Содержание к диссертации
Введение 5
Глава 1 Обзор выявленной нефтегазоносности на больших 15
глубинах в России и мире Глава 2 Историко-генетические предпосылки нефтегазоносности 18
и практические результаты освоения больших глубин на
территории Центрального и Восточного Кавказа и
Предкавказья Глава 3 Региональный анализ геологического строения недр и 35
выявление глубоко погруженных стратиграфических
комплексов мезозоя и палеозоя Глава 4 Критерии и методы установления тектонического 40
строения и резервуарных условий глубоко погруженных
горизонтов
Системно-генетическая связь основных методов 40 прогнозирования нефтегазоносности недр на больших глубинах
Геодинамические (палеомагнитные) методы 44
Методика геодинамических реконструкций осадочных 44 бассейнов
Геодинамический анализ Кавказа и Предкавказья и 47 сопредельных территорий
4.3 Геофизические методы 61
Гравиразведка 63
Сейсморазведка 73
Палеотектонические и палеоструктурные критерии 85
Палеогеографические критерии 98
Литолого-фациальные и геохимические критерии 107
Геотермические критерии 110
Геолого-математические методы 114
Глава 5 Концепция циклической инверсии геологических 138
структур Глава 6 Особенности геологического строения и развития 177
осадочных бассейнов Центрального и Восточного
Кавказа и Предкавказья
Геодинамическая модель образования и развития 177 осадочных бассейнов Центрального и Восточного Кавказа и Предкавказья
Фундамент нефтегазоносных областей 184
Палеозойский структурно тектонический комплекс 190
Пермо-триасовый структурно тектонический комплекс 275
Мезозойский (юрско-меловой) структурно 328 тектонический комплекс
Глава 7 Природные резервуары глубоко погруженных отложений 347 палеозоя и мезозоя
Принципы выделения и классификация природных 347 резервуаров
Генеральная схема природных резервуаров глубоко 349 погруженных отложений палеозоя и мезозоя
Глава 8 Геологическое строение природных резервуаров и 360 особенности коллекторов и покрышек
Палеозойский структурно тектонический комплекс 360
Пермо-триасовый структурно тектонический комплекс 384
Мезозойский (юрско-меловой) структурно тектонический 406 комплекс
Глава 9 Анализ запасов и ресурсов УВ глубоко погруженных 428 отложений мезозоя и палеозоя
Глава 10 Основные направления ГРР и перспективы открытия 441 новых месторождений УВ и ЗНГН в глубоко погруженных отложениях палеозоя и мезозоя
Заключение 463
Список использованных источников 473
Введение к работе
Актуальность проблемы. Прогноз нефтегазоносности
глубокопогруженных горизонтов осадочного чехла — является одной из самых важных проблем развития нефтегазовой отрасли, особенно в «старых» добывающих районах России. Не менее остро стоит данная проблема и за рубежом, в первую очередь в США. В настоящее время промышленная нефтегазоносность на глубинах 4500 м и глубже установлена практически более чем в 50 нефтегазоносных областях мира. В России поиски нефти и газа на больших глубинах приобретают особую актуальность в пределах Терско-Кумской, Терско-Каспийской, Восточно-Кубанской, Западно-Кубанской, Прикаспийской, Тимано-Печорской, Западно-Сибирской нефтегазоносных провинций и областей, мощность осадочного чехла в которых превышает 10 км, а прогнозная оценка УВ ресурсов на глубинах более 4,5 км достаточно велика. Однако изученность недр на глубинах более 4,5 км сравнительно низкая.
Одной из главных причин, сдерживающих промышленное освоение больших глубин, наряду с экономическими и политическими проблемами, являются недостаточные знания глубинного геологического строения, условий нефтегазоносности недр в режиме высоких давлений и температур. Анализ геолого-геофизических материалов по нефтегазоносности глубокопогруженных горизонтов различных нефтегазоносных областей мира, позволяющий выявить закономерности распределения залежей УВ в различных тектоно-динамических обстановках, а также особенности развития процессов нефтегазообразования и нефтегазонакопления представляют собой основное содержание научной проблемы, разработка которой позволяет определить критерии прогноза нефтегазоносности на больших глубинах. Для Центрального и Восточного Кавказа и Предкавказья она заключается в выявлении структурно-тектонических особенностей и нефтегазогенерационных возможностей глубокозалегающих горизонтов мезозойского и палеозойского возраста.
