ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МИНИСТЕРСТВА ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования « M*ский государственный университет»
Кафедра региональной и нефтегазовой геологии
Особенности формирования и нефтегазоносность терригенных отложениях северо-восточной окраины волго-уральской провинции
2008
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ДЕВОНСКИХ ТЕРРИГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
НЕФТЕГАЗОНОСНОСТЬ ДЕВОНСКОГО ТЕРИГЕННОГО КОМПЛЕКСА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Изучение девонских терригенных отложений имеет огромное значение для развития нефтегазовой промышленности на территории Волго-Уральского нефтегазоносного провинции. Нужно сказать, что Волго-Уральский бассейн является наиболее изученным из всех. В этом смысле его даже можно принять за эталон изученности НГБ. Все возможные месторождения в верхних слоях осадочного чехла бассейна уже разведаны и разрабатываются, а многие уже истощены или находятся в режиме падающей добычи. Поэтому с изучением девонских терригенных отложений связываются перспективы открытия новых месторождений нефти и газа в Волго-уральской провинции.
Целью данной работы является изучение геологического строения и истории формирования девонских терригенных отложений северо-восточной части Волго-Уральской провинции и выявление возможных перспектив нефтегазоносности.
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ДЕВОНСКИХ ТЕРРИГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
В геологической истории развития территории Волго-Уральской области выделяются рифейский, вендский, девонский, каменноугольный, пермский и мезо-кайнозойский основные этапы.
После длительного континентального перерыва в девонский этап развития море вновь трансгрессировало на платформу с востока и юго-востока, со стороны Уральской геосинклинали и Прикаспийской синеклизы. Фаунистические остатки древнейших девонских образований указывают, что трансгрессия моря началась в эйфельском веке. Осадконакопление происходило в палеовпадинах, унаследованных от вендского этапа развития, т.е. охватывало в целом восточную краевую часть Русской платформы, Серноводско-Абдулинский и Казанско-Кажимский авлакогены. В начале века накапливались преимущественно грубозернистые терригенные осадки в континентальных и прибрежно-морских условиях, о чём свидетельствует петрографический состав пород. Во вторую половину эйфельского века произошло углубление морского бассейна, что привело к осаждению глинистых и карбонатных осадков.
Наибольшее количество осадков эйфельского времени накопилось в прибортовой зоне Прикаспийской синеклизы (более 200 м), в юго-восточной части Верхнекамской впадины (до 120 м) и в пределах Вятского авлакогена (до 146 м). Источниками сноса в течение всего эйфельского века продолжали оставаться Токмовский, Котельнический своды, бОльшая северная часть Татарского свода, южная часть Коми-Пермяцкого свода и Жигулёвско-Оренбургский свод.
Конец эйфельского времени ознаменовался региональным подъёмом территории Волго-Уральской области. Морем была покрыта лишь юго-восточная часть Русской платформы, где продолжалось осадконакопление. В других районах наступил континентальный перерыв, и отложившиеся ранее осадки подверглись размыву.
В начале живетского века территория Волго-Уральской области вновь испытала неравномерное погружение, приведшее к трансгрессии моря. Наиболее интенсивно погружалась южная часть платформы и Казанско-Кировский прогиб. Сравнительно большей устойчивостью отличалась северная часть платформы. Региональный наклон Русской платформы на юг обусловил трансгрессию живетского бассейна с юга на север. Это подтверждается закономерной сменой физико-географических обстановок в том же направлении: морских осадков прибрежно-морскими и осадками прибрежной равнины с уменьшением мощностей то 150-200 до 30-40 м.
Цикличное строение разрезов живетских отложений свидетельствует о том, что в течение живетского века погружение отдельных участков платформы сменялось поднятиями. И.Г. Гассанова и С.М. Аронова (1966 г.) выделяют три фазы смены трансгрессии регрессией. Первая соответствует воробьёвскому, вторая – ардатовскому и третья – муллинскому времени.
Осадки живетского моря формировались в условиях преобладания восстановительной среды над окислительной. Как показывает характер распределения осадков, накопление их происходило в пределах восточной части Башкирской вершины Пермско-Башкирского свода и на участках, расположенных восточнее современной меридиональной гряды поднятий: Токмовского, Котельнического и Сысольского, которые в то время являлись источниками сноса терригенного материала. Отсутствие в живетских отложениях грубообломочных пород – гравелитов и конгломератов – свидетельствует о том, что области сноса терригенного материала были уже в значительной степени снивелированы.
