CC BY
11
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК 550.361:553.98(571.121)
ГЕОТЕРМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ГАЗОНЕФТЕНОСНОСТИ ЯМАЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
В.А.Скоробогатов, Д.А.Соин (ООО "Газпром Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий")
Рассмотрена характеристика геотермического поля в юрско-меловой части осадочного чехла Ямальской НГО. Составлены новейшие зональные и областные схемы изменения геотемператур и средних геотермоградиентов по разновозрастным поверхностям. Дан прогноз геотемператур в кровле и подошве нижне-среднеюрской песчано-глинистой толщи для Нурминского мега-вала и северной половины области. Выделена Харасавэйско-Крузенштерновская термоаномалия. Сделан вывод о малоблагоприятных условиях для сохранности нефтесодержащих скоплений в нижних горизонтах осадочного чехла в центральных и северных районах Ямальской НГО.
Ключевые слова: Ямальская НГО; тепловое поле; газонефтеносность.
На севере Западной Сибири наименее изученными остаются арктические области, включая Ямальский и Гыданский полуострова (суша) и окружающий их шельф. Промышленное освоение УВ-потенциала этих областей начнется после 2010 г., в частности, с Бова-ненковского и Харасавэйского месторождений Ямала и наиболее активно будет проходить в 2016-2030 г. По мере развития добычи возобновятся широкомасштабные геолого-разведочные работы для дальнейшего изучения недр и освоения прогнозной части ресурсов УВ. Для планирования геолого-разведочных работ и повышения их результативности важнейшее значение имеет уточнение генетических условий (факторов), влияющих на формирование, размещение и сохранность УВ-скоп-лений в земных недрах, а также на их добывные возможности. Одним из таких факторов является геотермический, а именно тепловой, режим осадочных толщ и его влияние на проходящие в них процессы (в объеме литолого-флюидальных систем материнских пород и природных резервуаров).
Геотермический режим недр — один из основных факторов, оказывающих огромное влияние на всю генетическую цепочку формирования и эволюции УВ-скоп-лений. Важнейшая из геотермо-геохимических характеристик, влияющих на онтогенез УВ, — степень катагене-тической преобразованности ОВ, определяемая обычно по показателю отражения витринита (1?°, %), — напрямую зависит от геотермического режима недр, в частности от максимальных за геологическую историю геотемператур, которые могут быть определены по параметрам современного теплового (геотемпературного) поля осадочного чехла. Кроме того, пластовые геотемпературы, в том числе современные, контролируют фазовое состояние УВ и добывные возможности их зале-
жей. Поэтому так важно выяснение всех особенностей теплового поля разномасштабных нефтегазоносных объектов: комплексов пород, отдельных природных резервуаров и коллекторских горизонтов.
Ямальская НГО расположена в арктической части Западно-Сибирской нефтегазоносной мегапровинции. Осадочный чехол сложен породами юры, мела и кайнозоя мощностью от 0 (на юге) до 5,5-6,0 км и, вероятно, более (в северной части). В его разрезе выделяются (сверху вниз) альб-сеноманский, неоком-аптский и юрский структурно-литолого-стратиграфические комплексы, разделенные альбской зональной и верхнеюрско-валанжинской региональной покрышками. В недрах области открыто 26 различных по запасам и фазовому состоянию месторождений, промышленная нефтегазо-носность установлена в стратиграфическом диапазоне от кровли сеномана до низов юры и зоны контакта с доюрскими породами: на 6 месторождениях продуктивен один сеноман, на 20 — альб-сеноманский, неоком-аптский и юрский комплексы, в том числе на 7 месторождениях продуктивна нижне-среднеюрская песчано-гли-нистая толща, на одном (Новопортовском) продуктивен палеозой. Открытые геологические запасы УВ превышают 15 млрд т усл. топлива (газа более 80 %). Залежи нефти преимущественно в виде подгазовых нефтяных оторочек обнаружены на 8 месторождениях, остальные месторождения типа газовых и газоконденсатных.
Геотермическое поле Ямальской области в различные годы изучалось В.В.Гордиенко, А.Р.Курниковым, И.И.Нестеровым, Б.П.Ставицким, В.И.Ермаковым, В.А.Ско-робогатовым и другими, результаты исследований опубликованы в ряде работ [1-4]. Настоящая статья посвящена детализации исследований, начатых в работе В.А.Скоробогатова (2003).
