CC BY
44
УДК 553.98:551.86
1 2 Е.Е. Карнюшина1, Е.В. Жукова2
ОБСТАНОВКИ СЕДИМЕНТАЦИИ НИЖНЕЮРСКО-ААЛЕНСКОГО ПРИРОДНОГО РЕЗЕРВУАРА ВИЛЮЙСКОЙ СИНЕКЛИЗЫ
На основе литологических исследований рассмотрены строение, условия осадконакопле-ния и газоносность терригенного нижнеюрско-ааленского природного резервуара Вилюйской синеклизы. Дан прогноз распространения проницаемых песчаных тел коллекторов и охарактеризовано распределение толщины флюидоупора.
Ключевые слова: нижнеюрско-ааленский природный резервуар, литофации, обстановки седиментации, месторождения углеводородов, Вилюйская синеклиза.
On the basis of lithological studies, the authors examined the composition, depositional environment and gas-bearing of the Lower Jurassic terrigenous reservoir Vilyuy synclise. The forecast distribution of permeable sand bodies of reservoir and distribution of seal thicknesses.
Key words: lower Jurassic-Aalenian reservoir, lithofacies, depositional environment, hydrocarbon deposit, Vilyuy syneclise.
Введение. Нижнеюрско-ааленские отложения Вилюйской синеклизы суммарной толщиной до 600 м содержат залежи газа, которые были открыты в антиклинальных ловушках в 60-е гг. XX в. На современном этапе для расширения сырьевой базы региона необходимо выявление неантиклинальных ловушек. В связи с этим авторами проведен лито-фациальный анализ толщи нижней юры—аалена на основе изучения керна скважин, выявления характера чередования отложений и их генетических признаков. Кроме того, обобщены фондовые и опубликованные описания обнажений нижней юры—аалена, характеристики емкостно-фильтрационных свойств пород-коллекторов и их газоносности [Шурыгин, 2000; Граусман, 1987; Сластенов, 1994; Гриненко, 2007, 2008].
Вилюйская синеклиза, расположенная на древней Сибирской платформе, представляет собой обширную зону погружения, разделяющую Алданскую и Ана-барскую антеклизы. Перед фронтом Верхоянского складчатого-надвигового пояса она соединяется с Ленским прогибом, на юго-западе синеклиза раскрывается в Предпатомский прогиб [Тектоника..., 2001]. В пределах синеклизы выделяются структуры 2-го и 3-го порядков: Сунтарский свод, Логлорский и Хапчагайский валы, Ыгыатинская, Кемпендяйская, Линденская, Лунгхинская впадины (рис. 1).
Толща нижней юры—аалена состоит из двух литолого-стратиграфических комплексов, образующих природный резервуар. Первый комплекс включает отложения в стратиграфическом объеме геттанга— плинсбаха и содержит породы-коллекторы; второй комплекс объединяет отложения тоара—нижнего
аалена, выделяемые в качестве сунтарской свиты, представляющей собой региональный флюидоупор. Этот природный резервуар на глубине 700—2100 м содержит газовые и газоконденсатные залежи преимущественно пластово-сводового типа. Они находятся на Хапчагайском вале (Средневилюйское, Мастахское, Соболох-Неджелинское месторождения), в зонах сочленения разнородных структур восточнее вала (Нижнетюкянское месторождение) и на запад от него (Усть-Вилюйское месторождение).
Литолого-стратиграфические комплексы представлены рядом литофаций (рис. 2), которые рассматриваются как одновозрастные геологические тела, отличающиеся по соотношению основных типов пород, характеру их чередования и генетическим признакам.
Iкомплекс несогласно залегает на размытых отложениях триасового возраста. Его толщина составляет 58 м на юго-западе синеклизы и достигает 550 м на северо-востоке, что связано с изменением обстановок седиментации комплекса (рис. 3).
На юго-западе территории распространена глинисто-песчано-гравийная литофация аллювиального генезиса. В бассейне р. Вилюй слагающие ее отложения несогласно залегают на песчаниках триасового возраста. В нижней части комплекса (39 м) залегают конгломераты, перекрытые сероц-ветными песчаниками разного гранулометрического типа, расслоенные алевролитами и аргиллитами. Отложения содержат включения углефицированного растительного детрита и конкреции пирита. Верхняя часть комплекса (19 м) в основании представлена гравелистыми песчаниками (1,6 м). Выше залегают
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, профессор, ст. науч. с.; e-mail: evgem@geol.msu.ru
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, аспирант; e-mail: zhukova_lena@list.ru
темно-серые и серые глины с включениями карбонатных конкреций [Шурыгин, 2000].
