CC BY
57
УДК 551.552.54
ЛИТОЛОГИЯ СИЛУРИЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ УСИНО-КУШШОРСКОЙ ОООЩАДИ
ГРЯДЫ ЧЕРНЫШЕВА
И. И. Даньщикова1, М. Н. Напалкова2
1Институг геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, 2Выпускница СыктГУ, Сыктывкар
Рассматриваются литологические особенности силурийских отложений Хоседаюского вала. Объектами изучения являются породы, вскрытые бурением в скв. 1- и 2-Усино-Кушшор. Особое внимание уделено вторичным преобразованиям пород и их влиянию на коллекторские свойства. Показано, что постседиментационные преобразования не привели к существенному увеличению эффективной пористости. Полезная емкость рассматриваемых отложений обеспечивается трещиноватостью и в меньшей степени выщелачиванием пород.
Ключевые слова: силур, условия осадконакопления, постседиментационные преобразования, коллектор, гряда Чернышева.
LITHOLOGY OF THE SILURIAN DEPOSITS ON USIN-KUSHSHOR AREA OF THE
CHERNYSHEV RIDGE
I. I. Danshikova1, M. N. Napalkova2 institute of Geology Komi SC UB RAS, 2Syktyvkar State Univercity, Syktyvkar
The lithological peculiarities of the Silurian deposits of Khosedayu Swell have been described. Objects of study are the rocks traversed by drilling with wells 1 and 2 Usin-Kushshor. Particular attention is paid to the secondary transformations of rocks and their influence on reservoir properties. Postsedimentary transformations did not lead to a significant increase of effective porosity. Usable capacity formed primarily of fractured rocks and leaching them to a lesser extent.
Keywords: Silurian, depositional environment of depositional, postsedimentary transformations, reservoir rock, Chernyshev Ridge.
В настоящее время в связи с истощением фонда структур большое значение приобретает поиск литолого-тектонических ловушек в зонах сложного надвигового строения. Примером такой зоны является гряда Чернышева в северной части Предуральского краевого прогиба, которая является одним из основных структурных (тектонических) элементов Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (рис. 1). При этом значимую роль приобретает изучение вторичных процессов, связанных с тектоническими деформациями пород, их влияние на формирование пустотного пространства и на коллекторские свойства пород.
Результаты исследований
Силурийские отложения в центральной части гряды Чернышева,
вскрытые бурением в скв. 1- и 2-Усино-Кушшор, представлены толщей глинисто-карбонатного состава, сложенной неравномерным чередованием в разной степени глинистых и доломитизированных известняков, доломитов и аргиллитов. В результате исследования керно-вого материала при помощи лито-лого-седиментологических методов определены первичная структура и состав, а также вторичные измене -ния данных отложений.
По результатам литологических исследований и по данным нейтронного (НГК) и гамма-каротажа (ГК) разрез скважины 2-Усино-Кушшор [4], вскрывшей наиболее полный разрез, можно разделить на пять ли-тологических пачек: нижнюю карбонатную (I пачка), глинито-карбо-натную (II пачка), карбонатную (III пачка), глинисто-карбонатную (IV
пачка) и верхнюю карбонатно-гли-нистую (V пачка) (рис. 2).
I пачка сложена седиментаци-онными и вторичными доломитами, часто с маломощными прослоями глинистых доломитов и аргиллитов. Нижняя часть пачки представлена глинистыми доломитами. Средняя часть пачки практически не содержит глинистых прослоев, слагают ее известняки и доломиты с немногочисленным детритовым материалом, в основном остракодами и бра-хиоподами, верхняя часть представлена перекристаллизованными глинистыми доломитами. Кристаллы доломитов (размером 0.05—0.07 мм) плотно прилегают друг к другу, образуя сплошную мозаику, в которой лишь изредка наблюдаются мелкие поры, иногда пропитанные битумом. Встречаются единичные органические остатки, определе-
Vestnck IG Komi SC UB RAS, September, 2014, № 9
ние которых затруднено из-за перекристаллизации. Они заполнены более крупными кристаллами доломита (размеры от 0.1 до 0.2 мм), чем основная масса. Мощность пачки 580 м.
II пачка сложена преимущественно глинисто-доломитовыми породами. Доломиты тонкозернистые (0.03—0.06 мм), известковистые. В большинстве случаев ядра кристаллов загрязнены глинистой примесью, реже кристаллы прозрачные, плотно прилегающие друг к другу. Местами наблюдаются вторичные мелкие поры размерами 0.01— 0.03 мм. Встречаются ориентированные реликты органических остатков (содержание в породе не превышает ~ 3—5 %), определение которых затруднено из-за перекристаллизации и доломитизации, в некоторых случаях они пропитаны темно-коричневым битумом. Присутствуют редкие скопления и отдельные зерна пирита (общее количество ~ 1—2 %), в основном приуроченные к стило-литам. Мощность 280 м.
