Содержание к диссертации
Введение
1. ИСТОРИЯ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ 6
2. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ 14
2.1. Стратиграфия 14
2.2. Тектоника 36
2.3. История геологического развития 44
2.4. Нефтегазоносность 54
3. ЧОКРАКСКИЕ ПЕСЧАНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ 61
3.1. Методы исследования фациальной обстановки накопления чокракских отложений и локализации песчаных тел 61
3.1.1. Геофизические исследования скважин, методика интерпретации.. 61
3.1.2. Методика интерпретации данных сейсморазведки 3D 64
3.1.3. Комплексирование данных сейсморазведки и высокоразрешающей электроразведки 75
3.2. Геологическое строение чокракского комплекса северного борта западно-кубанского прогиба 83
3.2.1. Характеристика структур продуктивных отложений 83
3.2.2. Особенности формирования структур в чокракских отложениях.. 93
3.2.3. Обстановки накопления и формирования песчаных тел 100
3.2.4. Источники терригенного материала 101
3.2.5. Краткая характеристика продуктивных горизонтов 105
3.2.6. Резервуары и коллекторы в чокракских отложениях 107
3.2.7. Основные закономерности распределения коллекторов 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 131
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 133
- ИСТОРИЯ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ
- Стратиграфия
- Методика интерпретации данных сейсморазведки 3D
Введение к работе
Актуальность работы
Предкавказье является старейшим нефтегазоносным регионом России с более чем 135-летней историей развития нефтяной и газовой промышленности. Основными продуктивными объектами были майкопские, а затем меловые отложения.
В начале 90-х годов XX века были открыты первые два месторождения легкой нефти в чокракских отложениях на северном борту Западно-Кубанского прогиба (ЗКП) - Прибрежное и Сладковско-Морозовское. Их открытие определило новое направление поисков углеводородов в регионе. Была выдвинута гипотеза о руслово-каналыюм строении природных резервуаров продуктивной чокракскои толщи (Л.М. Пустыльников, В.Я. Ойфа, В.Л. Крипиневич). В дальнейшем в При-брежно-Морозовском нефтегазоносном районе (НГР) для повышения эффективности разведки сложных резервуаров стала внедряться сейсморазведка ЗД (по нерегулярной системе). К настоящему времени в Прибрежно-Морозовском нефтегазоносном районе выявлено около полутора десятка месторождений нефти и газоконденсата. Преобладающая часть залежей расположена в нижней половине средне-чокракских отложений и приурочена к одной регионально выдержанной пачки. Залежи литологические в зонах выклинивания, комбинированные: пластово-сводово-литологические, тектонически экранированные разломами с элементами литологи-ческого ограничения. Анализ получаемых результатов позволил развить и детализировать представления о механизме образования ловушек в песчаных коллекторах и формирования в них залежей.
Отложения чокракского возраста являются резервом повышения добычи углеводородов в регионе, но, несмотря на достаточно хорошую изученность, для повышения эффективности разведочных работ необходимо повышение детализации их строения
Цель диссертационной работы: моделирование природных резервуаров чокракскои нефтеносной толщи в западной части северного борта Индоло-Кубанского прогиба и условий накопления в ней углеводородов. Основные задачи:
1. Обобщение данных по геологическому строению региона;
Выделение фациальных обстановок накопления осадков, особенности выраженности различных типов осадков в геофизических полях;
Анализ разрывных нарушений и склоновых оползневых процессов в осадках и их влияния на особенности строения природных резервуаров;
Выделение типов ловушек и залежей углеводородов;
Выделение нефтенасыщенных участков по комплексу геолого-геофизических данных.
Научная новизна и личный вклад автора:
Детально расчленены и сопоставлены разрезы, прослежены все горизонты чокракских отложений;
Произведён детальный анализ и выделены конкретные фациальные зоны погребённых дельт и конусов выноса на склонах;
Установлены условия образования отложений известных продуктивных горизонтов в разрезе;
Выделены новые предполагаемые части разреза, которые могут рассматриваться как продуктивные;
Впервые для чокракских отложений в исследуемом районе показаны роль и значение седиментационных и тектонических процессов для формировании природных резервуаров;
На основании применения комплексной методики выявлены нефтенасыщен-ные участки природных резервуарах.
