Содержание к диссертации
Введение
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГИОНА 13
Геолого-геофизическая изученность краткий обзор геолого-геофизической изученности анадырского бассейна и его горно-складчатого обрамления 20
Литолого-стратиграфическая характеристика кайнозойских отложений анадырского бассейна 31
ОСНОВНЫЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ СЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКО-ГО РАЗРЕЗА И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕЙСМО-СТРАТИГРАФИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ АНАДЫРСКОГО БАССЕЙНА 57
Основные особенности тектонического строения анадырского бассейна 75
Этапы геологического развития 117
НЕФТЕГАЗОНОСНОСТЬ 137
Геотермические условия катагенеза 137
Материнские породы 142
Генерация углеводородов и генерационный потенциал отложений 146
Природные резервуары 147
Типы ловушек углеводородов 160
Практические результаты нефтегазопоисковых работ 175
ПЕРСПЕКТИВЫ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ 190
Зоны нефтегазонакопления 190
Перспективы 192
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 198
- Геолого-геофизическая изученность краткий обзор геолого-геофизической изученности анадырского бассейна и его горно-складчатого обрамления
- Основные особенности тектонического строения анадырского бассейна
- Генерация углеводородов и генерационный потенциал отложений
Введение к работе
В 1957 году на юге Аляски, на полуострове Кенай у ручья Суэнсон, была открыта первая промышленная залежь нефти в бассейне залива Кука (месторождение Суэнсон-Ривер), а в 1958 г. уже началась его промышленная разработка. Схожесть геологического строения бассейна с таковыми в российском секторе Беринговоморского региона в значительной степени стимулировало начало нефтегазопоисковых работ на крайнем северо-востоке России, которые были начаты уже в 1959 г. В качестве первого объекта был выбран Анадырский осадочный бассейн, который, и ранее, по общегеологическим соображениям рассматривался отечественными геологами как перспективный.
В течение последних почти 45-ти лет, с момента начала геологического картирования Нижне-Анадырской низменности в конце 50-х годов, шло постепенное накопление геофизических и геологических данных. Вместе с этим, менялись представления о геологическом строении, как самого бассейна, так и всего Беринговоморского региона в целом. Подход к строению бассейна на основе современных представлений позволил по иному взглянуть и на строение и историю развития этой части Тихоокеанского региона в частности.
Бассейн является достаточно сложной, но, в целом, единой геологической структурой, которая занимает на суше приморский участок Нижне-Анадырской низменности и продолжается в восточном направлении на континентальный шельф. По разным оценкам на долю подводной (акваториальной) части Анадырского бассейна приходится от 65% до 75% его общей площади. Эта часть бассейна находится преимущественно в пределах Анадырского залива, располагающегося в северо-западной части Берингова моря. Таким образом, Анадырский бассейн относится, в основном, к группе осадочных бассейнов современных подводных континентальных окраин.
Современные представления о геологии морской части Анадырского бассейна базируются на материалах проведённых геофизических исследований, результатах бурения одной поисковой скважины пробуренной в 2002 г, а также геолого-геофизических данных по смежному, более изученному, Наваринскому бассейну. В то же время, в пределах наземного сектора бассейна в процессе нефтегазопоисковых работ пробурены 76 скважин различного целевого назначения - параметрические, поисковые, разведочные, эксплуатационные и структурные. Буровыми работами на суше открыты несколько нефтегазовых месторождений, что позволяет относить Анадырский бассейн к категории бассейнов с установленной нефтегазоносностью. Открытие этих месторождений является убедительным аргументом в пользу благоприятного прогноза нефтегазоносно-сти осадочного чехла в пределах основной (морской) части бассейна.
Сопоставление материалов геофизических исследований в Анадырском заливе с данными геофизических и буровых работ на суше обеспечивает геологическую интерпретацию морской геофизической, в первую очередь - сейсмо-разведочной информации. Сейсморазведочные данные в пределах наземного сектора бассейна увязаны с реальными геологическими разрезами пробуренных скважин. В этом отношении наземный участок можно было бы рассматривать как опорный полигон для истолкования геофизических данных, полученных в акватории. Но бурение первой скважины в российском секторе Берингова моря позволило несколько пересмотреть модель строения восточной части Анадырского бассейна и скорректировать его ресурсную оценку в отношении нефтегазоносное™. Проведенная в 2001 г. детализационная сейсмосъёмка, а также результаты переинтерпретации сейсмоданных прежних лет позволили в значительной части и локализовать прогнозные ресурсы.