В описанных аллювиальных отложениях находится газовая залежь Нижнетюкянского месторождения. В песчаных коллекторах, изученных на глубине 1308—1362 м, открытая пористость (Пот) достигает 27%, дебит газа составляет 256 тыс. м3/сут.
По направлению на восток аллювиальные отложения литофации сменяются накоплениями дельтовой системы, представленной суба-эральной и субаквальной частями. Образования субаэральной дельты выделены по результатам изучения разреза мощностью 150 м, вскрытого скважиной Быраканская-3 и характеризующего алевро-глинисто-песчаную литофацию. Ее слагают песчаники серые и светло-серые, преимущественно среднезерни-стые, средней крепости. В верхней части разреза среди песчаников появляются алевролиты и аргиллиты тонкослоистые.
Субаквальная дельта, представленная алевро-глинисто-песчаной и глинисто-алевро-песчаной ли-тофациями толщиной 200—440 м, находилась в верхней части подводного берегового склона.
Алевро-глинисто-песчаная литофация охарактеризована отложениями, вскрытыми на Хапчагайском вале в скважине 19 Средневилюйского газокон-денсатного месторождения. Это песчаники мелко-среднезернистые, светло-серые, с прослоями серых алевролитов глинистых и аргиллитов. В породах отмечены многочисленные включения пирита, углефи-цированного растительного детрита. Для песчаников и алевролитов характерны знаки ряби течения, ко-сослоистая параллельная и косоволнистая текстуры, иногда осложненные следами ходов илоедов.
Породы-коллекторы Средневилюйского и Ма-стахского месторождений содержат пластово-сво-довые газоконденсатные залежи. Пот коллекторов составляет 17—26,5%, коэффициент проницаемости (Кпр) — 46—406 мД, дебит углеводородов колеблется от 60 до 283 тыс. м3/сут. На Соболох-Неджелинском месторождении открыты три газовые залежи с дебитом 155—476 тыс. м3/сут.
Глинисто-алевро-песчаная литофация субаквальной дельты выделена южнее и севернее зоны алевро-глинисто-песчаных накоплений. На юге она охарактеризована разрезом толщиной 162 м, вскрытым в скважине Байская-1. Здесь описаны косослоистые
Рис. 1. Основные структурные элементы и месторождения углеводородов Вилюйской синеклизы: 1—2 — границы: 1 — Вилюйской синеклизы, 2 — структурных элементов 2-го и 3-го порядка; 3 — месторождения углеводородов; 4 — скважины (а) и населенные
пункты (б)
песчаники светло-серые и серые, разнозернистые, с редкими включениями гальки кварца. Песчаники имеют разную крепость вследствие неравномерной карбонатизации и пиритизации, расслоены плотными алевролитами слабослюдистыми серыми и светлосерыми, иногда песчанистыми, а также аргиллитами темно-серыми.
На севере к глинисто-алевро-песчаной лито-фации субаквальной дельты относятся отложения, вскрытые скважинами Северо-Линденская-4 и Хоргочумская-280. В скважине Северо-Линденская-4 их толщина составляет 192 м, они представлены песчаниками, алевролитами и аргиллитами. Песчаники светло-серые, иногда с голубоватым оттенком, мелкозернистые, средне- и крупнозернистые, нередко карбонатизированные. Их текстура изменяется снизу вверх по разрезу от косослоистой до горизонтальной волнистой; алевролиты темно-серые мелкозернистые, с включениями пирита и унифицированного растительного детрита; алевритистые темно-серые аргиллиты образуют редкие прослои, содержат мелкие линзы и пропластки углисто-слюдистого материала.
В скважине Хоргочумская-280 глинисто-алевро-песчаная литофация (144 м) представлена пе-
19 ВМУ, геология, № 1
Я г
реслаиванием двух разностей песчаников — серыми мелко- и среднезернистыми слабосцемен-тированными, издающими слабый запах УВ, и светло-серыми средне-и крупнозернистыми с косовол-нистой текстурой, подчеркнутой редкими прослоями аргиллитов и алевролитов. К плоскостям напластования приурочены трещины, ориентированные под углами 7—8°, и многочисленные пиритовые конкреции размером от 1x1 до 2x2 мм.
