Изучение органического вещества баженовской свиты и моделирование процессов генерации углеводородов по материалам скважины тюменская СГ-6 (западная Сибирь)

Долженко Кирилл Васильевич; Сафронов Павел Иванович; Фомин Александр Николаевич; Меленевский Василий Николаевич

УДК 553.98

ИЗУЧЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА БАЖЕНОВСКОЙ СВИТЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГЕНЕРАЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ ПО МАТЕРИАЛАМ СКВАЖИНЫ ТЮМЕНСКАЯ СГ-6 (ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ)

Кирилл Васильевич Долженко

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, младший научный сотрудник, тел. (913)012-70-96, e-mail: DolzhenkoKV@ipgg.sbras.ru

Павел Иванович Сафронов

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, младший научный сотрудник, тел. (961)222-53-41, e-mail: SafronovPI@ipgg.sbras.ru

Александр Николаевич Фомин

Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, 630090, Россия, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 2, доктор геолого-минералогических наук, доцент, тел. (383)330-93-26, e-mail: FominAN@ipgg.sbras.ru

Василий Николаевич Меленевский

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, тел. (383)335-64-25, e-mail: MelenevskyVN@ipgg.sbras.ru

Представлены результаты изучения отражательной способности витринита, содержания органического углерода и пиролитических характеристик органического вещества юрских отложений в скважине Тюменская СГ-6. На их основе выполнено моделирование процессов нефтегазообразования органическим веществом баженовской свиты и оценены объемы генерации углеводородов.

Ключевые слова: содержание органического углерода, катагенез, пиролитические характеристики, одномерное моделирование, баженовская свита.

THE STUDY OF ORGANIC MATTER OF THE BAZHENOV FORMATION AND MODELING OF HYDROCARBON GENERATION BASED ON THE TYUMEN SG-6 WELL (WESTERN SIBERIA)

Kirill V. Dolzhenko

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090 birsk, 3 Аkademik Koptyug Prospect, Junior Research Worker, tel. e-mail: DolzhenkoKV@ipgg.sbras.ru

Pavel I. Safronov

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090 birsk, 3 Аkademik Koptyug Prospect, Junior Research Worker, tel. e-mail: SafronovPI@ipgg.sbras.ru

Alexander N. Fomin

Novosibirsk National Research State University, 630090, Russia, Novosibirsk, 2 Pirogova St., D. Sc., Associate Professor, tel. (383)330-93-26, e-mail: FominAN@ipgg.sbras.ru

Russia, Novosi-(913)012-70-96,

Russia, Novosi-(961)222-53-41,

Vasiliy N. Melenevsky

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Akademik Koptyug Prospect, Ph. D., Senior Research Worker, tel. (383)335-64-25, e-mail: MelenevskyVN@ipgg.sbras.ru

The paper results studying of vitrinite reflectance ability, total organic carbon content and py-rolytic characteristics of organic matter. There is represented data from modeling of generation processes associated with the organic matter of the Bazhenov formation in the well Tyumen SG-6. We established occurrence of Bazhenov formation in the main phase of oil generation, phase duration, generation volumes.

Key words: organic carbon content, katagenesis, pyrolytic characteristics, one-dimensional, modeling, Bazhenov formation.

Целью исследования являлось восстановление истории генерации углеводородов (УВ) органическим веществом (ОВ) беженовской свиты в разрезе скважины Тюменская СГ-6, которая пробурена в южной части Большехетской мегасинекли-зы в 80-и км от г. Новый Уренгой. Скважина вскрыла мезозойско-кайнозойский разрез в полном объеме и остановлена на глубине 7502 м в отложениях перми.

На рис. 1 показано изменение отражательной способности витринита по разрезу скважины. Уровень зрелости ОВ баженовской свиты (глубины 3782-3845 м) отвечает середине градации МК12 - 0,72-0,76 %). В нижележащих георгиевской (3845-3855 м) и васюганской (3855-3983 м) свитах ОВ достигло конца градации МК12 - начала МК2 - 0,82-0,87 %), а в тюменской (39834611 м) - МК2 - начала МКз1 - 0,87-1,22 %). Следовательно, рассмотренные отложения находятся в главной зоне нефтеобразования (ГЗН). Данные о содержании органического углерода (Сорг) в породах представлены на рис. 2. Максимальные значения Сорг установлены в верхнеюрских породах, преимущественно в баженовской свите (среднее по аргиллитам - 5,03 %). В нижезалегающих средне-нижнеюрских и триасовых толщах средние значения Сорг изменяются от 1,5 до 2,0 %. Высоким содержаниям органического углерода в баженовской свите соответствуют и повышенные значения водородного индекса Ш (рис. 3), которые варьируют в пределах 117-328 мгУВ/гСорг, среднее - 235 мгУВ/гСорг.

