Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Изученность территории геолого-геофизическими методами 16
Глава 2 Геологическое строение и нефтегазоносность вендских терригенных отложений территории ангаро ленской ступени 28
2.1 Стратиграфия 28
2.1.1 Архей-протерозойский фундамент 28
2.1.2 Рифей 29
2.1.3 Венд 32
2.1.4 Кембрий 38
2.1.5 Ордовик 43
2.2 Тектоника 44
2.2.1 Структура фундамента и осадочного чехла 44
2.2.2 Дизъюнктивная тектоника 49
2.2.3 Трапповый магматизм 53
2.3 Обобщение представлений о палеогеографии вендских терригенных отложений 56
2.4 Нефтегазоносность 65
2.4.1 Нефтегазоносные комплексы 65
2.4.2 Модели основных месторождений углеводородов 73
ГЛАВА 3 Материалы и методика сейсмогеологических построений и комплексной интерпретации геолого геофизических данных 86
3.1 Интерпретация сейсморазведочных материалов и основные этапы структурных построений 86
3.2 Акустическая характеристика венд-нижнекембрийского разреза 92
3.3 Анализ петрофизических данных и определение эффективных толщин 97
3.4 Методические приемы оценки качества коллекторов по сейсмическим данным 111
ГЛАВА 4 Сейсмогеологические модели строения продуктивных горизонтов вендского терригенного комплекса 120
4.1. Парфеновский горизонт 120
4.2 Боханский горизонт 136
4.3 Базальный горизонт 142
ГЛАВА 5 Перспективы нефтегазоносности вендского терригенного комплекса 151
Заключение 166
Литература
- Венд
- Структура фундамента и осадочного чехла
- Акустическая характеристика венд-нижнекембрийского разреза
- Боханский горизонт
Введение к работе
Актуальность, степень разработанности.
В настоящее время с территорией Ангаро-Ленской НГО связаны перспективы наращивания запасов и создания крупного центра добычи газа в Восточной Сибири. В разработанной Министерством энергетики Российской Федерации совместно с ОАО «Газпром» и рядом научно-исследовательских организаций, в том числе ИНГГ СО РАН, «Генеральной схеме развития газовой отрасли России на период до 2030 г.» в качестве одного из главных проектов предусмотрено создание Иркутского газодобывающего кластера на базе Ковыктинского и Чаяндинского месторождений. Газ этих месторождений является комплексным сырьем, содержащим помимо метана углеводородные газы С2-С4 (этан, пропан, бутан), конденсат и гелий. Освоение этих территорий должно дать мощный толчок развитию на юге Восточной Сибири и на Дальнем Востоке новых направлений промышленности – газопереработки, газохимии и др.
На территории Сибирской платформы и в особенности на Ангаро-
Ленской ступени большая часть ловушек углеводородов являются
неантиклинальными, литологически ограниченными. Этот вывод
основывается на результатах детальных исследований А.А. Трофимука,
В.Н. Воробьева, А.Э. Конторовича, М.М. Мандельбаума, Н.В.
Мельникова, В.В. Самсонова, В.С. Старосельцева, Б.Л. Рыбьякова, Л.Ф. Тыщенко, Г.Г. Шемина, З.А. Акульчевой, Ю.Л. Брылкина, В.А. Ващенко, Т.И. Гуровой, Д.И. Дробота, И.П. Карасева, К.С. Кондриной, Е.Н. Мещерской, С.А. Моисеева, Я.К. Писарчик, Б.Л. Рыбьякова, Ю.К. Советова, В.А. Топешко, К.С. Турицына, Л.Ф. Тыщенко, Л.С. Черновой, Б.А. Фукса и др. Последние 15 лет исследования литологии и коллекторских свойств терригенных отложений венда центральных районов Ангаро-Ленской ступени выполнялись специалистами ФГУП (ныне ОАО) «Иркутскгеофизика» под руководством В.А. Ващенко, ОАО «НПЦ «Тверьгеофизика» под руководством Г.Г. Яценко, А.Ф. Боярчука, ИНГГ СО РАН под руководством Е.М. Хабарова и И.В. Вараксиной.
Успешность проведения геологоразведочных работ на территории Ангаро-Ленской НГО в значительной степени определяется выбором
методов при прогнозе развития коллекторов в конкретных геологических
условиях. Традиционные методы прогнозирования ловушек на основе
динамических параметров сейсмических волновых полей, применявшиеся
специалистами ФГУП «Иркутскгеофизика» на Ковытинском
месторождении, вследствие различий в строении терригенных отложений и распределении их фильтрационно-емкостных свойств показали низкую эффективность на других участках объекта исследований.
Выполненный в рамках настоящей работы комплексный анализ данных сейсморазведки, ГИС и петрофизических исследований на примере центральной части НГО позволил обосновать зональные критерии прогноза для территории, смежной с Ковыктинским месторождением. Выполненная оценка начальных ресурсов УВ имеет вероятностный характер, что отражает наиболее современные тенденции в оценке перспектив нефтегазоносности не только в отечественной, но и зарубежной практике. В результате комплексного анализа геолого-геофизических данных впервые выполнена раздельная оценка перспектив для каждого продуктивного горизонта.
Цель исследования. На основе интерпретации комплекса данных
ГИС, сейсморазведки и глубокого бурения выявить особенности
геологического строения, разработать критерии качества коллекторов и
оценить перспективы нефтегазоносности вендских терригенных
отложений Ангаро-Ленской нефтегазоносной области.
