История формирования осадков и развитие пород-коллекторов в разрезе среднего карбона Башкирского свода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья по теме:

История формирования осадков и развитие пород-коллекторов в разрезе среднего карбона Башкирского свода

Зубаиров Азат Валерьевич, доктор наук, профессор, ведущий научный сотрудник

В работе освещаются основные литолого-фациальные условия формирования осадков в период среднекаменноугольного осадконакопления на территории Башкирского свода. Рассматриваются породы-коллекторы, выделяемые в разрезе стратиграфических горизонтов, и их распространение по латерали и по разрезу.

Основными продуктивными горизонтами на территории платформенной Башкирии являются терригенные толщи нижнего карбона и терригенные толщи девона. Однако постепенно истощающиеся запасы нефти крупных и средних месторождений, эксплуатируемых в течение многих лет, требуют настоятельной необходимости поисков не только новых месторождений и залежей нефти, связанных с известными продуктивными горизонтами, но и изыскания новых, потенциально нефтегазоносных горизонтов. К таким перспективным объектам, несомненно, относятся осадки среднего отдела каменноугольной системы, основные запасы которых сконцентрированы в северной части платформенного Башкортостана. Однако проведение поисково-разведочных работ требует обоснованного подхода. Прежде всего для прогнозирования нефтеносности следует знать основные условия осадконакопления территории и пространственное развитие пород-коллекторов[1,2].

В конце нижнекаменноугольного периода значительная часть территории Башкирского свода испытывает подъем, глубоководный режим сменяется более мелководным, о чем свидетельствует накопление мощных толщ доломитов. Некоторые участки могли быть выделенными на дневную поверхность или подвергаться подводному размыву. Тем самым, отложения серпуховского яруса с сахаровидными доломитами в верхней части следует рассматривать как осадки регрессивной фазы.

В башкирское время трансгрессия началась в юго-восточных районах, по мере формирования Предуральского прогиба, продвигаясь на запад и северо-запад. Тем самым контакт башкирских отложений с нижележащими в возрастном отношении является скользящим в пределах яруса. Фациально башкирский ярус является довольно однообразным в своей литологической характеристике. На 80% разреза представлен он известняками, доломиты встречаются сравнительно редко (около 18% разреза), приурачиваясь к зонам пруктурных поднятий II и III порядков. В связи с продолжающимся формированием предгорного прогиба к концу башкирского времени н< и территория Башкирского свода покрывается палеоморем с относительно глубоководной частью в восточных районах территории. Прибрежно-мелководной части соответствовала западная часть описываемой территории, где отмечены прослои оолитовых, псевдооолитовых и характерных сгустковых известняков. Вдобавок следует отметить, что в подошве верейского горизонта (Орьебашская площадь) отмечены брекчии с фауной башкирского яруса, что указывает на возникший в конце башкирского времени кратковременный размыв верхних горизонтов башкирского яруса. Сформированные здесь наряду с характерными осадками системы трещин и каверн, улучшающие коллекторские свойства пород, образованы в результате возникшего воздымания поверхности Башкирского свода в предверейское время[3,4,5].

В результате такой литолого-фациальной обстановки в кровельной части башкирского яруса сформировалась толща пористо-кавернозных карбонатов пачки Сбш. Основная промышленная нефтеносность этой пачки установлена на западном склоне Башкирского свода (Орьебаш-Куединская зона нефтенакопления). Выявленные здесь залежи нефти относятся в основном к массивному типу, поскольку этаж нефтеносности чаще превышает амплитуду структуры.

Возникшие в конце башкирского века поднятия обусловили специфику отложений верейского горизонта. В результате этих поднятий усилился принос терригенного материала в эпиконтинентальный бассейн и, по сравнению с башкирскими отложениями, резко снижается содержание известняков и соответственно повышается значение терригенных пород и мергелей. В период верейского времени режим осадконакопления носил меняющийся режим седиментации: в течение этого периода происходили колебания палеобассейна, которые обусловили чередование терригенного и карбонатного осадконакопления[6].

Процесс накопления отложений верейского горизонта характеризуется тремя седиментационными трансгрессивно-регрессивными ритмами. Каждый ритм состоял из двух частей - нижней терригенной (трансгрессивный режим) и верхней карбонатной (регрессия). Ввиду этого отличительной особенностью режима осадконакопления верейского времени является его терригенно-карбонатный характер, в отличие от карбонатного в башкирское время.

