Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Очерк геологического строения северной окраинной части Таджикской депрессии 1.1. Стратиграфия 11
1.1.1. Сантонский ярус 12
І.І.І.І.Курукская свита 12
І.І.І.2.Акбулакская свита 12
1.1.2. Кампанский ярус 13
І.1.2.1 .Нижний кампан 16
1.1.2.2.Верхний кампан 17
1.1.3. Маастрихтский ярус 21
1.1.4. Палеоценовый отдел 23
І.І.4.І. Акджарский горизонт 23
І.1.4.2.Табакчинский горизонт 26
1.1.4.3.Арзгктауский и каратагский горизонты 27
1.2.Тектоника 33
Глава II. Литология и условия осадконакопления карбонатных пород верхнего сенонапалеоцена 48
2.1. Верхний кампан 54
2.І.І. Даралитауский горизонт 54
2.2. Маастрихтский ярус 60
2.3. Палеоценовый отдел 66
2.3.1. Акджарский горизонт 66
2.3.2. Табакчинский горизонт 81
2.3.3. Арзгктауский и каратагский горизонты 97
Глава III. Литогенез и формирование фильтрапдонно-ёмкостных свойств карбонатных пород 103
3.1. Постеедиментационные преобразования и формирование коллекторских свойств 103
3.1.1. Доломитизация 103
3.1.2. Раздоломичивание (дедоломитизация) 112
3.1.3. Сульфатизация 114
3.1.4. Кальцитизация 115
3.2. Емкостные и фильтрационные свойства и пространственная локализация карбонатных породколлекторов 118
3.2.1... горизонт 123
3.2.2. - горизонт 125
3.2.3. -ГУгоризонты 129
3.2.4. - Т горизонт 135
Глава ІV. Критерии прогноза нефтегазоносности карбонатных отложений сенон-палеоцена Душанбинского прогиба 146
Заключение 163
Литература 166
Введение к работе
Решениями ХХУІ съезда КПСС предусматривается ускоренное развитие работ по геологическому изучению территории СССР с целью увеличения разведанных запасов полезных ископаемых и в первую очередь топливно-энергетических ресурсов. Перспективным планом развития народного хозяйства Таджикской ССР предусматривается дальнейшее увеличение добычи нефти и газа, потенциальные запасы которых в республике весьма ощутимы. Предполагается, что до 1995 года основным нефтегазодобывающим объектом будут являться сенон-палеоценовые отложения. Промышленные притоки нефти, полученные из карбонатных коллекторов палеогеновых отложений месторождений Шаамбары и Комсомольское, расположенных
на территории Душанбинского прогиба, наличие залежей нефти и га-отложениях за в одновозрастных сопредельных районов Афгано-Таджикской впадины свидетельствуют о высоких перспективах карбонатных пород данного стратиграфического интервала в пределах рассматриваемого региона. Специальных исследований карбонатных пород с позиции перспектив их нефтегазоносности в Афгано-Таджикской впадине практи -чески не проводилось. Выполненные работы по всему комплексу верх-немеловых-палеогеновых отложений не отличались детальностью и глубиной проработки вопросов стратификации, литологии, оценки емкостных и фильтрационных свойств карбонатных пород позднего сенона-палеоцена. Имеющиеся в настоящее время данные о значительной изменчивости физических параметров карбонатных пород позднего сенона-палеоцена Афгано-Таджикской впадины пока не нашли своего объяснения. В связи с этим представляется своевременным и необходимым детальное литолого-фациальное изучение карбонатных пород на основе детальной стратификации отложений позднего сенона-палеоцена с целью выработки практических рекомендаций по прогнозирова -нию наиболее емких пород-коллекторов на неразбуренные районы.