Дельтовые конусы выноса в нижней части подводного берегового склона представлены алевро-глинисто-песчаной и песчано-алевро-глинистой литофациями.
Алевро-глинисто-песчаная литофация дельтового конуса охарактеризована по сводному разрезу (590 м) Усть-Вилюйского газового месторождения. В нижней части разреза (302—316 м) наблюдается переслаивание песчаников, алевролитов и аргиллитов. В основании толщи находятся полевошпат-кварцевые песчаники, среди которых присутствуют все гранулометрические разности. Алевролиты зеленовато-серые и серые, имеют слюдисто-полевошпа-тово-кварцевый состав. Аргиллиты представлены темно-серыми и черными разностями. Описанное чередование пород сменяется кварц-полевошпатовыми песчаниками, серыми и светло-серыми, мелкозернистыми.
В верхней части разреза (266—296 м) залегают песчаники серые и зеленовато-серые, с подчиненными прослоями плотных серых и темно-серых алевролитов, а также темно-серых аргиллитов (до черных). Отмечены редкие прослои конгломератов. Среди песчаников описаны кварц-полевошпатовые разности с мелко- и среднезернистой структурой.
На Усть-Вилюйском месторождении выделены три продуктивных пласта. Песчаники нижнего — III — пласта имеют Пот=12^18%, Кпр=32^403 мД. Притоки из этого пласта составляют от 360 до 936 тыс. м3/сут. Коллекторы I и II пластов характеризуются Пот=6,5^14%, Кпр=0,1^40 мД, максимальный приток газа из них достигает 354 тыс. м3/сут, газоконденсата — до 9,7 см3/м3.
На севере исследуемой территории в районах скважин Приленская-1 и Алысардахская-2480 распространена песчано-алевро-глинистая литофация морского генезиса. В скважине Алысардахская-2480 мощность отложений I комплекса составляет 446 м.
Рис. 3. Схема обстановок седиментации первого комплекса (геттангско-плинсбахского): 1 — реки предполагаемые; 2 — область размыва (а) и направление сноса материала (б); 3 — береговая линия; 4 — изученные разрезы, вскрытые скважинами и обнажениями: СЛ — Северо-Линденская, АЛ — Алысардахская, Хрг — Хоргочумская, УВ — Усть-Вилюйская, Бл — Балагачинская, УР — Уорангская, Дж — Джикимдинская, Бр — Быраканская, СВ — Средне-Вилюйская, Б — Байская (1 — обнажение р. Вилюй, 2 — сводный разрез для Жиганского района (а) и прочие скважины (б)); 5 — линия профиля, 6 — граница
Вилюйской синеклизы
В его нижней части (170 м) чередуются песчаники, алевролиты и аргиллиты. Песчаники светло-серые мелкозернистые, кварц-полевошпатовые с редкими прожилками кальцита и включениями черного глинисто-углистого материала. Косая слоистость песчаников маркируется чередованием разностей серого цвета разной интенсивности и разностей с зеленоватым оттенком. Алевролиты темно-серые до черных, обогащены примесью слюд на плоскостях напластования. Темно-серые аргиллиты имеют многочисленные зеркала скольжения. В верхней части этого разреза (толщина 276 м) наблюдаются глинистые песчаники и алевролиты темно-серые до черных, слюдистые. Преобладают песчаники серого цвета, их структура варьирует от мелко- до грубозернистой, косоволнистая текстура подчеркнута пропластками алевролитов серых, мелкозернистых, слюдистых, плотных. Отложения нарушены редкими трещинами, осложнены многочисленными зеркалами скольжения. Встречаются включения углефицированного детрита и желтовато-бронзового пирита.
Из приведенной характеристики I комплекса видно, что в зоне алевро-глинисто-песчано-гравийной
Рис. 4. Схема обстановок седиментации второго комплекса (тоарско Условные обозначения см. на рис. 2 и 3
литофации аллювиального генезиса известно только одно месторождение. Оно имеет площадь 800 м2 и содержит залежь газа в высокоемких коллекторах, но дебит углеводородов относительно низкий. В зоне литофаций дельтовой системы находятся 4 газовых и газоконденсатных месторождения, площадь которых составляет 29—80 км2, дебит углеводородов из залежей относительно более высокий. Наибольший интерес представляют субаквальные дельтовые алевро-песчаная и алевро-глинисто-песчаная литофации толщиной до 550 м, с которыми связаны продуктивные пласты с эффективной мощностью 145-180 м.