Цель работы. Разработка модели геологического строения глубокопогруженных отложений нижней части осадочного чехла, выявление в нем природных резервуаров нефти и газа, оценка перспектив нефтегазоносности глубокопогруженных меловых, юрских, пермо-триасовых и палеозойских отложений на территории Центрального и Восточного Кавказа и Предкавказья.
В связи с поставленными целями решались следующие основные задачи: изучение естественных и скважинных разрезов палеозоя и докембрия и выделение фундамента (кристаллического основания) нефтегазоносных областей Предкавказья.
Выявление с помощью концепции циклической инверсии геологических структур особенностей тектонического строения палеозойского (герцинского) комплекса отложений.
Построение основных карт палеозойского (герцинского) комплекса: геолого-структурной карты поверхности палеозойского комплекса отложений и карты тектонического районирования.
Проведение корреляции скважинных разрезов палеозоя и составление сводного стратиграфического разреза и геологических профильных разрезов.
Обобщение геолого-геофизических материалов, результатов опробования и испытания и создание структурной карты как основы для разработки стратегических направлений ГРР на нефть и газ в Центральном и Восточном Кавказе и Предкавказье.
Детальное литолого-петрографическое изучение разрезов скважин и
востановление палеогеологических, литолого-фациальных и
палеогеографических условий осадконакопления в пермо-триасовое время.
Детальный анализ условий формирования разрезов куманской, нефтекумской, демьяновской, култайской, кизлярской, плавненской, новоколодезной, маджинской, максимокумской, ногайской свит пермо-триаса
7 Проведение комплексного геолого-геофизического анализа и определение пределов петрофизических характеристик пород-коллекторов и особенностей пород-флюидоупоров пермо-триасового комплекса на больших глубинах в Центрально-Предкавказской и Восточно-Предкавказской нефтегазоносных областей.
Основные задачи исследований.
Обобщение и анализ нефтегазогеологической информации и выявление условий нефтегазоносности на больших глубинах в различных тектонодинамических обстановках в различных нефтегазоносных областях мира.
Разработка методики комплексного прогнозирования нефтегазоносности на больших глубинах и выявление особенностей их практического применения.
Выявление геотектонических особенностей и создание геологических моделей строения разновозрастных отложений мезозойского и палеозойского возраста Центрального и Восточного Кавказа и Предкавказья.
Установление прогнозных и перспективных природных резервуаров нефти и газа и обоснование условий нефтегазонакопления в глубокопогруженных разновозрастных отложений мезозойского и палеозойского возраста в пределах Центрально-Предкавказской и Восточно-Предкавказской нефтегазоносных областей.
Разработка основных направлений геологоразведочных работ на нефть и газ на больших глубинах в пределах нефтегазоносных областей Центрального и ВосточногоКавказа и Предкавказья.
Научная новизна исследований. 1. Впервые проведен сравнительный комплексный геолого-геофизический анализ геологического строения, истории развития, нефтегазоносности больших глубин на территории Центрального и
8 Восточного Предкавказья; изучены закономерности размещения залежей УВ в различных тектонодинамических обстановках.
Значительно детализированы теоретические принципы и показаны практические результаты комплексного прогнозирования условий нефтегазоносности недр на больших глубинах; показаны практические пути реализации различных методов в пределах изучаемой территории.
Впервые разработаны детальные тектонодинамические модели развития отдельных наиболее слабо изученных разновозрастных структурно-тектонических комплексов: подсолевого верхнеюрского в пределах южного, западного и северного бортов Терско-Каспийского прогиба; верхнепермского-триасового в пределах их развития на Центральном и Восточном Предкавказье; палеозойского в пределах Центрального и Восточного Предкавказья.
