Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Геологическое строение района исследований 9
1Л .Стратиграфия 9
1.2. Тектоническое строение юрского структурно-формационного комплекса 17
1.3. Нефтегазоносность 25
Глава 2. История литологических исследований келловей-оксфордских отложений Обь-Иртышского междуречья 32
Глава 3. Строение и состав келловей-оксфордских отложений Обь-Иртышского междуречья 57
3.1. Типизация разрезов келловей-оксфордских отложений 57
3.2. Петрография пород 69
3.2.1. Васюганская свита 75
3.2.2. Наунакская свита 91
3.2.3. Абалакская свита 98
Глава 4. Постседиментационные изменения пород 101
4.1. Стадии постседиментационных преобразований: процессы и минеральные ассоциации 101
4.2. Оценка степени постседиментационных изменений изученных пород по структурно-минералогическим параметрам 129
Глава 5. Седиментологический анализ разрезов васюганской свиты и ее фациальных аналогов Обь-Иртышского междуречья 151
5.1. Генетическая интерпретация гранулометрических данных 151
5.2. Ихнофациальный анализ келловей-оксфордских отложений 168
5.3. Обстановки формирования келловей-оксфордских отложений 186
5.3.1. Описание обстановок осадконакопления и диагностических признаков отложений 187
5.3.2. Обстановки формирования келловей-оксфордских отложений 201
Глава 6. Влияние седиментациоипых и постседиментационных факторов на формирование фильтрационно-емкостных свойств пород горизонта 240
6.1. Седиментационные факторы формирования фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов 243
6.1.1. Характеристика порового пространства песчаных пород 243
6.1.2. Влияние минерального состава терригенной части пород на фильтрационно-емкостные свойства 244
6.1.3. Влияние состава и количества цемента пород на фильтрационно-емкостные свойства 246
6.1.4. Влияние условий формирования пород на фильтрационно-емкостные свойства 246
6.2. Влияние постседиментационных факторов на формирование фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов 249
6.2.1. Характеристика порового пространства 249
6.2.2. Влияние постседиментационного минералообразования на коллекторские свойства пород 253
Заключение 256
Список литературы
- Тектоническое строение юрского структурно-формационного комплекса
- Петрография пород
- Оценка степени постседиментационных изменений изученных пород по структурно-минералогическим параметрам
- Обстановки формирования келловей-оксфордских отложений
Введение к работе
Объектом исследования являются келловей-оксфордские отложения в пределах Обь-Иртышского междуречья Западно-Сибирского осадочного бассейна.
Актуальность работы. В настоящее время большой интерес представляют
работы по изучению седиментационных бассейнов, одним из которых является
крупнейший Западно-Сибирский. В последние десятилетия появляется все больше
новых данных о его составе и структуре, включая данные бурения, интерпретация
которых позволит восстановить мезозойскую историю развития этого бассейна. В
юрской части разреза очень интересным объектом являются келловей-оксфордские
отложения, представленные васюганской свитой и ее аналогами, довольно хорошо
охарактеризованные керновым материалом. Несмотря на многочисленные публикации,
в которых приведена характеристика состава и строения васюганской свиты,
существует ряд спорных вопросов, связанных с особенностями формирования
келловей-оксфордских отложений, влиянием седиментационных и
постседиментационных факторов на коллекторские свойства пород и т.д.
С практической точки зрения изучение келловей-оксфордских отложений представляет интерес в связи с выделением в их составе нефтегазоносного песчаного горизонта Юь продуктивного на многих месторождениях. Особенности перехода васюганской свиты в наунакскую на юго-востоке Западно-Сибирской геосинеклизы и абалакскую на западе и северо-западе изучены слабо. Однако именно к зонам фациального перехода часто приурочены неантиклинальные литологически-экранированные залежи углеводородов. Таким образом, исследования, направленные на уточнение обстановок образования келловей-оксфордских отложений и детализацию характеристики зон фациальных переходов, актуальны как в практическом, так и в теоретическом плане.
Задача исследования: выяснить состав, строение, обстановки и условия формирования келловей-оксфордских отложений Обь-Иртышского междуречья с целью повышения достоверности прогноза нефтегазоносности.
Подзадачи исследования:
1. На основе комплексного литолого-фациального анализа провести типизацию разрезов, реконструировать обстановки и условия формирования келловей-оксфордских отложений, с выявлением особенностей перехода васюганской свиты в абалакскую и наунакскую.
2. На основе минералого-петрографического изучения алеврито-песчаных пород
горизонта Юі, с применением стадиального анализа, выполнить качественную и
количественную оценку степени их постседиментационных изменений.
3. Выявить седиментационные и постседиментационные факторы,
контролирующие формирование пород с улучшенными коллекторскими свойствами.
