Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ геолого-геофизической изученности Тамани 8
1.1 Основные этапы геологических и геофизических исследований Таманского полуострова 8
1.2 Анализ результатов сейсморазведочных работ МОГТ 16
2 Палеогеографические и литолого-фациальные условия формирования осадочных комплексов и коллекторов Тамани 41
2.1 Условия формирования 42
2.1.1 Мезозойские отложения 42
2.2 Литолого-петрографическая характеристика 58
2.2.1 Меловые отложения 58
2.2.2 Палеогеновые отложения 67
2.2.3 Неоген-четвертичные отложения 71
3 Анализ геотектонического развития и условий формирования структур Таманского полуострова 97
3.1 Основные этапы геодинамического развития Северо-Западного Кавказа, Горного Крыма и прилегающих территорий 97
3.2 Особенности геологического строения зоны сочленения Керченско-Таманского межпериклинального прогиба со структурами Северо-Западного Кавказа и Западно-Кубанского прогиба 99
3.3 Глиняный диапиризм как основной фактор формирования верхнего структурного этажа Тамани 109
3.4 Характеристика основных тектонических элементов и локальных поднятий Таманского полуострова 119
4 Анализ геологического строения и типизация ловушек и залежей УВ Тамани 132
4.1 Характеристика нефтегазоносности 132
4.2 Гидрогеологическая и термобарическая характеристика мезокайнозойских отложений 140
4.3 Типизация ловушек и залежей УВ на основе геологического моделирования миоценовых месторождений 150
5 Оценка перспектив нефтегазоносности и рекомендации на проведение ГРР 173
5.1 Домайкопские отложения 173
5.2 Майкопские отложения 179
5.3 Миоценовые отложения 181
5.4 Рекомендации по освоению ресурсов УВ 199
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 203
ЛИТЕРАТУРА 206
- Основные этапы геологических и геофизических исследований Таманского полуострова
- Условия формирования
- Основные этапы геодинамического развития Северо-Западного Кавказа, Горного Крыма и прилегающих территорий
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Южный федеральный округ занимает особое положение среди всех регионов России. Здесь не только самая высокая плотность населения, но и максимальная концентрация промышленного потенциала. Несмотря на то, что Предкавказье традиционно считается аграрным регионом, также хорошо известно, что Северный Кавказ - старейший нефтегазодобывающий район. И, пожалуй, первооткрывателем этого региона стала Тамань. Еще с 1861 г. здесь проводились работы по промышленной добыче нефти и газа. Именно здесь была впервые обоснована гипотеза о закономерной связи грязевого вулканизма и нефтегазоносности, выявлены поисковые критерии выявления ловушек УВ в верхних этажах осадочного комплекса. Однако проблемы сложного геологического строения Таманского полуострова долгое время не находили логического объяснения и сложившиеся представления о перспективах нефтегазоносности мезокайнозойских комплексов до настоящего времени оставались весьма невыясненными. Территория Тамани как географически, так и по площадной зональности распространения УВ входит в зону стратегических интересов ОАО «Газпром», его дочернего предприятия ООО "Кубаньгазпром". Это объясняется прежде всего выявлением в резервуарах неогеновых отложений 16 месторождений УВ.
Актуальность поставленной проблемы определяется еще и тем, что перспективы выявления новых скоплений УВ в меловых и неогеновых комплексах Таманского полуострова остаются достаточно высокими. Исследования, проведенные в диссертационной работе, направлены на то, чтобы в какой-то степени (с учетом новых геолого-геофизических материалов) обосновать основные направления геологоразведочных работ на нефть и газ.
Цель работы. Определить основные закономерности формирования залежей УВ и наметить первоочередные направления ГРР на нефть и газ на территории Таманского полуострова. Исходя из поставленной цели исследований формируются основные задачи:
Провести комплексный анализ геолого-геофизической изученности района и обобщить имеющиеся фактические материалы.
Определить основные этапы геотектонического развития территории и формирования осадочных комплексов и тектонических структур Тамани.
Провести типизацию ловушек и залежей УВ на основе их моделирования.
Разработать новую схему перспектив нефтегазоносности, провести качественную и количественную оценку прогнозных ресурсов УВ.
Научная новизна
Уточнено строение разновозрастной поверхности триасовых и кровли верхнеюрских карбонатных отложений.
Выявлены зоны интенсивного карбонатообразования в анизийских, норийских и верхнеюрских отложениях и установлены основные закономерности их распространения.