Научная задача. На основе комплексного анализа материалов литолого-седиментологических, петрофизических исследований и ГИС выявить закономерности распределения емкостных и акустических свойств терригенных отложений; построить сейсмогеологические модели вендских терригенных горизонтов; разработать методические приемы оценки качества коллекторов на примере территории, объединяющей Ковыктинское, Ангаро-Ленское, Левобережное месторождения и ряд смежных площадей; оценить начальные суммарные ресурсы вендского терригенного комплекса Ангаро-Ленской нефтегазоносной области.
Этапы исследований.
-
Детальное расчленение по материалам ГИС разрезов скважин, корреляция разрезов вендских терригенных отложений и уточнение стратиграфических разбивок.
-
Анализ данных литолого-седиментологических исследований и обобщение информации об условиях формирования терригенных отложений венда территории исследований.
-
Создание сейсмического интерпретационного проекта, корреляция опорных отражающих горизонтов венда и нижнего кембрия, построение структурных карт, карт толщин комплексов, свит и
продуктивных горизонтов, карт динамических параметров в интервале продуктивных толщ.
-
Анализ данных петрофизических исследований, обоснование граничных значений петрофизических параметров и анализ взаимосвязи петрофизических и геофизических свойств пород-коллекторов.
-
Анализ взаимосвязи динамических параметров отраженных волн и петрофизических свойств разреза, выявление критериев прогноза коллекторов.
-
Построение карт распространения улучшенных коллекторов в продуктивных горизонтах вендского терригенного комплекса.
-
Построение карт перспектив нефтегазоносности вендского терригенного комплекса, оценка начальных геологических и извлекаемых ресурсов УВ.
Защищаемые положения.
-
Литологические, петрофизические и акустические характеристики продуктивных горизонтов терригенного венда в пределах Ангаро-Ленской НГО существенно различаются как по площади, так и по разрезу, и в значительной степени зависят от обстановок осадконакопления и постседиментационных изменений осадочных пород. Наилучшими коллекторами являются отложения аллювиального и дельтового типов, выявленные на Ковыктинском, Братском, Ангаро-Ленском месторождениях и других площадях. Для этих пород характерны пониженные акустические свойства. Отложения других фациальных типов отличаются пониженными емкостными свойствами и акустически слабо дифференцированы относительно алеврито-аргиллитовых пород.
-
Влияние на характер волнового поля отраженных волн, формирующихся на границах маломощных и акустически слабоконтрастных пластов, на большей части территориии Ангаро-Ленского и Левобережного месторождений несущественно. С этим связана незначительная дифференциация амплитуд в районе газонасыщенных и непродуктивных скважин, что обуславливает низкую эффективность их применения в качестве прогнозного критерия на Ангаро-Ленском и Левобережном месторождениях.
-
Эффективный прогноз коллекторов в вендском терригенном комплексе по сейсмическим данным обеспечен тесной взаимосвязью емкостных и акустических свойств продуктивных отложений, что доказано на примере Ковыктинского месторождения. Для более достоверного прогнозирования коллекторских свойств отложений на других площадях в пределах Ангаро-Ленской НГО необходимо
использование комплекса параметров сейсмического волнового поля.
Применительно к центральным районам Ангаро-Ленской НГО
эффективно совместное использование величин временного интервала между границами продуктивного горизонта и суммарных амплитуд в этом интервале.
4. С использованием разработанных критериев были
уточнены модели распространения коллекторов в терригенном венде на территории центральных районов Ангаро-Ленской ступени. На основе полученных результатов впервые были построены карты перспектив нефтегазоносности по каждому из продуктивных горизонтов терригенного комплекса, что позволило провести обоснованную переоценку ресурсов УВ в целом по Ангаро-Ленской НГО.
Фактический материал. В основу диссертации положены результаты исследований, выполненных автором в рамках работ ИНГГ СО РАН по программам НИР, а также проектов, выполнявшихся по заказам компании-недропользователя ООО «Петромир».
В процессе подготовки работы был выполнен анализ
значительного объема информации, включавший комплекс каротажных диаграмм по более чем 100 глубоким скважинам, результаты литолого-седиментологических, петрофизических исследований керна 20 скважин, данные по испытаниям продуктивных пластов, данные ВСП по 3 скважинам, сейсмические временные разрезы МОГТ 2D в объеме 5075 км, а также представленные в виде графических приложений материалы сейсморазведочных работ, проводившихся на территории Левобережного и Ангаро-Ленского месторождений в 2010-2012 гг.
Теоретические основы решения поставленной задачи, методы исследования.
В рамках диссертационной работы построение
сейсмогеологических моделей терригенных горизонтов, прогноз качества
коллекторов и оценка перспектив нефтегазоносности выполнялись на базе
классических и современных методических подходов (выделение
коллекторов в разрезах скважин по граничным значениям
петрофизических и геофизических параметров; моделирование
сейсмических волновых полей на основе материалов ГИС для прогнозирования геологического разреза; сейсмостратиграфический и сейсмофациальный анализ поля отраженных волн; геологический способ оценки ресурсов по удельным плотностям запасов углеводородов на единицу площади метода геологических аналогий), которые находят широкое применение как в отечественной, так и в зарубежной практике.
Принципы корреляции вендских терригенных отложений
рассматривались в работах С.Л. Арутюнова, В.Н. Воробьева, Д.И. Дробота,
А.Н. Золотова, Г.Г. Лебедя, Н.В. Мельникова, В.В. Самсонова, Л.Ф. Тыщенко, С.А. Моисеева, Е.М. Хабарова, В.А. Топешко и др.
