Содержание к диссертации
Введение
1 Геологическое строение 7
1.1. Литолого-стратиграфическая характеристика разреза 7
1.2. Тектоника 14
1.3 Нефтегазоносность 21
1.4 Гидродинамические условия основных мезозойских 23 комплексов
1.5 Основные выводы 32
2 Анализ материалов аэрокосмической съемки (АКС) 34
2.1 Методика количественной интерпретации материалов АКС 35
2.2 Результаты количественной интерпретации материалов АКС 39
2.2.1 Субширотные линеаментные зоны северо-западной ориентировки 40
2.2.2 Субмеридиональные линеаментные зоны северо-восточной ориентировки
2.2.3 Тектонические блоки I и II порядков 46
2.2.4 Кольцевые структуры 49
2.3 Основные выводы
3 Палеотектонический анализ
3.1. Методика проведения работ 52
3.2. Результаты палеотектонических исследований
3.2.1 Юрский период
3.2.2 Меловой период
3.2.3 Палеогеновый период
3.2.4 Неогеновый период
3.2.5 Результаты палеореконструкций ^
3.3 Сопоставление результатов выделения блоков с материалами сейсморазведки
3.4 Основные выводы 108
4 Анализ изменения физико-химических свойств нефти 110
4.1 Методические основы анализа изменения физико-химических свойств нефти
4.2 Аанализ изменения физико-химических свойств и компонентного состава нефти
4.2.1 Нижнетриасовые отложения
4.2.2 Отложения VII пласта нижней юры
4.2.3 Отложения V пласта средней юры
4.2.4 Отложения III пласта верхней юры
4.2.5 Отложения XIII пласта нижнего мела
4.2.6 Отложения IX пласта нижнего мела
4.2.7 Отложения VIII пласта нижнего мела
4.2.8 Отложения I пласта нижнего мела
4.2.9 Отложения I пласта верхнего мела (маастрихтские отложения)
4.3 Основные выводы
5 Комплексный анализ результатов исследований и рекомендации
5.1 Комплексный анализ результатов исследований
5.2 Выводы и рекомендации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА
- Литолого-стратиграфическая характеристика разреза
- Методика количественной интерпретации материалов АКС
- Юрский период
Введение к работе
Территория Восточного Предкавказья относится к старейшим нефтедобывающим районам России. Открытие в 60-х - 70-х годах прошлого века значительного количества залежей нефти и газа в мезозойских отложениях способствовало интенсивному развитию нефтяной и газовой промышленности Северного Кавказа. Однако к настоящему времени истощение большинства месторождений и слабый прирост запасов привели к значительному снижению уровней добычи нефти и газа.
Анализ результатов геологоразведочных работ показывает, что перспективы прироста запасов нефти в мезозойских отложениях в настоящее время связаны с мелкими структурами и нетрадиционными резервуарами. Однако подготовка таких объектов под поисковое бурение значительно затруднена неоднозначной интерпретацией геолого-геофизических материалов, не учитывающей дизъюнктивных нарушений осадочного чехла в строении территории. Поэтому на стадии выявления и подготовки объектов под поисковое бурение важное место занимает всесторонний анализ механизма формирования предполагаемых залежей углеводородов, и в первую очередь изучение разрывных нарушений, которые позволяют не только изучить процессы формирования ловушек и связанных с ними залежей углеводородов, но и повысить эффективность геологоразведочных работ в целом.
Цель работы. Провести оценку перспектив нефтегазоносности мезозойских отложений в пределах Восточного Предкавказьяя на основе комплексного анализа, учитывающего тектонические условия формирования залежей УВ.
Основные задачи исследований.
1 .Установление характера связи плотности линеаментов дневной поверхности с глубинными разломами. На основе полученных закономерностей, выполнить прогноз дизъюнктивных нарушений осадочного чехла (межблоковых зон), определяющих его сложное блоковое строение.
2. Проведение серии палеотектонических реконструкций с выделением высокоградиентных участков и уточнением положения межблочных зон. Определение нижнего временного предела формирования конечного облика современных ловушек нефти.
3. Установление связи между месторождениями и межблочными зонами на основе анализа распределения физико-химических свойств нефти по продуктивным пластам.
4. Обоснование предполагаемых направлений латеральных и вертикальных по разрывным нарушениям миграционных потоков УВ, сформировавших залежи в продуктивных пластах.
5. Проведение оценки перспектив нефтегазоносности изучаемого района с выделением территорий по степени перспективности.
Научная новизна.
1. Впервые по комплексу аэрокосмических и геолого-геофизических методов предложена дифференцированная ранжированность тектонических элементов осадочного чехла Восточного Предкавказья.
