Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Основные закономерности строения и нефтегазоносность юре ко-нижн ем еловых отложений Западной Сибири
1Л Стратиграфическая характеристика юрско-нижнемеловых отложений 20
1-2. Литолого-петрографическая характеристика юрско-нижнемеловых отложений SsT
1.3. Нефтегазоносность
1.4. Этапы формирования юрско-раннемелового Западно-Сибирского палеобассейна
Глава 2. Основные типы неструктурных ловушек юрских -нижнемеловых отложений Западной Сибири в связи с формированием зон нефтегазонакопления
2.1. Формирование неструктурных ловушек в континентальных и переходных условиях
2.2. Формирование ловушек в прибрежно-морских условиях 5т
2.3, Формирование литологических ловушек в глубоководных условиях ^
Глава 3. Влияние факторов эпигенеза на формирование терригенных пород-коллекторов ^
3.1- Особенности вторичных изменений терригенных коллекторов, обусловленные влиянием залежи углеводородов
3-2. Модели формирования вторичной емкости в терригенных породах на больших глубинах
3.3. Петрографо-минералогические показатели формирования улучшенных коллекторов в клиноформном комплексе Западной Сибири
Глава 4, Критерии выделения ЗНГН в юреко-нижнемеловых отложениях Западной Сибири
4.1. Литолого-фациальные и палсоструктурные критерии выделения ЗНГН
4.2. Геохимические критерии выделения ЗНГН
Глава 5. Прогноз зон нефтегазонакопления в юрских и нижнемеловых отложениях Западной Сибири
5Л. Нижне-среднеюрский нефтегазоносный комплекс
5.2. Васюганский нефтегазоносный комплекс
5.3, Ачимовский нефтегазоносный комплекс
Заключение . Z $Z
Список использованной литературы Z, 57
- Стратиграфическая характеристика юрско-нижнемеловых отложений
- Формирование неструктурных ловушек в континентальных и переходных условиях
- Модели формирования вторичной емкости в терригенных породах на больших глубинах
Введение к работе
Мировая статистика свидетельствует о том, что более 70% вовлеченных в разработку запасов нефти и газа сосредоточено в крупных ловушках, связанных со структурными ЗНГН. Поисковые работы ориентировались, в основном, на «антиклинальную теорию» формирования скоплений углеводородов. Открытие крупнейших месторождений в авандельтовых комплексах Западной Сибири, в бассейне Миссисипи — Галф Кост (Северная Америка), реки Нигер (Гвинейский залив, Западная Африка), в бассейне Баффорта-Маккензи (Аляска) переориентировало поисковый процесс на выявление неструктурных ЗНГН.
В настоящее время прирост запасов углеводородного сырья связывается по преимуществу со сложнопостроенными литологическими и стратиграфическими ловушками в неструктурных ЗНГН. Изучением проблем формирования зон нефтегазонакопления, разработкой и типизацией их моделей занимались А.А. Бакиров, М.Д. Белонин, М.С. Бурштар, М.Л. Верба, М.В. Высоцкий, Ю,Н. Григоренко, Е,Б. Грунис, А.Н. Золотов, Ю.Н, Карагодин, В,С. Лазарев, БА.Лебедев, В.Н. Макаревич, В-Д, Наливкин, А.А- Нежданов, И.И. Нестеров, В.Б. Оленин, В.В. Самсонов, А.А. Трофимук, Э.М. Халимов, В.И. Шпильман и др.
Распределение коллекторов в неантиклинальных объектах
контролируется, главным образом, палеофациальными обстановками,
отвечающими за первичный коллектор, и эпигенетическими изменениями
пород, с которыми связано формирование вторичной емкости.
Формирование первичного коллектора, в первую очередь, определяется
палеоструктурным планом, палеодинамикой и химией среды
осадконакопления, характером цикличности, т.е. всем, с чем связан снос и
аккумуляция терригенного материала, его фациальиые и формационные
замещения. Со вторичными изменениями связана в значительной степени
латеральная и вертикальная изменчивость емкостных характеристик.
Наибольшее значение приобретают исследования генезиса и эпигенеза
коллекторов и флюидоупоров. Поэтому важнейшим звеном в прогнозе зон
развития улучшенных коллекторов в неантиклинальных
сложнопостроенных объектах (к которым относятся, в частности,
клиноформы неокома Западной Сибири) становятся детальные палеофациальные реконструкции и исследования эпигенеза осадка.
