишь Аравийско-Иранскому бассейну [1]. Длительное время геологоразведочные работы (ГГР) на нефть и газ здесь были чрезвычайно успешны. Но обеспеченность добычи нефти новыми открытиями заметно ухудшилась уже со второй половины 80-х гг. в связи с тем, что наиболее доступные месторождения уже открыты. Возникает необходимость в обосновании критериев поисково-разведочных работ (ПРР), направленных на выявление нефтяных залежей в сложнопостроенном глинисто-карбонатно-кремнистом коллекторе баженовской свиты. К таким же выводам приводит все увеличивающееся потребление нефти и нефтепродуктов. Ежемесячные статистические обзоры крупнейшей нефтяной компании Бритиш Петролеум (июнь 2001 г.) показывают, что в 2000 г. на долю нефти приходилось около 40 % мировой энергетики. Среди ведущих стран — производителей нефти выделялись Саудовская Аравия, США и Россия (>320 млн. тонн каждая из них), а также Иран, Мексика, Венесуэла, Китай и Норвегия (по 157-186 млн. т). На рисунке представлена диаграмма глобального запаса балансов нефти, природного газа и конденсатов.
Нефть
Конденсаты
Рис. 1. Глобальный запас балансов нефти, газа и конденсата (по данным Геологической службы CIIIA(USGS), опубликованным в журнале AAPG
Explorer, июнь, 2000, стр. 24-25).
J.Edwards (2001), обобщивший различные прогнозы (ВР statiscal review of world energy, 1998; Degolyer and MacNaughton, 1998; Fravin and Lenseen, 1999; Schollnberger, 1998; Youngquist, 1998), привел следующий сценарий развития мировых энергетических ресурсов в XXI веке [43]:
пик мировой добычи нефти будет достигнут между 2010 и 2030 гг., а к 2060 г. вклад добываемой нефти в общий энергетический баланс станет малозначительным;
начиная с 2020-2030 гг., заметно увеличится доля тяжелых высоковязких нефтей района Атабаски (Канада) и Офисина Тембладор (Ориноко, Венесуэла) нетрадиционных источников нефти. Их доля в мировом энергетическом балансе, сейчас незначительная, будет сопоставима с вкладом обычной нефти в середине века, а затем, станет доминирующей среди добываемых жидких углеводородов;
технологический прогресс в испытании и интенсификации притоков нефти, а также резкое увеличение объемов горизонтального бурения откроет широкие перспективы для освоения крупных запасов нефти в кремнисто-глинистых резервуарах богатейших нефтематеринских свит. Этот источник коммерческой нефти может стать самым большим поставщиком нефти во второй половине XXI века;
максимальный уровень добычи природного газа будет достигнут в 2020-2040 гг., но его вклад в общем балансе потребляемых энергетических ресурсов, в отличие от нефти, будет значительным даже в 2100 г.;
современный высокий уровень угледобычи сохранится на протяжении всего XXI века;
прогнозируется быстрый рост возобновляемых источников энергии после 2040 г., а эпоха их доминирования в общем энергетическом балансе начнется после 2060 г., когда солнечная, ядерная и, особенно, водородная энергетики выйдут на первые позиции.
В период после 2030 г. существующих объемов добычи нефти и газа будет явно не хватать для увеличивающегося народонаселения Земли и роста энергозатрат общества в целом, а вклад альтернативных, возобновляемых источников энергии все еще не выйдет за рамки пилотных проектов.
По оценкам английского журнала «World Energy» (ноябрь 2003 г) к 2020 гуду мировые потребности достигнут 36 миллионом тонн условного топлива в пересчете на нефть, из которых более 65 % будет приходиться на нефть и газ.
- Резервом мировой энергетики могут стать скопления нефти в трещинных резервуарах кремнисто-глинистых «черносланцевых» свит, обладающих богатейшим потенциалом нефти.
В связи с вышесказанным неклассические кремнисто-глинистые природные резервуары становятся все более ценным источником коммерческой добычи нефти и газа.
Баженовские отложения Западно-Сибирского бассейна принадлежат к редкому типу классических черносланцевых нефтематеринских свит, среди которых свита «Баккен» Уиллистонского бассейна, «киммериджские глины» Северного моря, «Грин Ривер» бассейна Юинта, свита «Монтеррей» (кремнистые глины) Калифорнийских бассейнов, свита «Араб» Аравийско-Иранского бассейна, свита Ла Луна в Маракабйо. Существование богатых по нефтегенерационному потенциалу глин — большая редкость в геологических разрезах осадочных бассейнов.
Карбонатно-кремнисто-глинистые седиментиты волжско-
раннеберриасского времени Западно-Сибирского бассейна сильно
обогащены органическим веществом. Они образовались в условиях
редкого сочетания благоприятных седиментационных и
палеоэкологических факторов: высокой биопродуктивности
прокариотической биоты обширного эпиконтинентального морского бассейна, сохраняющего органическое вещество; окислительно-восстановительного режима в нижних слоях водной толщи и в зоне раннего диагенеза, где накапливались рыхлые несцементированные илы с высоким содержанием Сорг; низкой скорости седиментации осадков, предохранившей органическое вещество от минерального «разбавления» [16]. Установлено также очевидное недокомпенсированное прогибание этого седиментационного бассейна, развивавшегося в апогее самой крупной в мезозойской истории трансгрессии моря.
