Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Общие сведения о геологическом строении южной части Сибирской платформы 8
1.1. Структурно-тектоническое районирование 8
1.2. Литолого-стратиграфическая характеристика осадочного чехла Непско-Ботуобинской и Байкитской антеклизы 11
1.3. Нефтегазоносность рифейских и венд-кембрийских отложений 17
Глава 2. Литология и строение природного резервуара рифейских карбонатных отложений Юрубчено-Тохомской зоны 21
2.1. Литологическая характеристика рифейских отложений 21
2.1.1. Принципы и схема подразделения пород 21
2.1.2. Общая характеристика пород 22
2.1.3. Литологические типы пород 24
2.1.4. Минералогическая характеристика отложений 47
2.2. Строение разреза рифейских отложений 48
2.3. Условия образования рифейских отложений 61
2.4. Условия формирования коллекторов и закономерности распределения их в разрезе 66
2.4.1. Палеогеоморфологический фактор в формировании коллекторов 70
2.5. Строение рифейского природного резервуара 75
Глава 3. Литология и строение юряхского венд-кембрийского карбонатного природного резервуара 77
3.1. Литологическая характеристика венд-кембрийских отложений 77
3.1.1. Общая характеристика пород 77
3.1.2. Литологические типы пород 78
3.2. Строение разреза венд-кембрийских отложений 95
3.3. Условия образования венд-кембрийских отложений 98
3.3.1. Геохимические показатели обстановок осадконакопления 99
3.4. Коллекторские свойства венд-кембрийских отложений 102
3.5. Строение природного резервуара венд-кембрийских отложений отдельных площадей 113
Глава 4. Сравнительный анализ строения природных резервуаров в карбонатных отложениях рифея и венда-кембрия 124
Заключение 129
Список использованной литературы 131
- Литолого-стратиграфическая характеристика осадочного чехла Непско-Ботуобинской и Байкитской антеклизы
- Строение разреза рифейских отложений
- Строение разреза венд-кембрийских отложений
- Коллекторские свойства венд-кембрийских отложений
Введение к работе
Актуальность работы.
Рифейские и венд-нижнекембрийские отложения являются высокоперспективными объектами поисково-разведочных работ на нефть и газ в южной части Сибирской платформы, где в них уже открьпы и разрабатываются крупные залежи углеводородов. Для выработки научно-обоснованных направлений поисково-разведочных работ, а также оптимизации схем разведки, подсчета запасов и создания рациональной системы разработки открытых месторождений необходимо детальное литологическое изучение природных резервуаров с точки зрения их состава, коллекторских свойств и строения, чему и посвящена настоящая работа.
Цель работы.
Дать характеристику рифейского и юряхского природных резервуаров и провести их сравнительный анализ.
Для достижения поставленной цели были определены частные задачи:
дать литологическую характеристику разновозрастных карбонатных отложений с точки зрения их состава, структурно-текстурных параметров, состава биоты, масштаба и типов постседиментационных преобразований;
установить закономерности смены типов пород по разрезу и площади;
выявить связь филырационно-емкостных свойств отложений с литологиче-скими типами пород;
создать литолого-фациальные модели строения рифейского и юряхского природных резервуаров в пределах локальных площадей, показать специфические черты каждого из них;
провести сравнительный анализ строения и свойств рифейского и юряхского природных резервуаров, показать черты их сходства и различия.
Объект исследования.
Рифейские карбонатные отложения изучены в пределах Юрубчен-Вэдрэшевского участка Юрубчено-Тохомской зоны (ЮТЗ, Байкитская антеклиза), венд-кембрийские отложения (юряхский горизонт) изучены в пределах зоны со-
членения северо-восточной части Непско-Ботуобинской антеклизы с Сунтарским сводом (Вилючанская седловина). Научная новизна работы.
-
Дана подробная литологическая и, частично, геохимическая характеристика разновозрастных карбонатных продуктивных отложений локальных площадей южной части Сибирской платформы.
-
Впервые использованы геохимические показатели для реконструкций условий формирования рифейских отложений и предложена оригинальная схема их ок-ремнения.
-
Установлен комплекс литологических, фациальных и палеогеоморфологи-ческих факторов, контролирующих формирование первичных и вторичных кол-лекторских свойств рифейских отложений ЮТЗ.
-
Установлены литолого-фапиальные предпосылки формирования и переформирования коллекторских свойств юряхских отложений.
-
Установлены типы и характер строения рифейского и юряхского природных резервуаров, а также закономерности развития в них различных типов пустотного пространства.
Практическое значение.
-
Установленные связи коллекторских свойств с литологическими параметрами рифейских и венд-кембрийских отложений, а также литолого-фациальный и палеогеоморфологический контроль их латерального и вертикального изменения позволяют определить направление дальнейших поисково-разведочных работ, как на изученных площадях, так и на аналогичных объектах южной части Сибирской платформы.
-
Установленное строение рифейского и юряхского природных резервуаров позволяет более достоверно определять подсчетные параметры и рацонализиро-вать схемы разработки залежей, а также прогнозировать строение природных резервуаров на сопредельных территориях.
Апробация работы и публикации.