Палеогеография терригенного венда на территории Ангаро-Ленской НГО рассматривалась в работах З.А. Акульчевой, И.В. Вараксиной, Т.И. Гуровой, Н.В. Мельникова, Я.К. Писарчик, Ю.К. Советова, В.А. Топешко, А.М. Фомина, Е.М. Хабарова, Л.С. Черновой и др.
Интерпретация данных геофизических и петрофизических исследований базировалась на основных принципах, изложенных в работах Г.Е. Арчи, Ю.Л. Брылкина, В.А. Ващенко, Б.Ю. Вендельштейна, В.А. Дахнова, В.М. Добрынина, С.С. Итенберга, Д.А. Кожевникова, Н.Ф. Козяра, В.С. Муромцева, М.М. Элланского и др.
На этапе разработки критериев качества коллекторов использовались принципы сейсмостратиграфии и сейсмофациального анализа, которые традиционно применяются в нефтегазопоисковой сейсморазведке и изложены в работах И.И. Бобровника, П.Р. Вейла, Ю.Б. Гладенкова, В.А. Конторовича, Р.М. Митчема, Ч. Пейтона, Р. Шерифа и др.
Основы и современные модификации методов количественной оценки ресурсов УВ изложены в работах М. Д. Белонина, Л.М. Бурштейна, Н.И. Буялова, М.Ф. Двали, В.И. Демина, М.К. Калинко, К.А. Клещева, А.Э. Конторовича, СП. Максимова, Ю.П. Миронычева, М.С. Моделевского, В.Д. Наливкина, С.Г. Неручева, В.В. Семеновича, А.А. Трофимука, Э.Э. Фотиади, В.И. Шпильмана и др.
Научная новизна.
Комплексный анализ геолого-геофизических материалов по терригенному комплексу венда на примере центральной части Ангаро-Ленской НГО позволил выявить основные различия в строении, распределении петрофизических и акустических свойств отложений и связанных с ними эффектов в сейсмическом волновом поле.
Применительно к исследованной территории разработаны критерии прогноза коллекторов:
в результате анализа петрофизических материалов установлено сходство граничных параметров коллекторов для парфеновского, боханского и базального горизонтов Ангаро-Ленского, Левобережного и Ковыктинского месторождений, показана связь качества коллекторов и их фациальной природы;
на основе сравнительного анализа данных ГИС, петрофизических исследований и результатов моделирования волнового поля обоснована необходимость раздельного прогнозирования коллекторских свойств в пределах Ковыктинского месторождения и смежных территорий;
обосновано использование комплексного прогнозного критерия
применительно к территориям, на которых продуктивные
горизонты характеризуются мозаичным распространением.
Впервые выполнена раздельная оценка начальных геологических
и извлекаемых ресурсов УВ по продуктивным горизонтам терригенного
комплекса венда и построены карты перспектив нефтегазоносности.
Достоверность научных результатов обеспечивается:
максимально полным использованием имеющихся геолого-геофизических материалов;
применением современных методов интерпретации геолого-геофизических материалов, опирающихся на классические и новейшие методические приемы; использованием современных интерпретационных программных пакетов GS Surfer, Solver, Kingdom Software, W-Seis и Log Manager (разработка ИНГГ СО РАН);
мультидисциплинарным характером выполненных исследований, включающих как материалы геофизических методов, так и данные лабораторных анализов керна и кернового материала.
Теоретическая и практическая значимость, реализация работы.
Сейсмогеологические модели строения вендских терригенных отложений, уточненные модели распространения коллекторов на территории Ангаро-Ленской НГО, карты перспектив нефтегазоносности продуктивных горизонтов вендского терригенного комплекса могут быть использованы для уточнения моделей месторождений на исследованной территории, при выполнени новых подсчетов запасов и оценки ресурсов УВ, а также для проектирования геологоразведочных работ за счет средств федерального бюджета и средств недропользователей.
Разработанные в процессе проведения исследований методические приемы могут быть использованы для прогноза качества терригенных коллекторов в других регионах Сибирской платформы.
Апробация работы.
Результаты проведенных исследований геологического строения вендского терригенного комплекса были использованы при подготовке программы геологоразведочных работ на территориях Ангаро-Ленского и Левобережного месторождений.
Основные результаты проведенных исследований освещены в 20 публикациях: 4 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 6 статей в других рецензируемых изданиях, 10 статей в сборниках материалов и тезисов конференций различного уровня: Сибирская
Международная конференция молодых ученых по наукам о Земле
(Новосибирск, 2010, 2012, 2016), Всероссийская молодежная научная
конференция с участием иностранных ученых «Трофимуковские чтения»
(Новосибирск, 2011), Международный научный конгресс «ГЕО-Сибирь»
(Новосибирск, 2011, 2012, 2014, 2015), Всероссийская научная
конференция молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы
геологии нефти и газа Сибири (Новосибирск, 2014), Всероссийская
конференция, посвященной 85-летию ВНИГРИ «Проблемы
воспроизводства запасов нефти и газа в современных условиях» (Санкт-
Петербург, 2014), Всероссийская молодежная научно-практическая
школа-конференция «Науки о Земле. Современное состояние»
(Геологический полигон "Шира", республика Хакасия, 2014, 2015), Всероссийская молодежная конференция «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2015).
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и заключения. Общий объем работы 187 страниц машинописного текста, включая 68 иллюстраций и 5 таблиц. Библиографический список включает 164 наименования.