Первые открытия неструктурных или комбинированных ловушек в Западной Сибири (в шестидесятые годы) совершались попутно при разведке антиклинальных структур. Однако выработанность фонда структурных ловушек и очевидная перспективность неантиклинальных объектов сделала их в восьмидесятые годы основным объектом исследования. Условиями формирования, размещением и прогнозом неантиклинальных резервуаров в наиболее перспективных - неокомском и юрском комплексах Западной Сибири занимались М,М. Биншток, В.Н. Бородкин, B.C. Бочкарев, A.M. Брехунцов, Л.А. Векслер, Ф.Г. Гурари, СВ. Ершов, Н.П. Запивалов, Ю.Н. Карагодин, А.Э. Конторович, В, А. Конторович, Н.Я. Кунин, Б.А. Лебедев, Q.M. Мкртчан, Г.П. Мясникова, В.Д. Наливкин, А.Л. Наумов, А.А. Нежданов, И.И. Нестеров, Т.М. Онищук, Н.Н. Ростовцев, B.C. Сурков, А.А. Трофимук, Л.Л. Трусов, Л.Я. Трушкова, Ф.З. Хафизов, Ю.В. Щепеткин, В.И. Шпильман и др.
В связи с тем, что неструктурные ловушки зачастую приурочены к определенным фациальным обстановкам, важнейшим звеном в их прогнозе становятся палеофациальные и палеогеографические реконструкции. Разработкой теоретических основ и методик реконструкций обстановок осадконакопления в разные годы занимались Н.Б. Вассоевич, Н.Н. Верзилин, И.С. Грамберг, В.А. Гроссгейм, Н.П. Запивалов, Ю.Н. Карагодин, Б.А. Лебедев, Н.В. Логвиненко, А.Е. Лукин, А.В. Македонов, B.C. Муромцев, Д.В. Наливкин, Н.С. Окнова, М.В. Проничева, Л.В. Пустовалов, А.Б. Рухин, В_В. Самсонов, Н,М. Страхов, Г.И. Теодорович, П.П. Тимофеев, В.Е. Хаин, В.Н. Шванов и др.
Исследования, направленные на реконструкцию условий
осадконакопления, были традиционно приоритетными во ВНИГРИ.
Наиболее известными авторскими методиками являются
палеодинамические реконструкции на основании дробного
гранулометрического анализа Г.Ф. Рожкова, интерпретация палеофациальньгх обстановок по данным ГИС на основании разработанных B.C. Муромцевым электрометрических моделей фаций и т.д. Исследованиями B.C. Муромцева и его соавторов впервые было показано, что пласт ACi2 Приобского месторождения образован отложениями веера
выноса турбидитового потока. Для количественной оценки сложных и трещинных коллекторов JLIL Гмид и В.Е. Смеховым разработан метод больших шлифов.
Применение вышеперечисленных методик палеогеографических реконструкций позволило уточнить существутощие и разработать новые модели формирования пород-коллекторов в горском и неокомском нефтегазоперспективных комплексах Западной Сибири.
Разработка моделей формирования вьгеокоемких коллекторов в неантиклинальных и глубокозалегающих сложнопостроенных объектах представляет собой одно из приоритетных направлений современной отечественной и зарубежной нефтяной литологии. Исследованию вторичных изменений осадочных пород уделяется пристальное внимание, начиная с шестидесятых годов, так как без учета влияния эпигенетических процессов на породы коллекторов и покрышек стало невозможно дальнейшее развитие нефтяной геологии. При увеличении глубин, на которых ведутся поиски и разведка залежей углеводородов, значение эпигенетических изменений пород стало доминирующим. Как известно, с увеличением глубин в условиях катагенетического уплотнения пород происходит резкое снижение емкостных характеристик, с одной стороны, и ухудшение экранирующих свойств покрышек - с другой. В то же время в результате наложенных эпигенетических процессов возможно образование вторичной емкости, благодаря чему породы могут приобретать хороший коллекторский потенциал на больших глубинах.
Одними из первых исследователей стадиальных изменений пород являются А.В, Копелиович, А.Г. Коссовская, Н.В. Логвиненко, Г.Н. Перозио, В.Д. Шутов.
