Введение к работе
Актуальность проблемы. На Земном паре выявлено около 650 осадочных бассейнов (ОБ), выполненных неметаморфнззваннями осадочными породами с мощность» осадочного чехла в депоцентрах от 0,5 до 15-20 км. Большинство наиболее крупных по объему осадков и начальным потенциальным ресурсам углеводородов (НПРУВ) бассейнов и мегабас-сейнов на суше и шельфе эпиконтинентальных морей исследованы и интенсивно разбурены до глубин 3-4 км и более. Неизученными и малоизученными остаются глубокие горизонты исследованных НГБ, а также ряд бассейнов в труднодоступных районах суши (Сибирь и Дальний Восток России, западные бассейны Китая, внутрикратонные и многие пери-океанические ОБ Африки, Икной Америки и Австралии), субарктического и субантарктического шельфов, в разрезе которых преобладают неморские сероцветные и красноцветные, а также дельтовые толщи большой мощности. Таким образом, главным, а для многих малоизученных и неизученных ОБ Северной Евразии ССЕА) и Дальнего Востока и практически единственным объектом для постановки поисково-разведочных работ (ПРР) на газ и нефть в ближайшие десятилетия являются преимущественно сероцветные, в т.ч. и углесодерзащие, толпм неморского генезиса.
Анализу закономерностей размещения и условий формирования углеводородных скоплений (УВС) з породах различного типа и возраста посвящено очень значительное число теоретических и экспериментальных работ. Однако, степень изученности многих вопросов онтогенеза газа 'и нефти, прежде всего для пород неморского происхождения является недостаточной. Мало изучена и комплексная многоаспектная проблема хронотериобарогеохимической эволюции УВС в земных недрах.
Постановка дорогостоящего и технически сложного глубокого бурения в освоенных районах, планирование и проведение ПРР в труднодоступных районах суши и шельфа, и в конечном итоге успешность и рентабельность работ невозможны без надежного научного обеспечения качественного и количественного прогнозов газонефтеносности недр разномасштабных геологических объектов. При этом общие закономерности и частные особенности формирования и размещения УВС в породах неморского генезиса наиболее рельефно вырисовываются именно на глобальном уровне исследовздий. В связи с вышеизложенным научно-практическая проблема, поставленная в настоящей диссертационной работе, представляется весьма актуальной.
Цель работы. Комплексный анализ процессов и явлений в рамках всех звеньев генетической "цепи" ГЭМАК«Э (генерация-эмиграция-мигра-
| 3
ция-аккумуляция-консервация = эволюция углеводородов-УВ и их скоплений), приводящих к формированию и сохранности в породах различной формациснной принадлежности и возраста УВС, различающихся по величине геолсгических запасов, фазовому состоянию и другим характеристикам. Разработка и совершенствование критериев и методов количественного прогноза газонефтеноснссти. Оценка НПРУВ и их структуры для важнейших НГБ Северной Евразии. Обоснование конкретных рекомендаций по проведению дальнейших ПРР на газ и нефть на территории России.
Основные задачи исследований:
I) Проанализировать масштабы осадконакопления в континентальной и морской обстановках в фанерозое, исследовать фгрмационный состав и литолого-фациальную характеристику континентальных серо-цветных и красноцветных отложений, оценить место и роль неморских пород в осадочном выполнении бассейнов различного типа и возраста;
3) Оценить масштабы образования органических подвижных соединений (ОБО, прежде всего природного газа и битумоидов в важнейших ОБ мира;
4^ Броанализировать основные" закономерности размещения УВС и глсбальную структуру выявленных запасов газа, конденсата и нефти;
5) Развить учение о генетических потенциалах газонефтеноснссти
- генерационном, миграционном, аккумуляционном и консервационном,
а также об сбшем потенциале газонефтенакопления и сохранности осадочных продуктивных комплексов;
-
Исследовать геотермические и флюидобарические условия в осадочно:/ чехле, ведущих НГБ, ГБ и УГБ (углегазоносных), усовершенствовать методы оценки палеогеотермичеоких режимов в земных недрах, провести палестйьшературный анализ и сконструировать палеотемпера-турную шкалу катагенеза для ОБ различного типа и возраста;
-
Изучить влияние хронотермобаролитогеохимических условий на процессы образования и эволюции горючих полезных ископаемых;
-
Проанализировать закономерности и особенности формирования залежей УВ в континентальных и морских отложениях, сформулировать основные положения теории эволюции УВС в земных недрах;
-
Дать авторскую оценку перспектив газонефтеносности континентальных толщ Сввегчй Евразии и ряда других ведущих ОБ мира на
качественном и количественном прогностических уровнях.