Венд
С этого времени начинается активное изучение геологического строения и нефтегазоносности юга Лено-Тунгусской провинции, включающее геологическую съемку различных масштабов, бурение и геофизические (магнито-, грави- и электроразведочные) работы. Исследованиями на территории Ангаро-Ленской ступени в эти довоенные годы занимались Е.С. Бобин, А.Г. Вологдин, В.С. Карпышев, М.М. Одинцов, А.А. Предтеченский, К.А. Прокопов, Г.Е. Рябухин, И.Н. Стриженов, А.С. Хоментовский и др. Результаты этих исследований позволяли оценить перспективы нефтеносности нижнепалеозойских отложений достаточно высоко. М.М. Одинцовым и П.П. Скабичевским в это же время была составлена первая тектоническая схема юга Сибирской платформы.
В годы Великой Отечественной войны геологоразведочные работы резко сократились. Несмотря на это, силами Восточно-Сибирского геологоразведочного треста на территории Иркутской области проводятся средне- и крупномасштабные геологические съемки, маршрутные исследования и структурное картирование. В этот период были получены новые данные, подтверждающие возможную нефтеносность кембрийских отложений.
Прерванные войной нефтепоисковые работы были продолжены в 1948 г., в основном на юге территории, где было начато бурение ряда опорных стратиграфических скважин. Расширяются и геофизические работы – в 1946 г. в г. Иркутске была создана Восточная геофизическая экспедиция, которую впоследствии преобразовали в Восточный геофизический трест. В 1948 г. здесь же была создана опытная сейсмическая партия, задачей которой было изучение карбонатно-соленосного разреза кембрия. Первые незначительные притоки углеводородов были получены в 1949-1950 гг. на Большеразводнинской и Осинской площадях. Впоследствии нефтегазопроявления и незначительные притоки нефти были получены на Балыхтинской, Атовской, Южно-Радуйской, Парфеновской, Христофоровской, Бильчирской и Биркинской площадях. В результате было установлено, что залежи углеводородов могут быть связаны с песчаниками мотской (после принятия официальных стратиграфических схем МРСК – чорской) свиты и доломитами осинского горизонта. Одновременно было выявлено несоответствие структурных планов над- и подсолевых отложений, что затруднило оценку перспективности поднятий, выявленных геологической съемкой и структурным картированием. Исследования проводились под руководством М.М. Мандельбаума, И.П. Карасева, В.В. Самсонова, А.Н. Золотова, К.А. Савинского и др.
В 1956 г. В.Г. Васильевым, Л.Г. Гришиным, И.П. Карасевым и др. предлагается план региональных геофизических работ и опорного бурения на 1957-1975 гг. В результате проводимых работ были получены притоки газа на ряде площадей, а также приток нефти из осинского горизонта на Атовской площади.
В 1960 г. академик А.А. Трофимук в статье «Нефтегазоносность Сибирской платформы» [Трофимук, 1960] дал теоретическое обоснование перспектив нефтегазоносности рифейских и нижнепалеозойских отложений и основных направлений поиска нефти и газа в Восточной Сибири.
В соответствии с планом региональных работ, предложенным В.Г. Васильевым, Г.Л. Гришиным, И.П. Карасевым и др. в 1961 г. было начато бурение на Марковской площади Непско-Ботуобинской НГО, где в 1962 г. был получен мощный фонтан нефти из осинского горизонта нижнего кембрия [Непско-Ботуобинская…, 1986]. С этого времени начинается интенсивное бурение и геофизические работы на территории Непско-Ботуобинской НГО, что привело к открытию в 1970 г. Ярактинского месторождения.
В значительных объемах продолжалось бурение и в пределах Ангаро-Ленской НГО. В результате были получены притоки нефти и газа на целом ряде площадей (Подволочной, Иркутской, Грузновской, Балаганкинской и др.) из терригенных продуктивных отложений венда и некоторых карбонатных резервуаров. В 1975 г. было открыто Братское газоконденсатое месторождение.
С 1970 г. по поручению Министерства геологии СССР работы по научному обоснованию поисков нефти и газа на Сибирской платформе возглавил коллектив СНИИГГИМСа под руководством В.С. Суркова и А.Э. Конторовича. С этого времени регулярно в МГ СССР начали поступать технико-экономические доклады, в которых был выполнен детальный анализ ранее выполненных исследований и определялись направления дальнейших поисково-разведочных работ. Весь этот комплекс работ привел к тому, что этап развития нефтепоисковых работ на территории Непско-Ботуобинской и Ангаро-Ленской НГО можно назвать этапом создания сырьевой базы нефтяной и газовой промышленности в Восточной Сибири. Планирование геологоразведочных работ осуществлялось на базе программно-целевого метода. Используя теоретические разработки и созданный в СНИИГГИМСе пакет программ имитационного моделирования геологоразведочного процесса, СНИИГГИМСом, ИГиГ АН СССР (ныне – ИНГГ СО РАН), ВостСибНИИГГИМСом, ВНИГНИ, ВНИГРИ и производственными организациями разработаны «Комплексная программа геологоразведочных работ на нефть и газ на Сибирской платформе на 1981-1985 гг. и «Комплексная целевая научно-производственная программа ускоренной подготовки запасов нефти и газа на территории Сибирской платформы в 1986-90 гг. и на период до 2005 г.». Весь комплекс работ на нефть и газ осуществлялся по договору между МГ СССР и Сибирским отделением АН СССР в рамках программы «Сибирь». Из нее была выделена самостоятельная подпрограмма «Нефть и газ Сибирской платформы», координаторами которой являлись А.А. Трофимук, А.Э. Конторович, В.С. Сурков, Н.В. Черский, М.М. Мандельбаум. В период с 1970 до начала 1990-х в результате проведенных в значительных объемах геологоразведочных работ была открыта большая часть месторождений Сибирской платформы (Среднеботуобинское, Верхнечонское, Талаканское, Юрубчено-Тохомское и др.), в том числе в пределах исследуемой территории – уникальное Ковыктинское месторождение.