По существующим оценкам шельфы дальневосточных и северных морей России содержат значительные ресурсы углеводородов, освоение которых вероятно будет являться задачей ближайших десятилетий. Анадырский нефтегазоносный бассейн является одной из перспективных областей для развития нефтегазопоисковых работ. Актуальность работы обосновывается необходимостью развития топливно-энергетического потенциала северо-востока России и явной недостаточностью научно-практических работ по Анадырскому бассейну в течение последних 10 лет.
Работа подготовлена на основе материалов о геологическом строении Анадырского бассейна и анализе строения месторождений нефти и газа. Использованный в работе новый материал по шельфовой части бассейна, позволяет рассматривать Анадырский бассейн как единое целое. На основе анализа данных полученных в последние несколько лет выявлены закономерности формирования очагов нефтегазогенерации и зон нефтегазонакопления. В результате проведенных исследований прогнозируются новые поисковые объекты и даны рекомендации по проведению поисково-разведочных работ.
Основной целью исследования являлась характеристика особенностей геологического строения и нефтегазоносности различных тектонических зон Анадырского бассейна. Для достижения этой цели решались следующие задачи:
выделение и характеристика основных структурных элементов, составляющих Анадырский бассейн;
реконструкция истории геологического развития бассейна;
характеристика очагов нефтегазогенерации;
выделение нефтегазоносных комплексов и характеристика петрофи-зических свойств слагающих их пород;
характеристика известных и предполагаемых зон нефтегазонакопления и оценка условий сохранности скоплений нефти и газа
Новизна работы заключается в создании современных представлений о геологическом строении одного из крупных нефтегазоносных бассейнов Дальнего Востока. Обобщение всех имеющихся в настоящее время данных по геологическому строению и нефтегазоносности Анадырского бассейна, с использованием новых материалов геофизических и буровых работ как по континентальной, так и по экваториальной частям, позволили создать новые представления о геологическом строении и условиях формирования нефтегазоносности бассейна. Впервые показаны существенные различия в строении морской и континентальной частей Анадырского бассейна.
Практическая значимость диссертации состоит в выделении и обосновании первоочередных объектов для проведения поисково-разведочных работ, а так же в минимизации геологических рисков при их постановке, прежде всего в экваториальной части Анадырского бассейна.
Работа выполнена на базе материалов геологических и геофизических исследований, проведенных в пределах Анадырского бассейна и его горноскладчатого обрамления чукотскими геофизической и нефтегазоразведочной экспедициями работавших на рассматриваемой территории в 60-90 гг. прошлого века. Помимо этого, приняты во внимание некоторые научные обобщения и выводы, приведенные в опубликованных работах российских и зарубежных исследователей. Значительная часть данных заимствована из открытых публикаций, личных архивов Д.И.Агапитова и автора. Кроме того, были использованы, раннее нигде не опубликованные данные, полученные и обработанные ОАО «Сибнефть» в период с 2001 по 2004 гг.
Выражаю большую благодарность за консультации и помощь в работе своему учителю и научному руководителю д.г.-м.н. Ю.К.Бурлину.
Особую признательность приношу руководству компаний ОАО «Сибнефть» А.Л.Корсику, А.Р.Матевосову, М.Е.Ставскому, И.Р.Дияшеву, ОАО «Славнефть» О.А.Щеголеву и ТНК-ВР Ю.С.Красневскому при поддержке и руководстве которых в Анадырском бассейне проводились поисково-разведочные работы последних лет.