В живетское время продолжал развиваться Казанско-Кажимский авлакоген. Область интенсивного прогибания борозды авлакогена продвинулась далеко на юг вплоть до широты г. Казани. Прогибание сопровождалось возобновлением движений по разломам и проявлениями вулканической деятельности, что подтверждается наличием в отложениях ардатовских и муллинских слоёв эффузивных пород.
В конце живетского века восточные области Русской платформы испытали восходящие движения, которые привели к сильному обмелению муллинского моря и осушению отдельных его участков. Это способствовало размыву верхней части муллинских отложений и местами полному их уничтожению, о чём свидетельствуют неполные разрезы муллинских слоёв или отсутствие их на ряде площадей Волго-Уральской области, а также следы выветривания в породах верхней части разреза.
С наступлением верхнедевонского времени восточная часть Русской платформы вновь испытала погружение и была залита морем. Размеры суши по сравнению с живетским веком значительно сократились. В раннефранское время наиболее приподнятые участки Котельнического, Немского, Климковского, Кукморского, ульяновского выступов фундамента и восточной части Башкирской вершины не покрывались морем. Продолжал прогибаться на юге Казанско-Кажимский авлакоген, в северной части которого накопилось около 1000 м осадков нижнефранского возраста. В восточной части Серноводско-Абдулинского авлакогена за это время накопилось более 200 м осадков, а в Верхнекамской впадине 50-60 м.
В течение раннефранского времени в условиях мелководного моря отлагались преимущественно терригенные осадки. В пашийском веке в этом море существовало большое количество постоянных и временных островов. Осадки накапливались преимущественно в условиях прибрежных фаций. Воды бассейна отличались опреснённостью. В последующее – кыновское время бассейн углублялся и расширялся. Осадки накапливались преимущественно в шельфовой зоне моря в условиях нормального солевого режима.
Состав нижнефранских пород свидетельствует о том, что развитие Серноводско-Абдулинского авлакогена и верхнекамской впадины в пашийское время сопровождалось местами активной вулканической деятельностью. Следствием этого явилось появление в разрезах туфогенных пород и лавовых покровов.
До конца нижнефранского времени наибольшее количество девонских осадков (более 1200 м) накопилось в пределах Вятского авлакогена, тогда как на наиболее приподнятых участках окружающих сводов они отсутствуют. Распределение суммарных мощностей терригенных отложений девона свидетельствует о том, что в течение среднедевонско-нижнефранского времени продолжали формироваться северная часть Бирско-Верхнекамского авлакогена, Чёрмозская седловина, охватывавшая и прилегающие части Пермской вершины, юго-восточная часть Серноводско-Абдулинского авлакогена и северная часть Мелекесской впадины. Довольно чётко фиксировались расположенные на западе гряды поднятий, исключая Альметьевскую вершину и поднятие восточной части Жигулёвско-Оренбургского свода. Пермско-Башкирский свод в это время был значительно шире и охватывал Бирскую седловину, но не включал современной Пермской вершины, которая собой южный борт Чёрмозской седловины.
Среднефранское время характеризуется устойчивым, местами неравномерным погружением территории Волго-Уральской области, дальнейшим развитием морской трансгрессии и накоплением преимущественно морских осадков. Основные изменения в структурном плане связаны с исчезновением суши в пределах Ульяновского и Котельнического выступов фундамента, значительным сокращением островной суши на Башкирской вершине Пермско-Башкирского свода и увеличением области размыва в пределах Жигулёвско-Оренбургского свода. Продолжал прогибаться Казанско-Кажимский авлакоген. Наибольшее количество осадков в среднефранское время накопилось в южной его части, в районе Шурги. Кроме того, интенсивное по сравнению с соседними участками опускание отмечается в пределах Мелекесской впадины, Альметьевской вершины и в северно-восточной части Чёрмозской седловины. На остальной территории Волго-Уральской области тектоническая дифференциация дна бассейна не отразилась в значительных колебаниях мощностей осадков.
Среднефранская трансгрессия привела к существенному по сравнению с предшествовавшим временем изменению режима бассейна, обновлению фауны и повсеместному накоплению глинсто-карбонатных и карбонатных осадков, отличающихся повышенной битуминозностью.