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Рис. 1. СХЕМА ГЕОТЕМПЕРАТУР В КРОВЛЕ ПЛАСТА ТП19 СЕВЕРО-ТАМБЕЙСКОГО (I) и ЗАПАДНО-ТАМБЕЙСКОГО (II) МЕСТОРОЖДЕНИЙ
1 - изотермы; 2 - номер скважины и значения современных температур, °С
Плотность теплового потока в различных районах Ямала изменяется в диапазоне 47-58 мВт/м2, составляя в среднем 54 мВт/м2, что характеризует геотермо-поле в осадочном чехле Ямальской НГО как средненап-ряженное и только в Харасавэй-Крузенштерновской зоне — как высоконапряженное (Скоробогатов В.А., 2003).
Особенностью геотемпературного поля области является наличие мощной криолитозоны, которая оказывает охлаждающее влияние на геотемпературы осадочного чехла, особенно в его верхней части. На большей части полуострова толщина мерзлоты составляет 200-250 м, наибольшие мощности установлены в северо-восточных зонах, примыкающих к Обской губе (до 350 м на некоторых площадях), минимальные отмечаются на юге полуострова (150-180 м).
Геотемпературное поле верхней альб-сеноманской части разреза наименее дифференцировано по площади в связи с относительной однородностью и простотой разреза, а также близостью к подошве вечной мерзлоты. Современная температура в кровле сеноманских отложений не превышает 35 °С и изменяется от 10-20 °С на юге полуострова до 25-30 °С на севере (на локальных поднятиях). Геотемпературы в кровле аптских от-
ложений не превышают 60 °С, изменяясь в диапазоне 40-50 °С на большинстве локальных поднятий. Геологическое строение валанжин-готеривской толщи усложняется по сравнению с апт-сеноманскими отложениями, увеличивается глинистость разреза, современная температура в середине толщи (горизонт ТП21/БЯ1) изменяется от 50-60 °С на юге до 80-85 °С на севере полуострова (рис. 1).
В целом геотермические условия в меловых отложениях изучены достаточно детально по геотермическим данным 52 разведочных площадей. На большинстве разбуренных локальных поднятий они вскрыты до самых низов неокомской песчано-глинистой толщи. Для достоверной характеристики современного геотер-мополя в этих отложениях достаточно замеров современной температуры.
От сеномана к юре усложняются структурно-лито-логические и термоглубинные условия в продуктивных комплексах осадочного чехла. Наиболее достоверные данные о характере распространения современных температур в юрских породах получены на Новопортов-ской, Бованенковской, Восточно-Бованенковской, Верх-нетиутейской и Усть-Юрибейной площадях, где они пробурены на полную мощность. На других площадях вскрыты лишь верхние горизонты средней юры (Ю2-3, редко до Ю6_7) единичными скважинами, число и достоверность измерений современных температур в которых оставляют желать лучшего.
Для характеристики теплового поля юрских отложений авторами статьи была критически проанализирована геотермическая информация по всем разбуренным площадям Ямальской НГО, на основании которой составлен ряд областных и локальных схем изменения современных температур в объеме проницаемой ниж-не-среднеюрской толщи пород.
В кровле горизонта Ю2 геотемпературы изменяются от 50 °С в наиболее приподнятых южных районах области до 120 °С на севере, где юрские отложения погружаются на глубину 3300-3500 м и более, достигая максимальных значений в ареале Харасавэйского и Крузенштернского месторождений, где зафиксированы температуры более 135 °С, в окружающих их впадинах они, по-видимому, превышают 150 °С (рис. 2).