В этом отношении территория Душанбинского прогиба является уникальной,поскольку это единственный район Юго-Западного Таджикистана, в котором отсутствуют крупные горизонтальные перемещения пород осадочного чехла и представляет собой регион с так называемой отраженной складчатостью,
В республике постоянно сокращается фонд перспективных антиклинальных структур, поэтому детальное, по узким стратиграфическим интервалам,изучение строения и литологического состава карбонатных пород главного нефтегазопродуктивного комплекса будет способствовать обнаружению в них ловушек литологического и стратиграфического типов, связанных с зонами фациальных замещений,выклинивания, размывов и постседиментационных преобразований. Целью исследований, составляющих содержание диссертации, является выяснение условий формирования различных типов коллекторов в карбонатном разрезе верхнего сенона-палеоцена рассматриваемого региона,изучение влияния постседиментационных изменений и структурного фактора на емкостные и фильтрационные свойства карбонатных пород, прогноз зон развития высокоемких пород-коллекторов на неразбуренные районы и рекомендации по направлению работ на поиски месторождений нефти и газа в Душанбинском прогибе и сопредельных территориях.
Основными задачами проведенных диссертантом исследований являются:
- изучение вещественного состава карбонатных отложений,выделение характерных генетических типов карбонатных пород в разрезе верхнего сенона-палеоцена с целью обнаружения высокоемких разностей;
- выявление и изучение характера постседиментационных преобразований и оценки интенсивности их проявления и влияния на емкостные и фильтрационные свойства карбонатных пород;
- изучение характера региональных и локальных изменений емкостных и фильтрационных свойств карбонатных пород верхнего сено-на-палеоцена Афгано-Таджикской впадины в вертикальном и латеральном направлениях;
- выявление в рассматриваемых отложениях коллекторов различных типов, установление закономерностей их пространственного размещения и характеристика пустотного пространства;
- выяснение корреляционной зависимости между физическими параметрами карбонатных пород и принадлежностью последних к определенным седшлентационно-петрографическим типам в геологических условиях рассматриваемой территории с целью прогнозирования кол-лекторских свойств по генетическому признаку. Выявление возможного влияния структурного фактора на петрофизическую характеристику карбонатных пород верхнего сенона-палеоцена Афгано-Таджикской впадины.
Научная новизна работы.
- На основе петрографических,литолого-фациальных и палеоэкологических исследований выяснен генезис карбонатных отложений верхнего сенона-палеоцена Душанбинского прогиба и прилегающих территорий. Установлена принадлежность рассматриваемых образований к осадкам открытого морского бассейна с дифференциацией их на крайне мелководные, мелководные, относительно глубоководные и глубоководные.
- Впервые породы доломитового ряда позднесенонского-палеоце-нового возраста рассматриваются для территории Афгано-Таджикской впадины как продукт метасоматического замещения карбонатных осадков на стадии раннего диагенеза. Выявлено положительное влияние диагенетической доломитизации на емкостные и фильтрационные свойства карбонатных пород. Установлено отрицательное воздействие на физические свойства пород-коллекторов процессов сульфатизации, кальцитизации и дедоломитизации,имевших место на более поздних стадиях литогенеза.
- Установлена принципиальная последовательность проявления постседиментационных процессов в карбонатных образованиях изученного стратиграфического интервала: доломитизация,перекристаллизация ,сульфатизация,кальцитизация,дедоломитизация.
- Впервые для территории Душанбинского прогиба доказано, что лучшими емкостными и фильтрационными свойствами обладают пласты-коллекторы, находившиеся в пределах конседиментационных положительных структур,развивавшихся в сенон-палеоценовое время.
- Выявлено, что процессы дедоломитизации имели место в поверхностных и приповерхностных условиях при механическом и химическом воздействии на сульфатно-доломитовые породы. При этом образуются породы кальцитового состава,имеющие различные (линзы,пластовые тела и т.д.) морфологические особенности в естественных обнажениях.