Уточнена в региональном плане геолого-геодинамическая модель развития основных геоструктурных элементов Северного Кавказа и Предкавказья, ряда смежных территории в фанерозойский этап развития.
Выявлены условия нефтегазообразования и нефтегазонакопления в условиях больших глубин разновозрастных структурно-тектонических комплексов Центрального и Восточного Предкавказья.
Впервые в глубокозалегающих отложениях мезозоя и палеозоя выявлены природные резервуары нефти и газа в условиях больших глубин, сделан прогноз петрофизических параметров пород-коллекторов и определенны флюидоупоры в нижней части осадочного чехла.
Практическая значимость работы. Применение комплекса геолого-геофизических методов изучения условий тектонического строения и развития разновозрастных структурно-тектонических комплексов в различных тектонодинамических обстановках и выявление основных условий нефтегазонакопления позволяет выделить зоны с высокими ресурсами УВ и целенаправленно проводить геологоразведочные работы с целью обнаружения новых скоплений УВ в условиях больших пубин
9 различных нефтегазоносных областей Центрального и Восточного Кавказа и Предкавказья. Разработанные методические основы прогнозирования нефтегазоносности нижней части осадочного чехла, залегающей на больших глубинах, прогноз типов ловушек, состояния пород-коллекторов и покрышек могут быть положены в основу перспективного планирования и создания долгосрочной Программы развития геологоразведочных работ на нефть и газ в пределах европейской части юга России.
Реализация результатов работы. Теоретические разработки и практические рекомендации автора использовались при обосновании перспектив нефтегазоносности больших глубин в пределах Центрально-Предкавказской, Восточно-Предкавазской и Терско-Каспийской нефтегазоносных областей на территории деятельности предприятий — ПО «Грознефть», ПО «Грознефтегеофизика», ОАО «НК Роснефть-Ставропольнефтегаз», АООТ «Ставропольнефтегеофизика», ООО «Кавказтрансгаз», ОАО «НК Роснефть-Дагнефть», Комитета природных ресурсов по Ставропольскому краю. При непосредственном участии автора подготовлены и внедрены ряд рекомендаций на проведение геологоразведочных работ, что привело к открытию новых залежей УВ (Галицкая, Арсеновская, Кермекская).
Результаты научных исследований учитывались при составлении региональных Программ, Пообъектных планов и определении направления региональных и детальных геологоразведочных работ на территории Восточного и Центрального Кавказа и Предкавказья.
Апробация результатов работы. Основные положения и результаты исследований по рассматриваемой тематике научных исследований представлялись, докладывались и обсуждались на: Всесоюзных научно-технических конференциях молодых специалистов (Москва-Кисловодск -1977, 1984); Краевой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (Краснодар - 1982); XIX, XX, и XXI научно-технических конференциях преподавателей и научных сотрудников ГНИ им. акад. М.Д.
10
Миллионщикова (Грозный - 1980, 1983, 1986); X и XI научно конференциях
молодых ученых и аспирантов геологического факультета МГУ им. М. В.