Практическая значимость работы:
Все полученные в процессе исследований результаты передавались в ОАО «НК «Роснефть-Краснодарнефтегаз», ООО «Нефтегазовая производственная экспедиция», ООО «Кубаньгазпром» и ОАО «Роснефть-Термнефть» в виде карт, схем и разрезов, автором которых является диссертант. На основании переданных материалов на предложенных автором площадях открыто 15 месторождений нефти и газоконденсата или дополнительных участков в пределах разрабатываемых месторождений. Всего за 10 лет работы было пробурено 54 скважины, из них 39 дали
4 промышленные притоки углеводородов, 15 дали отрицательный результат (водона-сыщенный коллектор, отсутствие коллектора). Таким образом, успешность бурения достигает 72%.
Фактический материал:
В ходе исследований геологического строения и нефтегазоносности средне-миоценовых отложений северного борта Западно-Кубанского прогиба использова-ны и проинтерпретированы материалы сейсморазведки ЗД в объеме более 700 км , результаты интерпретации электроразведочных данных по площадям района, данные промыслово-геофизических исследований, литолого-петрографических и пет-рофизических анализов керновых проб разведочных и эксплуатационных скважин.
Широко использовались структурно-сейсмические построения и данные прогностических работ из научно-исследовательских и производственно-тематических работ, выполненных ранее ЗАО «НПЦ «Геонефтегаз» для ОАО «НК «Роснефть-Краснодарнефтегаз», ООО «Нефтегазовая производственная экспедиция», 000 «Кубаньгазпром» и ОАО «Роснефть-Термнефть», хранящихся в фондах ЗАО «НПЦ «Геонефтегаз» и в ФГУП «Росгеолфонд».
Структура и объем работы:
Диссертационная работа содержит 145 страниц, состоит из трех глав, введения и заключения. Работа проиллюстрирована 39 рисунками. Список использованной литературы включает 89 наименований.
Автор выражает горячую благодарность кандидатам геолого-минералогических наук А.С.Сафонову и Б.В.Ермакову и доктору геолого-минералогических наук А.В.Овчаренко за помощь в подборе материалов, ценные советы и консультации по вопросам строения и нефтегазоносности чокракских отложений, постоянное содействие и поддержку в разрешении важнейших геологических проблем.
Автор признателен преподавателям кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова за консультации и дискуссии по всем вопросам, возникавшим в процессе работы над диссертацией. Особо автор благодарен д.г.-м.н., проф. О.К.Баженовой, доценту МГУ
5 Н.Ш.Яндарбиеву, а также д.г.-м.н. Е.Е.Карнюшиной за советы по методике фаци-ального анализа.
За научные консультации и помощь в решении отдельных теоретических и практических вопросов нефтяной геологии автор благодарит доктора геол.-мин. наук, профессора А.Е.Шлезингера и сотрудников ЗАО «НПЦ «Геонефтегаз»: д.т.н. И.К.Кондратьева, д.г.-м.н. Н.П.Смилевец, к.т.н. М.Т.Бондаренко, к.т.н. И.В.Тищенко, к.т.н. И.Н.Михайлова, Л.В.Ивановскую, Т.Ю.Шишкину, Т.Е.Ларину, О.В.Федотову, О.О.Кондратьеву, Е.С.Бармину, В.К.Киревичева, Е.С.Киселева, Е.П.Атяшеву, а также Ю.Ю.Година и А.А.Калачева за техническую поддержку.
Особую благодарность автор выражает своему научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору Ю.К.Бурлину за обучение, руководство и помощь в течение всего времени работы над диссертацией.
В работе защищаются следующие положения:
Показано, что накопление песчаного материала происходило в условиях аван-дельты на фоне постоянного дифференцированного тектонического прогибания территории, что обусловило аномально большие толщины чокракских отложений.
Установлено широкое развитие разломной тектоники на северном борту Западно-Кубанского прогиба и связь большей части дизъюнктивов с оползневыми явлениями.
Природные резервуары связаны с пластами в дельтовых отложениях, осложненных разрывными нарушениями. Основным типом ловушек являются комбинированные - структурные с тектоническим и литологическим экранированием.
Доказана связь нефтяных объектов с наиболее интересными объектами, выделенными на основании комплексного анализа геолого-геофизических материалов.
История геолого-геофизического изучения западного предкавказья
Первые описания месторождений нефти Кубани и Таманского полуострова были выполнены в 60-х годах XIX века академиком Г.В. Абихом. В своей работе «Отчёт по исследованию месторождений нефти в Закубанском крае и на Таманском полуострове» (1866г.) Г.В.Абих излагает первые представления о геологическом строении указанных районов. Им впервые был установлен третичный возраст нефтеносных отложений Кавказа и объяснена тектоника его предгорий.