Практическое значение работы. Карбонатные образования позднего сенона-палеоцена на территории Афгано-Таджикской впадины в настоящее время являются наиболее перспективными для поисков нефти и в меньшей степени газа. Практический интерес представляют детальная литолого-фациальная характеристика,обоснование генезиса и закономерностей постседиментационных преобразований карбонатных пород основного нефтегазопродуктивного комплекса в регионе и выяснение истории развития изученных толщ в позднесенонское-палеоценовое время. Выявление закономерностей распространения в вертикальном и латеральном направлениях различных генетических типов карбонатных пород,характера и интенсивности их постседи-ментациошшх преобразований,установление закономерностей измене-ния емкостных и фильтрационных свойств пластов-коллекторов по площади и в разрезе будут использованы для оконтуривания зон развития коллекторов повышенной емкости в целях уточнения направлений поисковоразведочных работ в Душанбинском прогибе и других районов аналогичного строения. Кроме того, полученные автором результаты по емкостным и фильтрационным свойствам карбонатных пород позволят более точно оценивать подсчетные параметры при определении величины запасов категорий промышленного освоения на местороадениях и прогнозных ресурсов в регионе. Результаты литолого-стратиграфических исследований и корреляции сенон-палеоценовых отложений используются в настоящее время Нефтегазо-разведочной Экспедицией при бурении скважин и построении геологических профилей,а также Управлением Геологии Таджикской ССР в процессе проведения крупномасштабных геологических работ.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Всесоюзных конференциях молодых ученых и специалистов ВНИГНИ (г.Москва 1973,1975,1977,1982 гг), Республиканской конференции молодых ученых и специалистов Таджикской ССР (г.Душанбе 1977г.) ,посвященной 60-летию Великой Октябрьской Социалистической Революции и на ІУ Межведомственной конференции "Значение стратиграфических исследований при поисках нефти и газа", г.Ашхабад, 1983г., а также неоднократно докладывались на заседаниях НТО Таджикского отделения ВНИГНИ.
Фактический материал диссертационной работы составили результаты личных исследований автора на территории Афгано-Таджикской впадины в период I97I-I983 гг. За это время автором составлено и детально изучено более 100 разрезов в естественных обнажениях и скважин. Выполнено петрографическое изучение 5500 прозрачных шлифов, которое послужило основой при определении вещественного состава карбонатных пород при литологических исследованиях. Для выявления в шлифах соотношения кальцитовой и доломитовой состав-ляющих производилось их окрашивание по методике И,Митчелла. Обработаны и интерпретированы данные химического анализа (свыше 3000) карбонатных пород, выполненных в лаборатории геохимии (руководитель Ю.А.ЯковецД.А.Сафранов), 550 определений физических параметров (пористость общая, открытая, эффективная, проницаемость по трем направлениям, плотность), выполненных в лабораторий физики пласта (руководитель Ш.Б.Бабаев).Изучался керновый материал многочисленных скважин, вскрывших рассматриваемый стратиграфический интервал на разведочных площадях Душанбинского прогиба и прилегающих территорий. Палеонтологические определения проведены: фораминиферы палеогеновых отложений - Р.М.Давидзоном (ТО ШИГНИ), крупные фораминиферы сенона А.А.Ашуровым (ТСХИ),гастроподы -М.Р.Джалиловым (ИГ АН Тадж.ССР),радиолярии - Э.В.Гольтман (ИГ АН Тадж. ССР) ,остракоды - А.Б.Махкамовым (ИГ АН Тадж.ССР). В работе использованы данные о строении верхнесенонских-палеоценовых отложений, их стратиграфическом расчленении и корреляции, изложенные в опубликованных и фондовых материалах геологов Управления геологии Таджикской ССР, Института геологии Таджикской ССР, Таджикского отделения ВНИГНИ и других организаций. Использованы материалы промыслово-геофизических исследований,выполненных в геофизической партии Нефтегазоразведочной экспедиции Управления геологии Таджикской ССР и любезно представленные автору I.С.Колесниковой, Л.В.Будыко.
Автор благодарит доктора геолого-минералогических наук,профессора В.А.Бабадаглы, осуществлявшего научное руководство рабо той.
В процессе подготовки работы постоянное внимание и помощь оказывали Г.С.Волос, Я.Р.Меламед, В.С.Лучников, Е.Б.Деймантович, Ю.С.Юртаев, Ш.Б.Бабаев и другие сотрудники ТО ВНИГНИ.
Автор неоднократно пользовался консультациями докторов геолого минералогических наук Г.А.Каледы и профессора В.Д.Ильина.При проведении полевых исследований были получены ценные советы доктора геолого-минералогических наук,член-корреспондента АН Таджикской ССР М.Р.Джалилова, кандидатов геолого-минералогических наук Г.П. Крейденкова, B.C.Бабаевой,Г.Х.Салибаева.
