Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,831

АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ В НЕСТАНДАРТНЫХ КОЛЛЕКТОРАХ В СВЯЗИ С РАЗРАБОТКОЙ МЕТОДОЛОГИИ ИХ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ ТИМАНО-ПЕЧОРСКОЙ ПРОВИНЦИИ

Маракова И.А. 1
1 ФГБОУ ВО «Ухтинский государственный технический университет»
Значительное внимание уделено условиям формирования залежей в нестандартных условиях структурно-тектонических зон, предгорных прогибов в Западно-Канадском, Аппалачском и Венесуэльском бассейнах, Тимано-Печорской провинции. В статье затрагивается тема восполнения минерально-сырьевой базы Тимано-Печорской провинции за счет новых объектов. В статье обобщен новый материал по исследуемой теме, в результате чего определены положения новой методологии прогнозирования и поиска залежей углеводородов в Тимано-Печорской провинции. Проведен сравнительный анализ условий формирования продуктивных отложений в тектонически активных нефтяных зонах за рубежом и нефтегазовых зонах в Тимано-Печорской провинции. За рубежом самые крупные месторождения нефти и газа находятся в Соединенных Штатах Америки и Канаде. В Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции открыто более 200 месторождений нефти и газа, значительная часть которых располагается на севере и востоке в пределах инверсионных валов, авлакоген-изостатических элементов и складчато-надвиговых зон. В настоящее время повышенный интерес возникает к изучению нетрадиционных источников углеводородов, условия формирования которых во многом схожи с условиями формирования нефтегазоносных сланцев в других нефтегазоносных бассейнах. На арктическом шельфе Тимано-Печорской провинции высоким нефтегенерационным потенциалом обладает среднеордовикско-нижнедевонский комплекс, что позволяет прогнозировать заполнение ловушек нефтью и образование промышленных залежей. Благоприятные условия для поиска подобных залежей имеются в пределах Большеземельского свода. На основе анализа геолого-геофизического материала о тектоническом развитии исследуемой территории, об обстановках осадконакопления, генерационном потенциале сделаны выводы о формировании областей нефтегазоносности в пределах изучаемых территорий Тимано-Печорской провинции.
предгорные прогибы
структурно-тектонические зоны
Тимано-Печорская провинция
нефтегазоносность
генерация нефти
условия формирования
сланцевая нефть
1. Грунис Е.Б., Барков С.Л. Проблемы и пути реализации инновационного комплексирования геолого-геофизических исследований на поздней стадии разработки месторождений // Георесурсы. 2013. № 4 (54). С. 28–34.
2. Грунис Е.Б., Барков С.Л., Епифанов А.А., Мишина И.Е. Состояние ресурсной базы углеводородного сырья России и актуальные проблемы нефтегазогеологической науки // Геология нефти и газа. 2016. № 5. С. 32–45.
3. Гаврилов В.П. Возможные механизмы естественного восполнения запасов на нефтяных и газовых месторождениях // Геология нефти и газа. 2008. № 1. С. 56–64.
4. Богданов Б.П. Волго-Тиманский и Восточно-Европейский рифейские барьерные рифы как индикаторы структурно-формационной зональности верхнего докембрия Восточно-Европейской платформы (в связи с перспективами нефтегазоносности) // Геодинамика, вещество, рудогенез Восточно-Европейской платформы и ее складчатого обрамления: материалы всероссийской научной конференции. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УРО РАН, 2017. С. 22–27.
5. Грунис Е.Б. Варламов А.И., Ростовщиков В.Б., Маракова И.А. Состояние, пути наращивания сырьевой базы углеводородов в Российской Федерации и проблемы геологического моделирования // Новые идеи в геологии нефти и газа-2019: материалы международной научно-практической конференции. М.: Издательство «Перо», 2019. С. 138–145.
6. Ульмасвай Ф.С., Базаревская Н.И. Тектоническая приуроченность и геологическое строение плеев сланцевого газа и нефти // Георесурсы. 2013. № 2 (52). С. 21–25.
7. Маракова И.А., Ростовщиков В.Б., Колоколова И.В. Перспективы открытия новых месторождений углеводородов в Тимано-Печорской провинции // Геология и минеральные ресурсы Европейского Северо-Востока России: материалы XVII Геологического съезда Республики Коми. Т. III. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2019. С. 142–149.