Необходимо отметить, что в Харасавэйско-Крузен-штернской зоне по геотермическим исследованиям установлена крупнейшая в Западно-Сибирской нефтегазоносной мегапровинции геотермическая аномалия, аналогичная установленной ранее в Красноленинской зоне нефтенакопления [1], но превышающая последнюю по площади и "аномальности" геотемператур. На суше полуострова расположена, вероятно, только восточная часть выявленной геотермоаномалии, распространенной западнее, в недрах Приямальского шельфа Карского моря. По мнению В.А.Скоробогатова и
1 - изотермы, °С; 2 - современные температуры в кровле среднеюрских отложений (расчетные данные); 3 - контуры месторождений и локальных структур: /- Харасавэйское, П-Бованенковское, ///- Нейтинское, IV- Арктическое, V- За-падно-Сеяхинское, VI- Малыгинское, VII- Тамбейская группа, \ДП- Новопортовское, IX-Малоямальское
1 - контуры месторождений и локальных структур; 2 - линия профиля
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Средние значения частных геотермоградиентов в нефтегазоносных комплексах Ямальской НТО
Нефтегазоносные комплексы Тамбейская группа Месторождение
Новопортовское Нурминское Бованенковское Харасавэйское
Альб-сеноманский 3,12 3,09 3,12 3,51 3,60
(ПКГХМ10)
Неоком-аптский 3,51 3,51 3,54 3,83 4,62
(ТПгБЯ25)
Нижне-среднеюрский 3,81 3,91 4,37 4,62 5,12
(Ю2-Ю12)
Средние современные 3,10-3,28 3,33-3,56 3,58 3,65-4,10 4,10-4,48
геотермоградиенты до Ю2
Л.В.Строганова (2003), существование аномалии вызвано как глубинными причинами (увеличенным тепловым потоком, возможно, над интрузией кислых пород в фундаменте), так и внутренними (значительная мощность теплоизолирующей верхнеюрско-валанжинской региональной покрышки, общая высокая глинистость и газонасыщенность разреза).
Для оценки современных геотемператур в подошве осадочного чехла была составлена схема средних современных геотермоградиентов от подошвы мерзлоты до кровли нижне-среднеюрских отложений (рис. 3). Значения этих градиентов, полученные по прямым замерам, изменяются в диапазоне 3,20-4,48 °С/100 м, на большей части полуострова они составляют 3,2-3,4 °С/100 м, увеличиваясь в районе Нурминского мегавала. Пиковые значения (до 4,5 °С/100 м) достигаются в районе Кру-
зенштернско-Харасавэйской геотермоаномалии. Кроме того, были изучены частные геотермоградиенты в меловых и юрских отложениях отдельно (таблица). Установлено, что значения этих градиентов в низах мела и юры существенно превышают таковые в альб-сеноманских отложениях, что связано со значительно меньшим содержанием в разрезе пластов песчаников и большим — глин и глинисто-алевролитовых разностей с высокими концентрациями ОВ, обилием макро- и микроскоплений УВ, обладающих в объеме УВ-систем минимальной теплопроводностью. Например, на Бованенков-ском месторождении значение частного геотермогра-диента в альб-сеноманской толще отложений не превышает 3,5 °С/100 м, увеличивается до 3,8-4,0 °С/100 м в нижнемеловой толще и до 4,3-4,6 °С/100 м в юрской. Подобная закономерность выявлена на многих площадях
Месторождения: 1 - Харасавэйское, 2 - Бованенковское, 3 - Нейтинское, 4 - Арктическое, 6 - Среднеямальское, 6 - Нур-минское, 7 - Малоямальское, 8 - Новопортовское
Рис. 4. СТРУКТУРНО-ГЕОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ НИЖНЕ-СРЕДНЕЮРСКОЙ ТОЛШН ВДОЛЬ НУРМИНСКОГО МЕГАВАЛА
ЯМАЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Ямальского полуострова, в целом же в юрских отложениях эти значения составляют 3,5-4,5 °С/100 м, максимальные (до 5,0-5,2 °С/100 м) установлены на Хараса-вэйском месторождении.
С учетом современных температур в подошве юры, установленных фактически на Новопортовской, Бова-ненковской и других площадях, а также по расчетным данным с привлечением значений современных и частных геотермоградиентов были оценены значения современных температур в подошве платформенных отложений ряда зон и районов Ямальской НГО. Согласно расчетам, они изменяются от 80-90 °С на Новопортовской и других южных площадях, постепенно увеличиваясь вдоль Нурминского мегавала, до 130-150 °С на Арктической и Нейтинской площадях и до 215-230 °С в ареале Харасавэйской площади (рис. 4). В Тамбейском и Сеяхинском районах расчетные современные температуры составляют 155-165 °С, в Малыгинском — 170-180 °С. Вследствие значительного увеличения мощности юр-ско-кайнозойского осадочного чехла, на севере полуострова температуры в подошве юры составляют 190-200 °С, а в глубоких впадинах, возможно, и более. Это очень высокие температуры в плане развития онтогенеза УВ и, главное, сохранности УВ-систем и особенно нефти и конденсата.