Автор весьма признателен сотрудникам сектора локального прогноза УкрБИГРИ кандидатам геолого-минералогических наук Р.Я.Полак, Е.В.Самарской, Я.Г.Лазаруїсу и другим за ценные советы и замечания в процессе окончательной подготовки работы. Особую благодарность автор приносит Р.Ы.Давидзону и М.А.Муратовой за постоянную помоіць и творческое сотрудничество на протяжении многих лет совместной трудовой деятельности.
Акджарский горизонт
Распространение маастрихтских отложений вдоль южной границы Душанбинского прогиба аналогично развитию кампанских, т.е. их наличие установлено лишь в северо-восточной части Кафирниганской зоны (хр.Джетым-Тау и Рейган),где они сложены карбонатными породами, которые представлены доломйтизированными известняками и доломитами, последние в большинстве случаев сохраняют органогенную структуру.
Породы розовато-желтые,светло-серые, иногда пятнистые. Одни прослои плотные, крепкие, искристые в свежем изломе, другие-рых-лые с многочисленными порами и полостями выщелачивания, Содержат примесь кварцевого материала.
В некоторых разрезах (Оби-Шур,Сангавдак,Нилю) при детальном изучении характера распределения фауны,удается дифференцировать эти отложения на две части: в нижней половине выделяются доломити-зированные известняки и доломиты с крупными фораминиферами (орби-тоиды), в верхней части -доломитизированные известняки с рудиста-ми. Учитывая подобное распределение фауны в стратиграфически полных разрезах Маастрихта,установленных на востоке Таджикской депрессии, очевидно, что и в описываемом регионе развиты полные разрезы маастрихтских отложений, но в сокращенных мощностях. I.I.4. Палеоценовый отдел I.I.4.I. Акджарский горизонт
В пределах Таджикской депрессии и ее горного обрамления выделяется несколько типов разрезов акджарских отложений. Комплекс пород, принимающих участие в строении акджарских слоев, претерпевает значительную фациальную изменчивость и в различных районах имеют свои специфические особенности (73).
Отложения акджарского горизонта в своем типичном выражении представлены толщей переслаивающихся гипсов и доломитов,залегающей на известняках и доломитах Маастрихта и перекрываемой карбо-натными образованиями табакчинского горизонта нижнего + верхнего палеоцена.На территории Гиссарского хребта, в частности, на его южном склоне, акджарские отложения можно разделить на две части: нижнюю- терригенную,верхнюю - сульфатно-карбонатную.Правда такая закономерность выдерживается далеко не повсеместно. Отмечено лишь несколько пунктов, где акджарские отложения в верхней своей части представлены гипсами или толщей переслаивающихся гипсов и доломитов - это разрезы Хочильор и Даштибед [ 76 3.
Пачка пород, как отмечалось выше,залегающая в основании акджарского горизонта в большинстве естественных разрезов северного обрамления Душанбинского прогиба,ложится на различные горизонты верхнего сенона, вплоть до акбулакской свиты верхнего сантона и имеет неповсеместное распространение. На южном склоне Гиссарского хребта ее можно наблюдать лишь в обнажениях, расположенных восточнее р.Оби-Заранг, а район западнее следует рассматривать как зону отсутствия акджарских отложений С 72,74,77 ].
На территории Душанбинского прогиба рассматриваемые отложения четко фиксируются в разрезах скважин на структурах Шаамбары, Комсомольская, Ханака, Рохаты и др.
Геолого-геофизическая характеристика и керновый материал свидетельствуют о том, что аджарский горизонт здесь сложен двумя пачками; внизу- пестроцветные алевролиты, мергели, глины; вверху -чередующиеся гипсы и доломиты.