Основные положения работы изложены в научных отчетах и доложены на Всесоюзных, Всероссийских и Международных совещаниях, конференциях, семи-
нарах: «Цикличность осадконакопления и закономерности размещения залежей нефти и газа» (Новороссийск, 1980), «Молодежь и научно-технический прогресс в нефтяной и газовой промышленности» (МИНХ и Ш, 1981), «Коллекторы нефти и газа на больших глубинах» (МИНГ, 1983, 1987), «Формации осадочных бассейнов» (МГУ, 1985), «Совершенствование методов изучения и подсчета запасов нефти в карбонатно-эффузивных породах» (Волгоград, 1986), «Карбонатные формации и условия их образования» (Нальчик, 1987), «Вопросы оптимизации прогноза поисков и разведки месторождений нефти и газа на Сибирской платформе» (Иркутск, 1987) «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (РГУ, 2001), «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2003) и «Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа» (МГУ, 2004). По теме диссертации опубликовано 22 научные работы, в том числе одна коллективная монография.
Фактический материал, объем и методика исследований.
При выполнении работы были изучены разрезы более 70 скважин с учетом данных ГИС (диаграммы масштаба 1:500 и 1:200), керна, геолого-геофизических разрезов скважин НПО «Ленанефтегазгеология» и СИБГЕО, а также фондовых материалов.
Керновый материал отобран автором и изучен в образцах, сделано более 1500 петрографических определений и описаний шлифов.
Аналитические данные: определения ФЕС стандартными методами выполнены в лаборатории ВНИГНИ (Поваровское отделение) - более 200 анализов и методом ртутной порометрии (Ивано-Франковский институт нефти и газа) - более 100 определений; химические анализы выполнены в лаборатории Фундаментпроекта -более 100 определений, количественный спектральный анализ для 16 элементов в породах и в их нерастворимом остатке выполнен в 15 пробах в геохимической лаборатории Фрайбергской горной Академии (Германия), термогравиметрический анализ 32 образцов из разрезов четырех скважин Куюмбинской площади проведен на кафедре ГИС (РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина).
В процессе выполнения исследований по теме диссертации использованы разнообразные методики литолого-петрографического изучения кернового материала в образцах и в прозрачных шлифах, в частности, в прокрашенных с целью разде-
ления кальцита и доломита. Использована методика изучения параметров пустотного пространства в больших шлифах, насыщенных цветными смолами. Выделение пластов-коллекторов в венд-кембрийской части разреза проводилось по данным ГИС с использованием методики, разработанной Т.Ф. Соколовой на кафедре ГИС РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина.
Структура работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, общим объемом fyO страниц машинописного текста, иллюстрирована 68 рисунками и 3 таблицами; список литературы содержит 86 наименовании .
Работа выполнена на кафедре литологии и в Комплексной отраслевой научно-исследовательской лаборатории по проблемам нефтегазоносности Восточной Сибири и Республики САХА РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина под руководством профессора В.Г.Кузнецова, которому автор выражет глубокую признательность. Автор выражает искреннюю благодарность коллегам по многолетней совместной работе: И.В. Безбородовой, А.Н. Дмитриевскому, Е.И. Кудрявцевой, Н.И. Корот-кову, Ю.В. Ляпунову, О.В. Найденову, Г.В. Перовой, А.В. Постникову, Е.В. Постникову, О.В. Постниковой, А.А. Рудову, Т.Ф. Соколовой, В. Сухи, Т.П. Сынгаев-ской, Г.М. Титовой, Г.И. Тихомировой, П.В. Флоренскому за помощь при сборе фактического материала, консультации, участие в обсуждении отдельных разделов работы, поддержку в написании и оформлении диссертации; а также с благодарностью хочет поклониться светлой памяти B.C. Князева, Л.Н. Илюхина, С.А. Дмитриевского и С.Ф. Скобелева.
Литолого-стратиграфическая характеристика осадочного чехла Непско-Ботуобинской и Байкитской антеклизы
В осадочном чехле мощностью до 3,0 км на Непско-Ботуобинской антеклизе и до 4,0-5,0 км на Байкитской антеклизе выделяется комплекс отложений в возрастном интервале от среднего (нижнего ) рифея до четвертичных. В качестве стратиграфической основы для венд-фанерозойской части разреза приняты схемы, опубликованные в капитальной сводке по фанерозою Сибири ("Фанерозой Сибири", 1984), в специальной работе по нижнему кембрию Сибири ("Нижний кембрий...", 1986), а также решения четвертого межведомственного регионального стратиграфического совещания по унификации и дополнению стратиграфических схем венда и кембрия внутренних районов Сибирской платформы ("Решение...," 1989).
Осадочный чехол залегает на эродированной поверхности архей-нижнепротеро-зойского кристаллического фундамента, в составе различных блоков которого выделяются комплексы магматических и метаморфических пород — гранитоидов, гранито-гнейсов, кристаллических и глинистых сланцев.
Рифейские отложения образуют нижний структурно-тектонический этаж осадочного чехла и представлены плитными, рифтогенными и перикратонными типами разрезов. Они приурочены к двум основным типам тектонических структур — изометричным сводовым поднятиям (плитный комплекс) и узким протяженным рифтам — внутриплатформенным и перикратонным краевых частей платформы (рифтогенный и перикратонный комплексы). Верхнепротерозойские осадочные терригенно-карбонатные и, реже вулканогенно-осадочные, практически не мета-морфизованные отложения отделены от подстилающих и перекрывающих их образований поверхностями региональных угловых и стратиграфических несогласий (іусев и др., 1985; Гришин и др., 1987).