2. Выделены и обоснованы границы стабильных блоков.
3. По изменению физико-химических свойств нефти установлена генетическая связь залежей УВ основных продуктивных пластов с межблочными зонами.
4. В первом приближении обоснованы возможные пути миграции углеводородов.
5. Проведена оценка перспектив нефтегазоносности мезозойских отложений Восточного Предкавказья на основе модели смешанной латеральной и вертикальной миграции углеводородов.
Практическая значимость работы. Выделенные в работе перспективные участки позволят повысить эффективность геологоразведочных работ на нефть и газ в мезозойских отложениях Восточного Предкавказья.
Основные защищаемые положения.
1. Закономерности пространственной ориентировки тектонических нарушений.
2. Линеаментная схема расположения стабильных блоков.
3. Результаты палеотектонических реконструкций
4. Физико-химические критерии взаимосвязи месторождений УВ с межблочными зонами.
5. Схема перспективных участков мезозойских отложений Восточного Предкавказья.
Реализация результатов работы. Полученные автором результаты работ были использованы при планировании геологоразведочных работ на нефть и газ ОАО "НК "Роснефть"-Ставропольнефтегаз" .
Апробация и публикации. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на: Ш-й Международной конференции "Освоение и добыча трудноизвлекаемых и высоковязких нефтей" г.Анапа (2001г.); X Международной конференции "Циклы природы и общества" г.Ставрополь (2002 г.); XVI Губкинские чтения "Развитие нефтегазовой геологии - основа укрепления минерально- сырьевой базы" г. Москва (2002 г); VI региональной научно-технической конференции СевКавГТУ "Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону" г.Ставрополь (2002 г.); XXXIII научно-технической конференции "По итогам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2003г." г. Ставрополь (2004 г.). По теме диссертации опубликовано 10 работ.
Использованные материалы. В работе использованы результаты собственных исследований автора за 2000 - 2005 г., фондовые материалы научных и производственных организаций Ставропольского края ( ОАО "НК "Роснефть"-Ставропольнефтегаз", ОАО "НПГЦ г.Ставрополь", СФ "СевКавНИПИнефть", ОАО "Ставропольнефтегеофизика"), результаты бурения и геофизических исследований скважин (около 1000 скважин), схема линеаментов Восточного Ставрополья В.В.Доценко (масштаб 1 : 200 000), а также публикации по исследуемой проблеме.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 198 страницах текста, включая 78 рисунков, 12 таблиц. Библиография включает 85 наименований. Территория исследований включает все нефтяные месторождения в пределах Ставропольского края.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю работы, кандидату геолого-минералогических наук З.Х.Моллаеву за оказанное внимание и помощь в проведении исследований.
Искреннюю признательность за консультации и поддержку во время работы над диссертацией автор выражает В.Н.Нелепову, к.г.-м.н. А.А.Ярошенко, к.г.-м.н. В.В.Доценко, Л.А.Головлевой, В.А.Гвоздецкой.
Литолого-стратиграфическая характеристика разреза
Среди наиболее значительных региональных зон разломов, выделение которых в той или иной степени обосновано структурными, геоморфологическими, геофизическими и другими данными, по пространственной ориентировке выделяются северо-западная(300-340), субширотная (275-290), северо-восточная (15-45) и субмеридиональная (350-5) системы.
Наиболее древними являются разломы субмеридиональной и северовосточной системы: Западно-Ставропольский, Калаусский, Восточно-Ставропольский, Георгиевско-Арзгирский, Кабардино-Сарпинский. Они прослеживаются через все тектонические зоны и уходят далеко на север, где в пределах Русской платформы разграничивают блоки архея и протерозоя, а также контролируют зоны докембрийской гранитизации.
Разломы северо-западной и субширотной ориентировки, включая разломы общекавказской ориентировки: Центрально-Манычский, Южно-Манычский, Главный Предкавказский, Надзорненский, Невинномысско-Терский, Черкесский рассекают разломы субмеридионального простирания, образуя мобильные блоки фундамента. Тектонические разнонаправленные движения блоков определили характер структурного плана всей вышележащей мезо-кайнозойской толщи, изменение фаций и толщин и зональность в распределении локальных поднятий. О времени заложения северо-западных и субширотных разломов, определяющих тектоническую зональность региона и, в частности, очертания основных герцинских структурных элементов, можно судить по выполнению ограничиваемых ими грабенов осадками палеозоя и, возможно, рифея, приуроченностью к ним проявлений среднепалеозойского базальтоидного магматизма, среднепалеозойских и докембрийских гранитоидов. По-видимому, большая часть этих разломов заложилась в позднем докембрии в связи с дроблением древнего кратона в едином поле тектонических напряжений, существовавшем на всем пространстве от Большого Кавказа до Донбасса.