Наиболее глубоководная часть среднефранского бассейна с доманиковым типом осадков располагалась в юго-западной его части, в пределах современных тектонических структур – восточной части Мелекесской впадины, юго-западной и центральной частей Татарского и Западной части Жигулёвско-Оренбургского сводов, а также южной окраины Верхнекамской впадины. В этой обширной зоне на протяжении всего среднефранского времени происходило накопление тонкозернистых битуминозных глинисто-карбонатных осадков. Причём с юга на север заметно увеличивалась роль карбонатных осадков в разрезе среднефранских отложений.
Осадки среднефранского возраста, преимущественно мелководного типа, распространены в северо-восточной части Волго-Уральской области, к северу от широты городов Глазов - Лобаново. Господство режима мелкого моря на рассматриваемой территории почти на всём протяжении среднефранского времени благоприятствовало широкому развитию рифогенных фаций и образованию рифогенных построек, приуроченных, по-видимому, к подводным тектоническим уступам и выступам дна моря. Условия мелководного шельфа существовали также и на юго-западе Волго-Уральской области, в зоне, прилегающей к Жигулёвско-Оренбургскому своду.
В пределах Вятского авлакогена формировалась мощная толща чередующихся карбонатных и глинистых образований, иногда характеризующихся повышенной битуминозностью и существенно отличающихся от осадков других частей Волго-Уральской области.
В конце среднефранского времени произошла перестройка палеоструктурного плана Волго-Уральской области. В результате оживления тектонических движений, общего и неравномерного подъёма территории в это время произошло заложение Камско-Кинельских прогибов, которые вследствие некомпенсированного осадконакопления не фиксируются в структурном плане среднефранских отложений. Формирование этих прогибов завершилось в верхнефранское время.
В верхнефранское время в пределах рассматриваемого региона продолжал существовать морской режим. На одних участках шло накопление мелководных, а на других глубоководных, преимущественно карбонатных и карбонатно-глинистых, осадков. Коренные и качественные изменения палеоструктуры в позднефранское время выразились в обосновании и активном формировании Камско-Кинельской системы прогибов. Развитие их сопровождалось накоплением специфических осадков доманиковой фации малых мощностей. Расположение и конфигурация системы некомпенсированных прогибов определяются распространением этих доманиковых фаций, оконтуренных изопахитами минимальных значений мощности порядка 15-50 м. Основой для заложения Камско-Кинельских прогибов в позднефранское время послужили тектонические структуры: Бузулукская, Мелекесская, Верхнекамская впадины, Бирская седловина, и Нижнекамская система линейных дислокаций, Муллинско-Бабкинская депрессия.
Почти все древние положительные структуры в рассматриваемое время получили довольно чёткое морфологическое выражение. Татарский свод, испытывая общее замедленное погружение, оставался относительно приподнятой зоной, где накапливались карбонатные, часто мелководные осадки. Пермско-башкирский свод в позднефранское время был разделён Шалымским прогибом Камско-Кинельской системы на две вершины: Пермскую и Башкирскую. Башкирская вершина в начале позднефранского времени была приподнята и представляла собой сушу. Во вторую половину этого времени на вершине накапливались обычные карбонатные осадки, а в пределах краевых её частей, вовлечённых в некомпенсированное прогибание, формировались осадки доманиковых фаций.
На севере территории Волго-Уральской области, где верхнефранские отложения частично или полностью отсутствуют, отмечается очень чёткое обособление Сысольско-Коми-Пермяцкой зоны поднятий. Длительный процесс воздымания с вовлечением в него сопредельных районов коснулся и северной части Вятского авлакогена, южная же его часть продолжала опускаться. В ряде мест в составе осадков появляются алевритово-глинистые разности, что позволяет предполагать существование участков суши в пределах Сысольско-Коми-Пермяцкой зоны поднятий. Балаковская и Жигулёвско-Покровская вершины Жигулёвско-Оренбургского свода оставались приподнятыми и выведенными из зоны осадконакопления только в течение первой половины позднефранского времени, а во второй его половине оказались погруженными и затопленными морем.
В позднефранское время контуры морского бассейна на территории Русской платформы почти не изменились по сравнению со среднефранским, что свидетельствует об унаследованности его развития. Конец среднефранского времени ознаменовался регрессией моря, однако смена комплексов средефранской фауны позднефранской происходила постепенно, на что указывает отсутствие регионального перерыва в осадконакоплении на границе средне- и позднефранского времени.