На Байкитской антеклизе рифейские отложения представлены в основном терри-генно-карбонатным комплексом пород — доломитами, реже известняками, мергелями, аргиллитами, иногда песчаниками и алевролитами. Мощность их изменяется от О до 3,0 км. Максимальная вскрытая скважинами мощность достигает 1992 м (скв. Мад-ринская 156). Породы сложно дислоцированы, углы падения составляют 5-85", преобладают значения 10-20. Глубина залегания эрозионной поверхности рифея на Камов-ском своде составляет 2,2-2,5 км, на склонах Байкитской антеклизы и в Катангской седловине — 2,5-3,3 км. Общепринятой схемы расчленения рифейских отложений не существует. Одни авторы датируют продуктивную толщу верхним рифеем (Краевский и др., 1991; Шенфиль, 1991), другие авторы (Конторович и др, 1996; Хабаров, 1998) по седиментологическим и изотопно-геохимическим данным выделяют не только верхне-, но средне-нижнерифейские образования, что подтверждается возрастной датировкой интрузий диабазов и гранитоидов. По нашим сборам ЗА. Журавлева определила комплекс микрофитолитов: Uslebosites magnus Nar., \fesicularites rotundus L. Lhur, Osagia pulla L. Lhur., Osagia kotuicanica Milst, Volvatella biljachica Milst, Radiosus tenebri-cus L. Lhur которые, по её мнению, свидетельствуют о нижнерифейском возрасте отложений, и широко развиты в отложениях саткинской свиты Южного Урала, котуйкан-ской свиты западного склона Анабарского массива, ганамской и омахтинской свитах Учуро-Майского района. Имеющиеся определения абсолютного возраста из средней части разреза дают значения 1060,1080,1105±40-1265±10идаже 1275±50 млн. лет (Хо-ментовский, Наговицин, 1998), хотя последнее определение подвергается сомнению. Исходя из этих данных и учитывая региональное положение аналогичных толщ на Сибирской платформе, карбонатную толщу ЮТЗ, видимо, можно датировать средним-верхним рифеем. В последнее время активизировались попытки сопоставления разрезов погребенных рифейских отложений с подробно изученными и стратифицированными разрезами рифея, обнажающимися на сопредельных южной части Сибирской платформы территориях Енисейского кряжа, Байкальской складчатой области и др. (Конторович и др., 1996; Сурков и др., 1996; Хабаров, 1999). Имеющиеся различные схемы стратиграфического расчленения и корреляции разрезов не являются общепринятыми. В разрезе рифейских отложений ЮТЗ выделяются снизу вверх от десяти до двенадцати свит (толщ), которые коррелируются с одновозрастными отложениями Енисейского кряжа: зеленодуконская (zl) сопоставляются с тейской серией нижнего рифея, вэдрэшевская (vdr), мадринская (mdr), юрубченская (jrb) и долгоктинская (dl) — с сухопитской серией среднего рифея, куюмбинская (km), копчерская (кр), юк-тенская (jkt), рассолкинская (rs), вингольдинская (vng), токурская (tkr) и ирэмэкэн-ская (irm) сопоставляются с тунгусикской и ослянской сериями верхнего рифея. Все они за исключением зеленодуконской объединены в камовскую серию.
Зеленодуконская свита сложена метаморфизованными полевошпатово-кварцевы-ми песчаниками и имеет резко изменчивую мощность — 0-260 м.Вэдрэшевская свита сложена переслаиванием аргиллитов и алевролитов, с резко подчиненным значением песчаников и глинистых доломитов. Мощность ее в юго-западной части ЮТЗ составляет около 10 м и возрастает в северо-восточном и восточном направлениях, достигая 362 м.
Мадринская свита представлена неравномерным переслаиванием темноцветных доломитов, мергелей, алевролитов и аргиллитов. Мощность ее также возрастает в северо-восточном и восточном направлениях от 28 до 370 м.
Юрубченская свита сложена доломитами. На Юрубченском участке она состоит из двух подсвит, различающихся относительно более темной (нижняя) и светлой окраской пород. В пределах Куюмбинского и Мадринского участков нижняя подсвита включается в состав мадринской свиты. Мощность свиты увеличивается от 204 м на Куюмбинском участке до 515 на Юрубченском.Долгоктинская свита представлена чередованием аргиллитов, мергелей, доломитов с прослоями алевропесчаников; имеет непостоянный состав и мощность, которая изменяется от 53 м в карбонатном разрезе Юрубченской площади до 244 м в существенно глинистом, участками песчанистом разрезе Куюмбинской площади. На Юрубченском участке долгоктинская свита образует единый нерасчленяемый комплекс с куюмбинской и юрубченской свитами.
Куюмбинская свита сложена доломитами, представленными переслаиванием различных структурных разновидностей и окрасок. В средней части свиты выделяются выдержанные по площади пласты аргиллитов. Мощность свиты соствляет 470-550 м.
Копчерская свита представлена переслаиванием глинистых доломитов, доломитов и аргиллитов, часто алевритистых; вскрыта только в скв. Мадринская 156, где мощность ее составляет около 130 м.