Работами последних лет на территории южного склона Гиссарского хребта было выявлено, что верхняя пачка акджарского горизонта, представленная чередующимися гипсами и доломитами, присутствует во всех без исключения пунктах рассматриваемого региона. Исходным фактическим материалом для выявления сульфатно- карбонатной толщи акджарского горизонта в естественных обнажениях Гиссар-ского хребта послужили весьма известные факты наличия этих образований в некоторых районах (Хочильор, Бедак, Даштибед) последнего, а также присутствие переслаивающихся сульфатных и карбонатных пород в скважинах, пробуренных на территории Душанбинского прогиба и естественные обнажения сульфатно-карбонатных образований раннепалеоценового возраста на северном склоне Гиссарского хребта. При детальном литологическом изучении ряда разрезов (Нилю,Шир-кент, Чинар) южного склона Гиссарского хребта среди карбонатных образований, относимых к табакчинскому горизонту, были обнаружены незначительные по мощности (0,5-4,Ом) прослои и линзы гипсов. Были выявлены факты "замещения" по простиранию гипсоносных отложений брекчиями обрушения и дедоломитами, причем брекчии отмечались многими исследователями в большинстве естественных обнажений рассматриваемого региона и обычно служили фактическим материалом для обоснования размыва отложений акджарского горизонта в пределах южного склона Гиссарского хребта. Дальнейшие исследования показали, что в большинстве разрезов южного склона и в отдельных пунктах приосевой части Гиссарского хребта, сульфатные образования акджарского горизонта сохраняются лишь на некотором удалении от тальвегов саев и не присутствуют в последних.Дедоломиты и брекчии обрушения,как правило,присутствуют на том же стратиграфическом уровне,что и гипсоносные отложения и являются,по-видимому продуктами механического и химического преобразования последних при непосредственном участии карбонатных пород.
Даралитауский горизонт
При микроскопическом изучении установлено, что существенной составной частью (от 65 до 80$) полидетритовых известняков являются обломки скелетных частей организмов различных таксономических групп. Наиболее часто встречаются остатки морских ежей, устриц, криноидей, брахиопод, мелких фораминифер. Сохранность организмов весьма различна. Лучшей сохранностью обладают мелкие фораминифе-ры и морские ежи, но обычно в породе преобладает плоский раковинный детрит, расположение которого параллельно напластованию пород придает последней слоеватую текстуру.
Цементирующая масса представлена криптозернистым ( 0,005мм) кальцитом, в котором рассеяны более крупные (до 0,06мм ) кристаллы, которые, по-видимому, являются тонкоперетертым раковинным шламом, В ассоциации с члениками криноидей развивается цемент нарастания, имеющий более крупные (до 0,5мм) кристаллы кальцита.Тип цементации базальный.
Помимо раковинного детрита известняки в незначительном количестве (до 5-7$) содержат зерна фосфорита и глауконита хорошей окатанности. Последний иногда заполняет ячейки раковин фораминифер. В некоторых случаях в породе присутствует примесь кварца песчаной или алевритовой размерности.
Пустотное пространство представлено единичными порами и мелкими кавернами развитыми, главным образом, в цементирующей массе, размеры которых изменяются от 0,05 до 1-2мм, Иногда полости развиваются в органических остатках за счет выщелачивания внутреннейих части. Текстура породы беспорядочная и микрослоеватая. Показатель присутствую в виде сравнительно мощных (10-25м) пачек светло-серых с голубоватым оттенком, серых и темно-серых разностей, характерной чертой которых является наличие скорлуповатой (шаровой) и остроугольно-пластинчатой отдельности, которой обладают наиболее глинизированные разности. При отсутствии или малом содержании последней рассматриваемая разновидность образована плотными афани-товыми известняками. Органический мир представлен остатками морских ежей, устриц, зубами акул. В некоторых пунктах рассматриваемой территории известняки обогащены примесью кварцевого материала, при определенной ориентировке которого возникают косослоистые текстуры.
При микроскопических исследованиях установлено, что данная разновидность на 60-75$ состоит из тонкоперетертого ( 0,1мм) раковинного детрита, основная масса которого, за исключением редких остатков иглокожих, мелких раковин фораминифер, неопределима. Обычно раковинный детрит беспорядочно рассеян в породе и лишь иногда при однонаправленной ориентировке плоского детрита возникает микрослоеватая текстура. Иногда среди основной массы раковинного детрита встречаются более крупные (до 1-2мм) остатки органики, среди которых можно определить остатки криноидей, мшанок.