В существенной степени уточнены ареалы карбонатных коллекторов в триасовых отложениях Западного Предкавказья и верхнеюрских отложениях северного борта Западно-Кубанского прогиба
Уточнены закономерности распределения ловушек УВ различных морфогенетических типов в триасовых и юрских отложениях, проведена оценка эффективного объема ловушек и выполнен прогноз их распространения.
Впервые количественная оценка прогнозных ресурсов триасового карбонатного НГК Западного Предкавказья и верхнеюрского карбонатного НГК северного борта Западно-Кубанского прогиба.
Практическая ценность полученных результатов заключается в сформулированных предложениях и рекомендациях по проведению ГРР на территории Тамани. Типизация залежей и ловушек, качественные и количественные показатели ресурсной базы, новая схема перспектив нефтегазоносности могут представлять существенный интерес для предприятий топливно-
энергетического комплекса России, осуществляющих поисковые и разведочные работы на территории Таманского полуострова.
Реализация результатов работы. Отдельные выводы и рекомендации автора учтены при планировании ГРР в ООО "Кубаньгазпром". Автор непосредственно и при активном участии коллег по 000 "Кубаньгазпром" принимал участие в разработке программ долгосрочного планирования ГРР на территории Западного Предкавказья.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации представлялись на научно-технических конференциях и совещаниях. По теме диссертации опубликовано 9 статей.
Фактический материал
Исходными фактическими материалами для проведения комплексного геолого-геофизического анализа являлись каротажные диаграммы и керно-вый материал по более чем 100 скважинам, временные сейсмические разрезы по профилям общей протяженностью более 1500 км и построенные на их основе структурные карты, а также научно-исследовательские и производственные отчеты ООО "Кубаньгазпром", НТЦ ООО "Кубаньгазпром", ОАО "Краснодарнефтегеофизика", ОАО "Роснефть-Краснодарнефтегаз" и других организаций.
Объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 217 страницах текста, и иллюстрируется 48 рисунками и 6 таблицами. Список использованной литературы включает 122 наименования.
При работе над диссертацией автор пользовался советами, консультациями и практической помощью В.П. Колесниченко, и других сотрудников научных и производственных организаций. Всем им автор выражает глубокую признательность. Особую благодарность автор приносит своему руководителю В.А. Гридину.
В работе защищаются следующие основные положения
Закономерности распространения коллекторов в миоценовых отложениях Таманского полуострова, установленные на основе проведенного анализа палеогеографических и литолого-фациальных условий формирования осадочных комплексов.
Геологическое строение зоны сочленения Керченско-Таманского межпериклинального прогиба со структурами Северо-Западного Кавказа и Западно-Кубанского прогиба и антиклинальных диапировых зон, уточненное по результатам комплексного анализа геолого-геофизических материалов
Классификация (Типизация) залежей УВ Таманского полуострова по морфологической приуроченности и способу экранирования ловушек, разработанная на базе проведенного геологического моделирования.
Новые перспективные в нефтегазоносном отношении участки и объекты в верхнемеловых и миоценовых отложениях Тамани (и программа освоения их прогнозных ресурсов).
Основные этапы геологических и геофизических исследований Таманского полуострова
Геологические исследования на Таманском полуострове имеют более чем вековую историю. Начало изучения Таманского полуострова относится к 19 веку и тесно связано с именами Г.В. Абиха, A.M. Коншина, П.С. Палласа, А.Д. Архангельского, В.И. Вернадского, Н.И. Андрусова и других ученых [3,85 и др.].
Таманский полуостров изучался многочисленными исследователями в связи с наличием здесь богатого материала для изучения закономерностей формирования структуры земной коры. В классических обнажениях вдоль берегов Черного и Азовского морей фиксировались необычные структуры-диапиры. На вытянутых цепочками возвышенностях Тамани наблюдались грязевые вулканы. Извержение одного из них в 1818 г. описал французский академик Дюбуа де Монпере. Начиная с 1855 г. (Г.В. Абих) изучением геологии и перспектив нефтегазоносности занимались А.А. Романовский (1868), П.С. Паллас (1875), А.Д. Архангельский, В.И. Вернадский, Н.И. Андрусов (1899-1904).