Юктенская свита сложена строматолитовыми, граноморфными и микритовыми доломитами. Ее вскрытая мощность достигает 500 м.Рассолкинская свита вскрыта единичными скважинами в северо-восточной части
Строение разреза рифейских отложений
Характер распределения типов пород в разрезе рифейских отложений, а также интенсивность их окремнения, наличие трещиноватости и пористости различных типов изучен в ряде скважин Юрубчен-Вэдрэшевского участка и показан, в качестве примера, на литолого-геофизическом разрезе скважины Вдрэшевская 3 (рис. 30); здесь же в виде гистограмм показана частота встречаемости типов пород для отдельных пачек в скв. Вэдрэшевская 1, 3 и 6. В целом по разрезу приоритетным развитием отличаются строматолитовые породы, содержание которых в разрезах отдельных скважин со СаСОз/МвСОзставляет, как правило, 50-80% с вариациями 40-100%. Подчиненное значение имеют сгустково-комковатые доломиты и резко подчиненное — микрозернистые доломиты, а также глинисто-доломитовые породы и аргиллиты. Яснокристаллические и интракла-стовые доломиты отличаются локальным развитием, как по разрезу, так и по площади. Так интракластовые породы преимущественно развиты в группе скв Вдр-1, 3, 6 и Юр-89, где доля их составляет в среднем около 10%, достигая в отдельных участках разреза более 20%. Выделяются также два типа разрезов по соотношению пород с первичными и вторичными структурами. В первом (скважины Вдр-3, Юр— 8, 11, 13, 16, 27, 28) отсутствуют или относительно мало развиты вторично перекристаллизованные породы. Во втором типе разрезов (скважины Вдр-1, 2, 5, 6 и Юр-7, 10, 18, 21, 89), напротив, доля яснозернистых доломитов существенно возрастает, составляя в среднем около 20%, в отдельных скважинах (Вдр-6) достигая в среднем 35%, а в определенных участках разреза 40-60%.
Для более детального изучения вертикальной и латеральной изменчивости разреза рифейских отложений, на основе схемы корреляции Е.В. Постникова (ВНИИ-Нефть) с использованием опубликованных данных (Конторович и др., 1996; Хабаров, 1999; Вараксина, Хабаров 2000; Мухаметзянов, 2003; и др.) была построена серия схематических карт: палеогеологическая поверхности рифейского комплекса (рис. 31) и распространения определенных типов разреза для трех структурных подразделений разреза (толщи А, Б, и В). Разрезы скважин охарактеризованы по керно-вому материалу и на циклограммах показано долевое участие в них описанных выше типов пород. Ограниченность каменного материала, неоднозначность выделения стратиграфических подразделений и отсутствие надежных критериев для корреляции разрезов позволяет говорить лишь о предварительных результатах, требующих дальнейшего уточнения.
Наиболее древние отложения вэдрэшевской и мадринской свит (толща А) составляют основной ббъем рифейских отложений по мощности, при этом они вскрыты ограниченным числом скважин и слабо охарактеризованы керновым материалом. Отметим, что в состав мадринской свиты по всей площади ЮТЗ, а не только на Куюмбинском и Мадринском участках, включена нижняя часть юрубченской свиты. Выходы отложений толщи А на довендскую поверхность полосой с длинными заливо-образными выступами огибают выходы кристаллического фундамента, ограничивающего с северо-востока Юрубчен-Вэдрэшевский участок; они локализованы также в пределах изолированных участков субширотного простирания в юго-восточной части площади в районе скв. Юр43 и Юь-105. Площадное распостранение четырех типов разрезов толщи А показано на рисунке 32 (рис. 32). Разрезы отличаются, в основном, соотношением доломитов пластовых строматолитовых и доломитов преимущественно микритовых в сочетании с аргиллитами. Первый тип разреза (I) развит к северо-востоку от скв. Мадринская 156 на Куюмбинском участке; здесь преобладают, составляя около 60% породы тонкой (илистой) структуры — аргиллиты (12%), микрокристалл и ческие доломиты (27%) и доломиты комковато-микритовые (23%); строматолитовые породы имеют подчиненное значение (30%), сгустково-комковатые — резко подчиненное (8%). Представительность кернового материала в скв. Мадринская 156 позволяет охарактеризовать толщу на двух уровнях. В вэдрэшевской свите (нижняя часть толщи) строматолитовые породы составляют менее 5%, а микритовые доломиты и аргиллиты, соответственно 40% и 30%, в составе комковатых доломитов (25%) более половины (18%) приходится на разности с преобладанием зерен. Мадринская свита (верхняя часть толщи) характеризуется иным соотношением пород; строматолитовые доломиты отмечены в 50% случаев, на комковато-микритовые доломиты приходится около 35%, микритовые доломиты составляют около 15%. Южнее, в пределах основной площади Мадринского участка и на Терско-Камовском - развит второй тип (II) разреза. Здесь доля микритовых и комковато-микритовых доломитов (соответственно, 17% и 15%; аргиллиты — 3%) снижается за счет возрастающей до 65% роли пластовых строматолитовых доломитов. Эта тенденция усиливается далее к западу, где на Юруб-чен-Вэдрэшевском участке, в разрезах третего типа (III) доля пластовых строматолитов увеличивается до 75%, а микритовых — уменьшается до 5%, около 20% приходится на комковатые и комковато-микритовые разности; в разрезах отдельных скважин до 20% составляют перекристаллизованные яснокристаллические доломиты. В северной и центральной части Юрубчен-Вэдрэшевского участка выделяется зона локального развития разрезов четвертого типа (ГУ), где доля строматолитовых пород сокращается до 60%, за счет появления в разрезе комковато-интракластовых доломитов (20%), которые сочетаются с комковато-микритовыми (20%); отмечаются единичные маломощные прослои песчано-алевритовых пород. В разрезах четвертого типа отмечается наиболее высокий процент (45%) окремнелых пород, тогда как в других типах разрезов оно отсутствует или составляет 2-10%, достигая 20% в отдельных частях разреза (верхняя часть разреза скв. Мадринская 156).