Масштабы потребления энергетических ресурсов характеризуются весьма интенсивным ростом, поэтому важно поддерживать рост объема минерально-сырьевой базы. На Российскую Федерацию (РФ) приходится почти 1/2 угольных ресурсов мира, примерно 1/7 часть мировых запасов нефти и 1/3 природного газа. Надо признать, что сегодня существует реальная угроза дальнейшему развитию нефтегазового комплекса России, обусловленная недостаточной обеспеченностью ее ресурсной базы. В старых нефтегазоносных районах РФ с активной добычей углеводородов (УВ) объем запасов постепенно сокращается, и поэтому требуется увеличение ресурсной базы за счет новых объектов. Сегодня в теоретических и практических основах поиска месторождений отмечается переходный рубеж научного обоснования происхождения УВ на разных глубинах. Поэтому предметом промышленного интереса сегодня становится углеводородное сырье, содержащееся в традиционных нефтегазовых объектах с ухудшенными свойствами УВ и вмещающей породы, нефтегазоматеринских и сопряженных с ними низкопоровых толщах, а также метаморфизованных и магматических породах-коллекторах. Огромный опыт освоения таких толщ есть за рубежом.

Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция является сегодня актуальной территорией для поиска новых залежей нефти и газа в пределах древних палеосводов, складчатых зон, авлакогенов, которые обладают значительными перспективами нефтегазоносности.

Материалы и методы исследований

Надо подчеркнуть, что в XXI веке наметилась тенденция сокращения запасов в уникальных, крупных и других по объёмам месторождениях. За всю историю развития нефтегазового комплекса было открыто 14 уникальных месторождений в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, 4 в Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. На сегодняшний день увеличивается количество открытий средних и мелких месторождений. Технический прогресс в разработке и добыче, увеличение объемов бурения стабилизирует и на малый процент увеличивает нефтедобычу в старейших нефтегазоносных районах Европейской части России. Совокупность этих фактов и потребность в восполнении ресурсной базы сделали необходимым поиск и освоение труднодоступных ресурсов нефти и газа, находящихся на большой глубине.

Сегодня во всем мире подходы к собственно углеводородной залежи значительно расширились. Следует сказать, что сейчас развиваются взгляды и подходы, которые отражают влияние энергетических, флюидодинамических процессов на формирование залежей нефти и газа. Тем не менее механизм образования УВ более масштабен, чем термодинамически простой, многоступенчатый термолиз органики, аккумулированной в изолированных осадочных бассейнах прошлых геологических эпох. Мы обязаны учитывать не только законы микромира, но и квантовые механизмы, и многомерную квантовую логику [1; 2].

В научных публикациях В.П. Гаврилова раскрываются геодинамические подходы к нефтегазообразованию [3]. Им предложены рифтогенная и субдукционно-обдукционная модели нефтегазообразования.

Рифтогенная модель нефтегазообразования по В.П. Гаврилову заключается в том, что тепловой поток, идущий от мантии, активизирует процессы переработки органики, находящейся в мощной толще осадков, которые заполняют рифты и надрифтовые депрессии.

Субдукционно-обдукционная модель нефтегазообразования подразумевает образование нефти и газа в субдукционно-обдукционных структурах, куда рассеянные нефть и газ мобилизуются из сжимаемых осадочных толщ, а также за счет поступления углеводородов из зон поддвига с водоминеральным потоком. Как считает автор, в этом состоит механизм обогащения УВ осадочных толщ Предуральского краевого предгорного прогиба и Припайхойско-Приюжноновоземельского перикратона.