Научная новизна работы. В результате обработки и критического осмысления большого массива первичных геологических, геохимических и прочих данных, комплексного сравнительного анализа условий формирования и закономерностей размещения скоплений УВ в породах различного генезиса разработаны новые представления о масштабах континентального осадконакопления в последевонское время и о роли неморских и дельтовых отложений в осадочном чехле важнейших НГБ, ГИБ и УГБ. Разработана новая методика сравнительно точного подсчета валового ОВ в осадочных толщах, получены новые данные о содержаниях ВОВ в породах ведущих бассейнов мира. Разработана авторская концепция: генерационных процессов в ОВ различного типа, микрокомпонентного состава и катагенетической преобразованное. Предложено новое понятие о фазах максимальной генерации газа и битумоидов (ФМГГ, Б), установлены важнейшие термокатагенетические рубежи нефтегазообразо-вания в земных недрах. Впервые предложены новая унифицированная классификация запасов и ресурсов УВ традиционных и нетрадиционных источников, а также схема полнодифференцированного структурирования запасов и ресурсов по всем возможным и необходимым для практического использования элементам дифференциации. Впервые на глобальном уровне исследований установлена ведущая роль коллекторских толщ неморского генезиса локализации разведанных запасов свободного газа.
Впервые предложено и обосновано понятие о генетических потенциалах газонефтеносности: генерационном, эмиграционном, миграционном, аккумуляционном и консервационном, а также об общем потенциале газонефтенакопления и сохранности осадочных продуктивных комплексов.
Для детальней характеристики современного геотермополя ОБ впервые предложены новые показатели: термоградиентные единицы площади (ТГЕП) и температурные единицы объема (ТЕО). Усовершенствован па-леотемпературный метод изменяющихся геотермических градиентов в современной модификации (МИГГга).
Впервые установлены глобальные закономерности и особенности газонефтенакопления в континентальных сероцветных угленосных, безугольных озерных й красноцветных толщах и разработаны основы теории хронотермобарогеохимической эволюции УВС в породах различного типа, формационной характеристики и возраста. Предложены новые методы количественной интегральной и дифференциальной оценки неоткрытых и потенциальных ресурсов УВ. По оригинальным методикам проведены расчеты НПР газа и нефти ведущих бассейнов Северной Евразии и ре-
сурозв газа мира в целом, впервые оценена генетическая роль различных формаций в газо- и нефтенакоплении на глобальном уровне исследований.
Практическая ценность работы. Успешность проведения ПРР, в особенности для объектов, находящихся на "зрелых" и поздних этапах реализации их газового и нефтяного потенциалов, определяется теоретическими представлениями о формировании и размещении залежей газа и нефти, наиболее"адекватными природным геологическим реалиям и позволяющими прогнозировать все параметры неоткрытых УВС, прежде всего их пространственную локализацию и промышленную значимость, с наименьшими финансовыми и временными потерями при практическом использовании прогностических разработок. Главной научно-практической ценностью представляемой работы является то, что в рамках диссертационных исследований на основе представлений об эволюции УВС в земных недрах автором разработаны теоретические и методические основы комплексного качественного и количественного прогноза газонефтеносности континентальных сероцветных и красноцветных толщ, позволяющие проводить оценку начальных потенциальных и неоткрытых ресурсов УВ, прежде всего свободного газа, и осуществлять направленные поиски скоплений различной величины, типа (фазового состояния), содержащих УВ-флюиды с определенными физико-химическими характеристиками.