Отложения толщи Б (юрубченская -верхнеюрубченская в юго-западной части ЮТЗ, долгоктинская и куюмбинская свиты) занимают несколько меньший, по сравнению с толщей А, объем в разрезе большинства скважин. Они, относительно широкой полосой, облекают выходы отложений толщи А на довендскую поверхность, вскрыты многочисленными скважинами и наиболее полно охарактеризованы керновым материалом. На этом уровне выделеляются пять типов разрезов, зоны развития которых показаны на рисунке 33 (рис. 33). Практически по всей площади ЮТЗ отмечается преобладание строматолитовых пород (60-75%) в разрезах I — IV типов, при этом разрезы отличаются по видовому составу самих строматолитов и по набору пород других ли-тологических типов. В пределах Терско-Камовского и Мадринского участков (II, III) наряду с пластовыми, широко развиты столбчатые строматолиты, которые отмечаются также в нижней части разреза Куюмбинского участка (тип I); на Юрубчен-Вэдрэшев-ском участке строматолиты представлены исключительно пластовыми формами (тип ГУ). На Куюмбинском участке в разрезе отмечается развитие микритовых (20%) и, вменыпей степени интракластовых пород; к югу, на основной части Мадринского участка они сменяются комковато-микритовым доломитами, и, далее, к югу (Терско-Ка-мовский участок) микритовыми доломитами и аргиллитами, суммарное содержание которых составляет 40%. На Юрубчен-Вэдрэшевском участке доля микритовых доломитов и аргиллитов минимальна и составляет около 5%, комковато-микритовые и ин-тракластовые породы составляет около 20%; здесь также выделены локальные зоны развития разрезов ІУатипа (скв. Ю-7, 8,10; Вдр-1,6) с содержанием в 15-20% перекристаллизованных яснокристаллических доломитов.
В северной части Куюмбинской площади (К-2,5,6,7,14), в районе скв. Юрубчен-ская 102, 103; Мадринская 156, а также в центральной части Юрубчен-Вэдрэшевского участка выделяются локальные зоны развития разрезов пятого типа, где при снижении доли строматолитовых пород (менее 55%), до 40% и более возрастает значение зернистых пород, представленных различными наборами. Так, на Куюмбинском участке (Va) это интракластово-оолитовые доломиты, на Мадринском (V6) — это интракластово-оолитово-комковатые (25%) и комковато-микритовые (35%) породы (строматолито-вые доломиты составляют 10%); на Юрубчен-Вэдрэшевском участке (VB) оолитово-интракластово-комковатые доломиты составляют 25%, комковато-микритовые — 10%. В разрезах отдельных скважин — Вэдрэшевская 3 и Мадринская 156 — на долю окремнелых пород приходится 30-45%.
Толща В (копчерская-ирэмэкэнская свиты) имеет наименьший объем в разрезе рифейского комплекса; по-видимому, ее отложения в значительной степени уничтожены предвендским размывом. Отложения выходят на довендскую поверхность, в основном, в краевых южных и восточных частях Юрубчен-Вэдрэшевского участка и более широко развиты в восточной части ЮТЗ. Они вскрыты ограниченным количеством скважин и слабо охарактеризованы керновым материалом. Выделено четыре типа разрезов; их распостранение по площади показано на рисунке 34 (рис. 34). На Куюмбинском и Терско-Камовском участках примерно в равной степени развиты строматолиты (пластовые, столбчатые) и оолитово-интракластовые доломиты с резко подчиненным значением микритовых доломитов (зона I). Северную и южную части зоны развития разрезов первого типа разделяют две зоны: более северная (зона II — в районе скв. Юр-103, ПО, 104, Мдр-156) характеризуется наличием в разрезе строматолитовых, в том числе столбчатых, интракластовых и микритовых доломитов, которые составляют по 30-40%; южнее, в зоне III, при возрастающем значении строматолитовых пород (70%), в их составе отмечаются лишь пластовые формы, в столбчатые — исчезают, также как и зернистые типы доломитов, при этом появляются микритовые доломиты (10%) и аргиллиты (20%). На Юрубчен-Вэдрэшевском участке (зона IV) пластовые стоматолиты составляют до 50%, более 30% приходится на перекристаллизованные доломиты; в западной части участка около 15% составляют комковато-микритовые доломиты, которые к востоку сменяются комковатыми и ин-тракластовыми доломитами.
Строение разреза венд-кембрийских отложений
Распределение в разрезе основных типов пород и изменение их вещественного состава имеет циклический характер. Наиболее отчетливо цикличность проявляется по содержанию глинистого вещества, что отчетливо выражается на геофизических диаграммах, по которым, в частности по кривой естественной гамма-активности, и производилось выделение циклитов, определение их границ и объема. По основному классификационному признаку — содержанию глинистого материала циклиты однонаправленные (рециклиты) (Карогодин, 1980) с убыванием содержания глинистого материала от подошвы, где оно составляет в среднем 30-45% к кровле, где оно снижается до 1-3%. При этом мергели и глинистые известняки и доломиты (без аргиллитов) составляют от 10 до 35% мощности всего циклита.