Фактический материал и методы исследования: В процессе работы был детально изучен керновый материал и данные ГИС 27 скважин, вскрывших разрезы васюганской, абалакской и наунакской свит, расположенных на территории Обь-Иртышского междуречья. Часть кернового материала отобрана автором в ходе полевых работ 2000 г, также использовались материалы по скважинам, любезно предоставленные Л.Г. Вакуленко, Т.П. Аксеновой, И.К. Микуленко, П.А. Яном, А.Ю. Украинцевым, обстановки образования которых были переинтерпретированы. Корреляции разрезов выполнены С.А. Моисеевым, В.В. Казарбиным, СВ. Рыжковой, М.А. Степановой, В.А. Казаненковым. Изучение состава и структуры алеврито-песчаных пород проводилось с помощью оптической микроскопии (с детальным петрографическим и гранулометрическим изучением более 500 шлифов). Данные гранулометрического анализа в шлифах обрабатывались на компьютере по программе "SHLIF", разработанной В.Р. Лифшицем (ИГНГ СО РАН). Для количественной оценки степени постседиментационных изменений применялась методика Дж. Тейлор (1946), усовершенствованная Г.Н. Перозио (1967), основанная на подсчете различных типов межзерновых контактов и некоторых коэффициентов, характеризующих степень катагенеза (подсчитано не менее 200 контактов в каждом из 28 шлифов 8 скважин). Для диагностики основных породообразующих минералов глинистых пород применялся рентгеноструктурный анализ фракции < 0,002 мм (102 анализа) и ИК-спектроскопический анализ. При изучении карбонатных и терригенно-карбонатных пород использовался сканирующий электронный микроскоп LEO 1430VD, снабженный EDX спектрометром OXFORD (15 проб). Литолого-фациальные реконструкции основывались на вещественно-текстурном и ихнофациальном анализах, материалах ГИС, методах генетической интерпретации гранулометрических данных. Привлекались палеонтологические данные (90 образцов), предоставленные Б.Н. Шурыгиным, Б.Н. Никитенко, В.И. Ильиной и В.А. Захаровым, геохимические (25 спектральных анализов на В и Ga), и минералогические индикаторы палеообстановок. Из фондовых материалов заимствовано более 250 результатов определений фильтрационно-емкостных свойств пород. При рассмотрении вопросов геологического строения и
нефтегазоносности района исследования широко привлекались литературные источники.
Основные защищаемые положения:
1. На основе изучения состава и закономерностей строения келловей-оксфордских
отложений по керновому материалу и данным ГИС установлено направленное
изменение обстановок их формирования с юго-востока на северо-запад Обь-
Иртышского междуречья от русловых и пойменных к обстановкам дельтовой равнины
и авандельты (наунакская свита, в меньшей степени верхневасюганская подсвита) и
далее к обстановкам заливно-лагунного побережья, нижнего пляжа, предфронтальпой,
переходной и дальней зонам пляжа (васюганская и абалакская свиты).
2. Качественная и количественная оценки степени постседиментационных
изменений изученных пород по структурно-минералогическим параметрам показали,
что она соответствует концу среднего - позднему катагенезу. В то же время степень
катагенеза заключенного в них ОВ (по данным А.Н. Фомина) на сводовых структурах
соответствует градации MKj среднего катагенеза, на отрицательных структурах не
превышает МКг начала позднего катагенеза. Влияние наложенных
постседиментационных процессов проявлено вблизи зон дизъюнктивных нарушений.
3. На основе проведенных литолого-фациальных исследований и результатов
статистического анализа выявлены седиментационные и постседиментационные
факторы, благоприятные для формирования хороших коллекторов. Седиментационные
факторы - преобладание в обломочной части каркасных компонентов; незначительное
количество глинистого материала в цементе; хорошая сортировка обломков, наиболее
грубозернистый их состав. Отложения формировались в обстановках барьерного
берегового бара, подводного вала предфронтальной зоны пляжа, бара фронта дельты,
прируслового вала, аллювиального русла. К благоприятным постседиментационным
факторам отнесены: наличие пор и трещин растворения, перекристаллизованного
каолинита в цементе и каолинитизированных полевых шпатов.
Научная новизна и личный вклад:
построены седиментационные модели основных типов разрезов келловей-оксфордских отложений, в которых отражены литолого-фациальные изменения с юго-востока на северо-запад при переходе от наунакской свиты к васюганской и абалакской;
проведенные качественная и количественная оценки постседиментационных изменений келловей-оксфордских пород Обь-Иртышского междуречья показали,
что по структурно-минералогическим параметрам интенсивность катагенеза пород зачастую превышает степень катагенеза заключенного в них ОВ, что указывает на проявления в этих породах наложенных постседиментационных процессов;
детализированы обстановки и условия формирования келловей-оксфордских отложений на основе седиментологического анализа, включавшего выделение и прослеживание по вертикали и латерали разнообразных литофациальных ассоциаций, ихнофаций, генетическую интерпретацию гранулометрических данных, материалы ГИС, палеонтологические и минералогические индикаторы;
на основе изучения зависимости фильтрационно-емкостных свойств от состава и условий образования пород впервые показан вклад седиментационных и постседиментационных факторов при формировании отложений с улучшенными коллекторскими свойствами.