Реализация работы. Концептуальные и методические основы прогнозирования и поисков УВС в породах-разного типа, катагенетической превращенное и возраста использованы автором при собственных подсчетах НПР газа, конденсата и нефти Западно-Сибирского региона и бассейна Сунляо (КНР), при экспертных оценках результатов расчетов НПРУВ, полученных другими исследователями по состоянию на I.01.1979, 1984 и 1968 г.г., в разработке долговременных программ развития сырьевой базы газовой отрасли страны, при поисках и разведке УВС в породах нижнего мела и юры Западной Сибири и восточных районов НГБ Сунляо, для обоснования наиболее эффективных направлений" ПРР на газ и нефть на севере Тюменской области в 1991-95 г.г., до 2010 г и на дальнюю перспективу.
Апробация работы. Основные результаты генетических и статисти-но-ресурсных исследоаний и прогностических разработок автора докладывались и обсуждались на заседаниях НТС и коллегиях Мингаэпрсма, а также на 30 Международных, Всесоюзных, республиканских и региональных конференциях, симпозиумах, семинарах, в т.ч. на У, УІ Всесоюзных семинарах "Органическое вещество в современных и ископаемых осадках (Москва, 1976, 1979 г.г.), УШ Международном конгрессе по органической геохимии (Москва, 1977 г), Всесовзном семинаре "Методы 6
оценки нефге- и газомагеринского потенциала седиментитов" (Москва, 1979 г), Всесоюзном семинаре "Осадочные бассейны и их нефтегазо-носность"(Москва, 1981), Республиканском совещании "Теоретические вопросы нефтегазовой геологии" (Львов, 1981), Всесоюзном семинаре "Пути повышения достоверности оценок нефтегазоносное" (Ленинград, 1961), на Губкинских чтениях по проблемам количественного прогнозирования нефтегазоносности недр (Львов, 1981), У Всесоюзном семинаре "Формирование осадочных бассейнов" (Москва, 1985), У Всесоюзном семинаре "Нефтегазообразование на больших глубинах" (Ивано-Франковск, 1986), Всесоюзном геохимическом совещании "Пути повышения достоверности локального прогноза нефтегазоносности по комплексам геохимической информации" (Саратов, 1987), Симпозиуме ООН по тенденциям развития газовой промышленности и рынков газа Европейской экономической комиссии на период до 2000 года (Варшава, 1987), Всесоюзной конференции "Критерии и методы установления генетических связей з системе: нефть-конденсат-ОВ пород и вод" (Москва, 1988), УІ Всесоюзном семинаре "Теоретические, природные и экспериментальные модели нефтегазообразования и их использование в прогнозе нефтегазоносности" (Ленинград, 1989), Региональной конференции "Геотермия и ее применение в региональных и поисково-разведочных исследованиях" (Свердловск, 1989), XI Губкинских чтениях - Всесоюзной конференции "Фундаментальные проблемы нефтегазогеологической науки" (Москва, 1989), Международной конференции "Разработка газоконденсатних месторождений'ЧКраснодар, 1990), ХП Губкинских чтениях "Концепция поисковых работ на нефть и газ в Советском Союзе" (Москва, 1991) к др..
Публикации. Важнейшие результаты исследований автора по теме диссертации освещены в 75 научных работах, опубликованных в журналах "Доклады АН СССР", "Геология нефти и газа", "Советская геология", в трудах ВНИИГАЗа, ВНИГНИ, ИГИРГИ, ЗапСибНИГНИ, научно-технических обзорах ВНИИЗгазпрома, сборниках трудов различных научно-технических конференций, монографиях "Образование углеводородных газов в угленосных и субугленосных формациях", "Тепловое поле и нефтегазонос-ность молодых плит СССР", "Геология и геохимия природных горючих газов". Соискатель является соавтором карты газоносности СССР масштаба 1:^500 000 (1983).