Различные аспекты стадиального эпигенеза рассматривались в работах M.JL Верба, ОТ, Зарипова, Б.А. Лебедева, Г.Э. Прозоровича, Р.С. Сахибгареева, И.Н. Ушатинского, О.В, Япаскурта и других. Ими были разработаны системы зональности стадиального эпигенеза, основанные на сопоставлении минеральных, структурных изменений и изменений физических свойств пород.
Образование вторичной емкости связано преимущественно с наложенными процессами. Их изучением занимались O.K. Баженова, 0,Г\
Зарипов, E.E. Карнюшина, Б.А- Лебедев, Г.Н. Перозио, Г.Э. Прозорович, Б.К. Прошляков, Р.С. Сахибгареев, 3JL Сердюк, А.А, Розин, В.Н. Холодов, О.В. Япаскурт и др. Вопросы наложенного эпигенеза остаются спорными и представляют наибольший интерес, особенно в связи с поисками улучшенных коллекторских пород на больших глубинах. Кроме влияния гидротермальных процессов одним из направлений в изучении наложенных изменений являются исследования аутигенеза, связанного с влиянием залежей углеводородов на вмещающие породы. Процессы аутигенного минералообразования на ВНК изучались М.А. Алексеевой, К.Б. Ашировым, O.K. Баженовой, О.Г. Зариновым, Г.А. Каледой, Е,Е. Карнюшиной, Н,А. Минским, А.И. Перельманом, ГЛ. Перозио, Г.Э. Прозоровичем, Р.С. Сахибгареевым, А.В. Смирновым, ГЛ. Тсодоровичем, И.Н. Ушатинским, В.Н. Холодовым, Ю.В, Щепеткиным и
др.
В противоречие с доводами в пользу аутигенного минералообразования на ВНК, способного приводить к цементации кальцитом и окварцеванию пород, вступали данные по выщелачиванию и коррозии карбонатов и сульфатов при участии сульфатредуцирующих бактерий в присутствии нефтей. Такие данные приводятся в работах Е.Н. Ермоловой, MX. Кавеева, Н,А, Орловой, К.Р. Чепикова, в которых говорится о связи процессов сульфатредукции с выщелачиванием карбонатного и сульфатного цементов,
Р.С. Сахибгареевым было установлено, что на уровнях стабилизации ВНК и ДВНК могут образовываться зона растворения (разуплотнения) и зона цементации в случае частичного заполнения нефтями высокоамплитудных антиклинальных ловушек.
Таким образом, наложенные изменения могут быть обусловлены не только воздействием на породу агрессивных растворов по флюидопроводящим разломам путем фильтрации или влиянием пластовых вод, но и воздействием активных продуктов окисления углеводородов. При изучении вторичных изменений пород-коллекторов необходимо выяснение природы вторичных изменений и их последовательности. Осадочные породы Западной Сибири стали одним из первых объектов, по которым проводились исследования постседиментационных преобразований, благодаря большому
разнообразию типов пород и актуальности этого вопроса для дальнейшего развития поисков углеводородов в регионах. В связи с тем, что стадиальные изменения осадочных пород Западной Сибири исследованы достаточно полно, большее внимание в работе уделяется вторичным изменениям.
Стратиграфическая характеристика юрско-нижнемеловых отложений
Западно-Сибирская нефтегазоносная провинция представляет собой платформу, имеющую двухъярусное строение. Нижний ярус ее -фундамент, сложенный сильно метаморфизованными, интенсивно дислоцированными породами. Верхний ярус - это осадочный чехол, состоящий из мезозойских и кайнозойских пород. Максимальная мощность осадочных пород меняется от трех километров в центральной части платформы до десяти километров на севере. Между фундаментом и осадочным чехлом выделяют промежуточный структурный этаж, сложенный слабо метаморфизованными осадочными и вулканогенными породами. Его мощность колеблется от нескольких метров (в центральной и юго-западной частях) до пяти километров на северо-востоке,
Доюрский фундамент имеет неоднородное строение- Обычно это интрузивные породы кислого состава. Их возраст, согласно абсолютным определениям, колеблется от верхнепротерозойского до силурийского и девонского.