Практическая значимость работы. Установленные закономерности состава, строения, обстановок и условий формирования келловей-оксфордских отложений, а также их особенностей в зонах перехода васюганской свиты в ее аналоги, могут способствовать более эффективному проведению поисково-разведочных работ залежей нефти и газа. Материалы диссертационной работы вошли в ряд научно-исследовательских отчетов, переданных производственным предприятиям ОАО "Юганскнефтегаз", «Томскнефть».
Апробация работы. Основные положения работы опубликованы в виде 3 статей в рецензируемых (рейтинговых) журналах (Геология и геофизика, Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений), а также в виде более 20 материалов и тезисов конференций разного ранга, в том числе четырех - Международных.
Результаты проведенных исследований докладывались также на ряде совещаний: Первом Всероссийском литологическом совещании «Проблемы литологии, геохимии и рудогенеза осадочного процесса» (Москва, 2000 г.); IV Международном научном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А.Усова, «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2000 г.); Пятом Международном симпозиуме, посвященному 100-летию горно-геологического образования в Сибири «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2001 г.); научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы геологии нефти и газа Сибири», посвященной 90-летию ак. А.А. Трофимука (Новосибирск, 2001 г.); научно-практической конференции, посвященной 80-летию профессора И.А. Вылцана
«Формационныи анализ в геологических исследованиях» (Томск: Томский государственный университет, 2002 г.); International Symposium on Chinese Petroleum Exploration in 21st Century (China, 2002 г.); научно-практической конференции "Пути реализации нефтегазового потенциала Ханты-Мансийского автономного округа" (Ханты-Мансийск, 2002 г.); научной конференции "Проблемы геологии и географии Сибири" (Томск: Томский государственный университет, 2003 г.); XX Всероссийской научной молодежной конференции "Строение литосферы и геодинамика" (Иркутск, 2003 г.); Третьем Всероссийском литологическом совещании "Генетический формационныи анализ осадочных комплексов фанерозоя и докембрия" (Москва, 2003 г.) и др.
Структура и объем диссертации.
Диссертация изложена на 284 страницах машинописного текста и состоит из введения, шести глав и заключения. Сопровождается 12 таблицами, 101 рисунком и фотографией и списком литературы, включающем 245 названий.
Работа выполнена в лаборатории седиментологии Института геологии нефти и газа СО РАН г. Новосибирска под руководством к.г.-м.н. Л.Г.Вакуленко. Автор искренне признателен за поддержку, советы и консультации Ю.Н. Занину, А.Э. Конторовичу, Е.М. Хабарову, СВ. Сараєву, Т.П. Аксеновой, Б.Н. Шурыгину, В.Г. Эдер, М.А. Степановой, П.А. Яну. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю к.г.-м.н. Л.Г. Вакуленко.
Тектоническое строение юрского структурно-формационного комплекса
Большинство исследователей считают Западно-Сибирский бассейн плитой, которая совместно с Уральским хребтом, Енисейским и Таймырским кряжами, Алтае-Саянской и Казахстанской складчатыми областями входит в состав северной части Урало-Монгольской эпигерцинской платформы, сформировавшейся в мезозое на месте Урало-Монгольского рифейско-палеозойского подвижного пояса. В 1962 г. Ю.А. Кузнецов и Ю.А. Косыгин, учитывая общую чашеобразную форму Западно-Сибирского бассейна, предложили назвать его геосинеклизой. Западно-Сибирский бассейн выполнен в основном терригенными породами юрско-мелового и кайнозойского возраста общей толщиной от нескольких десятков метров на бортах до 5-8 км в северной, наиболее погруженной ее части (Нефтегазоносные бассейны..., 1994). Тектоническое строение осадочного чехла Западно-Сибирской геосинеклизы подробно рассмотрено в работах B.C. Бочкарева, Г.К. Боярских, Ф.Г. Гурари, О.Г. Жеро, В.П. Казаринова, А.Э. Конторовича, К.И.Микуленко, В.Д. Наливкина, И.И. Нестерова, Н.Н. Ростовцева, М.Я. Рудкевича, B.C. Старосельцева, В.А. Конторовича, B.C. Суркова, В.И. Шпильмана и др. По данным А.Э. Конторовича и др. (Нефтегазоносные бассейны..., 1994) существует два подхода к выделению границ структур в платформенном чехле. Чаще всего на картах контуры пликативных структур различных порядков проведены в соответствии с конфигурацией изогипс сейсмических отражающих горизонтов. Этот подход реализован на многочисленных картах под редакцией Н.Н. Ростовцева, Ф.Г. Гурари, В.Д. Наливкина, И.И. Нестерова и др.