Геологические исследования носили разрозненный характер. Систематическое и планомерное изучение рассматриваемой территории началось в 1906 году, когда здесь начали проводу работы Геологическим комитетом, возглавляемым профессором К.И. Богдановичем. Коллективом геологов комитета, в состав которого, кроме К.И. Богдановича, входили И.М. Губкин, СИ. Чарноцкий, К.А. Прокопов, в период 1906-1915 гг. была произведена сплошная геологическая съёмка Кубанской нефтеносной области в масштабе 1:42000. К.И. Богдановичем впервые для Кубанской нефтеносной области была разработана стратиграфия палеоцена с подразделением его на свиту Горячего Ключа и «эоценового флиша». В отложениях миоцена и плиоцена выделены чокракско-спириалисовые, караганские, сарматские, мэотические, поэтические, киммерийские и надрудные отложения.
Широкие геологические исследования в период 1909-1915 гг. на Северо-Западном Кавказе были проведены И.М. Губкиным. В этот период выходят следующие его работы: «Отчёт о разведочных работах на Нефтяно-Ширванской нефтеносной площади» (1910 г.); «Майкопский нефтеносный район. Нефтяно-Ширванская площадь» (1912 г.); «Отчёт о геологических исследованиях в Анапско-Темрюкоком районе» (1912 г.); «К вопросу о геологическом строении средней части Нефтяно-Ширванского месторождения нефти» (1913 г); «Отчёт о геологических исследованиях на Таманском полуострове» (1913 г); «Обзор геологических образований Таманского полуострова» (1913 г.); «Геологические исследования Кубанского нефтеносного района. Листы Анапско-Раевский и Темрюкско-Гостагаевский (1915г.) и ряд других. Огромной заслугой академика И.М. Губкина является то, что он в период безраздельного господства антиклинальной теории (1909-1912 гг.) впервые в мире установил новый тип нефтяной залежи («рукавообразный»), свя 7 занный с древней береговой линией майкопского моря.
Работы, проведенные проф. К.И. Богдановичем, СИ. Чарноцким, акад. И.М.Губкиным, легли в основу последующих геологических работ, проводившихся уже после революции. Большой, по тому времени, разворот геологических работ был связан с общим развитием нефтяной промышленности в России.
Интерес к Кубани возрос в 1909 г, когда пробуренная вблизи Майкопа скважина дала фонтан нефти. Вскоре начало действовать большое число английских фирм и увеличился объём разведочного бурения. При этом глубина отдельных скважин достигала 600 м.
Кроме Майкопского района, где в 1910 г. 92% всей нефти добывалось фонтаном, началась бурение и добыча нефти и на западе Кубани. В 1912 г. было добыто наибольшее в дореволюционное время количество нефти - 152,3 тыс. т.
За период 1920-1930 гг. не было достигнуто существенного сдвига в развитии нефтедобычи, что объясняется незначительным объёмом разведочного бурения. Только на основе идей, высказанных в своё время акад. И.М. Губкиным, в 1928 г, было открыто крупное Нефтегорское месторождение.
Значительное развитие нефтяной промышленности начинается с 1930 года, когда были резко увеличены работы по геологии и разведке. Благодаря созданной коллективом Кубанских геологов методике разведочных работ удалось за сравнительно короткий срок (с 1934 по 1939 гг) открыть семь нефтяных месторождений: Хадыженское, Кабардинское, Асфальтовая гора, Широкая балка, Кура-Цеце, Кутаисское, Абузы.
Кроме этого, в довоенный период был открыт целый ряд новых залежей в Нефтегорском районе
Большие успехи тех лет были достигнуты благодаря очень важным исследованиям Хельквиста Г.А., Короткова СТ., Ульянова А.Б., Вассоевича Н.Б., Афанасьева А.Н., Гритчина Д.И. и многих других.
За этот период времени геологопоисковые и разведочные работы были проведены в значительном объёме и в западных районах Кубани.
Все исследования того времени касались только предгорной полосы складок, т.к. область равнинной части Краснодарского края закрыта для прямых геологических наблюдений мощной толщей третичных отложений. Познание геологического строения этой области связано с развитием в послевоенный период геофизических методов разведки на Кубани. Сейсмической разведкой 1947-1948 гг. были открыты крупные Калужское и Ново-Дмитриевское газонефтяные месторождения. Одновременно с поисковыми работами в предгорной полосе складок продолжаются исследования в пределах Кубанской низменности.