III пачка выделяется по геофизическим данным. На рис. 2 видно, что пачка представлена практически чистыми известняками, что подтверждено фондовыми материалами [15]. Мощность 140 м.
Подошва IV пачки фиксируется по резкой смене известняков доломитами в различной степени извест-ковистыми с глинистыми прослоями. Доломиты содержат редкие органические остатки, которые представлены несортированными по размеру створками остракод (размеры 0.2— 1.2 мм), пелеципод (0.1—0.5 мм), ветвистых табулят. Редко встречаются цельнораковинные остракоды (0.6— 1.2 мм); в большинстве случаев наблюдаются лишь теневые структуры. Раковины выполнены вторичным кальцитом и мелкозернистым доломитом. Большинство органических остатков сильно перекристаллизовано, что затрудняет их определение. Наблюдаются межзерновые поры размерами 0.01 мм изометричной (се-диментационные поры) и неправиль-
ной (поры выщелачивания) форм. И те и другие заполнены битуминозным веществом. Мощность пачки 100 м.
V пачка сложена в основном вторично-микрокомковатыми полиби-окластовыми доломитами и доломитами в разной степени глинистыми. Биокластический материал представлен строматопорами, раковинами и разрозненными створками остра-код (размеры 0.05—1 мм), гастропод (0.2—0.7 мм), криноидным детритом (0.5—1 мм), фрагментами мшанок и ругоз (0.6—1.1 мм). Органические остатки сильно перекристаллизованы. Наблюдаются седиментацион-ные поры (содержание в породе 1—2 %), заполненные битуминозным веществом. Мощность 70 м.
Изучение кернового материала показало, что в лландоверийское время [7] происходила периодическая смена условий осадконакопления. В разрезе наблюдается смена лагунных фаций относительно глубоководными литоральными отложениями. К венлокскому веку бассейн седиментации становится более открытым и в нём накапливаются биоморфные известняки. В лудловское время в составе осадков начинает преобладать глинистый и биогенный материал, появляются органогенные постройки (биогермы), что свидетельствует об относительно глубоководных шель-фовых обстановках и насыщенности его живыми организмами. Таким образом, рассмотренная часть разреза формировалась в условиях открытого мелководного шельфа с карбонатной седиментацией.
Влияние постседиментацион-
ных процессов на коллектор-
ские свойства пород
Пустотное пространство по мор-фогенетическим признакам принято разделять на первичное и вторичное. Первичное пустотное пространство образуется в результате перерождения осадка в породу (стадия диагенеза) и наблюдается внутри раковин и чехлов организмов, между органогенными формами, комками и сгустками водорослей [6]. Происхождение вторичного пустотного пространства связывается с постседиментаци-онными преобразованиями пород, которые происходили на различных стадиях диагенеза, катагенеза и ги-пергенеза [6, 8]. Выявление вторичных изменений и установление их последовательности в процессе преобразования карбонатных пород
Рис. 2. Схема корреляции силурийских отложений скв.1, 2 - Усино-Кушшор (составленно с дополнениями по фондовым материалам [14, 15])
позволяет судить не только о смене физико-химических обстановок и изменении первичной структуры, текстуры пород, но и о формировании и переформировании в связи с этим их пустотного пространства [1]. Основным методом для установления вторичных преобразований карбонатных пород является литолого-седиментологический.
В процессе геологической истории изучаемые отложения испыта-
ли следующие постседиментацион-ные преобразования (рис. 3): перекристаллизацию, доломитизацию, стилолитизацию, трещиноватость, выщелачивание, пиритизацию и реже сульфатизацию, которые вместе с первичными условиями осадконако-пления оказали существенное влияние на формирование коллекторских свойств пород.
Процесс перекристаллизации характерен для всего разреза, но ин-
тенсивнее всего проявлен в органогенных известняках гердъюско-го надгоризонта и в доломитах джа-галского надгоризонта [7] и обычно сопровождается доломитизацией. Встречается перекристаллизация как с укрупнением зерен доломита, так и собирательная (рис. 3, А, Б). Одной из основных причин перекристаллизации является стремление вещества к уменьшению поверхностной энергии, что достигается при возрастании величины зерен [3].
В органогенных известняках данный процесс проявлен как в самом матриксе, так и в органических остатках, образуя довольно крупные участки неправильной, лапчатой формы, с неровными, извилистыми очертаниями, изолированными друг от друга. Как отмечают Г. А. Кледа, И. В. Хворова, Л. П. Гмид [12] перекристаллизация исследуемых пород происходит с привносом вещества на стадии диагенеза и эпигенеза.