По генетическому типу разломы субкавказского простирания могут быть классифицированы как сбросово-взбросовые.
Возникновение герцинской структурной зональности и ее последующее развитие тесно связаны с заложением или активизацией крупных региональных разломов. Очертания главных структурных элементов и общая зональность герцинского этапа определяются продольными, субкавказскими системами: северо-западной и субширотной. Главными структурными элементами являются горсты и грабены, возникшие в ходе дробления докембрийского фундамента. Эти элементы, таким образом, представляют собой структуры активизации древней платформы. Контуры крупных блоков, входящих в состав горстов и грабенов, определяются в большинстве случаев активизированными или вновь заложенными разломами поперечных систем: северо-восточной и субмеридиональной.
Наименования основных элементов на тектонической схеме Б.Г.Вобликова в большинстве совпадают с тектонической схемой А.И.Летавина. Вышеизложенное позволяет сделать следующие выводы:
1. Фундамент Восточного Предкавказья имеет разнородное, складчато-глыбовое строение. 2. В строении Восточного Предкавказья большое значение играют разломы. Они определяют тектоническую зональность, резкое изменение толщин и литофаций, зоны повышенной трещиноватости пород.
3. На исследуемой территории выделяют две основные системы разломов: северо-восточного субмеридионального простирания и северо-западной субширотной ориентировки.
В пределах исследуемого нефтегазоносного района установлен широкий диапазон нефтегазоносности в разрезе осадочного чехла, включающего породы нижнего триаса, юры, мела и палеогена [6,7,12,61,71,78].
В пределах Прикумского нефтегазоносного района в разрезе осадочного чехла преобладают нефтяные залежи. Газовые залежи известны только в майкопских отложениях. Газоконденсатные и газоконденсатно-нефтяные залежи установлены на востоке нефтегазоносного района на месторождении Русский Хутор.
Методика количественной интерпретации материалов АКС
Реализация метода "скользящего окна" в данной работе производилась комплексом геоинформационных и графических программ по следующей схеме:
1. Исследуемая территория на схеме линеаментов масштаба 1:200 000 была равномерно разбита на ячейки размером 1 х 1 см. Размер окна выбирался в соответствии с масштабом исследований.
2. В каждой элементарной ячейке вычислялась суммарная длина линеаментов.
3. Полученные значения обрабатывались "скользящим окном" размера 2x2 см. В результате такой обработки случайные линеаменты гасятся, а закономерные их сочетания, наоборот, усиливаются. Полученные значения относятся к середине окна.
4. Рассчитывались значения плотности или усредненного параметра густоты линеаментов. Величина этого параметра колеблется в интервале от 0 до 1.
5. Строилась карта параметра густоты линеаментов в изолиниях.
Форма отражения значений линеаментов в виде карты густоты позволяет более объективно выделять аномалии и их плотности и затем сопоставлять их с различными количественными параметрами и производить тектоническую интерпретацию, выделяя различные тектонические объекты.
С целью более достоверного определения значений аномалий линеаментов, в работе проведено разделение плотности линеаментов на фоновую (региональную) и локальную (аномальную) составляющие. Эти операции производились на компьютере, с использованием числовых значений плотности линеаментов. Вначале строилась карта фоновых значений плотности линеаментов методом полиномиальной регрессии. После этого в каждой точке карты вычислялась разность между исходной величиной плотности линеаментов и фоновой (осредненной) величиной. По полученным значениям проводились изолинии. Таким образом, получается карта локальной составляющей линеаментов, которую можно рассматривать как карту аномалий плотности линеаментов. Этот способ выявления локальных аномалий широко применяется в геофизике. Для геоморфологических целей его предложил А.М.Берлянт.
Обзор научной и производственной литературы, посвященной картированию и исследованию линеаментов, показывает, что линейно-вытянутые аномалии плотности линеаментов будут соответствовать границам тектонических блоков разного порядка. При этом, для выделения протяженных линеаментных зон различной ориентировки в работе был применен принцип системного картографирования. Этот принцип предусматривает выделение объектов от общего к частному, путем выявления не отдельных, взаимно независимых, различно ориентированных и хаотически распределенных линеаментов, а свойственных изучаемому району закономерно упорядоченных ранжированных систем структурных линий, отображающих генетически единое системное распределение нарушений разрывного типа в земной коре.