Большим достижением сейсморазведочных работ 1949 года явилось обнаружение (Н.Г. Романюк) Анастасиевского поднятия. В следующем году тем же методом (В.И. Прийма) юго-западнее станицы Троицкой был отмечен перегиб слоев, соответствующий восточной периклинали Троицкого поднятия. Позднее (в 1955-56 гг), в результате дополнительных сейсморазведочных работ и глубокого бурения было установлено, что Анастасиевская и Троицкая площади являются частями единого самого крупного на Кубани Анастасиевско-Троицкого нефтегазового месторождения с тремя газовыми, двумя газонефтяными и тремя нефтяными горизонтами. С вводом в разработку этого месторождения добыча нефти в крае стала интенсивно нарастать.
Стратиграфия
Наиболее древними отложениями, слагающими фундамент предкавказской части Скифской плиты, являются рифейско-нижнекембрийские(?) породы, которые выходят на поверхность в пределах Азовского выступа и обнажаются в Передовом хребте Кавказа. Отложения прорываются гранитоидными интрузиями позднепале-озойского возраста, которые в отдельных случаях настолько многочисленны и занимают столь обширные площади, что затушевывают характер развития и строения вмещающих отложений.
Складчатые и метаморфизованные отложения среднего палеозоя (S, D, СО, слагающие основание молодой платформы представлены следующим образом. Ба-зальными горизонтами являются сланцевые (первично-вулканогенные) толщи S-0(?) вскрытой мощностью более 50 м. Отложения Dj и D2 достоверно не установлены. Отложения Dj и С] (турне) составляют в основном глинистую толщу мощностью более 2000 м. Толща прорывается многочисленными гранитоидными интрузиями в основном верхнепалеозойского возраста.
Отложения верхнего палеозоя в Западном Предкавказье включают красно-цветные конгломерато-песчаниковые толщи верхней перми - низов триаса, триасовые карбонатно-терригенные толщи и терригенно-вулканогенную толщу с лавами и туфами кислого и среднего состава верхнего триаса - лейаса [Геол.Рос.Милановск]. На склонах Адыгейского выступа вскрыты пермские крас-ноцветные глинисто-слюдистые отложения мощностью до 120 - 150м.
Триасовая система Развитие триасовых отложений установлено в пределах Копанского прогиба и Ирклиевской впадины, Каневско-Березанской системы поднятий, на Тимашев-ской ступени и Адыгейском выступе, а также в отдельных частях Восточно-Кубанской впадины. Значительная часть площади Западного Предкавказья (Западно-Кубанский краевой прогиб, большая часть Восточно-Кубанской впадины) остается областью невыясненного распространения или отсутствия триасовых образований.
Нижний отдел (Ті) В разных частях Западного Предкавказья выявлены разнородные по составу образования, отнесение которых к нижнему триасу в одних случаях обосновывается лишь межрегиональными сопоставлениями, в других - подкрепляется палеонто-логическими данными.
В северо-западной части Западного Предкавказья в пределах Копанского прогиба, а также на северо-восточном борту Восточно-Кубанской впадины между образованиями складчатого фундамента и отложениями юры или мела скважинами вскрыта красноцветная грубообломочная толща мощностью до 260 м. Представлена эта толща конгломератами и грубыми песчаниками. Конгломераты состоят из обломков палеозойских (метапесчаники, сланцы, гранито-гнейсы) пород. Восточнее конгломераты замещаются красноцветными грубозернистыми песчаниками мощностью 100-200 м. Толща заметно дислоцирована, ее возраст фаунистически нигде не подтвержден, но по своему составу и строению она может быть сопоставлена с куманской свитой Восточного Предкавказья [Летавин, 1978].
На Адыгейском выступе вскрыта толща мощностью более 100 м темно-серых плотных перекристаллизованных слоистых известняков, несогласно залегающая на палеозойских гранитах и перекрытая отложениями юры.
В нижней части средне-верхнетриасового комплекса отложений выделяется староминская свита. В северной части Западного Предкавказья она представлена грубозернистыми песчаниками с прослоями конгломератов и гравелитов в нижней части и аргиллитов - в верхней. Анизийский ее возраст устанавливается по находкам аммоноидей и двустворок, вскрытая мощность достигает 500-1300 м.