Хочется выразить благодарность моим учителям О.К.Баженовой, М.К.Иванову, А.Н.Гусевой, Е.В.Соболевой, Д.С.Оруджевой, Е.Е.Карнюшиной, Е.П.Свистунову, Н.П.Фадеевой, А.Н.Обухову, а также друзьям и коллегам, помогавшим мне на разных этапах выполнения этой работы - Л.С.Маргулису, М.Л.Сен-Жермес, И.А.Мушину, К.Н.Храпову, Дж.Моффату, В.П.Роговскому, В.В.Трофимову, К.В.Козьянину, О.М.Заец, В.В.Корсуню, В.Ю.Андрееву.
По ряду вопросов геологического характера использовались консультации, дополнительная информационная поддержка и техническая помощь сотрудников ряда научных, производственных и административных организаций. В числе таких организаций - с признательностью за оказанную помощь следует указать ГП «Георегион» (Анадырь), УФГП трест «Дальморнефтегеофизика» (Южно-Сахалинск), ГП ПО «Союзморгео» (Геленджик), ВНИГРИ, ГП «Сев-моргео» и ВНИИокеангеология (Санкт-Петербург), геологический факультет МГУ и ВНИИгеофизики (Москва), ОАО «Пангея», Московское отделение компании Schlumberger, WestemGeco (Гатвик), Французский институт нефти (Париж).
Большая благодарность моему отцу и учителю Д.И.Агапитову и всем тем, кто в течение последних 45 лет непосредственно принимал участие в деле поиска и разведки нефти и газа на Чукотке и Беринговом море.
Геолого-геофизическая изученность краткий обзор геолого-геофизической изученности анадырского бассейна и его горно-складчатого обрамления
Прилегающие к Анадырскому бассейну наземные районы его горноскладчатого обрамления в настоящее время полностью покрыты геологической съемкой масштаба 1:200000 и частично - масштаба 1:50000. Отдельные участки горных хребтов и массивов, их предгорий и межгорных депрессий, являвшиеся объектами разведки рудных полезных ископаемых, закартированы с еще большей степенью детальности. В горных районах силами различных научных организаций выполнены разнообразные тематические геологические исследования. На полях развития угленосных нижнепалеогеновых отложений вблизи действующих шахт "Анадырская" и "Беринговская" пробурено большое число мелких разведочных скважин для обеспечения ресурсной базы угледобывающих предприятий. В окрестностях ряда населенных пунктов (г.Анадырь, пос.Угольные Копи, пос. Беринговский и др.) в целях их водоснабжения пробурены мелкие гидрогеологические скважины. Основной объем геологосъемочных и поисково-разведочных работ выполнен геологами Анадырской и Восточно-Чукотской геологоразведочных экспедиций.
В процессе нефтегазопоисковых работ на обрамлении бассейна пробурены две скважины (из общего числа указанных выше): параметрическая скважина №8 Профильная глубиной 2404 м и колонковая скважина К-6 Пыркеойгын-ская глубиной 1200 м (рис. 3).
Для характеристики геологического строения наземной полосы шириной 50-80 км, примыкающей к Анадырскому бассейну и обрамляющей его полукольцом с юго-запада, запада и севера, в данной работе, в основном, использованы два источника, представляющие собой работы чукотских геологов 23 сведённые в 1999 г. Д.И.Агапитовым (ЧНГРЭ). Фрагменты геологической карты северной части Корякского нагорья, хребта Рарыткин и хребта Золотой заимствованы из «Геологической карты Анадырско-Корякского региона», составленной В.А.Захаровым (Анадырская ГРЭ) в соавторстве с геологами Отдела комплексных исследований СВКНИИ (Захаров и др., 1992). Сводная геологическая карта южного побережья Чукотского полуострова составлена В.И.Плясуновым (ГП "Георегион") и незначительно генерализована В.А.Захаровым.
Структуры обрамления, окружающие Анадырский бассейн со стороны моря, в рельефе дна не выражены, слагающие их породы на поверхности дна не обнажены. Местоположение и геологическое строение этих структур отражаются в физических полях: гравитационном, магнитном и волновом.
Что касается самого осадочного бассейна, то в отличие от морской части его наземный сектор изучен более полно, и представления о геологическом строении осадочного чехла и его основания опираются не только на геофизические данные, но и на результаты бурения скважин.