По данным Т.А. Киреевой, В.К. Утопленникова, перспективы нефтеносности фундамента связываются с его тектоническим строением. Здесь к рифтовым зонам и зонам разломов (Шаимский вал, Красноленинский свод, Уренгойский рифт) приурочены крупные нефтяные и газонефтяные месторождения. В Тимано-Печорской провинции также перспективами нефтеносности обладают отложения рифейского возраста. Они связаны с рифовыми постройками, которые установлены в обнажениях и скважинах Тимана, Вычегодского прогиба, восточного склона Татарского свода, Башкирского антиклинория, Приполярного Урала, Пай-Хоя. По данным Богданова Б.П., зарождение построек происходило на границах тектонических блоков вдоль разломов, их систем, на иных поднятиях морского дна [4]. Что касается углеводородных систем, находящихся в осадочном чехле на глубинах 2–3 км, то общепризнанно, что наиболее значимым и первоочередным объектом являются нетрадиционные коллекторы в баженовской свите Западной Сибири. В Тимано-Печорской провинции новым потенциальным источником нефтяных и газовых ресурсов являются карбонатные отложения доманиковых фаций верхнего девона, которые распространены практически повсеместно на глубинах от 1000 до 5000 м.

В настоящее время определены основные закономерности стратиграфического распространения, условий образования и латерального распространения, выполнена оценка масштабов генерации УВ, обоснованы геофизические и геохимические параметры и рассчитаны плотности геологических ресурсов. Следует отметить, что повышенное содержание органического вещества приурочено к зонам проявления магматизма и может быть объяснено тем, что процессы нефтеобразования и нефтегазонакопления в доманиковых отложениях связаны с историей становления земной коры региона, магматизма и деструкцией, образованием сквозных зон проницаемости, протеканием флюидодинамических и гидротермальных процессов, обеспечивающих условия для формирования восстановленных систем, миграции и локализации [5].

Результаты исследования и их обсуждение

Западно-Канадский прогиб представляет собой предгорный осадочный бассейн, сформировавшийся в условиях горизонтального сжатия в процессе субдукции. На месторождениях тяжелой нефти в Канаде изначально нефть находилась на большей глубине, вязкость была намного ниже, чем сейчас, и нефть перемещалась вверх-вниз по гидродинамически сообщающимся пластам. Основным каналом миграции флюидов были терригенные отложения мелового возраста, которые оказали большое влияние на гидродинамику бассейна. Нефть была помещена в стратиграфические ловушки. По мнению автора, к состоянию высокой вязкости нефти привели потеря легких углеводородных материалов и их массивная биодеградация на небольших глубинах.

Восточно-Венесуэльский бассейн имеет синклинальную структуру, аналогичную Западно-Канадскому бассейну. Тектоническая структура бассейна образовалась в результате бокового или горизонтального сжатия со стороны горной системы Анд и горизонтального смещения пород с востока на запад (рис. 1).

missing image file

Рис. 1. Оринокский нефтегазоносный бассейн (по Н.А. Кицису, с дополнениями автора)

Продуктивные отложения имеют речное и морское происхождение. По-видимому, существовали устьевые и дельтовые равнины, образованные реками, которые осушали Гайанский щит на юге. По мере изменения уровня моря зона осаждения осадочного материала смещалась. В разрезе присутствует много несогласий. Нефтематеринские породы, находящиеся на глубине, генерировали УВ, которые перемещались в южном направлении, подвергаясь биодеградации, поглощавшей более легкие фракции УВ. В Канаде и Венесуэле запасы нетрадиционной нефти колоссальны.

Аппалачский бассейн представляет собой асимметричную впадину, образованную в аллеганскую фазу складчатости. На территории Северо-Американской плиты (от Аппалачей на востоке до Скалистых гор) сланцевые толщи в тектоническом отношении приурочены к впадинам и прогибам. В среднедевонское и нижнекаменноугольное время в анаэробных условиях начали формироваться черные сланцы [6]. Нефтеносные сланцы Игл Форд (Eagle Ford Shale) были открыты в Мексиканском заливе в 2008 г. Формация Eagle Ford – это черный известняковый сланец с высоким содержанием органического углерода, который распространен в юго-восточной части Техаса. Для формации не присуща природная трещиноватость, характерная для других бассейнов сланцевого газа. Основным способом эксплуатации сланцевых углеводородов является вертикально-горизонтальное бурение и многостадийный гидроразрыв пласта.