Поведение кальцита и доломита в разрезе циклита более сложное. Содержание кальцита увеличивается к средней части циклита, где достигает максимальных значений — 80-93%, а затем вновь снижается (ре-проциклит). Доломит ведет себя прямо противоположно — от высоких содержаний в нижней части циклита, к минимальным в средней и вновь к максимальным в кровле (про-рециклит), соответственно соотношение Ca/Mg минимальны в подошве и кровле циклита и максимальны в его средней части. Аналогично магнию изменяется и содержание сульфатов — в нижней части циклита они составляют 2-3%, в средней части — отсутствуют или составляют доли процента, в кровле — 3-6%.
Закономерно, подчиняясь цикличности, чередуются в разрезе и основные лито-логические типы пород. Строение типового циклита приведено ниже.
Нижние элементы циклитов составляют примерно от 1/4 до 2/5 их общей мощности. Они сложены доломитами, доломитовыми мергелями, аргиллитами известковыми и доломитовыми с прослоями строматолитовых и комковатых пород. Аргиллиты черные, темно— и зеленовато-серые, горизонтально— и волнисто-линзовидные, а также неправильно тонкослоистые, со значительным содержанием карбонатного материала, вплоть до перехода в мергели, в том числе доломитовые (домериты). Преобладающим структурным типом карбонатных пород являются доломиты микро- реже тонкокристаллические, которые образуют достаточно выдержанные по мощности пласты. Подчиненное значение имеют комковатые, желваково-нитчатые и мелкостолбчатые стро-матолитовые разности, иногда с участием интракластического материала. Участками или прослоями развиты карбонатные брекчии и конгломераты. Также отмечаются тонкие прослои седиментационных ангидритов.
Для пород характерна вторичная сульфатизация в виде отдельных игольчатых кристаллов, пластин или округлых стяжений диаметром от нескольких миллиметров до 2-3 см и более. Развито также окремнение пород. Выделения халцедона устанавливаются как визуально по керну, так и при изучении шлифов под микроскопом. Обычно это гнезда или корочки, где в кремнистой массе заключены карбонатные форменные элементы, и кремнезем образует как бы базальный цемент; также кремнезем избирательно замещает карбонатные зерна, выполняет интерстиции в доломитах эвгед-ральных тонкокристаллических, иногда нацело замещает породу. Установлено также окремнение, развитое по сульфатным прослойкам, когда кремнезем замещает ангидрит и его реликты сохраняются в основной кремнистой массе. Наконец, отмечено замещение кремнеземом отдельных желваков и кристаллов ангидрита.
Средние элементы циклитов построены более просто. Они сложены, как правило, чистыми, практически без глинистой примеси пористыми известняками и доломи-тизированными известняками комковатыми (полифитовыми, онколитовыми, желва-ковыми и др.) а также доломитами и известняками яснокристаллическими с округлыми и овальными хорошо и среднесортированными зернами. В мало измененных вторичными процессами породах цемент двух генераций — первичный тонкокристаллический, часто крустификационный и более поздний, заполняющий межформенные пространства, мелко-среднекристаллический. В породах средних элементов широко развиты: перекристаллизация, доломитизация по крайней мере двух генераций, отмечается стилолитизация и выщелачивание. Все эти процессы ведут часто к практически полной ликвидации первичных структур, к сохранению и увеличению пористости изначально пористых пород.
В основании и кровле средних элементов циклитов увеличивается количество микритового материала, появляются комковатые породы с обильным микритовым цементом, которые переходят в микрокристаллические известняки с подчиненным количеством форменных элементов; здесь также отмечается несколько повышеная доло-митность известняков. Наличие таких разновидностей указывает на постепенный переход от нижнего элемента циклита к среднему и от среднего к верхнему. Мощность средних элементов составляет около 1/3-1/2 общей мощности циклитов.
Верхние элементы циклитов сложены доломитами без примеси глинистого материала, достаточно разнообразными по структурно-текстурным характеристикам и происхождению, часто сульфатизированными. Основные структурные типы карбонатных пород подобны породам, встречающимся в нижних элементах циклитов и отличаются лишь отсутствием глинистого вещества. Это, прежде всего, микро- и микро-тон-кокристаллические доломиты, однородные, массивные и тонко-ровно-горизонтально-слоистые, реже косослоистые. Достаточно часто встречаются доломиты желваково-нитчатые и строматолитовые пластовые (бугорчатые и ровноелоистые), а также корот-костолбчатые сульфатизированные с трещинами усыхания. Отмечены прослои "штормовых брекчий".
Для всех пород характерно наличие кристаллов, стяжений и гнезд ангидрита; в кровельной части их количество возрастает, вплоть до образования сплошных пластов нодулярных и пятнисто-слоистых ангидритов и доломит-ангидритов мощностью до 1-2 м. Окремнение развито в несколько меньшей степени, чем в основании циклитов (в основном в столбчатых строматолитах в виде замещения сульфатов).
В разрезе верхнего элемента циклитов встречаются клиновидные в сечении трещины усыхания длиной до 10 мм. В стоматолитовых известняках они выполнены доломитом микрокристаллическим, часто с примесью микритовых сгустков и ангидритом; в микрокристаллических доломитах часто наблюдается последовательная смена ангидрита и доломитом, которые разделены тончайшим (0,02-0,04 мм) глинистый пленочным прослоем, фиксирующим момент перерыва и экспозиции осадка. Мощность верхних элементов циклитов составляет от 1/5 до 1/3 общей мощности циклита.