По оценкам ряда специалистов в кремнисто-глинистых породах баженовской свиты содержится около 15 % ресурсов нефти Западной Сибири [4]. Из всех стратиграфических комплексов, слагающих осадочный чехол на территории деятельности ОАО «Сургутнефтегаз», эти отложения обладают наибольшими ресурсами углеводородов. На сегодняшний день в
промышленных масштабах добыча нефти из этого гигантского природного резервуара ведется только семью скважинами.
Изучению баженовской свиты Западной Сибири посвящены работы Н.Б. Вассоевича, Т.В. Дорофеевой, И.В. Гончарова, Ф.Г. Гурари, Ю.Н. Занина, А.Э.Конторовича, Н.В. Лопатина, А.А. Нежданова, И.И. Нестерова, И.Н. Ушатинского, В.В. Хабарова, Э.М. Халимова и др.
Остаются невыясненными структурная, или геотектоническая приуроченность ловушек внутри баженовской свиты, геометрия и протяженность резервуара в пласте ЮСо, механизм формирования его порово-трещинного емкостного пространства, становление и эволюция палеотепловых полей как основного фактора образования нефтеносности, роль геодинамики в создании макротрещиноватости.
Главным фактором, сдерживающим освоение залежей в плотных породах-коллекторах, представляется резко варьирующая величина промышленной нефтегазоносности. Так, результаты разведки и опытно-промышленной эксплуатации залежей нефти баженовской свиты Салымского месторождения показывают, что только 10,5 % разведочных и 5,4 % эксплуатационных скважин имеют дебиты 100 т/сут. и более (Хавкин А.Я., 1992), т.е. исходя из условия рентабельности скважин с начальными дебитами нефти, по крайней мере, более 50 т/сут. коэффициент успешности бурения не превышает 0,15 [10]. Для нетрадиционного коллектора характерны низкая эффективность геологоразведочных работ, высокий процент низкодебитных и "сухих" эксплуатационных скважин, отсутствие надежных критериев оценки извлекаемых запасов. Многое еще осложняется тем, что в продуктивном пласте ЮСо практически всегда аномально высокое давление и вскрытие происходит на утяжеленном глинистом растворе. При этом наблюдается кальматация призабойной зоны глинистым материалом, а также за счет внедрения воды в безводную нефтяную залежь (эффект Жамена). Отсутствуют технологии вторичных методов воздействия на пласт. Высока вероятность риска проведения поисково-разведочных (ПРР) работ на пласт
ЮСо без экономического успеха. Прежде всего, из-за большой неопределенности в геотектонических предпосылках выделения ловушек и природных резервуаров в баженовской свите В итоге, перспективное направление в расширении базы добычи нефти в Западной Сибири остается нереализованным. Более успешное освоение такого типа природного резервуара отмечается в свите Баккен в Уиллистонском бассейне США, за счет вскрытия пласта на безводной основе с последующим воздействием геля-разрушителя на призабойную зону и больших объемов эффективного для этого случая горизонтального бурения (Price and Le Fever, 1992; Price, 1994; Berg and Gangi, 1999).
Целью исследований является детальное исследование нефтегенерационных свойств баженовской свиты, геолого-геохимический анализ условий формирования залежей нефти в тонкозернистом глинисто-кремнистом природном резервуаре и обоснование направлений поисково-разведочных работ на западной окраине Сургутского свода.
В ходе работы детально изучены литофациальные изменения разреза «бс», тип керогена, его мацеральный состав, содержание флюоресцирующих компонентов, состав нефтей «бс», предложена геологическая модель формирования скоплений нефти в ЮСо, определены геологические и геохимические критерии локального прогноза залежей нефти баженовской свиты.
В основу диссертации положены итоги исследований автора, выполненные в период с 2000 по 2005 г., при проведении научно-исследовательских работ, связанных с изучением баженовской нефтяной системы, результаты пиролиза (Rock-Eval-6, standart) более 2000 образцов, изучения фильтрационно-емкостных свойств более 600 образцов керна, данные изучения нефтей и битумоидов баженовской свиты Тундринско-Мычлорской зоны. В работе были использованы данные отчета "Геохимические предпосылки поисково-разведочных работ на пласт ЮСо в Сахалинско-Ай-Пимской зоне" (Н.ВЛопатин и др.), а также
опубликованные данные А.Э.Конторовича (1976, 1994, 1999), И.И. Нестерова (1987) и многих других исследователей.
Установлено, что объем запасов баженовской свиты Тундринско-Мычлорской зоны может представлять практический интерес для их разработки.
Автор выражает искреннюю благодарность Т.П. Емец, К.Н. Звереву, Я.В. Кирсанову, Н.Ф. Чистяковой за обсуждение в разное время результатов исследований и критические замечания к работе.
Особую благодарность выражаю Н.В. Лопатину и Е.А.Романову за предоставленные материалы и постоянную заинтересованную поддержку при написании работы.