В разрезе процесс доломитизации наблюдается в виде рассеянной и пятнистой доломитизации в гердъюском надгоризонте и доломитизации-перекристаллизации в джагалском (рис. 3, В, Г). Согласно В. Б. Татарскому [10], в разрезе исследуемых скважин встречается как диагенетическая, так и эпигенетическая доломитизация.
В силурийских отложениях во вторичных доломитах выделяются две генерации доломитовых зерен. К первой, более ранней, относятся зерна доломита ксеноморфной формы, серого цвета, блочного строения; ко второй — зерна идиомор-фной, в основном, ромбоэдрической формы, с произвольно ориентированными кристаллами. В скоплениях зерен развиты вторичные, межзерновые поры доломитизации-перекристаллизации размером менее 0.01 мм. Они обычно заполнены коричневым, почти черным твердым битумом и не являются эффективными по мнению ряда исследователей [1]. Лишь незначительная часть таких пор (5—6 %) заполнена легким, желтым битумом (нефтью).
Согласно исследованиям Л. П. Гмид, генезис зерен доломита первой генерации связывается с метасо-матическим замещением (в стадию диагенеза) первичных компонентов известкового ила доломитом, с последующей перекристаллизацией его в стадию позднего диагенеза [1]. Происхождение второй генерации Г. И. Теодорович объясняет медлен-
ным ростом зерен доломита в породе из поровых растворов, в условиях, близких к нормальным [1, 11].
Стилолитизация. Данный процесс в изученном разрезе развит очень широко. Стилолиты в основном имеют бугорчато-столбчатую, извилистую форму; расположение швов относительно напластования пород меняется от субвертикального до субгоризонтального (рис. 3, Д). В доломитизированных известняках они встречаются в виде извилистых линий с шиповидными выступами. Швы выполнены глинисто-органическим веществом, либо глинистым материалом. В породе вблизи стилолитов нередко наблюдаются новообразования более крупных зерен доломита, пирита и примазки коричневого, или почти черного битума; по самим стилолитам часто развиваются открытые прямолинейные либо извилистые трещины. Формирование стилолитов происходит в твердой породе в результате однонаправленного давления (растворение под давлением) [5, 9].
Трещинообразование. В карбонатных и глинисто-карбонатных породах часто встречаются трещины, открытые и/или полностью или частично залеченные инеральным веществом (кальцитом, реже сульфатами), глинистым материалом либо черным метаморфизованным органическим веществом. Большинство трещин являются тектоническими, образованными уже в литифициро-ванной породе, так как секут стилолиты, породообразующие компоненты и цемент [2].
Процессы растворения и выщелачивания встречаются по всему изучаемому разрезу, но интенсивнее всего проявляются в толще гердъ-юской свиты (рис. 3, Е). Это объясняется тем, что данные отложения долго пребывали в зоне гипергене-за (регрессивный наложенный эпигенез). Форма пор самая разнообразная, между собой они сообщаются межзерновыми канальцами и микротрещинками шириной не более 0.01 мм. В породах процесс выщелачивания в основном приурочен к трещинным зонам (Кп 2—5 %).
Пиритизация. В породе пирит (Ре82) развит в небольшом количестве (до 10 %), встречается в тонкозернистых известняках и доломитах гердъюского горизонта, которые обычно содержат глинистую примесь и обогащены органическим веществом
Рис. 3. Вторичные изменения в силурийских отложениях Усино-Кушшорской площади: А — перекристаллизация доломитов; Б — перекристаллизация органических остатков; В, Г — доломитизация пятнистая; Д — стилолитизация бугорчатая; Е — вторичные поры выщелачивания приурочены к трещинам; Ж — скопления новообразованного пирита; 3 — трещины, залеченные гипсом
(рис. 3, Ж). Пирит также наблюдается в доломитизированных известняках седъельского горизонта. Авторы данной работы полагают, что пиритизация проходила позднее доломитизации, так как пирит проникает в промежутки между доломитовыми ромбоэдрами, а включения его располагаются между из-вестковистыми и доломитовыми участками либо внедряются и в те и в другие.
Сульфатизация. Процесс распространен в породах только джа-галского горизонта, выше по разрезу не прослеживается. В разрезе зерна гипса крупнозернистые, чистые. Встречается в межзерновых и межформенных порах, выполняет различные пустоты выщелачивания и открытые микротрещины (рис. 3, 3).
Анализ фактического материала показал, что процесс доломитизации оказывает отрицательное влияние на
пористость пород, уменьшая их полезную емкость, но в то же время положительное — на формирование емкостных и фильтрационных свойств пород. Например, в скв. 2-Усино-Кушшор по зонам роста кристаллов доломита отмечаются примазки светло-коричневого битума. Это позволяет предположить, что на стадии катагенетической доломитизации проникновение битума в породы связано с подземными флюидами [1]. Положительную роль в формировании полезной емкости пород и путей фильтрации оказали такие вторичные процессы, как трещино-ватость, выщелачивание, частично стилолитизация; отрицательно влияли сульфатизация и пиритизация.