Строение циклита является типичным для определенных типов разреза венд-кембрийских отложений (Кузнецов и др., 1988; Дмитриевский и др., 1993; Кузнецов и др., 2000; и др.), которые развиты в северо-восточной части НБА и в пределах Вилючан-ской седловины (Тас-Юряхская, Вилюйско-Джербинская, Верхневилючанская площади), где в разрезе верхнеюряхекой подсвиты выделяются три, а в разрезе билирской свиты пять циклитов. Естественно, что по разрезу свит циклиты несколько различаются — изменяются общие мощности циклитов и соотношение в них мощностей отдельных элементов циклитов. В разрезе юряхекой свиты Верхневилючанского месторождения общей мощностью 52-68 м мощность трех циклитов изменяется от 12 до 35 м. Снизу вверх по разрезу от циклита к циклиту наблюдается изменение толщин отдельных элементов циклита; так максимальная мощность нижних, существенно глинистых элементов отмечается в нижнем циклите, существенно уменьшаясь во втором и третьем, средние элементы — имеют минимальные мощности в первом (нижнем) циклите и увеличиваются во втором и третьем циклитах.
Таким образом, в разрезе венд-кембрийских отложений наблюдается циклическое чередование определенных структурных типов пород, причем по разрезу от циклита к циклиту изменяются мощности отдельных элементов циклитов, и, следовательно, изменяются соотношения различных типов пород.
Коллекторские свойства венд-кембрийских отложений
На породном уровне охарактеризованы коллекторские свойства отдельных типов пород и установлены зависимости коллекторских параметров — от структуры пород, как седиментационной так и постседиментационной, обусловленной степенью перекристаллизации; а также от вещественного состава пород.
Как было отмечено выше (3.1), в породах определенных структурных типов отмечается наличие первичных и вторичных пустот. Наилучшими коллекторскими свойствами обладают комковатые и яснокристаллические породы, отмечаются также поры и в строматоли-товых породах. Позитивную роль в формировании коллекторских свойств играют вторичные процессы перекристаллизации, доломитизации и выщелачивания. Наиболее интенсивное развитие этих процессов отмечается в породах с первичной пористостью.
Коллекторские свойства карбонатных и глинисто-карбонатных пород наиболее подробно изучены на Верхневилючанской и Вилюйско-Джербинской площадях. В целом коллекторские параметры изменяются в довольно значительных пределах (рис. 59) — коэффициент пористости варьирует от 0,09 до 22,26% (ср. арифм. 8,75%), при этом в распределении намечаются две совокупности — 30% образцов имеют значения пористости менее 4%; вторая совокупность (24 % образцов) образует модальный интервал 8-12%. Аналогичным образом распределяется и проницаемость — 38% проб имеет проницаемость ниже 0,01 1015м2, а вторая совокупность даетмоду распределения в интервале 1-Ю 1015м:. Появление двух совокупностей обусловлено существенно различными значениями коллекторских свойств отдельных структурных типов пород — микрокристаллические и, частично тонкокристаллические, разности имеют весьма низкие значения коллекторских параметров, в то время как в комковатых и яс-нонокристаллических породах преобладают относительно высокие значения. Эти две группы пород достаточно четко обособляются в разрезе — как указывалось выше, микро- и микро-тонкозернистые доломиты развиты преимущественно в нижнем и верхнем элементах циклитов, известняки и доломиты, состоящие из форменных элементов цианобактериальнои природы, а также яснонокристаллические породы преобладают в его центральной части.
Для установления зависимости коллекторских свойств от химико-минералогического состава пород был проведен многофакторный анализ с использованием ЭВМ при участии Ю.Э. Мовшович. Исследовались связи коэффициента открытой пористости, определенного методом Преображенского и коэффициентов проницаемости параллельно и перпендикулярно напластованию, а также коэффициентов пористости и проницаемости, определенных методом ртутной порометрии от содержания нерастворимого остатка, кальцита, доломита, и ангидрита. Была установлена обратная связь коллекторских свойств и содержания в породе нерастворимого остатка (Н.О,), ангидрита и кальцита и прямая зависимость их от содержания доломита. Однако связь эта достаточно слабая, о чем свидетельствуют невысокие значения коэффициента корреляции, которые составляют для коэффициента пористости, проницаемости перпендикулярно и параллельно напластованию, соответственно, 0,60; 0,56; 0,54. Была определена степень влияния на коллекторские свойства каждого фактора. Удельный вес факторов составил: для открытой пористости — Н.О. — 0,15; ангидрит — 0,23; кальцит — 0,24; доломит — 0,37; неучтенный фактор — 0,64; для коэффициента проницаемости перпендикулярно наслоению —Н.О. — 0,13; ангидрит —0,21; кальцит — 0,13; доломит — 0,48; неучтенный фактор — 0,69; для коэффициента проницаемости параллельно наслоению — Н.О. — 0,07; ангидрит — 0,10; кальцит — 0,26; доломит — 0,56; неучтенный фактор — 0,71. Во всех случаях устанавливается очень высокое значение неучтенного фактора, что и объясняет невысокие значения коэффициентов корреляции. Мы попытались найти литологический смысл этого фактора. На рисунке (рис. 60) графически изображены зависимости коэффициента открытой пористости и коэффициента проницаемости перпендикулярно напластованию от химико-минералогического состава пород. Устанавливается обратная зависимость параметров от содержания нерастворимого остатка, однако она достаточно сложная, т.к. при невысоких содержаниях Н.О. (до 15%) отмечается колебание параметров в широких пределах, т.е. влияет на них не глинистость, а другие факторы. Влияние сульфатов практически не сказывается при их содержаниях менее 15-20%, а при более высоких значениях наблюдается влияние в сторону ухудшения коллеторских свойств. Установливаются определенные соотношения между содержанием доломита и величиной открытой пористости и проницаемости, которые в целом возрастают от известняков к доломитам. Однако, как и в случае с глинистостью, здесь отмечается широкий разброс значений коллекторских параметров. Это объясняется тем, что одинаковый минеральный состав имеют как пористые и проницаемые, так и плотные, непроницаемые породы, а при использовании валового химического состава не учитывается структурный тип пород.
