CC BY
77
УДК 549.74: 552.08 (1-925.121)
ЛИТОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОЛЬЧИХИНСКОЙ СВИТЫ В РАЗРЕЗЕ СКВАЖИНЫ ПАЙЯХСКАЯ 4 (ГЫДАНСКИЙ ФАЦИАЛЬНЫЙ РАЙОН, СЕВЕР СРЕДНЕЙ СИБИРИ)
Ольга Николаевна Злобина
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник лаборатории седиментологии, тел. (383)333-23-03, e-mail: [email protected]
Александра Петровна Родченко
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, младший научный сотрудник лаборатории геохимии нефти и газа, тел. (383)333-11-24, e-mail: [email protected]
В поздней юре в Гыданском фациальном районе формировался разрез гольчихинской свиты, верхняя часть которого соответствует отложениям баженовского горизонта соседних районов - яновстанской и баженовской свитам. Нефтеносность баженовской свиты делает актуальным литолого-геохимическое изучение её стратиграфических аналогов. Основанием для расчленения разреза гольчихинской свиты, вскрытого скважиной Пайяхская 4, послужили соотношения аутигенно-минералогических форм железа в алеврито-глинистых осадках и последовательная смена геохимических фаций. Зафиксированные на разных уровнях колебательные и однонаправленные устойчивые изменения уровня моря способствовали накоплению отложений двух основных литологических типов и их переходных разностей. Установлено, что содержание органического вещества в породах свиты изменяется от 0,6 до 5,0 %, составляя в среднем 1,8 %, по данным пиролитического показателя Tmax, его преобра-зованность отвечает главной зоне нефтеобразования.
Ключевые слова: Север Средней Сибири, Гыданский фациальный район, келловей-верхнеюрские отложения, строение и состав гольчихинской свиты, геохимические фации.
LITHOLOGICAL-GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF THE GOLCHIHINSKAYA FORMATION IN THE SECTION OF THE PAYACHSKY HOLE 4 (GYDANSKY FACIAL AREA, NORTHERH MIDDLE SIBERIA)
Olga N. Zlobina
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Researcher of the Laboratory of Sedimentology, Ph. D., tel. (383)333-23-03, e-mail: [email protected]
Alexandra P. Rodchenko
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Junior Researcher of the Laboratory of Geochemistry of oil and gas, tel. (383)333-11-24, e-mail: [email protected]
The section of the Golchihinskaya formation formed in the late Jurassic in Gydansky facial area. The upper part of this section matches to the sediments of the Bazhenov horizon to the neighboring districts - Yanovstanskaya and Bazhenovskaya formations. The oil-bearing of the Ba-zhenovskaya formation makes the actual lithological-geochemical study of its stratigraphic equivalents. The ratio authigenic-mineralogical forms of iron in siltstone-clay sediments and consistent of
the geochemical facies are basis for the divide of the section Golchihinskaya formation based on Payachsky hole 4. Recorded at different levels of oscillatory and stable unidirectional changes in sea level contributed to the accumulation of two main lithological types and their transition differences. It is established that the content of organic matter in the rocks varies from 0,6 to 5,0 %, averaging 1,8 %, according to the pyrolytic indicator Tmax substance transformation meets the main zone of oil generation.
Key words: Northerh Middle Siberia, Gydansky facial area, callovian-upper Jurassic deposits, structure and composition of the Golchihinskaya formation, geochemical facies.
На схеме структурно-фациального районирования келловея и верхней юры Западной Сибири в её северо-восточной части выделяется Гыданский фациаль-ный район (ФР), восточная окраина которого протягивается на правобережье р. Енисей, в Енисей-Хатангское междуречье [1]. В его пределах в поздней юре формировался разрез гольчихинской свиты, верхняя часть которого соответствует стратиграфическим аналогам баженовского горизонта соседних районов - яновстанской и баженовской свитам. Пайяхская площадь располагается на правобережье Усть-Енисейского залива. В структурно-тектоническом плане пробуренные на ней скважины вскрыли разрезы западной части Енисей-Хатангского регионального прогиба. Принимая во внимание установленную к настоящему времени нефтеносность баженовской свиты, литолого-геохимическое изучение её стратиграфических аналогов представляется весьма актуальным. Работы проводились в лабораториях седиментологии, геохимии нефти и газа ИНГГ СО РАН под руководством академика А.Э. Конторовича. Авторы статьи глубоко признательны руководителю и сотрудникам института А.Г. Замирайловой, В.Г. Эдер, Н.С. Ким, С.В. Рыжковой, Е.В. Борисову за оказанную в работе помощь и предоставленный материал. Разрез, вскрытый скважиной Пайяхская №4, хорошо охарактеризован керновым материалом, в нём, по данным комплексного анализа каротажа, свита выделяется в интервале глубин 3481-3910 м, керном охарактеризована в интервалах 3478-3566,50 м, 36273730 м, 3800-3815 м и 3890-3900 м со средним выносом 85,8 %. Для определения строения, состава и условий формирования келловей-верхнеюрских отложений использовались результаты петрографического, рентгеноструктурного, атомно-абсорбционного, рентгенофлуоресцентного анализов алевритоглини-стых пород, а также данные пиролиза сконцентрированного в них органического вещества. Исследовалось содержание в осадках CO2, серы общей, сульфидной и сульфатной, оксидов железа в 2 % вытяжке НС1, количество органического углерода (Сорг.). Для определения типа геохимических фаций по методике А.Э. Конторовича была построена схема соотношений аутигенно-минералогических форм железа [2].