II комплекс по составу и строению резко отличается от нижележащего комплекса, имеет выдержанную толщину (40-80 м), представлен алевро-глинистыми литофациями подводного берегового склона и глинистыми отложениями сублиторали (рис. 2, рис. 4). Глинистые породы комплекса имеют иллит-смектитовый состав, содержат примесь хлорита и каолинита. В юго-восточном направлении отложения опесчаниваются.
В бассейне р. Вилюй II комплекс представлен алевро-глинистой литофацией, обогащенной остатками моллюсков и аммонитов и содержащей микрофауну, споры и пыльцу растительности. Среди отложений преобладают глины черные и темно-серые, иногда битуминозные, с единичными прослоями алевролитов, включениями карбонатных конкреций и
обособлениями карбонатизирован-ных линз в средней части разреза. В верхней части комплекса отложения опесчанены.
На Хапчагайском валу типичный разрез алевро-глинистой литофации сублиторального генезиса описан в скважине Средне-Вилюйская-19, где его толщина составляет 51 м. В интервалах отбора выделены снизу вверх 4 пачки отложений цикличного строения (рис. 4):
I пачка с видимой толщиной 2,1 м имеет двухчленное строение. В основании ее нижней половины вскрыты маломощные песчаники, перекрытые мелким цикличным чередованием алевролитов и глинистых пород. Верхняя половина пачки сложена снизу вверх аргиллитами алевритистыми и алевролитами с разной степенью глинистости. Отложения пачки имеют горизонтальную волнистую текстуру, на плоскостях напластования содержат редкие углефицированные расти-
-нижне-ааленского). тельные остатки и детрит. Затем следует пропуск 4,21 м;
II пачка (видимая толщина 10,9 м) в основании представлена алевро-песчаными ритмитами, выше чередуются глинистые темно-серые алевролиты и серые аргиллиты. Перечисленные разности пород образуют 3 циклита, которые содержат от 2 до 3 элементов циклита (эц). Циклиты 1 (4,86 м) и 2 (3,96 м) имеют двухчленное строение.
Нижний элемент циклита (нэц) 1 представлен алевролитово-песчаными ритмитами, сложенными миллиметровым чередованием мелкозернистых, серых, глинистых алевролитов и мелкозернистых желтовато-бурых песчаников. Текстура ритмитов горизонтальная линзовидно-волнистая. На плоскостях напластования присутствуют углефицированный растительный детрит и редкие чешуйки слюд. Выше залегают алевролиты мелкозернистые, глинистые с горизонтальной параллельной слоистостью и включениями сидерита (образец 45).
Нэц циклита 2 представлен алевролитами глинистыми, мелкозернистыми, серыми. Верхние эц состоят из серых аргиллитов с горизонтальной параллельной текстурой.
Циклит 3 (2,08 м) редуцирован, представлен нижним элементом, сложенным серыми мелкозернистыми глинистыми алевролитами. На горизонтальных плоскостях их напластования присутствует углефи-цированный растительный детрит. Затем следует пропуск 3,5 м;
III пачка (видимая толщина 8,94 м) состоит из двух циклитов двухчленного строения.
к3 е1
Циклит 1 (присутствует 6,34 м): нэц представлен алевролитово-песчаными мелкозернистыми ритмита-ми, которые состоят из равномерного (через 1—2 мм) чередования серых, светло-серых алевролитов и желтовато-бурых песчаников и содержат на горизонтальных плоскостях напластования углефицированный растительный детрит. В нижней части нэц слоистость линзовидно-волнистая, выше — волнистая.
Вэц сложен в нижней части алевролитами серыми, сильноглинистыми, горизонтальнослоистыми. Вверх по разрезу глинистость алевролитов увеличивается.
Циклит 2 (2,6 м). Нэц сложен горизонтальнос-лоистыми серыми и мелкозернистыми алевролитами с глинистым цементом.