Несколько иной подход к выделению пликативных структур в юрско-меловых отложениях реализован B.C. Сурковым и О.Г. Жеро (1981), которые считают их в значительной степени унаследованными либо от герцинских складчатых структур фундамента, либо от его блоков при более древнем (каледонском, салаирском и байкальском) возрасте складчатости. В соответствии с этим контуры выделенных ими структур первого и второго порядков часто не согласуются с конфигурацией изогипс отражающих сейсмических горизонтов. Учитывая большую роль современной гипсометрии нефтегазоперспективных горизонтов для понимания закономерностей миграции и аккумуляции углеводородов, А.Э. Конторович с соавторами (Нефтегазоносные бассейны..., 1994), а также В.А. Конторович и др. (2001), при характеристике дислокаций пород выполнения Западно-Сибирской геосинеклизы использовали первый из двух этих подходов.
При описании тектонического строения изучаемого района использовалась тектоническая карта юрского структурного яруса Западно-Сибирской провинции под ред. А.Э. Конторовича (Конторович В.А. и др., 2001) (рис. 4).
Согласно предложению М.Я. Рудкевича (1969), в пределах геосинеклизы выделяются внешний пояс и внутренняя область. По данным В.А. Конторовича, С.Ю.Беляева с соавторами (2001) в рельефе кровли юрского структурно-формационного комплекса площадь Западно-Сибирской геосинеклизы составляет 2692000 км . Класс региональных структур включает 3 тектонических элемента: Внешний пояс геосинеклизы, Ямало-Карскую региональную депрессию и Среднеобскую региональную ступень. Два последних тектонических элемента в сумме составляют Внутреннюю область геосинеклизы.
Для современного структурного плана Внешнего пояса Западно-Сибирской геосинеклизы характерно наличие крупных моноклиналей и незначительное развитие крупных замкнутых положительных и отрицательных структур. В пределах этой тектонической зоны выделены 6 надпорядковых структур сочленения - мегамоноклиз и 1 отрицательная полузамкнутая структура - мегагемисинеклиза, разделенные незамкнутыми и полузамкнутыми положительными тектоническими элементами I, либо II порядка. Во внутренней области моноклинали имеют подчиненное значение, образуя, вместе с седловинами и перемычками, промежуточные (сочленяющие) структурные элементы. Здесь широко распространены замкнутые положительные и отрицательные структуры 1-Й порядков. Внутреннюю область мегасипеклизы по гипсометрии подошвы юрских отложений разделяют на две половины: Ямало-Карскую региональную депрессию (северную) и Среднеобскую региональную ступень (южную), в пределах которой находится район исследования.
Ниже приводится характеристика тектонических структур (по данным В.А. Конторовича с соавторами (2001)), к которым приурочены изучавшиеся скважины.
В юго-восточной части Западно-Сибирской геосинеклизы (ЗСГ) скважина № 1 Пыль-Караминской площади приурочена к Сосновско-Борскому куполовидному мезоподнятию Пыль-Карамннского мсгавала - структуре первого порядка. Пыль-Караминский мегавал расположен в северной части Куржинской гряды, в рельефе баженовского горизонта имеет площадь 10900 км2 и амплитуду 240 м. Мегавал осложнен одной структурой II порядка - Сосновско-Борским мезоподнятием. Сосновско-Борское мезоподнятие объединяет два вытянутых в северо-западном направлении вала, разделенных небольшим прогибом.
На северо-западном склоне Александровского свода, граничащего на востоке с Караминской мегаседловиной, на западе - Средневасюганским мегавалом, расположена скв. № 148 Колик-Еганской площади. Свод имеет площадь 10820 км2 и амплитуду 360 м. В качестве самостоятельных тектонических элементов в состав Александровского свода входят Трайгородский мезовал, Окуневский вал, Полуденный и Западно-Александровский структурные мысы.
Нижневартовский свод (скв. № 16 Западно-Сороминская), осложняющий восточную часть Хантейской гемиантеклизы, расположен гипсометрически на 220 м выше Сургутского. В административном положении Нижневартовский свод расположен на территории двух субъектов федерации - Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа. В пределах Нижневартовского свода выделено пять структур III порядка, из которых четыре положительные и одна отрицательная.