Во второй половине 19 века таманские земли начали посещать предприимчивые промышленники, надеясь на добычу нефти. В конце 60-х годов А.Н. Новосильцевым на площади Капустина Балка была пробурена первая скважина. После этого, различными русскими и иностранными фирмами проводилась бессистемная разведка и кустарная эксплуатация скважин. Основным критерием для выбора точек заложения скважин были нефтяные выходы на поверхности. Глубина скважин была 30-60 м, максимальный дебит достигал 150 л/сут. В большинстве скважин приток нефти не получен. В 1914 г. синдикатом "Таманский полуостров" в Капустиной балке и на горе Бориса и Глеба пробурено несколько скважин глубиной 400-700 м, большинство из которых показало отрицательный результат. Одна из скважин "Капустина балка" на глубине 400 м встретила пласт насыщенный тяжелой нефтью, который сначала фонтанировала, но вскоре приток прекратился.
Планомерное изучение геологического строения всего Таманского полуострова было начато Российским Геологическим комитетом в 1912 г., под руководством И.М.Губкина, который выделил 7 антиклинальных зон, в восточной части Фанагорийской зоны закартировал в масштабе 1:42000 диапи-ровые складки (с запада на восток): Семяниковскую - южнее х.Семеняки, Сенную - южнее ст. Сенной, Лисовецкую - западнее х.Лисовецкого, в районе г.Яновского, и Борисоглебскую - в районе вулкана и горы Бориса и Глеба.
В 1915-1919 г.г. были проведены геологические съемки всего Таманского полуострова и выделены параллельно простирающиеся в широтном направлении гряды, разделенные широкими мульдовыми долинами. С 1919 по 1926 г.г. целым рядом специалистов проводились работы по изучению геотектоники, глубинного строения, грязевого вулканизма Тамани и были опубликованы многочисленные работы [3,36-38,83 и др.]. В 1929 г. И.М.Губкин и М.И.Варенцов повторно провели полевую геологическую съемку Тамани в масштабе 1:42000 и обосновали основные направления поискового бурения на нефть и газ.
В 1929 г. Н.Б. Вассоевич написал отчет о результатах работ и опубликовал ряд статей. В одной из них - «Капустина балка Таманского полуострова - очерк нефтяного месторождения», он сообщал, что особенностью указанных выше районов является приуроченность выходов нефти к самым различным горизонтам третичной и частью послетретичной систем.
В 1937 г. С.А. Сарычевым была выполнена детальная геологическая съемка в масштабе 1:10000, в результате которой было изучено геологическое строение Капустиной балки, г. Камышеватой, Гирки, Копанцы. Одновременно со съемкой проводилось колонковое бурение. В 1937-39 гг. геологоразведочной конторой треста "Майнефть" под руководством геолога Ларионова И.И. пробурено 36 крелиусных скважин. В результате было под тверждено диапировое строение складок и установлены признаки нефтегазоносное отложений понта, мэотиса, сармата, чокрака и Майкопа. На крыльях и периклиналях указанных структур рекомендована постановка глубокого разведочного бурения на нефть и газ.
В последующие годы проводилась детальная геологическая съемка в масштабе 1:10000 в восточной части Таманского полуострова. В Фанагорий-ской зоне были закартированы диапировые складки: Семяниковская, Сенная, Лисовецкая и Борисоглебская. В результате геологических исследований проведенных на Таманском полуострове были выявлены структуры Фонта-ловская, Тиздар, Цимбалы, Яновского и др. По материалам геологической съемки с учетом данных структурно- картировочного бурения была составлена геологическая карта, по миоцен-плиоценовым отложениям выделены субширотные антиклинальные зоны, к которым приурочены многочисленные грязевые вулканы Тамани (рисунок 1).
Условия формирования
В пределах Таманского полуострова глубокими скважинами вскрыт ме-зокайнозойский разрез до нижнего мела, включительно. На дневной поверхности в береговых разрезах и на сводах диапиров обнажаются майкопские, неогеновые и плиоцен-четвертичные отложения (рисунок 13).