Марселлус (средний девон) является самым крупным известным скоплением сланцевого газа в мире. Отложения богаты органическим веществом, также известны как сланец Марселлус (рис. 2).

missing image file

Рис. 2. Предаппалачский нефтегазоносный бассейн (по М.Р. Хоботу, с дополнениями автора)

Значения термической зрелости (основанные на измерениях отражательной способности витринита (R0) в образцах керна) в сланцах Марцеллус обычно увеличиваются в юго-восточном направлении, в диапазоне от 0,5 % до более 3,5 % в Аппалачском бассейне. Литологическая неоднородность контролируется осадочными и диагенетическими процессами.

Бассейн Кыу Лонг во Вьетнаме представляет собой рифтовую зону, развитую в период от олигоцена до раннего миоцена. Разлом прослежен в юрских и позднемеловых гранитно-гранодиоритовых интрузиях. Вполне вероятно, что углеводороды здесь мигрировали из самых зрелых отложений в системы разломов внутри гранита.

РФ располагает значительным объемом ресурсов УВ сырья, находящихся в нестандартных условиях. Значительные ресурсы и запасы содержатся в баженовской свите Западной Сибири. Не менее перспективными объектами для научных исследований и геологоразведочных работ считаются нестандартные коллекторы в Тимано-Печорской провинции.

Доманиковые фации Тимано-Печорской провинции формировались в морских обстановках осадконакопления, как следствие продолжительного некомпенсированного прогибания с невысокими скоростями седиментации. Представлены переслаиванием битуминозных сланцев, с битуминозными известняками. Вскрыты в Тимано-Печорской провинции около 1500 скважинами. Скопления нефти в нетрадиционных толщах также приурочены к складчато-надвиговым поясу Урала и присутствуют в пределах Предуральского краевого прогиба. В сравнении с зарубежным опытом это предполагает значительные перспективы нефтегазоносности данной зоны. Должное внимание к ее изучению позволит повысить эффективность поисков крупных месторождений с применением новых методик их поиска. Пустотное пространство коллекторов доманикитов представлено трещинами. Продуктивность доманиковых отложений доказана на целом ряде площадей и месторождений Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. Встречаются нефти различной вязкости (от 8 до 110 мм2/с) и плотности (от 0,7 до 0,9 г/см3), малосернистые, высокосмолистые. На территории Тимано-Печорской провинции в зонах проявления магматизма установлена связь истории становления земной коры региона с процессами нефтеобразования и нефтегазонакопления доманиковых отложений.

Высокая перспективность малоизученного надкарбонатного пермско-триасово-юрского комплекса доказана единичными открытиями месторождений в пределах континентальной части, а также на шельфе, от мелких до уникальных (Харьягинское, Лабаганское, Южно-Торавейское, Северо-Гуляевское, Варандей-море, Поморское и др.). Как правило, эти открытия имели эпизодический характер и в континентальной части являлись попутными. Очень перспективная на открытие новых крупных залежей УВ в надкарбонатном терригенном комплексе Коротаихинская впадина. Перспективы связаны с литологическими и экранированными ловушками, сформировавшимися в зоне распространения аллювиально-дельтовых и прибрежно-морских осадков. Зональными и локальными флюидоупорами для залежей служат одновозрастные внутрикомплексные межпластовые глинистые пачки различной мощности [7].

Значительные толщины, удовлетворительные фильтрационно-емкостные свойства среднеордовикско-нижнедевонского нефтегазоносного комплекса (НГК), наличие промышленных притоков УВ из него являются основанием для выделения этого НГК как одного из наиболее перспективных объектов для поисков залежей УВ. В формировании НГК основную роль сыграла рифтовая стадия развития и предверхнедевонский региональный перерыв в осадконакоплении, когда толщи силурийско-нижнедевонских отложений были выведены на поверхность и подверглись глубокому размыву, сопровождаясь интенсивными денудационными и эрозионными процессами с выщелачиванием и доломитизацией карбонатов. Эти процессы способствовали образованию вторичных, сложнопостроенных коллекторов порово-трещинно-кавернового типов. В тиманско-саргаевское время над этими коллекторами формировалась надежная глинистая покрышка. Большинство месторождений УВ в среднеордовикско-нижнедевонском комплексе открыто в верхней его части непосредственно под тиманской региональной покрышкой. Основанием для целенаправленного изучения и опоискования нижней части ордовикско-нижнедевонского комплекса является получение притока УВ из ордовикских отложений в скважине 1-Воргамусюрская в пределах гряды Чернышева.