С начала 90-х годов объемы геологоразведочных работ практически на всей территории Сибирской платформы резко сократились. Бурение в очень малых объемах проводилось лишь на Юрубчено-Тохомском месторождении.
Структура фундамента и осадочного чехла
Венд, как надрегиональное стратиграфическое подразделение (система), был выделен Б.С. Соколовым (1952, 1964) в пределах Восточно-Европейской платформы, а позже и на территории других регионов. В современном варианте стратиграфической шкалы России, принятой МСК в 2001 г., нижняя и верхняя границы вендской системы датируются как 600 млн. лет и 535±1 млн. лет, соответственно [Стратиграфический…, 2006]. В Международной стратиграфической шкале (2013) вендской системе соответствует эдиакарий с границами, соответственно, 635 и 541±1 млн. лет. В разработку стратиграфии венда для юга Сибирской платформы наибольший вклад внесли такие специалисты, как В.И. Авдеева, С.Л. Арутюнов, А.В. Благодатский, С.С. Брагин, Е.П. Бутаков, В.Н. Воробьев, Т.Ф. Галимова, Т.А. Дольник, М.А. Жарков, В.П. Жерновский, Л.К. Качевский, Е.К. Ковригина, П.Н. Колосов, Г.Г Лебедь, Я.К. Писарчик, Н.В. Мельников, В.Г.Пятилетов, В.А. Рудавская, М.А. Семихатов, Ю.К. Советов, Б.С. Соколов, А.М. Станевич, Н.В. Суханова, В.И. Сухоруков, В.А. Топешко, Л.Ф. Тыщенко, З.Х. Файзуллина, В.В. Хоментовский, Э.И. Чечель, М.А. Цахновский, В.Ю. Шенфиль, М.С. Якшин и многие другие [Соколов, 1952, 1964; Хоментовский и др., 1972; Тыщенко, Лебедь, 1976; Советов, 1977; Бутаков, Викс, Скоробогатых, 1978; Тыщенко, 1980; Мельников и др., 1981; Тыщенко, Файзуллина, 1982; Шенфиль, 1986, 1991; Шемин, 1991; Хоментовский, Карлова, 1992; Хоментовский, Файзуллин, Карлова, 1998 и др.].
Последние из принятых МРСК схем [Решения…, 1989], которые и в настоящее время находят широкое применение в практике геологоразведочных работ, содержат ряд существенных изменений. Одним из них является выделение региональных горизонтов, в пределах которых объединены по латерали местные стратиграфические подразделения – свиты и подсвиты. Мотская свита, объединяющая непский, тирский и даниловский региональные горизонты (в современном понимании) и до 1986 г. датировавшаяся нижним кембрием, в новой схеме датирована вендом и выделена в ранг серии. В разрезе мотской свиты отмечены значительные различия в литологическом составе – от терригенного (до 1986 г. - нижнемотская подсвита) до существенно карбонатного (средне- и верхнемотская подсвиты). В отличии от тирского и непского горизонтов, литологический состав которых в значительной мере меняется по латерали, даниловский характеризуется относительным однообразием, что выразилось в «сквозных» названиях свит по большинству районов. В его разрезе выделено три подгоризонта: нижний, средний и верхний (юряхский), последний из которых датирован венд-кембрием.
Нововведением в схемах 1989 г. также является буквенно-цифровая индексация продуктивных горизонтов [Воробьев, Рябкова, Топешко, 1982; Воробьев, Александров, Моисеев, 1986]. Сложности корреляции и прогноза распространения продуктивных горизонтов вендского терригенного комплекса связаны, прежде всего, с их литофациальной неоднородностью и значительной изменчивостью как по латерали, так и по вертикали. На начальных этапах проведения геологоразведочных работ в пределах Ангаро-Ленской НГО горизонтам песчаников присваивались названия согласно местоположению (Парфеновская, Боханская, Шамановская площади). В дальнейшем накопление геолого-геофизических материалов по новым площадям позволили сопоставить разрезы скважин и выявить региональный характер распространения ряда продуктивных горизонтов терригенного комплекса. Важным и до конца не решенным вопросом остается сопоставление выделенных горизонтов с их аналогами в соседних нефтегазоносных областях. В частности, в работах, посвященных сопоставлению продуктивных горизонтов Ангаро-Ленской ступени и Непско-Ботуобинской антеклизы [Тыщенко, 1980; Решения…, 1989; Стратиграфия…, 2005; Моисеев, Топешко, Гой, 2008 и др.] зачастую отражены кардинально противоположные мнения об их корреляции. В настоящем исследовании автором использован вариант сопоставления продуктивных горизонтов и их индексации, предложенный С.А. Моисеевым и В.А. Топешко [Моисеев, Топешко, Гой, 2008].
Необходимо отметить, что многие весьма существенные положения стратификации древних толщ региона и после принятия решений МРСК остаются дискуссионными. В частности, одним из них является вопрос о верхней и нижней границах вендской толщи. Современное состояние изучения этого и других вопросов стратиграфии Сибирской платформы освещено в ряде работ, в частности в коллективной монографии, опубликованной под редакцией Н.В. Мельникова [Стратиграфия…, 2005]. Несколько отличный вариант корреляции представлен в работе Г.Г. Шемина [Шемин, 1991]. Эти стратиграфические схемы по детальности расчленения и корреляции принципиально не отличаются от приведенной в работе [Решения…, 1989]. Однако, существенные различия имеются в трактовке отдельных стратиграфических подразделений, в количестве и геохронологическом объеме седиментационных перерывов.