Нижний ритм соответствует выделяемому по каротажной характеристике нижневерейскому реперу, в котором, в свою очередь, можно выделить два трансгрессивно-регрессивных подцикла. Нижнему трансгрессивному подциклу соответствует глинисто-мергельная пачка, ознаменовывающая начало нижнего цикла верейского осадконакопления. Этот прослой одновременно является надежным флюидоупором башкирского яруса. Толщина этой пачки меняется от 2 до 10 м и имеет региональное распространение[7]. Увеличение толщины пачки происходит в восточном направлении. Регрессивной фазе осадконакопления отвечают сформированные карбонатные породы, соответствующие пачке Св4 и представленные органогенными, органогенно- детритусовыми, мелкокомковатыми и оолитовыми известняками.

Следующий подцикл характеризуется менее выраженной трансгрессивной фазой и наиболее выраженной регрессивной фазой. Трансгрессивной фазе соответствует небольшой прослой, литологически представленный мергелями, глинистыми известняками, реже аргиллитами. Максимальная толщина этого прослоя составляет 2-3 м. Следует отметить, что наиболее проявлен прослой в западных районах Башкирского свода. В восточных районах состав прослоя сменяется на менее терригенный и в крайних восточных районах описываемой территории практически не коррелируется, вследствие чего здесь нередко пачки СвЗ и Св4 рассматриваются совместно. Регрессивной фазе соответствует хорошо выделяемая в разрезе всех скважин карбонатная толща, соответствующая пачке СвЗ и соответствующая на каротажных кривых верхней пике двурогого «нижневерейского» репера[8].

В целом нижний ритм, включающий в себя пачки СвЗ и Св4, характеризуется наилучшими коллекторским свойствами, ввиду чего имеет широкое латеральное распространение в плане нефтеносности.

Трансгрессивной фазе среднего седиментационного ритма относится толща аргиллитов и мергелей, выделяющаяся в средней части верейского горизонта. Мощность ее в среднем составляет 7-8 м, увеличиваясь в северо-восточном направлении, где на Усть-Айской и Кызылбаевской площадях она достигает 20 м. Одновременно являясь покрышкой для пачки СвЗ, она является нижним флюидоупором для пачки Св2. Последняя состоит в основном из известняков, в некоторой мере имеющих глинистую примесь, и соответствует регрессивной фазе развития бассейна среднего ритма. В районе Кизгановского, Краснохолмского, Ново-Казанчинского площадей пористые разности карбонатов замещаются плотными, непроницаемыми породами и выделение их как коллекторов затруднительно[2].

Верхний и завершающий ритм осадконакопления в верейское время вновь начинается терригенными породами, заканчивая терригенно-карбонатными. Следует отметить, что смена трансгрессивно-регрессивных фаз в верхнем ритме постепенная, нежели в нижнем и среднем ритмах, где терригенные породы в основном резко сменяются карбонатными. В период трансгрессивной фазы развития бассейна шло в основном накопление аргиллитов и мергелей. Регрессивной фазе соответствует пачка Св1, залегающая в верхней части верейского горизонта, в 6-8 м ниже кровли верейского горизонта и представленная известняками, реже доломитами. В отличие от нижележащих карбонатных толщ горизонта в разрезе этой пачки наблюдается слабая доломитизация[9].

Над известняками третьего ритма отмечается толща терригенных аргиллитовых пород, служащая покрышкой для пачки Св1 и разделяющая между собой пачки Св1 и Скш4. Толщина этой пачки достигает по некоторым скважинам 7-8 м. Местами пачка Св1 залегает непосредственно на кровле и контактирует с нижней продуктивной пачкой каширского горизонта (в районе Ново-Казанчинского, Южно-Кубиязинского и Моталинского месторождений).

Отложения каширского горизонта, в отличие от нижележащих верейских отложений, представлены неполным спектром литологических разностей, смещенным в сторону пород известняково-доломитового ряда. Глинистые интервалы пород отмечаются при продвижении в сторону Предуральского прогиба, преимущественно в нижней ее части (пачки СкшЗ и Скш4), указывающие на постепенно ослабевавшую интенсивность поступления терригенного материала, активно проявлявшегося в верейское время. Литолого-геохимический анализ пород каширского горизонта показывает, что исследуемая территория представляла собой мелководный шельф с резкорасчлененной поверхностью дна моря, относительно устойчивым гидродинамическим режимом и повышенной соленостью водных масс. Некоторое углубление морского бассейна прослеживалось в северном, восточном и юго- восточном направлениях. В общем следует отметить унаследованность литолого-фациальных обстановок осадконакопления от Верейского. Дальнейшее углубление бассейна наложило определенный отпечаток на сформированные здесь осадки: пористые прослои сложены в основном доломитизированными известняками, доломитами, реже чистыми разностями известняков.