Наиболее древние отложения промежуточного тектонического комплекса представлены кремнисто-глинисто-карбонатными породами, Микрофаунистические данные свидетельствуют о позднедсвойском и раннекаменноугольном возрасте.
Максимальная мощность вскрытых пород фундамента в районе 78 м, абсолютные отметки поверхности складчатого основания варьируют на северо-востоке в грабенах и глубоких депрессиях от 3-5 до 4.5 км.
Основные исследования проводились в отложениях средней юры — нижнего мела. Стратиграфическое расчленение приводится согласно Решениям V -ого МРСС (1991).
Нижняя и средняя юра характеризуется развитием преимущественно континентальных образований. В верхней юре началась обширная трансгрессия, продолжавшаяся до раннеберриасского времени. Отложения, сформировавшиеся за этот период, характеризуются на подавляющей части территории пониженными мощностями и возрастанием глинистой составляющей снизу вверх.
Отложения платформенного чехла с угловым и стратиграфическим несогласием залегают на подстилающих образованиях «доюрского фундамента», В их основании лежит шеркалипская свита (рис- 1.1,1.). Свита выделена Г.К. Боярских, Х.А. Иштиряковой, Л.В. Ровниной (1964) в нос- Шеркалы Октябрьского р-на Ханты-Мансийского округа, Стратотип находится в разрезах скважин Шеркалинской и Перегребенской площадей. Шеркалинская свита представлена чередованием песчаников, алевролитов и глин. Отложения расчленены на две подсвиты, в которых, в свою очередь, выделяются по две пачки. Пачка 1 нижней подсвиты сложена грубо- и разнозернистыми полимиктовыми песчаниками, слюдистыми, с прослоями темно-серых с буроватым оттенком аргиллитов и редкими растительными остатками. Мощность пачки 30 - 200 м. Пачка 2 (тогурская) охарактеризована темно-серыми тонкоотмученными аргиллитоподобными глинами с единичными прослоями алевролитов, со стяжениями пирита, сидерита, единичными фораминиферами, флорой и палинокомплексами. Мощность отложений достигает 35 м. Верхняя подсвита состоит из плохо отсортированных полимиктовых светло-серых песчаников, конгломератов и гравелитов с подчиненными прослоями темно-серых с буроватым оттенком, иногда черных аргиллитов и светло-серых слюдистых алевролитов, с многочисленными растительными остатками. Мощность верхней подсвиты до 80 м, В кровле ее выделяется радомская пачка темно-серых, в разной степени битуминозных ар гиллито подобных глин, мощностью 20 — 70 м. Формирование шеркалинской свиты связано с глобальными морскими трансгрессиями и происходило в условиях озерно-аллювиальной равнины, временами заливаемой морем.
Единого мнения об объеме шеркалинской свиты нет- По комплексам спор и пыльцы возраст её определяется как позднеплинсбахский — раннеааленский.
Аналогами шеркалинской свиты являются горелая и котухтинская свиты.
Горелая свита выделена в скважине 6-Горелой Хантымансийской площади, в интервале 3130 — 3266 м), является глинистым аналогом шеркалинских отложений. Свита расчленена на две подсвиты, в которых выделяются по две пачки. Пачка 1 — серые, темно-серые аргиллитоподобные глины с прослоями песчаников, у выступов фундамента - гравелитов, с остатками флоры
Формирование неструктурных ловушек в континентальных и переходных условиях
Оползни, конуса выноса в аллювиально-пролювиальных и пролювиальных отложениях возникают в результате деятельности сезонных потоков и характеризуются плохой сортировкой, латеральной и вертикальной невыдержанностью вещественного состава на коротких расстояниях (Цитологические..., 1978). Все типы конусов выноса образуются там, где река или гравитационный поток выходят из тесной долины или ущелья в аллювиальную равнину, бессточную водосборную впадину или водоемы со стоячей водой: моря и озера (Обстановки,.., 1990), Выделяют два типа конусов выноса: речной (гумидный) и тектонически активных окраин впадин (семиаридный). Диапазон их размеров - от десятков метров до сотен километров.
Отложения речных конусов выноса при гумидном климате формируют мощные русловые комплексы, которые состоят из серии прислоненных, срезающих, пересекающих и вложенных друг в друга линз и рукавов, характеризующихся разным гранулометрическим составом и структурно-текстурными особенностями. В целом отмечается постепенное уменьшение отношение песчаной и глинистой фракций от проксимальных к дистальным частям конуса выноса.