Для выяснения влияния структурного фактора было изучено распределение кол-лекторских параметров в различных структурных типах карбонатных пород (рис. 61). В микрокристаллических породах открытая пористость не превышает 6%, а проницаемость составляет менее 0,01 105 м2. В перекристаллизованных, в целом более крупнокристаллических породах — микро-тонкокристаллических, тонкокристаллических и разнокристаллических с различной степенью однородности, а также в неоднородных по структуре комковатых породах всегда имеется совокупность с такими же низкими значениями открытой пористости — менее 6% и проницаемости — до 0,01 1015 м2, при этом появляется совокупность и более высоких значений (пористость 8-20%, проницаемость до 40 10"1-5 м2). Среднеарифметические значения открытой пористости (по методу Преображенского) составляют: для микрокристаллических пород 3,27%; микро-тонкокристаллических — 7,14% (не показаны на рисунке); тонкокристаллических — 8,18%, разнокристаллических — 12,04%; комковатых — 10,52%. Аналогичный характер распределения по типам пород имеют значения проницаемости, определенной стандартными методоми, а также пористости и проницаемости по методу ртутной пороме-трии (с некоторым смещением в сторону низких значений). Таким образом, первичные микрокристаллические доломиты характеризуются низкими коллекторскими параметрами, которые значительно улучшаются во вторично перекристаллизованных и/или доломитизированных породах. Полученные данные позволяют утверждать, что именно структура пород, как седиментационная, так и сформированная вторичными процессами является "неучтенным фактором", выявленным при обработке данных на ЭВМ.
Одновременно оценить влияние структурного фактора и вещественного состава пород позволило использование треугольной диаграммы. По вещественному составу выделены — кальцит, доломит, Н.О.+сульфаты, структурный тип показан значком в поле (рис. 62). На диаграмме обособились три поля — со значением Кп более 10%, со значениями Кгї от 3 до 10% и, наконец, со значениями ниже 3%. При этом оказалось, что каждое поле имеет свою литологическую характеристику. Так, первое поле наилучших коллекторов составляют доломиты, либо чистые, либо известковистые, глинистые и известково-глинистые. По структуре преобладают доломиты разнокристаллические (22 анализа из 37 попадающих в это поле); важны также комковатые доломиты (13 случаев). Лишь 2 случая приходятся на перекристаллизованные породы со среднекристал-лической структурой. Второе поле со средними значениями коллекторских свойств ли-тологически более разнообразно. Здесь присутствуют мергели доломитовые и доломиты известково-глинистые, лишь 1 — известняк доломитовый. Среди доломитовых пород преобладают, составляя несколько более половины (12 из 20) микро-тонкокрис-таллические разности и в равных количествах представлены комковатые и среднекри-сталлические (по 4).
Наконец, наименьшими значениями коэффициента открытой пористости (третье поле со значениями менее 3%) обладают известняки доломитистые и доломитово-глинистые. По структуре известняки микро-тонкокристаллические (8 анализов), комковатые (2) и среднекристаллические (2).
Таким образом, устанавливается отчетливая тенденция улучшения коллекторских свойств пород по мере увеличения доломитности и соответственно, снижения содержания кальцита и глинистого материала, а также по мере перекристаллизации пород с увеличением размерности кристаллов.
Важно отметить, что рост Кп при возрастании доломитности отмечен только в случае вторичных доломитов, первичные микрозернистые доломиты обладают низкими значениями коллекторских свойств. О двойственной природе доломита и наличии вторичной доломитизации свидетельствует бимодальность распределения доломита, установленная, как по всей совокупности имеющихся аналитических данных, так и по отдельным скважинам. Это обусловлено структурно-генетическими особенностями пород и спецификой их вторичных преобразований. Вторичная доломитизация развита вфитогенных комковатых известняках с высокой первичной пористостью, которые подверглись наиболее активной постседиментационной переработке процессами доломитизации и перекристаллизации. Изменение доломитности комковатых пород контролируется также положением разрезов отдельных скважин в палеорельефе. Так повышенная доломитность отмечается в скважинах, расположенных в сводовой части структур, что объясняется, по-видимому, наиболее высоким гипсометрическим положением этих зон в период накопления осадков, где на мелководье отлагались высокопористые комковатые породы, впоследствии активно доломитизированные.
Изучение структуры порового пространства показало ее специфику для каждого структурного типа пород. В целом от микрокристаллических к комковатым и, затем к разнокристаллическим породам, структура порового пространства укрупняется, а кол-лекторские свойства, особенно проницаемость, возрастают в том же направлении.Установленные зависимости коллекторских свойств со структурно-вещественным типом пород позволяют предполагать циклический характер изменения коллек
Похожие диссертации на Литология и коллекторские свойства рифейских и венд-кембрийских отложений юга Сибирской платформы