Геологическое картирование Нижне-Анадырской низменности и окружающих территорий масштабами 1:1000000 и 1:500000 было проведено во второй половине 50-х годов. В 1959-60 г.г. площадь Анадырского бассейна и его горное обрамление были покрыты гравиметрической (масштаб 1:1000000) и аэромагнитной (масштаб 1:200000) съёмками. Отдельные участки низменности, примыкающие к горному обрамлению, захвачены более крупномасштабным геологическим картированием. Геологические съемки установили, что вся территория низменности, соответствующая Анадырскому бассейну, покрыта сплошным чехлом рыхлых четвертичных осадков разнообразного генезиса, образовавшихся со среднего плейстоцена до голоцена включительно. Более древние отложения в пределах бассейна скрыты от непосредственного наблюдения под этим четвертичным чехлом. Все выходы на поверхность дочетвертичных пород лежат за пределами Анадырского бассейна и относятся к структурам его обрамления. Весь рассматриваемый район полностью покрыт аэромагнитной и гравиметрической съемками масштаба 1:200000 и частично - съемками масштаба 1:50000. Среднемасштабные геофизические съемки предшествовали сейсмораз-ведочным работам, а крупномасштабные проводились позднее, одновременно с сейсморазведкой и размещались преимущественно на отдельных участках с более сложным геологическим строением.
В 1963-66 гг. в наземной части Анадырского бассейна отработаны 500 км сейсмических профилей КМПВ, а в 1965 г. - начало массовой площадной разведки МОВ ОНП. В период с 1966 по 1980 гг. отработано 9 тыс. км профилей МОВ ОНП. С 1976 г. превалирующим становится метод ОГТ. Материалы КМПВ и площадной сейсморазведки МОВ в настоящее время утратили практическое значение почти для всей территории Нижне-Анадырской низменности и используются лишь выборочно, в частности, в пределах северной окраины бассейна, не освещенной более совершенными сейсмическими методами
Основные особенности тектонического строения анадырского бассейна title2 75 Этапы геологического развития
Анадырский бассейн входит в дугообразную систему тектонически изолированных друг от друга прогибов, протягивающихся прерывистой цепью на шельфе Берингова моря на расстояние 1700-1800 км от юго-западного побережья Аляски до Чукотки. Эти прогибы располагаются вдоль внешней окраины Чукотской и Беринговоморской (подводной) ветвей Охотско-Чукотского вулканогенного пояса. По направлению с запада на восток в эту систему кроме Анадырского и Наваринского бассейнов входят прогибы Св. Павла, Св.Георгия и Бристольский. Анадырский бассейн лежит в российском секторе, Наварин-ский - пограничный (приблизительно одна четверть расположена в российском секторе Берингова моря), остальные бассейны находятся в американском секторе Берингова моря.
Шельф Берингова моря подстилается блоком континентальной земной коры толщиной около 27-30 км (Геологическая карта Беринговоморского региона, 1982). В кайнозойских осадочных прогибах мощность коры может быть и меньше (около 24-27 км), что связано с их соседством с Алеутской глубоководной котловиной, а может быть и с неуравновешенным изостатическим состоянием. Анализ региональной составляющей гравитационного поля позволил И.В.Беляеву предположить уменьшение глубины поверхности Мохоровичича с 30 км на обрамлении Анадырского бассейна до 27 км непосредственно под Анадырским кайнозойским бассейном (Геологическая карта Беринговоморского региона, 1982). На сходные расчетные данные указал А.А.Заболотников. По материалам плотностного моделирования он предположил под Восточно-Анадырским прогибом наличие выступа поверхности М высотой 3-5 км и поверхности Конрада - на 1-3 км (Заболотников, 1985).
Сравнение разрезов всех пяти перечисленных бассейнов указывает на то, что несмотря на некоторые отличия, отражающие прежде всего разные фаци-альные обстановки осадконакопления, существует большое сходство в истории тектонической эволюции этих крупных структур, принадлежащих, очевидно, к единой генетической группе геологических образований.