Южнее соответствующий староминской свите анизийский интервал разреза представлен темно-серыми алевритовыми аргиллитами с прослоями органогенно-обломочных известняков, темно-серых алевролитов и светло-серых среднезерни-стых известковых песчаников. В прослоях известняков определены брахиоподы, характерные для анизийского яруса. [Орел В.Е., Распопов Ю.В., Бурлин Ю.К. и др., 2001]
На Северо-Крыловском поднятии (Ирклиевская впадина, рис. 1.-тект) сред-нетриасовые отложения подразделяются на нижнюю - песчано-глинистую и верхнюю - существенно глинистую толщи. Нижняя толща толщиной до 760 м представлена чередованием серых плотных крупнозернистых известковых алевролитов с темно-серыми известковыми аргиллитами и средне- и мелкозернистыми песчани 17 ками. Верхняя толща (мощность 140 м) сложена темно-серыми известковыми аргиллитами с тонкими прослоями серых крупнозернистых известковых алевролитов.
Существенно иной тип среднетриасовых отложений отмечается к юго-востоку от Северо-Крыловского поднятия. Отличительной его особенностью является значительная, а нередко и главная роль карбонатных образований различного генезиса.
Многими скважинами под нижним мелом вскрываются на незначительную глубину (от первых десятков до 150-200 м) разнородные по внешнему облику и составу существенно карбонатные образования. К их числу относятся: темно-серые мелкозернистые глинистые известняки; глинистые известковые алевролиты с органогенными обломками, под которыми залегают темно-серые плотные мергели с отпечатками двустворок; серые массивные известняки, сменяющиеся вниз по разрезу серыми плотными мергелями; серые и желтовато-серые микрозернистые известняки; мергели серые с остатками плохой сохранности аммонитов и двустворок.
Методика интерпретации данных сейсморазведки 3D
Здесь более отчетливо видна правильность передачи корреляции нижних горизонтов.
Для подтверждения правильности стратиграфической привязки ОГ по профилю и при переходах через разрывные нарушения дополнительно использовался аппарат структурно-формационной интерпретации СФИ [25].
Здесь главным элементом является спектрально-временной анализ СВАН. Технология СВАН основана на непрерывной развертке по времени и по частоте, в данном случае, сейсмической трассы. Такая развертка - СВАН-колонка может быть получена в любой точке куба данных 3D АМОС в заданном интерпретатором интервале времен to и частот.
Как известно, все стратиграфические границы - это перерывы осадконакоп-ления [15]. Для таких границ кроме перепада акустических жесткостей характерны компактные текстуры и электромеханическая анизотропия, ведущие к независимости времени отражения to от частоты сейсмической волны [25].
В самой же глинисто-алевролито-песчанистой толще напластований отражения возникают только за счет перепадов акустической жесткости. При этом считается, что более тонкозернистому составу отвечает и более тонкослоистая структура [15]. В этом случае время to плавно меняется в зависимости от частоты: для про-циклитов to уменьшается с ростом частоты, для рециклитов - наоборот увеличивается [25].
Собственно чокракский комплекс отложений представляет собой серию ко-сослоистых песчано-глинистых пачек со значительными изменениями их песчани-стости и фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) во всех направлениях. Пример прослеживания таких изменений с помощью СВАН анализа приведён на рис. 3.3. Здесь для простоты чтения дешифрированы частотные изменения положительных фаз t0, обычно связанных с переходом от глин к более крупнозернистым фракциям. Как видим, наблюдаются значительные изменения внутренней структуры чокрак-ских отложений: интенсивности и направленности цикличности, количества вложенных подциклов.
Для прослеживания основных границ и внутренней структуры седиментаци-онных тел используются так называемые ранговые временные разрезы [25]. На разрезе первого ранга, получаемом на низких частотах, особенно отчетливо видны наиболее крупные элементы исследуемой толщи отложений, характер их прилегания к ниже- и вышележащим толщам. На разрезах более высоких рангов начинают проявляться взаимоотношения более мелких пачек и прослоев. Дешифрированные по этим разрезам внутренние отражающие границы подциклов составляют струк-турно-формационную модель исследуемого комплекса отложений.
В районе северного борта Западно-Кубанского прогиба увеличение амплитуды отражений обычно связано с увеличением пористости и/или мощности песчаников [73,80]. Поэтому структурные построения по этим отражениям мы называем структурными картами кровли песчаных пачек. Однако надо понимать, что это не стратиграфические границы и точность их построения, конечно, существенно более низкая.
Все перечисленные выше приемы обеспечивают высокую степень достоверности корреляции и прослеживания отражающих границ в пределах всей исследуемой площади.