Пустотное пространство доломитов и доломитизированных известняков силурийского возраста определяется главным образом пустотами вторичного происхождения. К ним относятся поры диагенетиче-ской доломитизации и эпигенетиче-
ского выщелачивания. По данным С. Д. Танасовой, Л. А. Гобанова и др. [15], в карбонатных породах пористость по ГИС (КпНГК) изменяется от 3 до 9.5 %, а в верхней части джагал-ского надгоризонта (3^) достигает 13 %. Проведенные исследования в соответствии с классификацией А. А. Ханина [13], позволяют авторам отнести проницаемые интервалы силурийского возраста к порово-трещин-ному и трещинному типу коллекторов.
Выводы
Нами дана детальная литоло-го-петрографическая характеристика силурийских отложений скв. 1, 2 -Усино-Кушшор, в которой выделено 5 литологических пачек.
Отмечено, что постседимента-ционные преобразования, такие как сульфатизация, доломитизация-перекристаллизация, доломитизация, пиритизация, характерные для нижней части разреза, в той или иной
степени отрицательно сказываются на коллекторских свойствах пород. Улучшение данных свойств отмечается в верхней части исследуемого разреза, где наблюдаются такие вторичные изменения, как выщелачивание, стилолитизация и трещиноо-бразование, которые способствовали увеличению размеров пустот.
В карбонатных породах силурийских отложений выделены поро-во-трещинный и трещинный типы коллекторов.
Работа выполнена при поддержке программы фундаментальных исследований УрО РАН, проект № 12-5-6-012-АРКТИКА «Формирование углеводородных систем в толщах верхнего палеозоя в арктическом районе Тимано -Печорского нефтегазоносного бассейна».
Литература
1. Гмид Л. П. Литологические аспекты изучения карбонатных пород-коллекторов // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2006 (1). www.ngth.ru
2. Гмид Л. П., Белоновская Л. Г., Шибина Т. Д., Окнова Н. С., Ивановская А. В. Методическое руководство по ли-толого-петрографическому и петрохи-мическому изучению осадочных пород-коллекторов. СПб., 2009. 157 с.
3. Григорьев Д. П. Перекристаллизация минералов // ЗВМО. Ч. 85. 1956. № 2.С. 147—170.
4. Жемчугова В. А., Мельников С. В., Данилов В. Н. Нижний палеозой Печорского нефтегазоносного бассейна (строение, условия образования, не-фтегазоносность). М.: Изд-во Академии горных наук, 2001. 110 с.
5. Киркинская В. Н, Смехов Е. М. Карбонатные породы — коллекторы нефти и газа. Л.: Недра, 1981. 255 с.
6. Кузнецов В. Г. Природные резервуары нефти и газа карбонатных отложений. М.: Недра, 1992. 320 с.
7. Объяснительная записка к стратиграфическим схемам Урала (докембрий, палеозой) // Материалы и решения Четвертого Уральского стратиграфического совещания (Свердловск,1990 г.) Екатеринбург, 1994. 152 с.
8. Прошляков Б. К., Гальянова Т. И., Пименов Ю. Г. Коллекторские свойства осадочных пород на больших глубинах. М.: Недра, 1987. 200 с.
9. Смехов Е. М. Теоретические и методические основы поисков трещинных коллекторов нефти и газа. Л.: Недра, 1974. 200 с.
10. Татарский В. Б. О номенклатуре и классификации карбонатного материала по размеру зерен. Вестник ЛГУ. № 24. Сер. геол. и геогр. Вып. 4, 1959.
11. Теодорович Г. И. Литология карбонатных пород палеозоя Урало-Волжской области. АН СССР, 1950. 215 с.
12. Трещинные коллекторы нефти и газа и методы их изучения/ Под ред. Е. М. Смехова Л.: Недра, 1965. 292 с.
13. ХанинА. А. Породы-коллекторы нефти и их изучение. М.: Недра, 1969. 366 с.
Фондовая
14. Комплексная доработка материалов параметрического бурения в связи с оценкой перспектив нефте-газоносности слабоизученных районов Тимано-Печорской провинции. Параметрическая скважина №1 Усино-Кушшор: Тематический отчет / В. Б. Цырлина, В. Я. Ситников. Ленинград, 1967.
15. Комплексное изучение материалов опорного, параметрического бурения и оценка перспектив нефте-газоносности Хорейверской и Косью-Роговской впадин: Тематический отчет / С. Д. Танасова, Л. А. Гобанов, В. П. Зарх и др. Ухта, 1975. Том III - 312 с.
Рецензент к. г.-м. н. Т. В. Антоновская