На первом этапе в работе выделялись линеаментные зоны, наиболее совпадающие с уже выявленными глубинными разломами. Эти зоны названы автором зонами I порядка. Геологический смысл зон I порядка состоит в том, что они являются границами крупных тектонических блоков, разбивающих осадочный чехол снизу до верху.
Внутри каждого блока I порядка выделялись линеаментные зоны II порядка, совпадающие с ориентировкой зон более высокого порядка. Зоны II порядка являются границами более мелких блоков II порядка, имеющих подчиненное значение. Подобная методика выделение блоков апробирована в Западной Сибири и позволила успешно объяснить геологические процессы нефтеобразования этого региона.
Ряд авторов, изучающих Восточное Предкавказье: Моллаев З.Х., Доценко В.В., Скарятин В.Д. и др., указывают на существование блоковой структуры фундамента и осадочного чехла Восточного Ставрополья, однако иерархическая взаимосвязь линеаментных зон I и II порядков с блоковой структурой осадочного чехла в данной работе выделяется впервые.
Юрский период
Одним из наиболее информативных методов, используемых при определении положения межблочных зон, является метод анализа распределения толщин, позволяющий дать не только качественную, но и количественную оценку тектонических движений, в основном их вертикальную составляющую. Объясняется это тем, что «мощность осадков, в большинстве случаев, может показывать на размер тектонического погружения дна бассейна» (В. Е. Хаин, 1964). Колебания дна контролируются, как правило, разрывными нарушениями различного ранга. Это так называемые синседиментационные разрывы. Они представляют собой разрывные смещения внутри или по периферии седиментационных бассейнов, активные во время осадконакопления в этих бассейнах. Одним из необходимых условий использования метода является постоянная компенсация тектонического погружения накоплением осадков, что для бассейнов различного типа не всегда выполняется и может наблюдаться некоторая асинхронность, заключающаяся в отставании темпов накопления осадков от темпов погружения их дна. В целом же платформенные области характеризуются компенсированностью осадконакопления. Поэтому использование метода толщин для реконструкции палеотектоники рассматриваемого региона с целью выявления палеоразрывов вполне правомерно.
Однако, как известно, толщина осадков подвержена изменениям и после накопления данного стратиграфического комплекса. Основными причинами вторичных изменений являются уплотнение осадков под влиянием веса вышележащих отложений, изменение толщины под влиянием складкообразовательных процессов и размыв отложений. Рассматриваемые нами отложения представлены карбонатными и терригенными образованиями. Для первых характерно быстрое прохождение стадии литификации, в результате чего их уплотнение при погружении практически не происходит. Уплотнение пород терригенного генезиса является, в основном, раннедиагенетическим, поэтому автоматически компенсируется дальнейшим накоплением. Таким образом, влияние этого фактора на изменение толщины можно не учитывать.
Наиболее существенные искажения в первоначальное распределение толщин вносит перерыв в осадконакоплении. Он учитывается трансформацией карт толщин в поле градиентов скоростей вертикальных движений.
Согласно М. В. Гзовскому [30], выявляемые при этом зоны повышенных градиентов (разницы) скоростей осадконакопления однозначно свидетельствуют о наличии разрывных нарушений. В целом для значительных отрезков геологического времени можно с некоторой долей осреднения подсчитать скорости седиментации, сопоставив их в условиях компенсированного осадконакопления со скоростью прогибания земной коры того или иного участка бассейна (либо относительного воздымания, приводящего к локальному сокращению мощностей и так же указывающего на наличие перемещений дна). То есть, разница в толщинах отложений может быть связана с различными скоростями и знаком вертикальных перемещений блоков фундамента. Зоны наибольших градиентов (разницы) скоростей осадконакопления (а, следовательно, и относительного перемещения блоков) можно рассматривать, как уже отмечалось ранее, в качестве надежных показателей существования здесь синседиментационных нарушений.
Палеотектонический анализ проводился на основе плана расположения скважин масштаба 1: 200 000.
На карты наносились данные о скоростях осадконакопления в каждый из десяти выбранных для анализа временных периодов геологической истории. Скорости осадконакопления определялись по данным о нормальных толщинах и стандартным геохронологическим временам.
С целью более детального определения местоположения предполагаемых палеоразрывов все десять базовых карт изотах были обработаны методом площадных градиентов. Суть его заключается в том, что вся площадь карты разбивается на равновеликие ячейки определенных размеров, внутри которых определяется разность скоростей осадконакопления. Полученные цифры относятся к центрам ячеек и таким образом оцифровывается вся базовая карта.