С использованием полученных геохимических данных было выполнено одномерное численное моделирование процессов генерации УВ органическим веществом баженовской свиты (глубины 3782-3845 м) в программном пакете Genex. Отметки кровли и подошвы свит определялись по данным ГИС с использованием усредненных разбивок различных авторов [1, 5]. Соотношение глинистой и песчанистой составляющих в осадочных комплексах, использовавшихся при моделировании, оценены методом Альфа-ПС. Тепловая история отложений восстановлена на основе данных по палео- и современным температурам в скважине [2, 5] и от-калибрована по отражательной способности витринита. Тепловой поток задан на границе литосферы переменным значением, начиная с повышенного (155 мВт/м2), во время формирования триасового туфо-эффузивного комплекса с последующим снижением. Значения пиролитических характеристик ОВ (Тщж, Ш) показали хорошую сходимость с модельными построениями.

Рис. 1. Изменение отражательной способности витринита с глубиной

в разрезе скв. Тюменская СГ-6

Рис. 2. Распределение содержаний органического углерода (Сорг) в породах

по разрезу скв. Тюменская СГ-6

Рис. 3. Изменение значений водородного индекса Н1 с глубиной в разрезе скв. Тюменская СГ-6

Согласно проведенным ранее исследованиям, в баженовской свите предполагается аквагенное органическое вещество [4], в соответствии с этим и был выбран кероген П-го типа из встроенной библиотеки Genex. Исходное содержание органического углерода было рассчитано по формуле [6]:

Сорг0 = Сорг / (1 - (Ш*Ш°*0,83*10-3)),

где Сорг0 - исходное содержание органического углерода (%), Сорг - содержание органического углерода в настоящий момент (%), TR - скорость трансформации (доли единицы), Н10 - исходный водородный индекс (мгУВ/гСорг), 0,83 -содержание Сорг в продуктах генерации. Было установлено, что среднее содержание Сорг в настоящий момент равно 5,03 %, Н1 взят на основании модельных данных для керогена II типа - 627 мгУВ/гСорг, TR рассчитан с помощью модели - 0,725, начальный Сорг0 = 8,04 %.

На рис. 4 показана кумулятивная генерация жидких и газообразных УВ органическим веществом баженовской свиты. Отложения вступили в ГЗН в позд-немеловое время (глубина 2800 м, температура 116°С) 92,9 млн лет назад. Главным образом шла генерация жидких углеводородов. Органическим веществом свиты было образовано 2720 тыс. тонн/км2 нефти к окончанию позднего мела, что согласуется с ранее проведенными региональными оценками процессов нефтегазообразования [3]. Суммарно в окрестностях скважины было образовано 4627 тыс. тонн нефти на 1 км2 площади.

Рис. 4. Кумулятивная (накопленная) генерация жидких и газообразных углеводородов органическим веществом баженовской свиты

в скв. Тюменская СГ-6

Среднее значение водородного индекса и результаты моделирования позволяют предположить, что интенсивность процессов нефтеобразования на данный момент снизилась. Также следует отметить, что в районах, где свита только входит в главную зону нефтеобразования, в будущем можно ожидать близких по значению объемов генерации УВ.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ехлаков Ю. А., Угрюмов А. Н. Триасовые и юрские отложения в разрезе Тюменской сверхглубокой скважины // Результаты бурения и исследования Тюменской сверхглубокой скважины: Тез. докл. совещания. - Пермь : КамНИИКИГС, 1995. - С. 29-31.

2. Исаев В. И., Рылова Т. Б., Гумерова А. А. Палеоклимат Западной Сибири и реализация генерационного потенциала нефтематеринских отложений // Известия Томского политехнического университета. - 2014. - Т. 324, № 1. - С.93-101.

3. Историко-геологическое моделирование процессов нафтидогенеза в мезозойско-кайнозойском осадочном бассейне Карского моря (Бассейновое моделирование) / А. Э. Конторович, Л. М. Бурштейн, Н. А. Малышев и др. // Геология и геофизика. - 2013. -Т. 54, № 8. - С. 1179-1226.

4. Литология, органическая геохимия и условия формирования основных типов пород баженовской свиты (Западная Сибирь) / А. Э. Конторович, В. Н. Меленевский, Ю. Н. Занин и др. // Геология и геофизика. - 1998. - Т. 39, № 11. - С. 1477-1491.

5. Мясникова Г. П., Оксенойд Е. Е. Некоторые геологические результаты сверхглубокого бурения в Западной Сибири // Нефть и газ. - 2012. - №3. - С. 13-19.

6. Peters K. E., Walters C. C., Moldowan J. M. The Biomarker Guide. Biomarkers and Isotopes in Petroleum Exploration and Earth History. - UK, Cambridge : UK Cambridge University Press, 2004. - 1155 p.