Макроскопическое описание керна не позволило авторам уверенно расчленить разрез на пачки, существенно отличающиеся друг от друга по составу, хотя, по данным гамма каротажа (ГК), в свите выделяется верхняя часть в интервале глубин 3481-3550 м с повышенными значениями радиоактивности (1018 мкР/час). В целом разрез представлен аргиллитами темно-серыми, участками
чёрными, часто алевритистыми, иногда алевритовыми до алевролитов (в интервале 3627-3642 м), с конкреционными прослоями серых известняков. Черные более углеродистые глинистые прослои имеют толщину от 0,05 до 0,4 м, известняки - от 0,02 до 0,48 м. Для пород характерны включения пирита, отпечатки раковин двустворок, аммонитов и крючков онихитесов (в верхней части разреза). Слойчатость тонкая неравномерная горизонтальная, образованная намывами на плоскостях наслоения более светлого алевритового материала, содержащего редкий углефицированный детрит, часто нарушенная биотурба-цией. Петрографическое изучение шлифов, выполненных из образцов гольчи-хинской свиты, позволило уточнить их состав и выявить микроскопические включения (микролиты барита, гипса и др. и органические остатки - раковинки агомет и/или кальцисфер и др.), однако основанием для расчленения разреза послужили соотношения аутигенно-минералогических форм железа и последовательная смена геохимических фаций. Таким образом, в гольчихинской свите, вскрытой Пайяхской скважиной №4, выделяется три пачки: первая залегает в интервале глубин 3685-3894 м, вторая - 3542-3685 м и третья - 3481-3542 м. На раннем этапе седиментации первой пачки в иловых водах преобладала существенно сидеритовая геохимическая фация (осадки из интервала 3725-3894 м) характерная для прибрежно-морских обстановок. Далее в разрезе появляются слои, сформировавшиеся в относительно более глубоководных условиях пи-рито-сидеритовой фации. Эти слои равномерно чередуются с породами существенно сидеритовой фации (в интервале 3685-3752 м), что указывает на неустойчивое во времени, неоднократное, небольшое увеличение глубины данной части бассейна. Разрез второй пачки, залегающей выше, полностью сложен глинисто-алевритовыми осадками существенно-сидеритовой и сидеритовой геохимических фаций. Это свидетельствует о стабильном прибрежно-морском режиме седиментации и мало меняющихся климатических условиях. В основании третьей пачки вновь наблюдается чередование осадков сидеритовой, пири-то-сидеритовой или сидерито-пиритовой фаций, вплоть до уровня 3524 м (интервал 3524-3542 м). Выше залегают породы, сформировавшиеся в условиях пирито-сидеритовой фации устойчивого трансгрессивного цикла (интервал 3481-3524 м). Предполагается, что глубина бассейна при максимуме трансгрессии
в данном районе не превышала 200 м. Постепенные колебательные или однонаправленные изменения уровня моря способствовали накоплению осадков двух основных литологических типов и их переходных разностей. Самые мелководные осадки представлены алевролитами разнозернистыми полевошпато-во-кварцевыми с карбонатно-глинистым плёночно-поровым цементом с включениями интракластического материала. Интракластические фрагменты монт-мориллонит-смектитового состава (диаметром до 0,4 мм) распределены неравномерно, сильно деформированы. Микротекстуры нечётко слойчатые, дефор-мативные за счёт интенсивной биотурбации. Преобладают следы жизнедеятельности типа Chondrites - деформированные линзочки, часто с нечёткими контурами выполненные алеврито-глинистым материалом с примесью углеро-
дистого органического вещества и пирита. Обломочная часть в алевролитах составляет 65-70 %, цемент 30-35 %. В минеральном составе наблюдаются: кварц -45-50%, полевые шпаты (КПШ, плагиоклазы) - 20-25%, глинистые и сильно изменённые (плохо диагностируемые) зёрна до 20%, слюдистые пластинки (хлорит, биотит?, мусковит) - 5-10%. Обломки субизометричной, вытянутой или причудливой формы от неокатанных до полуокатанных со следами коррозии краевых частей. Присутствуют частицы пирокластического генезиса (3-5%): кварц серповидной, веретенообразной формы и плагиоклазы вытянутого трапециевидного габитуса с двойниками поперечными удлинению. Калиевые полевые шпаты интенсивно пелитизированы, плагиоклазы серицитизиро-ваны и хлоритизированы. Глинистые минералы представлены гидрослюдой му-сковитового типа (40-50%), смешанослойными минералами типа иллит-смектита (15-25%), хлоритом (25-35%). Стяжения пирита различной формы и размеров неравномерно распределены в породе, иногда образуют сетчатые агрегаты причудливой формы (длиной до 0,6 мм) из округлых тонких глобул (диаметром до 0,015 мм). Кроме пирита среди аутигенных компонентов отмечаются кальцит, сидерит, глауконит, ангидрит и лейкоксен. Пелитоморфные кальцит и сидерит формируют сгустки (диаметром до 0,07 мм). Выделения глауконита (до 3 %) двух типов: первый - в виде тонкочешуйчатых агрегатов слагает округлые комки диаметром до 0,07 мм, второй - замещает обломочные угловатые зёрна диаметром не более 0,1 мм.