Использованные материалы. Основой для выполнения представленной работы послужили исследования автора, проводимые им во ВНИИГАЗе с 1971 года по настоящее время. Личный опыт автора базируется на полевых исследованиях обнажений континентальных угленосных и безу-.
гольных озерных, морских осадочных и осадочно-вулканогенных толщ на Северном Кавказе, в Средней Азии, в Предверхсянском прогибе, во впадинах Верхоянской складчатой системы, в Удском и Ульинском прогибах Монголо-Охотского складчато-вулканического пояса (сезоны 1969-81 г.г.), а также на многолетнем анализе разрезов скважин по молодым плитам СЕЛ. и китайскому бассейну Сунляо. Автором собрано и обработано более 9 тыс.образцов пород, в т.ч. 3600 образцов углей, фундаментом научных исследований и построений служат Зо50 определений органического углерода (С0 , определения проведены во ВНИГНИ, АО ВНИГНИ, МГУ, ВНИИГАЗе), 2030 определений показатели отражения витринита в воздухе и масле (ПОВ, Р^, R0, определения В.Я.Лимоновой, ИГИ и Н.И.Леонгардт, ВНИИГАЗ). Проведено также широкое обобщение опубликованных результатов научных исследований в области нефтегазовой геологии по многим отечественным и зарубежным ОБ континентов Евразии, Африки, Америки, Австралии. Выполненное комплексное исследование является составной частью научно-исследовательских работ ВНИИГАЗа по проблемам ГКНТ'СССР и заданий Государственного газового концерна "Газпром".
Объем работы. Диссертация состоит из введения, девяти глав основного текста объемом 299 машинописных страниц, списка литературы (699 наименований отечественной и зарубежной литературы), иллюстрирована 212 таблицами и 175 рисунками. В процессе работы автор пользовался поддержкой, советами и консультациями отечественных и зарубежных исследователей: профессоров Н.Б.Вассоевича, И.В.Высоцкого, В.И.Ермакова, А.И.Гриценко, Г.А.Зотова, А.Л.Козлова, Н.А.Крылова, Н.В.Лопатина, В.Е.Орла, Б.А.Соколова, А.А.Ханина, Н.Ю.Успенской, Дай Диньсиня, Сюй Шубао, Ху Цзяньи, Яна Джиляна (КНР). Большую помощь в сборе фактического материала и практических консультациях по направлениям ПРР в районах Западной Сибири оказали главные геологи и ведущие специалисты объединений и экспедиций концерна Тюмень-геология Ю.А.Барташевич, А.И.Брехунцов, З.&.Дурдиев, В.Б.Заволжский, Ф.Н.Лю Дофун, Г.Л.Катаев, О.А.Козлов, В.Д.Копеев, В.«.Мельников, А.С.Миндигалеев, Б.В.Никулин, Г.Р.Новиков, В.Н.Ростовцев, Р.Г.Садыков, В.А.Талдыкин, Р.Н.Хасанов, Ф.З.Хафизов и др. Неоценимое содействие в постановке и решении ряда аспектов диссертационной проблемы принесли плодотворные контакты автора с коллегий по работе во ВНИИГАЗе и других НИИ - В.Б.Вельдером, Т.В.Гудымовой, М.Я.Зыкиным, С.Г.Красновым, И.Б.Кулибакиной, Н.И.Леонгардт, А.А.Плотниковым, Е.И.Пашкевич, А.С.Панченко,- В.И.Старосельским, Т.И.Хенвиньш, М.О.Хвилевицким, В.А.Фомичевым и мн.др., которым автор выражает
свою признательность, в