Важнейший онтогенетический рубеж, определяемый по значению 1?° = 0,5 % (граница градаций про-то/мезокатагенеза, по Н.Б.Вассоевичу — ПКз-МКт), который знаменует собой начало активного битумообразо-вания в ОВ смешанного типа, в осадочном чехле Ямальской НГО в породах нижнего мела залегает в диапазоне глубины от 1,35-1,40 км (в зоне Харасавэйской термоаномалии) до 1,8-2,2 км в Тамбейской зоне, на Новопортовской и в других площадях — в диапазоне современных температур 55-65 °С. Известно, что от термоглубинных условий залеганий сильно зависят значения фильтрационно-емкостных свойств терригенных коллекторов. В арктической части Западно-Сибирской нефтегазоносной мегапровинции резкое ухудшение проницаемости песчаников и ее потеря алевролитами происходят в диапазонах взаимозаменяемых условий 3000-3400 и 105-110 °С [1]. По данным авторских расчетов и определений современных температур в низах неокома и нижне-среднеюрской толще возможно выделение зон и участков, проведение геолого-разведочных работ в пределах которых будет характеризоваться повышенными рисками получения отрицательных результатов. Вместе с тем, геотермические условия на юге полуострова, южнее Нурминского мегавала, благоприятны для формирования и сохранности как газоконден-сатных, так и газоконденсатно-нефтяных скоплений с удовлетворительными добывными возможностями в диапазоне от валанжина до низов юры и зоны контакта с доюрскими породами.
Литература
1. Ермаков В.И. Тепловое поле и нефтегазоносность молодых плит СССР / В.И.Ермаков, В.А.Скоробогатов. — М.: Недра, 1986.
2. Конторович А.Э. Геология нефти и газа Западной Сибири / А.Э.Конторович, И.И.Нестеров, Ф.К.Саламанов и др. — М.: Недра, 1975.
3. Курчиков А.Р. Геотермия нефтегазоносных областей Западной Сибири / А.Р.Курчиков, Б.П.Ставицкий. — М.: Недра, 1987.
4. Нестеров И.И. Основные особенности геотемпературного поля Западной Сибири / И.И.Нестеров, А.Р.Курчиков, Б.П.Ставицкий // Нефтегеологические интерпретации теплового режима недр Западной Сибири: тр. ЗапСибНИГНИ. — Тюмень, 1988.
6 В.А.Скоробогатов, Д.А.Соин, 2009
Виктор Александрович Скоробогатов, директор центра Тазовые ресурсы", доктор геолого-минералогических наук, V_Skorobogatov@vniigaz.gazprom.ru;
Дмитрий Александрович Соин, инженер Л категории лаборатории "Ресурсов углеводородов Сибири и Дальнего Востока", аспирант,
D_Soin@vniigaz.gazprom.ru.
GEOTHERMAL CONDITIONS OF OIL AND GAS POTENTIAL OF YAMAL REGION OF WEST SIBERIA
Skorobogatoo V.A., Soin D.A. (OOO "Gazprom Scientific-research institute of natural gases and gas technologies")
Consideration is given to characteristic of geothermal field in Jurassic-Cretaceous part of sedimentary cover of Yamal oil and gas area. The recent zonal and areal schemes of geotempe-rature change and average geothermogradients by different-aged surfaces are given. It is presented prognosis of geo-temperatures in top and bottom of Lower-Middle Jurassic san-dy-clay strata for Nurminsky megaswell and the northern part of the area. The Kharasaveisko- Cruzenshternov thermoanoma-ly was distinguished. It was done a conclusion about insufficiently favorable conditions for preservation of oil-bearing accumulations in lower horizons of sedimentary cover in central and northern areas of Yamal oil and gas area.
Key words: Yamal oil and gas area; heat field; oil and gas potential.