Ломоносова (Москва - 1983, 1984); научно-технических конференциях
геолого-геофизической секции ПО «Грознефть» (Грозный - 1984, 1985,
1986); научно-практической конференции «Отраслевая наука и перспективы
развития нефтегазодобывающей отрасли Тимано-Печорского
территориального производственного комплекса» (Ухта - 1985); V ежегодном совещании Региональной комиссии по Кавказу и Закавказью АН СССР по проблемам геологии и геохимии нефти и газа (Грозный - 1987); I Всесоюзной конференции «Геодинамические основы прогнозирования нефтегазоносности недр» (Москва - 1988); Региональных конференциях «Природно-ресурсный потенциал горных районов Кавказа» (Грозный - 1988, Грозный - Сочи - 1989); Всесоюзной конференции «Проблемы геологии Кавказа» (Москва - 1989); Круглом столе «Практическая значимость и пути разработки концептуальных основ геологии и геофизики» (Киев — 1989); Всесоюзной научно-технической конференции «Экологические проблемы при наращивании сырьевых ресурсов горючих ископаемых (Москва - 1990), Северо-Кавказской научно-практической конференции «Экологические проблемы Чечено-Ингушетии и сопредельных территорий» (Грозный -1991); Республиканской научно-методической конференции «Актуальные проблемы формирования экологической культуры специалиста» (Петрозаводск - 1991); Международном симпозиуме «Геодинамическая эволюция осадочных бассейнов» (Москва - 1991); Международном симпозиуме «Нетрадиционные источники УВ сырья и проблемы его освоения» (Санкт-Петербург - 1992); I и II Международных конференциях «Циклические проблемы в природе и обществе» (Ставрополь - 1993, 1994); XXIV, XXV и XXVI научно-технических конференциях по результатам НИР профессорско-преподавательского состава в СтГТУ (Ставрополь - 1994, 1995, 1996); Первом Международном симпозиуме «Биостратиграфия нефтегазоносных бассейнов» (Санкт-Петербург - 1994); Первой
Международной конференции «Секвенсстратиграфия нефтегазоносных
бассейнов России и стран СНГ» (Санкт-Петербург - 1995); ежегодных
краевых и региональных совещаниях «Концепция реализации минерально-
сырьевой базы по Ставропольскому краю и Северному Кавказу»
(Ставрополь-Ессентуки - 1995, 2001); Первой Международной конференции
«Геохимическое моделирование и материнские породы нефтегазоносных
бассейнов» (Санкт-Петербург - 1995); III и IV Международных
конференциях «Циклы природы и общества» (Ставрополь - 1995, 1996); VIII
Юбилейной конференции по геологии и полезным ископаемым «Основные
проблемы геологической изученности использования недр» (Ессентуки -
1995); Международной конференции «Тектонические и
палеогеоморфологические аспекты нефтегазоносности» (Симферополь -1996); Международной конференции «Закономерности эволюции земной коры» (Санкт-Петербург - 1996); Первой региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь - 1997); Международной конференции «Проблемы региональной тектоники Северного Кавказа и прилегающих акваторий» (Геленджик - 1997); Межрегиональной научно-технической конференции по проблемам газовой промышленности России (Ставрополь - 1997); Второй Всероссийской конференции по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности России» (Москва - 1997); Международном совещании-семинаре «Новейшая тектоника и ее влияние на формирование и размещение залежей нефти и газа» (Баку-1997); XXVIII научно-технической конференции по результатам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов за 1997 г. (Ставрополь - 1998); Второй Международной конференции «Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа» (Москва - 1998); VI Международной конференции «Циклы природы и общества» (Ставрополь -1998); Третьей международной конференции «Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа» (Москва - 1999); XXIX научно-технической
12 конференции по результатам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов за 1998 год (Ставрополь - 1999); Международной конференции «Тектоника и нефтегазоносность Азово-Черноморского региона» (Симферополь - 1999); XV Губкинских чтениях: Перспективные направления, методы и технологии комплексного изучения нефтегазоносности недр (Москва - 1999); XXX научно-технической конференции по результатам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов за 1999 год (Ставрополь — 2000); Пятой Международной конференции «Новые идеи в геологии и геохимии. Нефтегазовая геология в XXI веке» (Москва -2001); V Региональной научно-технической конференции «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь - 2001); Шестой Международной конференции «Новые идеи в геологии и геохимии нефти газа» (Москва -2002); Четвертой Международной конференции «Циклы» (Ставрополь -2002); VI Региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь - 2002); Научно-технической конференции «XV Губкинские чтения» (Москва - 2002); 3 Международной конференции «Освоение и добыча трудноизвлекаемых и высоковязких нефтей» (Анапа-2002), VI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука- Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь-2002) , XXXII научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2002 год (Ставрополь-2003), VII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь-2003), XXXIII научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2003 год (Ставрополь - 2004), Седьмой Международной конференции «Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа». Актуальные проблемы в геологии и геохимии нефти и газа» (памяти Б. А. Соколова и В. В. Семеновича) (Москва-2004), VIII научно-технической конференции «Вузовская наука -
13 Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь - 2004), 5-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара - 2004), XXXIV научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2004 год ( Ставрополь-2005), VII Международной конференции « Циклы» ( Ставрополь- 2005).