В пределах суши Анадырский бассейна обрамляется покровно-складчатыми и вулканогенными структурами Корякской горной системы - на юге и западе и Охотско-Чукотского вулканогенного пояса - на севере и востоке (рис. 4). В пределах континентальной части Анадырского бассейна преобладает северо-восточная ориентировка основных структурных элементов, а в акватории Анадырского залива доминирует генеральное юго-восточное структурно-тектоническое направление.
По данным глубокого бурения можно судить о возрасте и вещественном составе пород, слагающих в бассейне верхнюю часть стратисферы до глубины 2,5-3,5 км. Дополнительную информацию предоставляют материалы сейсморазведки, расширяющие представления о геологическом строении бассейна в его прогнутых зонах до глубин максимум 6-8 км.
Наиболее древними отложениями, вскрытыми бурением в Анадырском бассейне, являются вулканогенные и терригенные отложения палеоцена-нижнего эоцена, известные не только в контуре границ бассейна, но и за их пределами - в районах горно-складчатого обрамления, где они находятся в тесной ассоциации с вернесенонскими образованиями. Меловые и более древние отложения в Анадырском бассейне пока не вскрыты, и представления о глубинах их залегания, мощностях и литологии базируются на ненадежных, умозрительных построениях, отражающих ту или иную тектоническую концепцию. Меловые образования, играющие доминирующую роль в структурах обрамления, конечно, подстилают кайнозойскую осадочную линзу, однако об их структурном облике и формационном составе можно судить лишь предположительно.
Корякское покровно-складчатое сооружение, с которым Анадырский бассейн сочленяется по системам взбросов и надвигов, представляет собой сложное сочетание в разной степени деформированных разнородных блоков и, по мнению многих геологов является аккреционной призмой, образованной в результате субдукции океанической плиты Кулу под обширный блок континентальной плиты (Marlow et al., 1983, Turner et al., 1985, Ставский и др., 1988, Зо-неншайн и др., 1990, 1993, С.Д.Соколов, 1992). С севера и востока Анадырский бассейн обрамляется структурами Охотско-Чукотского магматической дуги -меловыми и раннепалеогеновыми вулканическими и плутоническими образованиями и более древними породами, слагающими выступы основания в эрозионных окнах этого вулканического пояса.
На карте магнитных полей над структурами восточного обрамления Анадырского бассейна, которые относятся к Беринговоморской ветви Охотско-Чукотского вулканогенного пояса, отмечается пестрый, мозаичный характер чередующихся аномальных участков с напряженностью от -400 до +900 нТ. Эта мозаика отражает чередование вулканических полей и выступов основания вулканического пояса. Как уже было отмечено выше, вулканический чехол Охотско-Чукотского пояса на Чукотском полуострове имеет небольшую мощность, что объясняет наличие большого количества выходов пород основания, в том числе и докембрийских метаморфических пород. Вероятно, первоначально малая толщина вулканического чехла и последующее возникновение в нем обширных эрозионных окон характерны и для северной части Беринговоморской ветви пояса. В этом случае под плащом плиоцен-четвертичных осадков среди нижнепалеогеновых и меловых эффузивов могут присутствовать меловые гра-нитоиды и выступы более древних пород - вплоть до докембрийских, как это показано О.П.Дундо и Б.Х.Егиазаровым (Геологическая карта Беринговомор-ского региона, 1982).
В пределах наземного сектора Анадырского бассейна установлено, что раннепалеогеновые вулканические породы погружаются в южном направлении под толщу терригенных осадков эоцена-олигоцена и неогена и распространяются на значительной части площади бассейна. Таким образом, Анадырский бассейн может подстилаться частично субдукционным комплексом, частично -породами вулканического дугового массива (Dickinson et al.,1979).