Пачка Скш4 залегает непосредственно в подошве каширского горизонта. На каротажных диаграммах она соответствует «каширскому» реперу. Эта пачка отвечает мелководно-шельфовой обстановке каширского палеоморя, которое покрывало всю территорию Башкирского свода. Тем самым это обусловило довольно широкую латеральную распространенность пачки и практически везде она представлена хорошо проницаемыми пористыми карбонатами. Дальнейший этап развития осадконакопления здесь обусловил накопление глинисто-карбонатной толщи. В разрезе некоторых скважин эта пачка достигает 12 м, увеличиваясь в восточном направлении, что говорит о довольно продолжительном сохранении такого режима осадконакопления. Сформированная толща является наиболее мощным флюидоупором, выделяемым в разрезе каширского горизонта.

В последующие этапы развития каширского бассейна отмечается уменьшающаяся ее контрастность изменения. Пришедшая на смену регрессивная фаза осадконакопления обусловила накопления карбонатных осадков, выделяемых на каротажных кривых как пачка СкшЗ. Следующий этап развития бассейна происходил при аналогичных литолого-фациальных обстановках, что и в раннекаширское время. В западных районах Башкирского свода идет накопление в основном плотных разностей известняков и доломитов. В разрезе отдельных площадей восточной части Башкирского свода отмечается увеличение присутствия глинистости, выделение отдельных прослоев глин и аргиллитов. В разрезе верхнекаширского горизонта выделяются две пачки Скш1 и Скш2, разделенные между собой плотными карбонатами. Примечательным для этого периода осадконакопления является некоторое увеличение толщин в западном направлении, причем фация карбонатных пород, сопоставляемая с пачкой Скш2, менее выражена и часто замещается плотными непроницаемыми породами. Накопление осадков в каширское время ознаменовано накоплением в основном известняков с подчиненными прослоями доломитов и мергелей. Такая обстановка существовала на всей территории Башкирского свода, о чем свидетельствует повсеместное распространение пачки Скш1, выделяемой в кровле каширского горизонта[10].

В подольский период времени бассейн характеризуется теми условиями осадконакопления, которые отвечают мелководно-шельфовым отложениям, характер строения которых унаследован от каширского периода осадконакопления. На этот фактор указывает литологический состав вмещающих разрез подольского горизонта осадков: известково-доломитовый, с небольшим преобладанием известняков. Во второй половине подольского горизонта режим осадконакопления характеризуется как глубоководный, спокойный, где в основном шло накопление чистых разностей известняков. Пачка СпдЗ, выделяемая в подошве горизонта, представлена в основном доломитами и характеризуется как переходная толща от карбонатов каширского горизонта. Выделяемый в подошве подольского горизонта прослой глинистых и плотных карбонатов свидетельствует о трансгрессивном начале осадконакопления. Однако этот режим отмечался в основном в восточных районах, в западных же районах литологически и по каротажу эта переходная толща выделяется неоднозначно, ввиду чего нередко пачку Скш1 и СпдЗ рассматривают совместно. В разрезе верхних пачек (Спд2, Спд1) пористые разности пород представлены в основном известняками, переслаивающимися с плотными разностями доломитов, часто замещаясь более плотными породами. Такая сильно меняющаяся литолого-фациальная характеристика пород-коллекторов сказалась на том, что на ряде площадей в разрезе практически не встречаются прослои коллекторов.

Отложения мячковского горизонта в значительной мере представлены карбонатными породами, с небольшими прослойками мергелей. Карбонатный разрез примерно в равной мере представлен известняками и доломитами, но в отличие от подольского горизонта « преобладанием доломитовых пород. Отложения мячковского юризонта в основном вскрыты бескерновым бурением с отбором лишь шлама, поэтому здесь имеются некоторые затруднения для определения полной правильной картины палеогеографической обстановки мячковского бассейна.

Наибольшая масса известняков отмечается в верхней части разреза, в нижней они чередуются с доломитами, что свидетельствует о спокойном, менее минерализованном палеоморе и более глубоководном палеоморе во второй половине мячковского времени.