Вендские отложения распространены на всей территории Ангаро-Ленской ступени. По составу вендский разрез четко подразделяется на две крупные толщи: нижнюю, преимущественно терригенную, которая распространена на большей части территории и отсутствует только на северо-востоке, и верхнюю – преимущественно карбонатную, распространенную повсеместно. Согласно стратиграфическим схемам МКС, в составе венда обособлено три региональных горизонта комплексного обоснования (ГКО) – непский, тирский, даниловский (см. рисунок 4) [Решения.., 1983; 1989; Стратиграфия…, 2005; Мельников, 2009]. В ряде последних работ непский горизонт отнесен к нижнему отделу, а тирский и даниловский – к верхнему отделу вендской системы [Стратиграфия..., 2005].
На большей части Ангаро-Ленской ступени (Рисунок 5) непский региональный горизонт выделяется в объеме нижнечорской подсвиты, которая начинается невыдержанным пластом разнозернистых песчаников (базальный горизонт). Выше они перекрываются алевролитами с прослоями мелкозернистых песчаников, которые, в свою очередь, сменяются на зеленовато-серые и буроватые мелкозернистые песчаники (боханский и шамановский горизонты) мощностью 10-40 м. Венчают нижнечорскую подсвиту темно-коричневые аргиллиты и алевролиты, часто с существенной примесью доломитового материала. Толщина подсвиты на западе составляет 165 – 330 м, в центральной части территории – 85-180 м.
В Верхнеангарской зоне распространена хужирская свита, залегающая на размытой поверхности предположительно верхнерифейских пород и являющаяся аналогом нижнечорской подсвиты. Сложена хужирская свита кварцевыми и кварц-полевошпатовыми песчаниками, в основании гравелитовыми, с прослоями алевролитов. Толщина подсвиты составляет 90-115 м.
Тирский региональный горизонт распространен несколько шире непского и включает в пределах Ангаро-Ленской ступени верхнюю подсвиту чорской свиты и космическую свиту. Верхняя подсвита чорской свиты развита на большей части Ангаро- Ленской ступени и представлена пачкой песчаников (парфеновский горизонт), перекрытых коричневыми алевролитами и аргиллитами с прослоями мергелей и мелкозернистых песчаников. Толщина подсвиты меняется от 35 до 230 м.
Акустическая характеристика венд-нижнекембрийского разреза
Литолого-фациальные исследования имеют чрезвычайно важное значение при оценке перспектив нефтегазоносности осадочных комплексов и отдельных продуктивных горизонтов. Применительно к южным районам Сибирской платформы они выступают в качестве одного из ведущих факторов прогноза нефтегазоносности, поскольку поиски залежей нефти и газа в их пределах в основном сводятся к поиску литологических ловушек нефти и газа. Поэтому анализу и обобщению результатов палеогеографических реконструкций, выполненных на территории Ангаро-Ленской ступени в разные годы, в настоящей работе придается весьма большое значение.
В центральных и южных районах Сибирской платформы выполнены значительные объемы литолого-палеогеографических исследований. Палеогеография вендских отложений территории Ангаро-Ленской ступени была предметом изучения таких специалистов, как Ю.А. Брылкин, И.В. Вараксина, Т.И. Гурова, Л.И. Килина, Н.В. Мельников, Я.К. Писарчик, Ю.К. Советов, Л.Ф. Тыщенко, А.М. Фомин, Е.М. Хабаров, Л.С. Чернова и др. Наиболее детальные литолого-палеогеографические карты последнего поколения, охватывающие всю территорию района исследований, опубликованы в работах специалистов ФГУП СНИИГГиМС и ИНГГ СО РАН. Они построены на базе детальной корреляции отложений по узким стратиграфическим интервалам (на уровне свит, подсвит, пластов) [Мельников, Шемин, Ефимов, 1989; Шемин, 2007; Мельников, 2009].
Одним из важнейших моментов в истории вендского осадконакопления на территории исследований, вероятно, следует считать морфотектоническую перестройку и смену направлений сноса осадочного материала на рубеже непского и тирского циклов осадконакопления [Писарчик, 1963; Советов, 1977 и др.]. К началу непского (в период работы Я.К. Писарчик возраст этой части разреза считался раннекембрийским) седиментационного цикла южная оконечность Сибирской платформы представляла собой пенепленизированную сушу, на которой происходили процессы химического выветривания. На юго-востоке (Прибайкалье) и западе (северная часть Присаянья) эта суша обрамлялась зонами интенсивного прогибания и осадконакопления. По мнению Н.В. Мельникова и др. [Мельников, Шемин, Ефимов, 1989], значительную роль в поставке осадочного материала играли также некоторые внутриплатформенные поднятия. Это вывод подтвержден результатами бурения на ряде площадей Байкитской антеклизы, где в вендском терригенном разрезе выявлены отложения пролювиальных конусов выноса, направленных от крупных поднятий в периферические прогибы [Карнюшина и др., 2007]. В это время морской бассейн занимал центральные и северные районы Присаяно-Енисейской синеклизы, Ангаро-Ленской ступени и ряда соседних областей. Преимущественно песчаниковые разрезы тяготеют, как правило, к береговым частям бассейна седиментации. На отдельных участках низкой суши вблизи краевых источников сноса были сформированы аккумулятивные равнины. Южная часть платформы (Присаяно-Енисейская синеклиза, Ангаро-Ленская ступень, юго-западное окончание Непско-Ботуобинской антеклизы) в непское время представляли собой прибрежную равнину, временами заливавшуюся морем. Эти выводы основаны, главным образом, на изменении гранулометрического состава обломочного материала [Писарчик, 1963; Советов, 1977; Мельников, Шемин, Ефимов, 1989].
