CC BY
39
ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА
УДК 553.982.23:552.584(470.46)
В. В. Пыхалов Астраханский государственный технический университет
АНТИКЛИНАЛЬНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЛОВУШКИ КАМЕННОУГОЛЬНОГО КАРБОНАТНОГО КОЛЛЕКТОРА АСТРАХАНСКОГО СВОДА
В подсолевом комплексе Астраханского карбонатного массива выявлен ряд локальных структур (Безымянная, Красносельская и др.). Большая часть из них расположена на юге Астраханского свода и опоискована бурением.
По сейсмическим данным отмечаются возможные антиклинальные поднятия в центральной части свода, а также вдоль северной и северо-восточной периферии Астраханского карбонатного массива.
Результаты поискового бурения структурных объектов показали аномально низкие коллекторские свойства вскрытого верхнего и повышенную кавернозность нижнего интервалов карбонатного визейско-среднебашкирского комплекса. Вследствие этого становится актуальной проблема наличия антиклинальных ловушек углеводородов (УВ) в каменноугольном карбонатном резервуаре Астраханского свода.
По сейсмическим данным все разбуренные антиклинальные структуры имеют ряд общих черт:
- синхронность в поведении основных реперных границ девон-каменноугольного комплекса, а также кровли кристаллического фундамента;
- в визей-среднебашкирской толще антиклинальным поднятиям соответствует холмообразная неоднородность, оконтуриваемая наклонными осями синфазности. Они залегают несогласно с вышележащей кровлей среднебашкирских отложений. Отметим, что сходные формы, но гораздо меньших размеров, отмечаются на многих участках Астраханского свода;
- антиклинальные поднятия сосредоточены над диапироподобными телами, залегающими в толще кристаллического фундамента [1].
Попробуем выяснить природу появления складчатости в подсолевой толще Астраханского свода.
Карбонатные породы отличаются повышенной прочностью и пониженной пластичностью на эпигенетической стадии своего развития. Исключение составляют случаи одновременного действия повышенных температур и давлений. Ряд исследователей считают, что дополнительную пластичность карбонатные тела приобретают при температуре около 200 °С и давлении более 50 МПа.
Согласно геохимическому анализу по ветрениту [2], максимальная температура, которой были подвержены карбонатные породы визей-среднебашкирского комплекса юго-западной периферии Астраханского свода, не превышала 200 °С (скв. Высоковская). Максимальная палеотемпература большей территории Астраханского свода была ещё ниже.
Таким образом, антиклинальные поднятия верхней части карбонатного массива могли возникнуть только на раннедиагенетической стадии преобразования известняков под действием тангенциальных напряжений.
Источником напряжений могли быть геодинамические силы, под действием которых происходило формирование кряжа Карпинского в предкунгурское время.
Нижняя часть карбонатного массива к этому времени находилась на позднедиагенетиче-ской или эпигенетической стадии преобразованности. Для формирования антиклинального поднятия необходимо наличие повышенной температуры (более 200 °С), что, в соответствии с данными [2], вполне реально для глубоких горизонтов.
Повышенная температура в пределах карбонатного массива может быть обусловлена только процессами, происходившими в нижней части земной коры при формировании внутри-коровых диапиров [1, 3].
Рост внутрикоровых диапиров мог быть вызван внедрением нижнекорового (базитового) вещества. Развитие диапиров может протекать в две стадии [4]. На первой стадии, вследствие значительных геодинамических напряжений, происходит внедрение нижнекорового вещества (температурой около 1 000 °С) в верхние слои кристаллического фундамента. В процессе внедрения нижнекоровых масс формируются мульдовые части - зоны питания, а также апикальные части диапиров - область разгрузки.
В процессе подъёма диапира происходит утонение нижнекоровой толщи в области питания, которое компенсировалось погружением и переплавлением андезит-гранитового слоя кристаллического фундамента.
Поднимающиеся апикальные части диапиров являлись местом сбора флюидов, рассеянных в андезит-гранитовом слое земной коры.
Напряжения сжатия, вызванные формированием кряжа Карпинского, оцениваются величинами порядка 0,2-0,4 ГПа.
Внедрение низкотемпературного (не более 1 000 °С) нижнекорового вещества под действием давлений в 0,3-0,4 ГПа способно создать диапировые поднятия высотой 17 км и привести к разогреву территории над апикальными частями растущих диапиров.
По достижении изостатического равновесия рост диапиров прекратился и началось остывание их апикальных, флюидонасыщенных частей.
Вторая фаза развития внутрикоровых диапиров могла иметь место при разогреве апикальных частей внутрикоровых неоднородностей свыше 540 °С градусов и наличии всестороннего давления порядка 0,2-0,4 ГПа.
Необходимые условия для повторной инициализации роста внутрикорового диапиризма возникли на рубеже верхнепермско-нижнеюрского времени, когда толщина осадочного чехла достигла величины 10 км. Обеспечить дополнительный разогрев апикальных частей могли силы бокового сжатия (за счёт орогенеза в районе Кавказа), активизация орогенеза в пределах кряжа Карпинского, а также дополнительная энергия, выделяющаяся при смене кинематики плит на южной границе Восточно-Европейской платформы.
Под действием этих напряжений произошел дополнительный разогрев апикальных частей внутрикоровых диапиров, инициировав процесс автосерпентинизации.
Вследствие экзотермичности реакции серпентинизации [5] произошел дополнительный разогрев апикальных частей ещё на 75 °С.