Петрография пород
На рассматриваемой территории абалакская свита имеет мощность 27-39 м (см. рис. 9). В абалакском типе разреза выделены два подтипа: с существенной ролью алевритового материала и преимущественно глинистый. Первый подтип, представлен в скважинах Западно-Каркатеевская № 2 и Западно-Салымская № 1. Разрез характеризуется наличием в его нижней части циклически построенной пачки с маломощными песчано-алевритовыми пластами без конкрециеносного уровня. Подошва пачки эрозионная. Выше разрез представлен чередованием тонкослоистых алевролитов, в разной степени глинистых, и аргиллитов алевритистых. Второй подтип разреза установлен в скв. Восточно-Правдинской № 1305 и представлен глинистой толщей с обильной морской фауной, в средней части обогащенной алевритовым материалом, и песчано-алевритовым пластом Юг в основании. Пласт Юг (1,5 м) сложен волнистослоистыми биотурбированными алевро-песчаниками и крупнозернистыми алевролитами. Слоистость нарушается многочисленными мелкими следами жизнедеятельности, вплоть до появления пятнистой текстуры. Характерны обильные остатки морской фауны, детрит раковин, аутигенные глобульки глауконита, крупные унифицированные и пиритизированные фрагменты древесины, конкреции сидерита. Большая часть (7,2 м) кернового интервала абалакской свиты представлена однородной пачкой массивных тонкоотмученных аргиллитов. Постоянно отмечаются остатки разнообразной морской фауны. Биотурбационные текстуры представлены редкими субгоризонтальными трубками илоедов, по которым развиваются пиритовые конкреции. В нижней части пачки отмечен маломощный уровень мелкокомковатых пород, образованных за счет интенсивной биотурбации (ихнофоссилии Chondrites).
Отметим наиболее яркие литологические отличия рассмотренных типов разрезов. Васюганский тип характеризуется мощной, хорошо проявленной глинистой нижневасюганской подсвитой с базальным пластом Юг . Верхневасюганская подсвита подразделяется на подугольную, межугольную и надугольную пачки. В подугольной и надугольной пачках выделяют алеврито-песчаные пласты Юі " и Юі1"2, иногда разделенные алеврито-глинистыми перемычками. Межугольная алеврито-глинистая пачка маломощная. Кривая потенциалов самопроизвольной поляризации отличается большими амплитудами.
В переходном от васюганского к наунакскому типе разреза наблюдается опесчанивание нижневасюганской подсвиты, часто с выделением песчано-алевритовых пластов Ю] . Характерно уменьшение мощности песчаников подугольной пачки на фоне значительного увеличения межугольной пачки - до 40 м, содержащей больше одного пласта угля и углистых аргиллитов. Кривая ПС характеризуется достаточно высокими амплитудами.
Наунакский тип разреза отличается неравномерным чередованием аргиллитов, алевролитов и песчаников с небольшим преобладанием последних. Характерно увеличение роли углистых аргиллитов и прослоев углей. Кривая ПС малоамплитудная, часто плохо выраженная.
Переходный от васюганского к абалакскому тип разреза характеризуются слабо дифференцированной, малоамплитудной кривой ПС. Нижневасюганская подсвита существенно глинистого состава отличается большой мощностью с хорошо выраженным пластом Ю2 . Мощности верхневасюганской подсвиты значительно сокращаются с уменьшением мощностей подугольной пачки. В межугольной пачке углей нет, надугольная пачка заглинизирована.
Абалакский тип разреза представлен глинистой толщей с обильной морской фауной с уровнями тонкого переслаивания аргиллита с глинистым алевролитом и пластом Ю20 в основании. Автор при изучении келловей-оксфордских отложений исходил из представления о гетерогенности осадочных пород, различая в них три части: аллохтонную (терригенную), автохтонную седиментационную и автохтонную постседиментационную. Для терригенной составляющей выделены каркасные и пластичные компоненты. К первой группе отнесены такие породообразующие минералы, как кварц, полевые шпаты, а также обломки кремнистых пород, кварцитов, кислых эффузивов и гранитоидов. Они образуют каркас породы (песчаники, алевролиты), который не испытывает существенных пластических изменений при погружении осадка, а затем осадочной породы, т.е. при возрастании геостатического давления и температуры. На них воздействуют, главным образом, поровые и пластовые воды. Пластичные компоненты представлены обломками глинистых пород, серицитизированных пород и разнообразных сланцев. Они также подвержены воздействию растворов, но главными факторами, определяющими их поведение при погружении на большие глубины, являются температура и давление. По мере их возрастания первичные формы пластичных компонентов деформируются, а затем переходят в пластическое состояние, занимая пространство между каркасными компонентами. Автохтонный материал, являющийся продуктом метасоматоза и осаждения из раствора, включает седиментационные, диагенетические и катагенетические образования.
При описании алеврито-песчаных пород использовалась широко принятая десятичная классификация гранулометрического состава, принятая в Московском нефтяном институте (Фролов, 1964). Класс песчаных пород разбивается на следующие гранулометрические типы: мелко- (0,1-0,25 мм), средне- (0,25-0,5) и крупнозернистый (0,5-1); алевритовый: мелко- (0,01-0,05) и крупнозернистый (0,05-0,1). Пелитовый класс — мельче 0,01 мм (Швецов, 1958; Логвиненко, 1974; Шванов, 1987; Прошляков и Кузнецов, 1991). Гранулометрический состав пород определялся по шлифам. Получаемые замеры обрабатывались на компьютере по программе "SHLIF", разработанной В.Р.Лифшицем (ИГНГ СО РАН), которая позволяет получать не только распределение выборочной совокупности зерен по гранулометрическим фракциям, но и целый ряд основных гранулометрических коэффициентов и статистических характеристик.