По сравнению с подольским горизонтом существенных изменений режима осадконакОпления не наблюдается. В разрезе этих двух горизонтов отмечаются прослои пелитоморфных известняков с однообразной фауной мелких фораминифер (туберитины и др.), наличие которых свидетельствует об относительном углублении дна бассейна на различных участках и выпадении этих известняков, возможно, хемогенным путем. Мячковский горизонт характеризуется широким распространением палеокарстовых коллекторов. В разрезе его по геофизическим данным, а также поглощению бурового раствора в процессе бурения выделяется до 8 пористо-проницаемых пачек, чередующихся с плотными, местами глинистыми известняками, которые могут выполнять роль локальной или зональной покрышки при формировании залежей. Такое количество выделенных пачек прежде всего обусловлено наибольшей мощностью отложений мячковского горизонта по сравнению с остальными.

Выводы

осадок свод разрез горизонт

На протяжении всего среднекаменноугольного времени наиболее глубоководной части территории отвечал восточный склон Башкирского свода, что связано с мобильными движениями формирующегося Предуральского прогиба. В свою очередь увеличение толщин как пород-коллекторов, так и непроницаемых толщ, следует ожидать при продвижении на восток.

Наибольшим развитием пустотного пространства, обусловленным в свою очередь развитием преимущественно органогенной составляющей пород, и, соответственно, обладающим лучшими коллекторским свойствами, характеризуется верхняя часть башкирского яруса, верейский и каширский горизонты. Обусловлено это, прежде всего, преобладанием здесь прибрежно-морского и мелководного режима осадконакопления, характеризующегося развитием не только первичного пустотного пространства, но и систем трещин и каверн.

Чередование глинистых и карбонатных слоев нижней части московского яруса способствовало созданию благоприятных литолого-стратиграфических условий для нефтегазонакопления. Промышленные притоки нефти и газа, а также многочисленные нефтегазопроявления, полученные из отложений кровельной части башкирского яруса и верейско-каширских отложений, свидетельствуют как о хороших аккумулирующих возможностях этих отложений, так и о достаточно высоких экранирующих способностях» и перекрывающих отложений.

Список литературы

1. Глушкова Т.А., Демехов Ю.В., Мазур С.В., Машкин А.И., Перелыгин В.Т., Савин Е.А., Талалай А.Г. Применение скважинных приборов каротажа нейтронов деления при разведке и эксплуатации месторождений урана //Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2012. № 3. С. 165-168.

2. Румянцев Д.Р., Демехов Ю.В., Перелыгин В.Т., Талалай А.Г. Устройство каротажа урановых руд //патент на полезную модель RUS 71003 30.08.2007

3. Талалай А.Г., Макаров А.Б., Цыпин Е.Ф. Техногенные образования. Опыт исследований //Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2004. № 3. С. 88.

4. Талалай А.Г., Глушкова Т.А., Макаров А.Б., Игумнов С.А., Локтионов О.Э. Методология исследований радиоактивной и редкометальной минерализации техногенных месторождений Урала //Российский геофизический журнал. 1998. № 9-10. С. 65.

5. Талалай А.Г., Макаров А.Б., Глушкова Т.А. Редкие элементы в отходах промышленных производств Урала // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 1995. № 10-11. С. 185.

6. Давыдов Ю.Б., Демехов Ю.В., Машкин А.И., Перелыгин В.Т., Румянцев Д.Р., Талалай А.Г. Каротаж нейтронов деления для определения содержания урана в скважинах на гидрогенных месторождениях, отрабатываемых способом подземного выщелачивания // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2010. № 3. С. 106-113.

7. Лукьянов Ю.В., Сафонов Е.Н., Лозин Е.В., Масагутов Р.Х. Сырьевая база Республики Башкортостан: перспективы и проблемы ее освоения //Нефтяное хозяйство. 2007. № 4. С. 10-14.

8. Масагутов Р.Х. Особенности строения кристаллического фундамента восточной окраины Южно-Татарского макроблока //Нефтяное хозяйство. 2003. № 3. С. 28-30.

9. Хамитов Р.А., Чернов А.Л., Исхаков И.А., Лозин Е.В., Масагутов Р.Х., Валеев Г.З., Киселев В.В. Изучение перспектив нефтегазоносности додевонских отложений на территории Башкортостана // В сборнике: Минерально-сырьевая база Республики Башкортостан: реальность и перспективы Материалы Республиканской научно-практической конференции. 2002. С. 60-76.

10. Исхаков И.А., Лозин Е.В., Масагутов Р.Х. Оценка перспектив нефтегазоносности. Уфа //Экономика и управление. 2002. № 1. С. 26.

Размещено на Allbest.ru