Публикации. Результаты научных исследований автора приведены в 25 научно-исследовательских отчетах, ряде пояснительных записок и программ, разработок и рекомендаций, опубликованы в коллективной монографии «Геология и нефтегазоносность Предкавказья», и в более чем в 160 статьях в разных журналах, сборниках трудов, материалах и тезисах докладов совещаний, симпозиумов, конференций и семинаров различного уровня.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, десяти глав и заключения, изложенных на 498 страницах, иллюстрируется 55 рисунками, содержит 30 таблиц и список литературы из 212 наименований.
Работа выполнена в Грозненском нефтяном институте имени акад. М. Д. Миллионщикова (1984 - 1992 г.г.), Северо-Кавказском государственном техническом университете (1992 - 2005 г.г.), в ОАО «НК «Роснефть-Ставропольнефтегаз» (1995 — 2002 г.г.).
В первую очередь появлением диссертационной работы автор обязан своим идейным наставникам - доктору геолого-минералогических наук, профессору Ю. А. Стерленко и кандидату геолого-минералогических наук. А.Ф. Лопатину. Автор признателен и благодарен за ценные советы и консультации, поддержку и помощь при подготовке рукописи: члену-корреспонденту РАН Б. А. Соколову, докторам геолого-минералогических наук, профессорам О. К. Баженовой, Ю. К. Бурлину, С. А. Варягову, В. П. Ильченко, А. И. Летавину, В. Е. Орлу, Ю. П. Смирнову, Ю. Н. Соколову, В. Г. Фоменко, А. Н. Храмову, кандидатам геолого-минералогических наук В. М. Андрееву, П. В. Бигуну, П. И. Блощицину, И. А. Бурлакову, Б. Г. Васину, А. С. Горкушину, В. А. Гридину, С. А. Писаревскому, Г. Н. Прозоровой, А.
14 С. Сахарову, А. П. Скрипкину, В. А. Станулису, А. Н. Степанову, 3. В. Стерленко, В. Д. Талалаеву, Е. Ю. Тумановой, Г. Н. Чепаку, И. А. Чумаченко,
A. А. Ярошенко, а также Г. Д. Буторину, А. П. Козубу, Л. В. Майданенко -
лидерам геологических служб Северного Кавказа.
Особую благодарность за психологическую поддержку и неоценимую помощь на заключительном этапе работы во время оформления рукописи выражаю своему аспиранту Е. А. Мельникову и студентам-дипломникам Е.
B. Нифантовой, С. А. Мельникову.
Автором в диссертационной работе защищаются следующие основные положения:
Стратиграфические границы и стратиграфический объем фундамента нефтегазоносных областей Центрального и Восточного Кавказа и Предкавказья.
Схематическая карта тектонического районирования с выделением структурных элементов I, II, III порядка и геолого-структурная карта поверхности палеозойских отложений.
Вертикальная зональность фанерозойского формационного комплекса с выделением в осадочном чехле 4 структурно-тектонических комплексов: герцинского, киммерийского (пермо-триасового), мезозойского (юрско-мелового-палеоцен-эоценового), альпийского (олигоцен-плиоценового).
4. Историко-генетическая модель формирования пермо-триасового
комплекса и рекомендации ГРР на нефть и газ.
Закономерности распространения и типизация природных резервуаров нефти и газа в фанерозойском комплексе Центрального и Восточного Кавказа и Предкавказья.
Новые методические подходы в выявлении тектонического строения глубокопогруженных горизонтов с помощью концепции циклической инверсии геологических структур (разработаны вместе с А.Ф. Лопатиным).