Карбонатная неорганогенная часть представлена криптозернис-тым ( 0,0 0 5 мм) кальцитом с дисперсной примесью глинистого матеріале. Среди цементирующей массы беспорядочно рассеяны более крупные (0,01-0,08мм) кристаллы, являющиеся, по-видимому,перекристаллизованными остатками органического мира. Силикатная часть представлена мелкими ( 0,1мм) остроугольными зернами кварца, содержание которых в породе варьирует в значительных (5-40$) пределах. Характерной особенностью данной разновидности является наличие железосодержащих минералов (пирита и продуктов его окисления), которые беспорядочно рассеяны в породе в виде точечных выделений и пятен, иногда имеют форму прожилков.
Доломитизация
Наиболее интенсивно проявившийся постеедиментационный процесс в верхнесенонских-палеоценовых отложениях рассматриваемой территории. Различают доломитизацию диагенетическую (в осадке) и эпигенетическую (в породе). Данные химических анализов и петрографическое изучение карбонатных пород свидетельствуют о присутствии в сфере исследований практически всех переходных разностей кальцит-доломитового ряда, а также практически чистых пород крайних ветвей кальцита-доломита.
В вопросе о генезисе пород доломитового ряда палеоценового возраста тлеется две точки зрения. Первая из них доказывает первичное, хемогенное образование доломита и находит свое отражение в работах А.М.Габрильяна [33] , В.Б.Татарского [100] , А.Н.Мамонтова [83] и некоторых других исследователей.
На основании детального изучения вещественного состава кар-, бонатных пород бухарского яруса А.М.Габрильян выделил четыре фациальных подтипа отложений:
а) нормальных (не доломитовых) известняков;
б) известковистых доломитов, не содержащих терригенные включения, но заметно обогащенных гипсом; органические остатки, если присутствуют, то представлены угнетенными формами;
в) известковистые доломиты, не содержащие ни терригенной примеси, ни гипса; характер распространения органических остатков, как и в предыдущем типе;
г) известковистые доломиты, содержащие примесь терригенно го материала.
Анализ вещественного состава отложений выделенных подтипов позволил A.M.Габрильяну сделать несколько выводов:
1. Карбонатные породы ряда известняк-доломит по своему вещественному составу (химическому и минералогическому) дифференцируются на крайние ветви - известняк и доломит. Промежуточные породы между этшли ветвями встречаются крайне редко и должны рассматриваться скорее как исключение, чем закономерное развитие среди карбонатных пород.
2. Между пористостью карбонатных пород и количеством в них доломита не устанавливается какой-либо связи. Это обстоятельство, наряду с резкой дифференциацией известняковой и доломитовой ветвей, указывает на первичное происхождение доломитов.
В соответствии со сделанными выводами А.М.Габрильян считает, что образование доломитов подтипа "б" происходило по реакции Гайдингера в условиях замкнутых и полузамкнутых морских бассейнов, приближающихся по своему режиму к лагунам. Образование же подтипа "в" шло, по мнению А.М.Габрильяна, по реакции Мариньяка.
В.Б.Татарский CI003 в результате многолетнего изучения карбонатных пород палеоцена Таджикской депрессии пришел к выводу о том, что отложения палеоцена почти до самой кровли имеют ясно выраженный лагунный характер и, что поднятиям отвечало отложение сульфата кальция, опусканиям - образование карбонатных осадков.
А.Н.Мамонтов [83] , описывая условия осадконакопления в позднемаастрихтское-раннепалеоценовое время на территории Юго--Западного Таджикистана, утверждает, что в начале акджарского времени на обширной территории произошло полное изменение условий осадконакопления, связанное с регрессией моря. На протяжении всего акджарского времени территория депрессии испытывала устойчивое погружение, которое носило импульсивный характер. В кратковременные периоды резкого прогибания дна, бассейн углублялся и в него поступало большое количество морской воды. В связи с этим во многих участках бассейна соленость снижалась до стадии отложения доломитов. Иногда режим бассейна приближался к нормально--морскому, о чем свидетельствуют редкие прослои известняков с фауной.