Генерация углеводородов и генерационный потенциал отложений
В пределах перспективных районов Анадырского бассейна выделены предполагаемые очаги наиболее активной генерации УВ, под которыми понимаются зоны наиболее глубокого компенсированного прогибания, в которых максимальные объемы осадочных пород и содержащегося в них органического вещества (ОВ) достигли уровня катагенеза, соответствующего главной фазе нефтеобразования. Генерация и эмиграция УВ - газов начинается уже в протокатагенезе (Рогозина, 1983). Генерация жидких УВ также осуществляется в протокатагенезе, однако, эмиграция их в большинстве типов ОВ начинается на границе ПК/МК; лишь в наиболее липидных сапропелитах в условиях хорошего дренажа эмиграция начинается на ПК2.з. В очагах генерации УВ большая мощность осадочного выполнения обеспечивает термобарический режим, благоприятный для эмиграции УВ. В структурном плане к таким очагам нефтега-зообразования относятся котловины, выделяющиеся в прогибах: Корякская, Чукотская, Николаевская, Соломатовская, Западно-Уэлькальская, Южно-Уэлькальская и Провиденская, а также наиболее погруженная часть глубокого Лагунного, Майницкого и Великореченского прогибов .
Несмотря на принадлежность ОВ трёх комплексов к одному и тому же химико-вещественному типу, сопоставление широкого комплекса детальных органохимических характеристик выявляет различия как в величине, так в структуре генерационного потенциала (под структурой генерационного потенциала ОВ понимается молекулярно-массовое распределение и состав продуктов катагенетического преобразования ОВ). Принято, что величина потенциала определяется суммарным содержанием в ОВ компонентов, деструкция которых приводит к образованию УВ. Структура генерационного потенциала контролируется такими факторами, как состояние гумоидных и липидных компонентов в составе дееспособной части ОВ, генезис липидов и особенности их химического состава, окислительно-восстановительные условия в диагенезе, интенсивность воздействия минеральной среды на ОВ в постдиагенетический период и т.д.
Наибольшим потенциалом генерации обладает ОВ отложений майницко-го горизонта (верхний олигоцен) - 320 мгУВ/г Сорг. ОВ миоценовых и палео-цен-нижнеэоценовых алевропелитов характеризуется значительно меньшими значениями - 220 и 180 мкУВ/г Сорг соответственно. Однако в пересчёте на породу с реальными (средневзвешенным) содержанием Сорг оказывается, что наибольшими генерационными возможностями обладают миоценовые пелиты - 3,3 кгУВ/т породы (Сорг = 1,47%), а оба палеогеновых комплекса уступают ему более, чем в 1,5 раза
Сведения о наличии, количественной характеристике и размещении в геологическом пространстве природных резервуаров в пределах наземной части Анадырского бассейна основаны на лабораторных измерениях образцов керна, материалах каротажа и результатах испытания скважин. Комплекс этих данных дает достаточно полное представление о типе пород-коллекторов, их приуроченности к определенным литолого-стратиграфическим подразделениям разреза, изменениях свойств пород по площади и с глубиной. В данной работе характеризуются те параметры, которые получены в результате лабораторных исследований керна.
Лабораторные измерения петрофизических свойств горных пород, в частности, коллекторских свойств, выполнены в образцах керна всех скважин, пробуренных в Анадырском бассейне и, таким образом, характеризуют все литоло-го-стратиграфические подразделения всех структурно-фациальных зон, выделенных в наземном секторе бассейна. Лабораторные определения пористости, проницаемости и остаточной водонасыщенности выполнены примерно для 6500 образцов керна, причем на долю палеогеновых пород приходится около 30%, а на долю неогеновых - 70% общего объема измерений. Для иллюстрации полученных результатов в сводных таблицах использованы данные по 50% пробуренных скважин, что дает достаточно полное представление о коллекторских свойствах песчаников в разрезах Анадырского бассейна (Agapitov et al., 1992, Маргулис и др., 2002, Маргулис и др., 2003, Иванов и др., 2004). Песчаники изучены во всех скважинах и являются главным литологическим компонентом природных резервуаров бассейна.
Сведения об основных коллекторских свойствах песчаников приведены в таблицах 3, 4, 5 и свидетельствуют о том, что песчаники с достаточно высокой открытой пористостью и межзерновой проницаемостью, а также с низкой остаточной водонасыщенностью (то есть с удовлетворительной эффективной пористостью) встречаются во всех стратиграфических подразделениях всех структурно-фациальных зон, освещенных бурением.