При изучении петрографического состава использовалась схема классификации алеврито-песчаных пород по составу обломочного материала, предложенная Ю.П. Казанским (Осадочные породы..., 1987), с некоторыми дополнениями и изменениями (рис. 10).
Основными методами изучения алеврито-песчаных пород являются петрографические приемы с обязательным количественным подсчетом обломочного и цементирующего материала.
При описании степени окатанности обломочных компонентов применялась классификация, предложенная Л.Б. Рухиным (1961). При оценке формы по пятибалльной шкале совершенно неокатанные зерна с острыми краями обозначаются баллом 0, вполне сохранившие первоначальную форму и обладающие лишь слегка сглаженными ребрами - баллом 1, обломки со сглаженными углами, но еще заметными прямолинейными гранями, - баллом 2, окатанные, сохранившие лишь следы первоначальной огранки - баллом 3 и хорошо окатанные - баллом 4 (рис. 11).
Оценка степени постседиментационных изменений изученных пород по структурно-минералогическим параметрам
. Томские исследователи, вслед за А.И. Перельманом, применяют термин «эпигенез» как термин свободного пользования, обозначающий вторичные процессы, ведущие к любым последующим изменениям и новообразованиям минералов и горных пород (Жуковская, 2002а). Различают эпигенез 1) стадиальный, происходящий при погружении породного бассейна, проявляющийся регионально (аутогенный эпигенез, по ЯЗ. Юдовичу или региональный фоновый литогенез, по О.В. Япаскурту), обозначающий диагенез и катагенез; и 2) наложенный, внестадиальный. Е.И. Сергеева (1996) связывает наложенный эпигенез с влиянием динамотермальных процессов доскладчатой активации, приводящих к появлению различных видов зональности: пятнистой, ориентированной, обратной и др. А.В. Ежова, Н.М. Недоливко, Т.Г. Тен и др. наложенный эпигенез в юрских отложениях Западной Сибири объясняют воздействием гидротерм и залежами углеводородов (Недоливко, 2003). Для выявления зон распространения и определения природы преобразующих факторов наложенного эпигенеза необходимо проводить детальное картирование постседиментационных изменений пород. В данной работе из-за недостаточного количества кернового материала не представлялось возможным откартировать зоны развития наложенного эпигенеза и, соответственно, точно определить факторы внестадиальных преобразований пород.
Н.В. Логвиненко и Л.В. Орлова считают, что процессы катагенеза по своей природе процессы неорганические - физико-механические и физико-химические. Роль живого вещества, и в частности бактерий, являющихся одним из важных факторов преобразования осадков в диагенезе, в стадию катагенеза несущественна. Исключение составляют нефтеносные толщи, где на водонефтяном контакте образуются продукты деструкции углеводородов в аэробных и анаэробных условиях и происходит восстановление сульфатов сульфатредуцирующими бактериями, а также угленосные и сланцеватые толщи, обогащенные органическим веществом (Логвиненко, Орлова, 1987). На стадии катагенеза под влиянием подземных вод, поровых растворов и углеводородов при соответствующих термобарических условиях происходят уплотнение пород, отжим воды и различные процессы минералообразования: коррозия и растворение обломочных зерен, регенерация, образование новых минералов из растворов или при взаимодействии растворов с твердой фазой, дальнейшее изменение обломочных зерен, раскристаллизация коллоидов и аморфных минералов, перекристаллизация многих аутогенных минералов. Отличительной чертой многих минералов стадии катагенеза является значительный размер их выделений в цементе, порах и трещинах пород (Логвиненко, Орлова, 1987; Япаскурт, 1999).
По данным Б.К. Прошлякова {\91 А) механическое уплотнение является начальным этапом в эволюции песчано-алевритовых пород. В породах без цемента или с низким его содержанием (до 5-10%) уплотнение за счет механической перегруппировки обломочных зерен, выражающееся в наиболее плотной их укладке, завершается, по-видимому, на глубине 1000-1500 м. В породах с большим количеством глинистого цемента перераспределение цемента и перегруппировка обломочных частиц может происходить и на больших глубинах (до 2000-2500 м). В обломочных породах с карбонатным цементом последний растворяется и частично перекристаллизовывается.