На основании проведенных в ИНГГ СО РАН исследований Е.М. Хабаровым и др. был сделан вывод о том, что плохо сортированные, пологокосослоистые литито-кварцевые песчаники базального горизонта сформировались в условиях русел, переработанных приливно-отливными течениями, а также в начальную фазу морской трансгрессии [Моисеев, Хабаров, 2006ф]. Породы, залегающие выше по разрезу, судя по форме кривой ГК, накапливались в условиях постепенного углубления бассейна, в котором в отдельные отрезки времени формировались бары, возможно, устьевые. Сходные обстановки накопления осадков предполагаются для базальных отложений, вскрытых скважинами Левобережная № 7 и Правобережная № 1. На баровые фации, вскрытые в скв. № 9 Левобережной, по мнению автора диссертационной работы, указывают мощные интервалы разреза с косой разнонаправленной слоистостью, относительно хорошей сортировкой обломочного материала, увеличением зернистости вверх по разрезу в отдельных осадочных ритмах. В основании разреза также выделены интервалы с однонаправленной, слабонаклонной либо субгоризонтальной слоистостью, более грубозернистым составом, зачастую со значительной долей гравелитового материала, сформированные в русловых обстановках (возможно, дельтовых проток).
Боханский горизонт, по мнению специалистов-литологов ИНГГ СО РАН, в пределах изученного района представлен преимущественно отложениями баров, зачастую переработанных приливно-отливными процессами, и мелкого, реже – средней глубины шельфа [Моисеев, Хабаров, 2006ф]. Мощные баровые фации фиксируются в основании боханского горизонта в скв. Ангаро-Ленская № 3 и Правобережная № 1, 2. В скв. № 8 Правобережной площади вскрыты преимущественно отложения мелкого и среднего шельфа. Анализ описания литологии и формы кривых ГИС скважин соседних площадей по аналогии с упомянутыми выше скважинами, охарактеризованными керновым материалом, позволяет прогнозировать развитие баровых фаций и на ряде площадей в южной части территории исследования (Знаменская, Коркинская, Чиканская площади). В скв. Левобережная № 7 преобладают более глубоководные фации среднего шельфа.
Осадочные слои верхней части боханского горизонта в восточной части Ангаро-Ленского месторождения формировались в обстановках мелководного шельфа с илистой седиментацией. В самом конце боханского времени седиментация происходила в пределах крупной баровой системы [Моисеев, Хабаров, 2006ф]. Наиболее мощные песчаники барового генезиса вскрыты в скв. Правобережная № 2. В пределах Левобережного месторождения (скв. Левобережная № 7, Подволочная № 161) в конце боханского времени, судя по форме и значениям кривых ГК, преобладали обстановки среднего шельфа с тонкосиликокластическими осадками и маломощными «языками» выдвигавшихся баров. Мощные песчаные комплексы на этом уровне отмечаются также западнее (скв. Усть-Кадинская № 162, Добчурская № 159) и севернее (скв. Чорская № 115) Левобережного месторождения.
Как следует из вышеизложенного, боханский горизонт на исследуемой территории формировался преимущественно в баровых обстановках, подчиненное значение имеют фации мелкого и среднего шельфа. Поскольку данные структурно-текстурной характеристики пород горизонта на территории Ковыктинской, Грузновской и др. площадей отсутствуют, то возможно сопоставление фаций только по данным каротажа. Можно предполагать, что во время формирования боханского горизонта исследуемая территория представляла собой прибрежную равнину, временами заливавшуюся морем, с достаточно сложной конфигурацией береговой линии. По мнению специалистов ИНГГ СО РАН, имели место как минимум два источника сноса. Восточное направление сноса терригенного материала обосновано постепенным увеличением доли баровых фаций по линии скважин Ковыктинская № 3 - Ковыктинская № 2 Чиканская № 174 - Грузновская № 134. Второй источник сноса, вероятно, находился на северо-западе, что доказывается наличием мощных, предположительно, также баровых фаций в скважинах Чорской площади, тогда как в скв. № 7 Левобережной значительная часть разреза сложена осадками среднего шельфа. Отметим интересную деталь – наличие в этом интервале разреза переслаивания коричневых и зеленовато-серых аргиллитов (скв. № 9 Левобережная), что указывает на периодическое существование субаэральных условий, связанных, вероятно, с кратковременным омелением бассейна. В верхней части горизонта наблюдается постепенный переход от мелководно-морских условий к обстановкам русел, с ярко выраженной косой однонаправленной слоистостью, частой примесью гравелитового материала, градационной сортировкой осадка в косых сериях.
Боханский горизонт
Преображенский горизонт, залегающий в основании верхневендско-нижнекембрийского комплекса, по акустическим характеристикам практически не отличается от осинского. Значения T для преображенского горизонта составляют 145-150 мкс, скорости распространения продольных сейсмических волн в этой части разреза – 6400-7000 м/с. Толщины горизонта уменьшаются с 18-20 до 8-10 м в западном направлении.