Для анализа нефтегенерационного потенциала рассматриваемых отложений были составлены модели их прогрева. К примеру, бассейновые палеореконструкции на территории Коротаихинской впадины показывают, что образование нефтей в вероятных верхнесилурийско-нижнедевонских нефтегазоматеринских породах (НГМП) могло начаться к началу карбона, в доманикитах среднего франа-турне – к началу перми. Нижнепермские НГМП на северо-востоке впадины вступили в главную зону нефтегазообразования уже в верхней перми. В триасе в северной части впадины значительная часть нижнепермских отложений вошла в зону апокатагенеза, в то время как на юге отложения достигли главной зоны нефтегазообразования. Нефтегенерационный потенциал был полностью реализован к началу триаса, когда началось наиболее быстрое и высокоамплитудное погружение Коротаихинской впадины. Из этого следует, что первоначальные условия аккумуляции углеводородов в Коротаихинской впадине были вполне благоприятны.

Нефтегазоматеринские породы ордовикско-нижнедевонского НГК в пределах большеземельского свода представлены глинистыми и карбонатно-глинистыми породами с содержанием Сорг более 6 %. Нефтегенерационный потенциал реализован на 70–75 %.

Анализ нефтегенерационного потенциала, нефтегазоносности, тектонического и фациального развития исследуемых территорий позволил выделить тектоно-фациально-эволюционно-динамические зоны концентрации нефтегазоносности: Коротаихинскую, Большеземельскую и Предуральскую. Ловушки в этих зонах формировались под воздействием: 1) первичного тектонического фактора, отвечающего за формирование рельефа; 2) гидродинамической расчлененности среды; 3) седиментационно-литологического фактора; 4) вторичного тектонического фактора (изменение геометрии слоев, изменение коллекторских свойств с глубиной). Вероятность заполнения УВ имеющихся в выделенных зонах нефтегазоперспективных ловушек высокая. Так, в терригенных отложениях пермского возраста в Коротаихинской впадине разместилось 10,95 млрд т нефти и 115 трлн м3 газа.

Выводы

1. Выполнен анализ условий формирования залежей углеводородов в нестандартных условиях и условиях предгорных прогибов в Западно-Канадском, Аппалачском и Венесуэльском бассейнах, Тимано-Печорской провинции.

2. Со складчатыми поясами и передовыми прогибами в мире связаны крупнейшие скопления нефти и газа в Канаде, Венесуэле и США. В Российской Федерации значительными по запасам и ресурсам являются скопления УВ в нижнепалеозойских карбонатах, «доманикитах» и надкарбонатном терригенном пермско-мезозойском комплексе, размещенные в складчатых и структурно-тектонических зонах Тимано-Печорской провинции.

3. Исследованы зависимости между глубинной геодинамикой литосферных плит, формированием осадочного чехла и нефтегазоносных структур. Тектоническая ситуация создавала благоприятные условия для миграции первичных УВ из нефтегазоматеринских пород, и в связи с этим прослеживаются закономерности их размещения по глубине.

4. Следует подчеркнуть, что впервые на территории Тимано-Печорской провинции в зонах проявления магматизма установлена связь истории становления земной коры региона с процессами нефтеобразования и нефтегазонакопления доманиковых отложений.

В связи с этим предлагается методология тектоно-фациально-эволюционно-динамического прогнозирования и оценки наличия залежей углеводородного сырья в терригенных и карбонатных отложениях, которая заключается в выделении тектоно-фациально-эволюционно-динамических зон концентрации нефтегазоперспективных ловушек, отражающих влияние энергетических процессов на формирование будущих залежей нефти и газа.


Библиографическая ссылка

Маракова И.А. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ В НЕСТАНДАРТНЫХ КОЛЛЕКТОРАХ В СВЯЗИ С РАЗРАБОТКОЙ МЕТОДОЛОГИИ ИХ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ ТИМАНО-ПЕЧОРСКОЙ ПРОВИНЦИИ // Успехи современного естествознания. – 2021. – № 3. – С. 79-85;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37597 (дата обращения: 08.02.2023).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.685