Ниже 1000-1500 м уплотнение под действием литостатического давления продолжается, но механизм его существенно меняется. Под влиянием давления начинают происходить коррозия зерен кварца, растворение зерен кварца и полевых шпатов в точках касания друг с другом (растворение под давлением по принципу Рикке). Все это способствует более плотному прилеганию частиц друг к другу и уплотнению породы в целом, образованию конформных (конформация -приспособление поверхности зерен друг к другу механическим и химическим с растворением процессами) и инкорпорационных контактов между зернами. Одновременно в породах с карбонатным цементом продолжается растворение кальцита. Коррозия зерен кварца и растворение кальцита увеличивают пористость за счет образования вторичного пустотного пространства. В зависимости от термобарических условий этот этап продолжается до глубины 1800-2500 м. В этом интервале глубин начинает проявляться регенерация обломков кварца. На глубинах 2300-2500 м в поровом пространстве и трещинах терригенных и карбонатных пород выделяется вторичный кальцит.
При уплотнении горных пород вначале отжимается свободная (гравитационная) вода, а при погружении в более жестких термодинамических условиях отделяется и связанная (химически или физически). Потеря воды сопровождается изменением физических свойств (плотность, пластичность, прочность и др.) и минерального состава пород. Изначально свободные, а также освобождающиеся на больших глубинах прежде связанные воды оказывают большое влияние на процессы растворения и перераспределения вещества, а также и минерального новообразования. Растворение минеральных и органических компонентов породы в постдиагенетические стадии -довольно широко распространенный процесс. Изменение растворимости минералов с увеличением глубины залегания пород определяется целым рядом факторов, в том числе ростом температуры, давления, изменением солевого и газового состава подземных вод, рН, Eh и других параметров среды. Например, в кислых средах (их создают повышенные концентрации ОВ) растворению, нередко полному, подвержены карбонаты и фосфаты, включая органические скелетные остатки, чем и объясняется отсутствие оных в глинистых толщах многих разрезов. В щелочных же условиях, наоборот, коррозию и растворение испытывают минералы группы кремнезема.
Процесс минерального новообразования в стадию катагенеза широко распространен и теснейшим образом связан с явлениями растворения, так как его продукты являются исходным материалом для вторичных образований. Среди них широко распространены такие породообразующие минералы как кварц, халцедон, полевые шпаты, кальцит, гидрослюды, каолинит и другие. В пористых, проницаемых терригенных породах при фильтрации сквозь них кислых вод возможно взаимодействие глинозема и кремнезема, приводящее к образованию каолинита. Возникновение в пористых песчано-алевритовых породах аутогенных гидрослюд и хлоритов Б.К. Прошляков и В.Г. Кузнецов (1991) связывают в основном с действием повышенных температур и минерализованных подземных вод.
Обстановки формирования келловей-оксфордских отложений
Для пород свойственно резкое преобладание вторичных контактов над первичными. Характерно повышенное содержание контактов пластических деформаций (4,5-9%), растворения под давлением (рис. 45.3-4) и химического растворения. В надугольной пачке достаточно широко развиты протяжённые стилолитовые контакты (3-10%), выполненные глинисто-слюдистым материалом. В подугольной пачке изредка встречаются микростилолиты (0,5-3%) (рис. 45.5-6). Наблюдается постоянное присутствие в небольшом количестве контактов катаклаза (0,5-1,13%). Контакты, осложненные начальным бластезом и грануляцией проявлены незначительно, преимущественно в подугольной пачке. В скважине № 200 Герасимовской площади доминирующую роль играют контакты механического приспособления (32-34,5%), что связано с крупноалевритовым размером зерен и высоким содержанием пластичных обломков и цемента. Количество контактов на зерно составляет 5,2-6,7. В надугольной пачке третьего типа разреза отмечается уменьшение интенсивности катагенеза вниз по разрезу - от 10,3-12,4 до 8,7-10,8. В подугольной пачке интенсивность катагенеза увеличивается с глубиной от 11,4 до 13,8. Разница в преобразованности пород подугольной и надугольной пачки, возможно, связана с повышенным содержанием остаточной воды. Так, в скв. Болтной № 1 в песчаниках пласта Юі1 выявлено остаточной воды всего 27-30%, в то время как породы пласта Ю]2 и подугольной пачки характеризуются высокими значениями остаточной водонасыщенности - 65-92%.
Таким образом, в изученных алеврито-песчаных породах горизонта Юі среди типов межзерновых контактов преобладают вторичные, сумма которых колеблется от 68 до 88%. Большую их часть составляют прямолинейные контакты (20-39,15%). Прямолинейные вторичные контакты чаще всего связаны с ростом процента регенерационного кварца. Количество контактов механического приспособления сильно варьирует: от 4 до 34%. Заметную роль играют контакты химического растворения (коррозия), растворения под давлением (инкорпорация), в меньшей степени и более локально развиты контакты пластической деформации, стилолиты, хрупкой деформации полевых шпатов (катаклаз), контакты, осложненные бластезом и грануляцией. Количество точечных контактов по разрезам на исследуемой площади практически неизменно и составляет 2-7%. Среди точечных контактов преобладают первичные.