Интервал разреза, включающий карбонатные катангскую, собинскую и тэтэрскую свиты, характеризуется постепенным увеличением толщин в западном направлении от 250 м на Ковыктинском ГКМ до 320 м в скважинах Левобережной, Правобережной площадей. Средние скорости распространения продольных сейсмических волн в этих отложениях составляют порядка 6200-6400 м/с, что обусловлено наличием в составе пород наряду с доломитами в небольших концентрациях сульфатов и глин. Внутри толщи выделяется серия пластов доломитов с толщиной 8-15 м, которые достаточно надежно коррелируются по всем скважинам на рассматриваемой территории. Скорости распространения продольных волн в пластах доломитов, как и в осинском горизонте, достигают 7000 м/с.
Вендский терригенный разрез акустически слабо дифференцирован. Скорости продольных волн по данным акустического каротажа варьируют в пределах 4600-5300 м/с. При этом часто песчаные и алеврито-аргиллитовые породы практически не отличаются по акустическим свойствам. Ниже приводится характеристика основных продуктивных горизонтов.
Парфеновский горизонт залегает в верхней части комплекса. Как уже было отмечено выше, коллектор приурочен в основном к пласту П2, для которого характерны пониженные относительно вмещающих пород скорости продольных волн – 4200-5000 м/с. Пласт П1 продуктивен лишь в ряде скважин, в которых при совместном испытании с пластом П2 получены притоки газа. По акустическим характеристикам он мало отличается от алеврито-аргиллитовой пачки, залегающей ниже пласта П2. Скорости продольных волн в этой части разреза составляют 5000-5500 м/с. Подобные различия в скоростях продольных волн отмечены также в разрезе скважины № 134 Грузновской площади, в которой горизонт имеет аналогичное строение Общие толщины горизонта в восточной части территории составляют 40-85 м. В западном направлении различия в скоростных характеристиках песчаников постепенно исчезают, при этом толщины горизонта сокращаются до 15-20 м (Правобережная, Знаменская площади). В скважинах Ангаро-Ленская № 3, 6 в кровле и подошве горизонта выделяются два пласта с пониженными скоростями распространения сейсмических продольных волн. Низкоскоростные пласты также отмечаются в разрезах скважин Подволочной и Чорской, в меньшей степени – Чиканской (скв. № 174) площадей, в которых общие толщины горизонта возрастают до 40-60 м.
Шамановский горизонт прослеживается внутри пачки аргилитов, залегающей в верхней части нижнечорской подсвиты, и характеризуется наименьшими толщинами среди продуктивных горизонтов терригенного комплекса, составляющими 5-10 м. Песчаники преимущественно средне-мелкозернистые, глинистые. Скорости распространения продольных волн меняются в пределах 4600-5000 м/с. В большинстве скважин горизонт и вмещающие его породы акустически не дифференцированы.
Боханский горизонт также характеризуется сложным строением и значительными изменениями скоростей как по площади, так и по разрезу. Горизонт сложен полевошпат-кварцевыми и кварцевыми, слабо отсортированными песчаниками от крупнозернистых с гравием до средне- и мелкозернистых алевритистых и алевритовых. На различных площадях в разрезе боханского горизонта выделяется от одного до трех пластов песчаников. Скорости продольных волн в пределах горизонта составляют 4600-5300 м/с. В интервале боханского горизонта, судя по данным АК, скорости продольных волн могут быть как равны, так и несколько выше, чем в подстилающих и перекрывающих его алеврито-аргиллитовых породах. При этом во многих скважинах в отдельных песчаных пластах скорости продольных волн уменьшаются по сравнению с алеврито-аргиллитовыми разностями. Наибольшая дифференциация скоростей песчаных и алеврито-аргиллитовых отложений внутри боханского горизонта отмечается в скважинах Левобережная № 7, Подволочная № 161, Правобережная № 1, Чиканская № 2, Знаменская № 2. В последних трех скважинах наиболее низкоскоростные пласты песчаников отмечены в нижней части горизонта. В скважине Левобережная №7 низкоскоростной прослой толщиной около 3 м отмечен в средней части горизонта.
В скважине Подволочной № 161 низкоскоростные прослои (толщиной от 4 до 10 м) отмечены в верхнем и нижнем песчаных пластах.
Базальный горизонт залегает в основании терригенного комплекса и сложен плотными разнозернистыми песчаниками, преимущественно кварц, кварц-полевошпатового состава, плохо сортированными. Скорости продольных волн в базальном горизонте варьируют в пределах 4600-5000 м/с. В пределах изученного района выявлены различные соотношения скоростных свойств базального горизонта и вмещающих его отложений: в ряде скважин скорости сейсмических продольных волн относительно понижены (скв. Ангаро-Ленская № 3, Правобережная № 1), в других скважинах – относительно повышены (скв. Чиканская № 1). В скважинах № 8 Правобережной и № 174 Чиканской площадей наблюдается «ступенчатое» повышение скоростей от алеврито-аргиллитовой пачки, перекрывающей базальный горизонт, до подстилающих его пород рифея либо коры выветривания. В скв. № 161 Подволочной площади наблюдается обратная закономерность – происходит уменьшение скоростей от алеврито-аргиллитовой пачки до подстилающих кор выветривания.
В большей части скважин по акустическим свойствам базальный горизонт не отличается от вмещающих пород, однако, в разрезе некоторых скважин в базальном горизонте отмечаются маломощные низкоскоростные прослои песчаников. Такие прослои отмечены в нижней части разреза (Левобережная № 7, 9, толщины прослоев 3-3,5 м), реже – в средней части разреза (Левобережная № 4, толщина прослоя 4 м).