В этих условиях над апикальными частями диапиров происходит плавление уже закристаллизованных гранитов. Серпентинизация приводит к резкому увеличению объёма вещества в два раза. В результате такого процесса происходит разрушение апикальной части диапира. При разгрузке (разрушении) апикальных частей происходит впрыскивание флюидов в осадочную толщу. Разогретые до температуры свыше 615 °С, под большим давлением последние проникают в осадочный чехол и заполняют поровое пространство. Процесс разгрузки приводит вновь к охлаждению кровельной части диапира. Через определённое время процесс повторяется.
При этом агрессивные флюиды, периодически проходя через нижние слои карбонатной пластины, будут «вымывать» кальций, формируя каверны.
Прорывающиеся под давлением агрессивные флюиды будут заполнять прежде всего участки верхней части карбонатной плиты с аномально высокими поровыми показателями. Это прежде всего форменные образования (в какой-то степени к ним можно отнести крупные скопления органических остатков, сформировавшихся в районе палеобанок), обладающие изначально улучшенными коллекторскими свойствами [6].
В этих зонах флюиды, насыщенные кальцием, будут «закупоренными» за счёт сакмаро-артинского и кунгурского (эвапоритового) экранов. Под действием диффузионных процессов молекулы воды будут удаляться сквозь покрышку, а в форменных образованиях будет скапливаться кальций. Таким образом, для форменных образований будет характерно более полное заполнение пор кальцием, чем вне последних.
На более поздних эпигенетических стадиях, после завершения процесса серпентинизации апикальных частей внутрикоровых неоднородностей, в изменении коллекторских свойств в карбонатном массиве большую роль начнут играть процессы перераспределения напряжений.
Таким образом, можно предполагать, что серпентинизация апикальных зон внутрикоро-вых неоднородностей ответственна за появление полной кольматации порового пространства в форменных образованиях (зонах развития активной биологической жизни) и в целом - снижение поровых показателей в верхней толще карбонатного массива, расположенного над апикальными частями внутрикоровых диапиров.
Анализ керна и шлама по ряду скважин, вскрывших антиклинальные поднятия на юге Астраханского свода, подтверждает наличие органогенных образований со значительной степенью кольматации порового пространства.
С другой стороны, существует вероятность обнаружения антиклинальных поднятий, формирование которых не связано с внутрикоровым диапиризмом. В этом случае такие структуры могут характеризоваться хорошими фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС). Безусловно, нельзя отрицать вероятность ухудшения поровых показателей в случае осложнения такого антиклинального поднятия органогенной постройкой. Это объясняется особенностями распределений давлений в карбонатной толще на эпигенетической стадии развития карбонатной толщи [6].
В то же время отдельно следует отметить особенности вторичных преобразований терри-генно-карбонатного коллектора, развитого по периферии Астраханского свода. Такой коллектор может характеризоваться средними и невысокими начальными поровыми показателями. Вследствие этого подток агрессивных флюидов через нижние структурные этажи, а следовательно, и кольматация порового пространства вышезалегающих карбонатных отложений будут затруднены.
В этом случае карбонатные и терригенно-карбонатные отложения верхних структурных этажей могут сохранить средние поровые показатели и быть заполненными лёгкими фракциями УВ (газ и газоконденсат).
В заключение отметим, что:
- внутрикоровые диапиры могут являться индикатором ФЕС Астраханского карбонатного массива;
- расположенные над внутрикоровыми диапирами антиклинальные поднятия, осложнённые органогенными постройками, как правило, характеризуются аномально низкими ФЕС;
- антиклинальные поднятия, расположенные вне зон развития внутрикорового диапириз-ма, а также по периферии Астраханского свода, могут являться перспективными объектами для поиска месторождений на нефть и газ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бродский А. Я., Пыхалов В. В. Модель формирования зон повышенной трещиноватости в палеозойских отложениях Астраханского свода // Недра Поволжья и Прикаспия. - Саратов: НВНИИГГ, 2006.
- Вып. 47. - С. 16-23.
2. Бочкарёв А. В., Бочкарёв В. А. Катагенез и прогноз нефтегазоносности недр. - М.: ВНИИОЭНГ, 2006. - 324 с.
3. Пыхалов В. В., Бродский А. Я. Возможная природа внутрикоровых неоднородностей Астраханского свода // Недра Поволжья и Прикаспия. - Саратов: НВНИИГГ, 2007. - Вып. 50. - С. 47-54.
4. Оровецкий Ю. П., Кутас Р. И. Тектономагматические аспекты эволюции глубинных диапиров и природа внутрикоровых волноводов (на примере Новоукраинского массива УЩ с использованием данных ГСЗ) // Тектоносфера Украины и других регионов СССР: Сб. науч. тр. - Киев: Наук. думка, 1980. - 204 с.
5. Хесс Х. Х. Серпентиниты, орогенез и эпейрогенез // Земная кора. - М.: Изд-во иностр. лит., 1957. -
С. 403-422.
6. Страхов П. Н. Причины ослабления корреляционных связей между условиями осадконакопления и емкостными свойствами карбонатных отложений. - М.: Геология нефти и газа, 1996. - С. 11-12.
Статья поступила в редакцию 31.10.2006
ANTICLINAL STRUCTURED TRAPS OF HYDROCARBON OF COAL CARBONATE BASIN OF ASTRAKHAN VAULT
V. V. Pykhalov
The quite number of local anticlinal highs, located mainly in the south Astrakhan vault is obtained by drilling. The results of the drilling have shown poor characteristics of filtration capacitive properties of the perspective oil and gas Bashkir deposits. It is proved that collecting properties of carbonate reservoir are mainly determined by complex geodynamic processes in the earth’s crust - formation of inner crusted diapirism. It allows to define some criteria, which can be useful for search of the anticlinal objects with satisfying collecting properties within Astrakhan vault and its periphery.