Конуса выноса тектонически активных окраин наблюдаются преимущественно в семиаридном климате. В осадконакоплении большую роль играют гравитационные течения. Мощные клинья конусов выноса встречаются как в пустынях, так и в областях с большим количеством атмосферных осадков, если в области сноса имеется много мелкозернистого материала. Отложения характеризуются преобладанием песчаников и конгломератов с небольшим количеством мелкозернистых осадков. Как правило, мощные толщи конгломератов формируются и сохраняются при расчлененном рельефе и часто выполняют понижения в рельефе и впадины. Одновременно с общим проксимально-дистальнъш выклиниванием конуса происходит уменьшение мощности отдельных слоев и максимального размера зерен (Обстановки..», 1990).
Коллекторские свойства отложений конусов выноса меняются на небольших расстояниях. Преобладают ловушки структурно-литологические и облекания, связанные со стратиграфическим или литологическим выклиниванием пород-коллекторов на склонах палеоструктур {табл. 2.1.1). Ловушки такого типа встречаются в шсркалинской (пласты Ющ-п Талинской площади), тюменской и васюганской свитах (пласты Юі_2 Урыенской, Усть-Тегусской площадей и др.) Погребенные речные системы включают комплекс отложений, сформированных водными потоками и перенесенных на значительные расстояния. Среди них можно выделить две основные фации: русловые и межрусловые или пойменные. Русловые отложения образуются путем латерального нарастания, а в образовании межрусловых преобладают процессы вертикального напластования (Обстановки..., 1990). Разрез любой поймы состоит из русловых отложений, залегающих в его основании, и пойменных, его перекрывающих. Из-за миграции русла в разрезе аллювиальных долин отмечается чередование, сложное переплетение и латеральное замещение отложений плесов, перекатов, нсстрежневых зон, пойменных отложений, каждые из которых отличаются гранулометрическим составом, формой и размерами. Точные границы между этими фациями определить сложно, так как переход из одной фации в другую осуществляется через промежуточные комплексы. Форма песчаного тела зависит от типа русла (степенью извилистости) и его поведением (стабильным или мобильным). Среди русловых отложений преобладает песчаный или алевритовый состав пород, наличие косой слоистости, рукавообразпая форма залегания с плоской кровлей пластов и подошвой (Литологичсские..., 1990).
В аллювиальных комплексах породами — коллекторами являются русловые песчаные тела. Морфология таких тел различна: от прямолинейной до ветвящейся, расщепляющейся и сливающейся. Пористость русловых отложений колеблется от 3-5 до 20%, проницаемость - от единиц до тысяч мд.
Ловушки литологические, русловые (табл. 2.1.1.) и зоны нефтегазонакопления, формирование которых связано с русловыми фациями, широко развиты в отложениях шеркалинской и тюменской свит на Красноленинском своде, на юге Тюменской области, в Широтном Приобье.
Модели формирования вторичной емкости в терригенных породах на больших глубинах
Одним из приоритетных направлений современной нефтяной литологии является разработка моделей формирования высокоемких коллекторов в сложнопостроенных и глубокозапегающих объектах. Один из наиболее перспективных подходов к этой проблеме основан на теоретических и методических разработках, выполнявшихся во ВНИГРИ под руководством проф. Р.С. Сахибгареева, которым было установлено принципиально новое явление - разуплотнение коллекторов под воздействием залежей углеводородов (Сахибгареев, 1989)» Разуплотнение происходило за счет разрушения минеральной составляющей терригенных и карбонатных пород под действием агрессивных продуктов гипергенного изменения нефтей и эпигенетичных битуминозных веществ. В качестве таких агрессивных продуктов рассматриваются, в частности, некоторые специфические азотосодержащие соединения, кислые газы и некоторые органические кислоты (Энерглин У., Брили Л,, 1975; Roles.-., 1986).
Модели вторичных изменений коллекторских пород как при предельном, так и при частичном заполнении ловушек были изучены Р.С. Сахибгареевым на примере среднекембрийских залежей Прибалтики (Сахибгареев, 1989). Установлено, что за пределами активной зоны растворения кварцевых зерен па уровнях стабилизации ВНК при затрудненности водообмена с законтурными водами происходит осаждение аутигенного кварца.