Начало изучения разрезов Тамани относится к середине XIX - первой половине XX века. В этот период геологические исследования здесь проводили Н.И. Андрусов, А.Д. Архангельский, М.И. Варенцов, Н.Б. Вассоевич, В.И. Вернадский И.М. Губкин, П.С. Паллас, С.А. Сарычев и др. Во второй половине XX века, в период планомерного изучения территории полуострова геологической съемкой, структурным, параметрическим и поисково-разведочным бурением вопросами литологии, стратиграфии, определения коллекторских свойств пород занимались многие известные геологи Ф.К. Байдов, А.К. Богданович, В.Н. Буряк, А.Е. Быстржицкий, И.А. Гончарова, В.Л. Егоян, В.П. Колесниченко, В.И. Корнеев, B.C. Котов, СВ. Котов, П.К. Ляхович, Н.Е. Митин, С.Н. Митин, Б.М. Никифоров, В.М. Перерва, Т.Н. Пин-чук, М.Р. Пустильников, В.П. Чаицкий, А.Н. Шарданов и др. [6,7,13-15,18,26-28,32-35,44,49,50,76,90,92,93,99,101,113,119-122 и др.]. В результате этих исследований было проведено стратиграфическое расчленение и литологиче-ское описание разреза, выделены нефтегазоносные комплексы, определены литологический состав и петрофизические свойства коллекторов и покрышек.
Юрские отложения на Тамани не вскрыты, а нижнемеловые изучены только в верхней части разреза на небольшом участке на севере полуострова. Поэтому представления об условиях осадконакопления в юрское - раннеме-ловое время можно составить, экстраполируя на изучаемую территорию данные, полученные в результате изучения строения и вещественного состава соответствующих отложений Северо-Западного Кавказа и Горного Крыма [19,20,23,29,65,81,82,88 и др.].
В ранней-средней юре в Керченско-Таманском прогибе отлагались, по-видимому, песчано-глинистые толщи. В ранней юре территория Северо-Западного Кавказа и Тамани испытывала устойчивое прогибание. В начале средней юры (аален) происходит дальнейшее расширение и углубление морского бассейна Большого Кавказа, в его северо-западной части и, по-видимому, на Тамани происходит излияние кислых лав [96,97,111]. В байосе отмечается очередной этап интенсивных прогибаний, сопровождавшихся разломообразованием и вулканической деятельностью. Территория Керчен-ско-Таманского прогиба заполнялась терригенными осадками, с примесью вулканогенного материала. В бате интенсивность прогибаний затухает, накапливаются в основном глинистые осадки.
В поздней юре, в связи с усилением дифференцированности тектонических движений, береговая линия бассейна Большого Кавказа характеризовалась существенной изменчивостью. Однако эти изменения носили локальный характер, т.к. региональное соотношение суши и моря соответствовало максимальной трансгрессии среднеюрского бассейна (байос). В Оксфорде на Тамани отлагались, по-видимому, известняки и известковистые глины, несогласно залегающие на терригенных отложениях келловея. На юго-востоке полуострова можно предполагать распространение флиша. В кимеридже па леогеографическая обстановка в целом сохраняется, а в титоне усиливаются прогибания флишевого трога Северо-Западного Кавказа, который, охватывая большую часть Тамани, разрастается до восточной части Горного Крыма.
В валанжине флишевый прогиб Северо-Западного Кавказа на юге ограничивался Черноморской сушей, на западе выступом Горного Крыма. На севере по краю прогиба выступали скалистые Кордильеры, обломки которых встречены на Северо-Западном Кавказе. В неокоме терригенный материал поступал в область Керченско-Таманского прогиба с юга (Черноморская суша), с севера (Предкавказье и Азовское море) и, частично, с запада (Горный Крым). В течение апт-альбской трансгрессии Керченско-Таманский прогиб заполняется мощной терригенной толщей. Максимальная толщина преимущественно глинистых альбских отложений, частично вскрытых на Тамани, составляет более 350 м. Общая мощность нижнего мела может составлять до 2 и более километров, т.к. толщины отложений от Северо-Западного Кавказа уменьшаются на восток к Горному Крыму (от 3 и боле км до 700-800 м). На восточном погружении Горного Крыма нижний мел представлен конгломератами, песчаниками и глинами, на юге Керченского полуострова - сложен, в основном, глинами с прослоями алевролитов. В области западного погружения Северо-Западного Кавказа в разрез нижнего мела содержит достаточно мощные горизонты известняков (берриас-валанжин), а также песчаников и алевролитов (апт).
В сеномане развивается дальнейшая трансгрессия. В зоне Северо-Западного Кавказа усиливаются дифференциальные тектонические движения, в особенности вдоль флишевого Новороссийского трога. Обломочный материал в бассейн поступал с суши Горного Крыма и с Черноморской геоантиклинали. В области Таманского полуострова в сеномане-раннем туроне накапливались глинисто-мергельные осадки с прослоями известняков и алевролитов мощностью от 30-60 м на севере Тамани до 100-150 м (?) на юге [41,97,111 и др.].