При анализе корреляции типов межзерновых контактов с составом обломочного материала, размерами и формой обломков, составом и количеством цемента использовался пакет GS Statistica 6.0. При увеличении количества обломочного кварца в породе повышается общее количество вторичных контактов (рис. 46). Однако в ряде случаев рост количества вторичных прямолинейных контактов не связан с регенерацией обломочного кварца.
В породах с большим количеством литокластов часто отмечаются контакты пластической деформации (коэффициент корреляционной зависимости г= 0,43), протяженные стилолитовые контакты и микростилолиты (корреляционный коэффициент г= 0,625). Увеличение количества пластических обломков значительно влияет на рост содержания выпукло-вогнутых контактов.
Увеличение содержания мелкопсаммитового и крупноалевритового материала ведет к увеличению вторичных контактов (соответственно, г= 0,46 и 0,44), однако появление среднепсаммитовой фракции резко снижает количество прямолинейных вторичных и выпукло-вогнутых контактов, с сохранением большей доли первичных прямолинейных и точечных контактов (рис. 47, 48). Оценка влияния количества и состава цемента проводилась в шлифах с содержанием пленочно-порового цемента до 10-14%, так как при большем содержании цемента обломки, как правило, контактируют редко или не контактируют. Увеличение количества цемента в песчаниках приводит к увеличению вторичных контактов, среди них увеличивается содержание контактов химического растворения (г= 0,535), в меньшей степени контактов пластической деформации (г= 0,34). В основном, количество контактов химического растворения (выщелачивания) связано с увеличением в породах органического вещества (г= 0,44) и кальцитового/доломитового цемента (г= 0,58). Увеличение хлорит-гидрослюдистого цемента ведет к уменьшению числа контактов на зерно (г= -0,48) (рис. 49), увеличению протяженных стилолитовых контактов (г= 0,67) (рис. 50), а также контактов пластической деформации (г= 0,53).
С глубиной в породах наблюдается уменьшение количества точечных вторичных контактов (г= 0,58) и контактов механического приспособления (г= 0,40), увеличение доли контактов химического растворения (г= 0,70) (рис. 51), прямолинейных вторичных контактов (г= 0,59) и контактов, осложненных грануляцией и бластезом (г= 0,41). Коэффициент интенсивности катагенеза обычно прямо пропорционально связан с такими типами контактов, как контакты пластической деформации (г= 0,74) (рис. 52), контакты, осложненные грануляцией и бластезом (г= 0,47), в меньшей степени механического приспособления и микростилолиты. Отрицательная корреляционная зависимость коэффициента интенсивности катагенеза наблюдается с суммарным количеством прямолинейных контактов (г=-0,71), что связано с преобладанием прямолинейных первичных контактов в изученных образцах (г= -0,75).
Кроме того, отмечается зависимость интенсивности катагенеза от размера обломочного материала. Наиболее высокие показатели интенсивности катагенеза отмечены в алевролитах крупнозернистых и песчаниках мелкозернистых алевритовых. С увеличением количества среднепсаммитовой фракции интенсивность катагенеза понижается (рис. 53). Таким образом, в контактирующих на одной глубине средне-, мелкозернистых песчаниках и алевролитах интенсивность катагенеза различна. Как правило, с увеличением количества контактов на зерно (г= 0,63) и коэффициента уплотнения (г= 0,36) наблюдается увеличение степени интенсивности катагенеза.
Согласно схемы катагенетической зональности, установленной в пределах Обь-Тазовской и Обь-Иртышской фациальных областей А.Э.Конторовичем с соавторами (2004) и А.Н.Фоминым (2005) на основе более 4000 замеров отражательной способности витринита (Rvt), юрские отложения находятся в главной зоне нефтеобразования (градации МКД2, реже МКг). Н.М.Недоливко и др. (2001) были вычислены значения коэффициента, предложенного Л.В.Орловой (1974) для определения степени изменения осадочных пород юрского разреза, который варьирует от 0,46 до 0,73, что отвечает стадиям среднего и позднего катагенеза. Этому не противоречит палеотемпература регионального прогрева отложений, достигающая 80-120С и не превышающая современной (Баженов и др., 1998). Анализ межзерновых контактов алеврито-песчаных пород, проведенный автором, показал, что изученные породы затронуты изменениями, соответствующими стадиям среднего и позднего катагенеза. В то время как интенсивность катагенеза пород отвечает концу среднего - позднему катанегезу, степень катагенеза заключенного в них ОВ (по данным А.Н.Фомина) на сводовых структурах составляет МКі "2, на отрицательных структурах не превышает градации МКг (начала позднего катагенеза) (табл. 5), что является одним из признаков проявления наложенных постседиментационных процессов в некоторых зонах.