Детальное рассмотрение физико-географических условий верхнефранского бассейна в его наиболее глубоководных участках, приуроченных к Камско-Кинельским прогибам, показывает, что здесь накапливались кремнисто-глинисто-карбонатные осадки доманиковой фации, богатые органическим веществом, которые впоследствии преобразовались в сильно битуминозные глинистые известняки, мергели и карбонатно-глинистые сланцы. Наличие большого количества органического вещества в осадках, по-видимому, в какой-то мере связано с усиленным поступлением органического материала в глубоководные части из соседних мелководных зон, изобиловавших рифогенными образованиями. Последние представлены многочисленными разностями биогенных известковых осадков – водорослевых, обломочных и органогенно-обломочных.
В фаменском веке почти на всей территории востока Русской платформы продолжал существовать морской бассейн. Суша сохранилась лишь в пределах Балаковской вершины Жигулёвско-Оренбургского свода. Анализ мощностей фаменских отложений позволяет установить преемственность структурных форм от позднефранского времени. Центральной структурой на протяжении фаменского века продолжала оставаться Камско-Кинельская система прогибов, где накапливались осадки доманиковой фации малых мощностей (25-90 м). В направлении от осевых частей прогиба к периферийным увеличивается мощность фаменских осадков и отмечается появление небитуминозных известковых мелководных осадков.
В конце фаменского времени среди известковых осадков в мелководных бассейнах Волго-Уральской области появляются доломитовые, в том числе седиментационные первичные доломиты. Они преобразовались, вероятно, в сильно обмелевших частях бассейна, часто в условиях затруднённого сообщения с открытым морем, при усиленном испарении, что способствовало засолонению вод. По-видимому, в фаменское время происходило постепенное затухание рифообразующих процессов, связанное с общим обмелением бассейна.
НЕФТЕГАЗОНОСНОСТЬ ПОРОД ДЕВОНСКОГО ТЕРИГЕННОГО КОМПЛЕКСА
Известные в настоящее время залежи нефти и газа в Волго-Уральской области приурочены к тридцати стратиграфическим подразделениям трёх систем палеозоя: девонской, каменноугольной и пермской. Все продуктивные пласты можно сформировать в составе шести основных нефтегазоносных комплексов: девонского терригенного, девонско-нижнекаменноугольного карбонатного, нижнекаменноугольного терригенного, визейско-верхнекаменноугольного терригенно-карбонатного, нижнепермского карбонатного и верхнепермского карбонатно-терригенного. Каждый из перечисленных комплексов характеризуется определённым стратиграфическим объёмом, общностью истории геологического развития, наличием покрышки и в какой-то степени закономерным распределением нефтегазоносности.
Терригенный комплекс девона включает отложения от кровли кристаллического фундамента или бавлинской свиты до подошвы пачки известняков, залегающей в кровле кыновского горизонта франского яруса. Терригенная толща широко развита в Волго-Уральской области, но в разных районах имеет различные стратиграфический объём и мощность. Сокращение мощности (до 6-35 м) и стратиграфической полноты разреза происходит на древних или современных выступах фундамента, увеличение (до 400 м в Бузулукской впадине) – на их склонах и во впадинах.
Песчаники, слагающие нефтесодержащие пласты, обычно кварцевые, плохо отсортированные в нижней части разреза и хорошо в верхней, рыхлые или слабо уплотнённые. Они не имеют повсеместного распространения и часто на коротких расстояниях замещаются непроницаемыми породами. Регионально распространены лишь песчаные пласты пашийского горизонта франского яруса.
Покрышкой терригенных отложений девонского нефтеносного комплекса служат регионально распространённые отложения кыновского и саргаевского горизонтов с окнами в зонах размыва в южной части Юрюзано-Сылвенской депрессии, на Узюковской вершине Оренбургского свода, на Жигулёвском своде и его склонах (район Красавской, Краснополянской, Гражданской, Толмыловской площадей; район Обшаровской, Звенигородской площадей; Ветлянская площадь).