Месторождения Западной Литвы и Калининградской зоны нефтепроявления явились идеальным объектом для изучения вторичных изменений нефтенасыщенных сред благодаря удачному соотношению амплитуды и объема ловушки с объемом поступающих порций УВ, способствующему прослеживанию всей последовательности изменений пород, а также минеральной и гранулометрической однородности песчаников. Задача проведения исследования аналогичных процессов для Западной Сибири затруднена из-за более сложной геологической картины, минерального состава пород (песчаники здесь, в основном, полимиктовые в отличие от однородных кварцевых среднекембрийских песчаников Прибалтики),
В этой связи представляет интерес изучение частично заполненных высокоамплитудных ловушек с затрудненным водообменом между подошвенными и законтурными водами для полимиктовых коллекторских сред нижнего мела Западной Сибири. В качестве объекта исследования был выбран пласт БПю-п Тарасовского газонефтяного месторождения. Этот пласт в значительной степени отвечал требованиям, предъявляемым к объекту изучения вторичных изменений коллекторских пород: по возможности однородный гранулометрический и минеральный состав, достаточно представительный керн не только из нефтенасыщенной, но и из законтурной водонасыщенной зоны.
Изучался керн скважин, находящихся в водонасыщенной части, удаленной от внешнего контура нефтеносности до 14 км, а нефтенасыщенных - на удалении до 5 км, что позволило оценить масштабы возможного влияния залежи нефти на изменение полевых шпатов и регенерацию кварца.
Изучение ишифов проводилось следующим методом: осуществлялось количественное измерение всех компонентов скелетной части рассматриваемых песчаников путем подсчета длины отрезка составляющей, пересеченной микрометренной линейкой (около 200 -250 зерен). Внимание концентрировалось на соотношении в различной степени измененных полевых шпатов с выделением градаций (сильно-, слабо- и неизмененных) и количества регенерационного кварца. Признаком сильного изменения полевых шпатов считалась потеря зернами оптической однородности по всей площади их сечения; за изменение зерен принималась либо их политизация, либо четко выраженное но ним развитие глинистых минералов (Ананьева,1986 (ф); Гурский и др., 1975), В результате подсчетов выяснилось, что в составе скелетной части преобладают полевые шпаты (45-60%)т содержание кварца составляет 20 - 45%, Такие значения минерального состава соответствуют полям граувакковых аркозов и собственно аркозов диаграммы В,Д. Шутова (рис, ЗЛЛ). Цемент, в основном, представлен пленочным железистым хлоритом. Уровень современного ВНК пластов о-сводовой залежи находится выше половины высоты куполовидной структуры. Поэтому значительный интерес представляло распределение регенерационного кварца в песчаниках залежи и ниже ее (рис- ЗЛ.2, б). Анализ распределения регенерационного кварца показал его значительное преобладание в зоне современного ВНК (до 5%), что почти на порядок превышает его содержание за внешним контуром нефтеносности, В переходной зоне современного ВНК зерна кварца и полевых шпатов заметно корродированы (рис. ЗЛ.З, ЗЛ.4, ЗЛ.5) и зачастую лишены пленочного хлорита. Это объясняется растворением обломочных зерен и пленочных новообразований хлорита под воздействием водорастворимых продуктов окисления нефтей. Сразу ниже зоны современного ВНК формируется цементирующий пояс регенерационного кварца, образующийся в результате отсутствия или затрудненности водообмена подошвенных вод с водами законтурных зон в результате частичного заполнения высокоамплитудной структурной ловушки (рис. ЗЛ,2, б). Контур залежи пласта БПю_п достаточно четко проявляется по степени изменения полевых шпатов. В водонасыщенных средах сразу же за внешним контуром нефтеносности уменьшается количество сильноизмененных полевых шпатов с 27 до 9% (рис,ЗЛ.2, а). Применение коэффициента пелитизации (отношение содержания сильноизмененных полевых шпатов к содержанию слабоизмененных и неизмененных полевых шпатов) подтвердило полученные закономерности распределения сильноизмененных полевых шпатов: в нефтенасыщенных песчаниках коэффициент пелитизации выше, чем в однотипных породах за внешним контуром нефтеносности, а его максимальные значения соответствуют зоне ВНК (рис. ЗЛ.6).