Основные этапы геодинамического развития Северо-Западного Кавказа, Горного Крыма и прилегающих территорий
Проблемы тектоники Северо-Западного Кавказа, Горного Крыма и прилегающих территорий изучались многими известными исследователями. Среди них: Г.Д. Ажгирей, Л.А. Варданянц, И.А. Воскресенский, СИ. Горлов, И.М. Губкин, А.И. Дьяконов, И.П. Жабрев, В.И. Корнеев, В.Л. Крипиневич, А.И. Летавин, М.Г. Ломизе, Е.Е. Милановский, В.П. Пекло, М.Р. Пустыльни-ков, В.Е. Хаин, А.Н. Шарданов и др. [1,8,9,24,42,55,58,59,66,67,70,73,77,80,91 и др.]. На основании работ перечисленных и других геологов были подготовлены в разные годы несколько региональных тектонических схем, а также карты Таманского полуострова по верхнему структурному этажу. Методологической основой для большинства указанных построений являлась широко распространенная в период создания карт точка зрения о примате вертикальных тектонических движений.
Возможность пересмотра представлений о модели земной коры Западного Предкавказья появилась с разработкой новой геотектонической теории тектоники литосферных плит, согласно которой принципиальная геодинамическая схема Большого Кавказа и его обрамления представляется следующим образом. Характерный асимметричный профиль, наличие сейсмофокальной зоны вдоль южного склона, континентальный тип коры по обе стороны (Скифская платформа и Закавказская плита) свидетельствуют о том, что Большой Кавказ является межконтинентальным коллизионным горноскладчатым сооружением, структура которого определяется подвигом Закавказской плиты на север под Евразийскую плиту. Скифская платформа состоит из двух разновеликих элементов: собственно плиты, имеющей эпигерцин-ский фундамент, и блока Главного хребта (аккреционная призма), располо женного во фронтальной части плиты и имеющего палеозойское основание.
В историческом аспекте геодинамическая модель представляется следующим образом. К началу мелового времени на большей части территории, соответствующей современному Северо-Западному Кавказу и Горному Крыму, произошли повсеместные поднятия со значительным размывом юрских отложений. Лишь на юге Западно-Кубанского прогиба позднеюрские отложения постепенно сменяются известковыми отложениями аминовскои свиты раннего мела. В дальнейшем в раннем мелу наблюдаются опускания южной части территории Предкавказья, наиболее активные в Болыпекавказском бассейне и смежных частях платформы. Здесь они проявились в берриасе, ва-ланжине, готериве и барреме.
Существенно более важные геодинамические события происходят начиная с позднего альба. По данным М.Г. Ломизе [69], в этот период происходит изменение направления дрейфа Афро-Аравии относительно Евразии. Коллизионные процессы, начавшиеся на контакте литосферных плит во второй половине позднего мела, во времени разделяются Н.В. Короновским на три стадии, характеризующиеся различными геодинамическими обстановками [60,61].
Начальная или ранняя коллизионная стадия охватывает вторую половину позднего мела, палеоцен, ранний и средний эоцен. В это время наряду с прогибаниями на значительной части территории Предкавказья отмечались поднятия. В предэоценовое время территория, охватывающая часть Западно-Кубанского прогиба и север Таманского полуострова, испытала значительный подъем, сопровождавшийся размывом накопившихся отложений.
С рубежа эоцена и олигоцена началась средняя стадия коллизии. Стадия характеризуется, преимущественно, незначительной скоростью широтного дрейфа Афро-Аравии относительно Евразии [46,69]. Это время экспансии майкопского моря, охватившего все Предкавказье, Большой Кавказ и Горный Крым.
Резкое изменение ситуации произошло в позднем миоцене, связанное с началом отделения от прежде единой Африканской плиты Аравийской и ее ускоренным продвижением к северу, которое, по данным Н.В. Короновского [61], составило 300-350 км и ознаменовало собой позднюю стадию коллизии. В региональном плане территории коллизионной области и Скифской плиты характеризуется общей кинематикой движений, обусловленной столкновением плит. Именно под действием этих процессов сформировалась современная структура Большого Кавказа, Горного Крыма и их обрамлений. Согласно данной геодинамической модели, Тамань в тектоническом отношении соответствует Керченско-Таманскому межпериклинальному прогибу, сформировавшемуся на погружениях мегантиклинориев Кавказа и Горного Крыма (рисунок 25).