Литологически кыновские и саргаевские породы представлены толщей аргиллитов, глин и глинистых известняков мощностью от 5 до 880 м. В них имеется несколько прослоев проницаемых песчаников и алевролитов, количество которых возрастает по мере увеличения общей мощности кыновско-саргаевских отложений. На территории Оренбургской области песчаники отсутствуют. На востоке Пермского края развиты кыновско-саргаевские отложения мощностью менее 10 м. На большей части Волго-Уральской области мощность их составляет 25-50 м, резко возрастая на западе района: до 880 м в зоне Вятского авлакогена, до 125 м на западном склоне Татарского свода и до 275 м в западной части Жигулёвской межблоковой зоны.
Нефтегазоносный комплекс терригенного девона включает следующие терригенные пласты: в эйфельском ярусе ДV и ДVI, в живетском ДIV, ДIIIи ДII , во франском ДI, Дk и Д0. Индексация выделяемых одновозрастных пластов не всегда совпадает в соседних регионах Волго-Уральской области. Даже в пределах одного региона на соседних площадях их аналоги иногда обозначаются различно.
Пласт ДV приурочен базальной пачке такатинской свиты эйфельского яруса и имеет ограниченное простирание. Он выделяется на востоке и северо-востоке Самарской области, на северо-западе Оренбургской области, в восточных районах платформенной части Башкирии, на территории Предуральского прогиба и в ряде районов Татарии: Туймазинско-Бавлинском, Нурлатском, Черемшанском, Ромашкинском, Ново-Елховском.
Пласт представлен песчаниками с прослоями алевролитов, глин и конгломератов. Песчаники полевошпатово-кварцевые, разнозернистые, плохо отсортированные, сцементированные глинсто-карбонатным цементом. Наиболее распространён глинистый цемент (особенно каолинитовый), реже шамозитовый, карбонатный и кварцевый. Вследствие этого песчаники пласта ДV относятся к коллекторам низкой ёмкости. Мощность пласта изменяется от нуля до 26 метров. Максимальные значения её отмечаются в Стаханово-Шкапово-Стерлибашевском районе. Здесь же песчаники пласта характеризуются и наилучшими коллекторскими свойствами (пористость 10-20%, проницаемость 23-1840 мд). Севернее, на Туймазинском и Серафимовском месторождениях, наряду с уменьшением мощности пласта ухудшаются коллекторские свойства песчаников (пористость не более 10%, проницаемость 0-380 мд). На Оренбургской вершине Оренбургско-Пугачёвского свода пористость пласта составляет 12-17%, проницаемость 155-191 мд. На Культюбинсом месторождении мощность пласта ДV 4-5,6 м, пористость в среднем 12%, проницаемость около 200 мд.
Покрышкой для пласта ДV служат глины и аргиллиты или глинистые известняки бийского и кальцеолового горизонтов. Мощность обоих горизонтов колеблется от нуля до 90 м. Максимальные мощности характерны для восточного склона платформы и Предуральского прогиба.
Непроницаемые породы не выдержаны по площади, замещаются попростиранию песчаниками, алевролитами и органогенными известняками.
IIласт ДVI находится в основании бийского горизонта эйфельскогояруса и имеет ограниченное распространение. Он развит на северо- и юго-востоке Самарской области и в прилегающих районах Оренбургскойобласти. Песчаники пласта выклиниваются на западе, а на востоке замещаются известняками и глинами. Распространение пласта на юге Оренбургской области не установлено из-за отсутствия данных. В Татариии Башкирии, а также в Пермском крае и Удмуртиион не выделяется.
Пласт сложен песчаниками с прослоями алевролитов и глин. Песчаники кварцевые, разнозернистые. Зерна кварца неокатанные, реже полуокатанные и окатанные, отсортированы неравномерно. Цемент карбонатный, глинистый. Тип цементации контактово-поровый и базальный, реже — соприкосновения. Мощность пласта изменяется от нуля до 19 м с - максимальными значениями на Неклюдовском и Могутовском месторождениях.
Коллекторские свойства песчаников пласта изучались на Михайловско-Коханском месторождении (Жигулевская межблоковая зона), где установлена его промышленная нефтеносность. Средняя пористость песчаников 12%, средняя проницаемость 13 мд.
Песчаники перекрываются пачкой плотных перекристаллизованных известняков верхней части бийского горизонта, которые служат изолирующей покрышкой для пласта ДVI.
Пласт ДIV выделяется в нижней части воробьевских слоев старооскольского горизонта живетского яруса и имеет в Башкортостане индекс ДIVI. Он развит в восточной части
29-04-2015, 00:45