Вэц представлен алевролитово-глинистыми рит-митами — через несколько миллиметров чередуются серые глинистые и желтовато-бурые алевролитовые мелкозернистые прослои. Преобладают разности с горизонтальной линзовидно-волнистой текстурой, встречаются прослои со знаками ряби;
IV пачка (присутствует 4,25 м) в основании представлена неравномерным переслаиванием алевролитов мелко-, крупнозернистых, светло-серых, желтовато-серых, буровато-коричневых, ожелезненных, пирити-зированных, с горизонтально-волнистой текстурой. Выше наблюдается чередование песчаников мелкозернистых, светло-серых до белесых, неравномерно расслоенных тонкими углисто-слюдисто-глинистыми пропластками, содержащими на плоскостях напластования углефицированный растительный детрит. Преобладают разности с горизонтальной линзовидно-волнистой текстурой, встречаются прослои со знаками ряби. На плоскостях напластования отмечен углефицированный растительный детрит.
На Усть-Вилюйской площади мощность алевро-глинистой литофации варьирует от 54 до 67 м, фация представлена аргиллитами темно-серыми до черных, неравномерно пиритизированными, с редкими прослоями алевролитов.
Преимущественно глинистая литофация зоны сублиторали выделена на Неджелинской, Приленской и Толон-Мастахской площадях. На Толон-Мастахской площади она имеет толщину 35—60 м и представлена
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Граусман А.А., Чистяков М.Г. Методика подсчетов запасов газа нетрадиционным способом на примере месторождений Вилюйской синеклизы // Геология и геохимия нефтегазоносных и угленосных районов Якутии. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1987. С. 67-81.
Гриненко В.С., Князев В.Г. Стратиграфия юрских отложений Хапчагайского и Лено-Вилюйского районов: расчленение и межрегиональная корреляция // Отеч. геология. 2008. № 5. С. 72-78.
Гриненко В.С., Князев В.Г., Девятов В.П. и др. Особенности юрского этапа формирования Восточно-Сибирского осадочного бассейна // Юрская система России: проблемы стратиграфии и палеогеографии. Ярославль, 2007. С. 46-48.
глинистыми темно-серыми отложениями с про-пластками и линзами карбонатных пород, иногда алевролитов. В верхней части разреза присутствуют маломощные мелкозернистые песчаники. Отложения пиритизированы, содержат остатки белемнитов и двустворок.
Мощность второго комплекса изменяется с юго-запада на северо-восток от 20 до 80 м.
Заключение. Образование нижнеюрско-ааленского природного резервуара обусловлено эвстатическими колебаниями уровня моря. Коллекторская часть, представленная I комплексом, сформировалась в условиях низкого стояния моря и широкого распространения аллювиальных и дельтовых образований, среди которых весьма вероятно обнаружить неантиклинальные ловушки углеводородов. Они могут быть приурочены к пограничным районам разной обстановки седиментации (рис. 5) и зон литофа-циальных замещений. Так, в пределах территории аллювиального осадконакопления на юго-западе синеклизы (Ыгыатинская, Кемпендяйская впадины, Сунтарский свод) формировались линзы и шнурко-видные проницаемые тела осадков, накапливавшихся в речных руслах и в прирусловых валах. Подобные тела в пределах дельтовой системы распространены шире. Кроме того, в современном структурном плане дельтовой системы интерес представляют районы на границах положительных и отрицательных структур. В частности, наиболее опесчаненная зона предполагается в Линденской впадине. Ее восточная часть расположена в районе морской седиментации I комплекса, где песчаники сменяются более тонкозернистыми отложениями.
Региональный флюидоупор резервуаров (II комплекс) образовался в результате трансгрессии морского бассейна. Мощность накопившихся алевро-глинистых и глинистых отложений возрастает в восточном направлении, где они перекрывают наиболее опесчаненые геологические тела I комплекса.
Таким образом, наиболее вероятная область распространения литологических ловушек и хороших коллекторов может находиться в центральной части Вилюйской синеклизы.
Сластенов Ю.Л. Стратиграфия мезозойских отложений Вилюйской синеклизы и Предверхоянского прогиба в связи с их нефтегазоносностью: Автореф. докт. дисс. СПб., 1994.
Тектоника, геодинамика и металлогения территории республики Саха (Якутия). М.: МАИК Наука/Интерпериодика, 2001. 571 с.
Шурыгин Б.Н., Никитенко Б.Л., Девятов В.П. и др. Стратиграфия нефтегазоносных бассейнов Сибири. Юрская система. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал ГЕО, 2000. 480 с.
Поступила в редакцию 23.05.2012