В наиболее глубоководных участках формировались аргиллиты алеврити-стые хлорит-гидрослюдистые прослоями углеродистые с включениями пирита (5-15%). Микротекстуры неясно слойчатые. Выделяются линзочки (длиной до 0,3 мм, толщиной до 0,1 мм) выполненные плохо раскристаллизованным кремнистым веществом с примесью гидрослюдистого материала и округлые кремнистые стяжения диаметром до 0,25 мм, иногда с пиритом в центральных частях. Источником кремнистого материала, возможно, являлись раковинки радиолярий или скелетные остатки диатомовых водорослей. В единичных количествах зафиксированы линзочки (длиной до 0,75 мм, толщиной до 0,1 мм), выполненные баритом. Глинистые минералы с нечётко выраженным агрегатным угасанием представлены гидрослюдой мусковитового типа (50-60%), смешанослойными минералами типа иллит-смектита (15-25%), хлоритом (15-25%). Стяжения пирита различной формы и размеров неравномерно распределены в породе, иногда образуют линзовидные прослои (толщиной до 0,5 мм) и причудливые пятна диаметром до 1 мм. Обломочный материал мелкоалевритовой размерности представлен кварцем, слюдой, редко полевыми шпатами. Обломки кварца и полевых шпатов субизометричной формы, часто угловатые, со следами коррозии краевых частей. Кроме пирита среди аутигенных компонентов отмечаются доломит, сидерит, барит и ангидрит. Доломит в виде одиночных ромбовидных кристаллов (диаметром до 0,07 мм), пелитоморфный сидерит -сгустков (диаметром до 0,06 мм). Агрегаты чешуйчатого ангидрита различной формы расположены хаотично. Зафиксированы кремнистые или окремнённые раковинки многокамерных фораминифер с пиритизированными внутренними
ядрами и известковый раковинчатый детрит (фрагменты остракод длиной более 1 мм).
Содержание органического вещества по свите изменяется от 0,6 до 5,0 %, в среднем 1,8 % на породу. Максимально обогащена органическим углеродом (Сорг.) третья пачка, в которой зафиксировано наибольшее количество образцов с концентрациями 1,5-2,5 % и пять высокоуглеродистых проб (Сорг>3,0 % на породу). Для второй пачки среднее значение составляет 1,2 %, для 7 образцов содержание органического вещества ниже кларка (0,9 % на породу для аргиллитов по классификации Н.Б. Вассоевича) [3]. Относительно высокие концентрации Сорг (2,6 и 3,1 %) отмечены в средней части второй пачки (интервал 3635-3637 м). Среднее содержание Сорг в пробах из первой пачки составляет 1,6 %, при разбросе от 0,8 до 2,8 %. Характеристики органического вещества (ОВ) по данным пиролиза определяются величинами пиков S1 и S2, водородным индексом Ш и значением температуры максимального выхода углеводородов ^ [4, 5]. Нефтегазонасыщенному коллектору соответствуют высокие значения S1, а нефтегазопроизводящим породам - высокие значения S2. Значения S1 второй и первой пачек изменяются от 0,04 до 0,4 мг УВ/г породы (среднее 0,14), для третьей пачки они немного выше и варьируют от 0,12 до 1,1 мг УВ/г породы (среднее 0,5). В целом отмечается уменьшение этих показателей с глубиной. Степень выработанности керогена отражается индексом продуктивности PI=S1/(S1+S2). Значения Р1, равные 0,1-0,4, отвечают условиям главной зоны нефтеобразования (при отсутствии миграции) и, следовательно, могут служить относительной мерой катагенеза [4]. Значения Р1>0,5 присущи интервалам развития коллекторов. Значения коэффициента продуктивности для свиты растут по мере увеличения степени зрелости ОВ и изменяются от 0,05 до 0,2. Водородный индекс (Н1) является отношением количества органических соединений, образующихся при деструкции керогена ^2), на содержание органического углерода в образце [4]. Третья пачка характеризуется повышенными значениями этого показателя 100-320 мг УВ/кг Сорг, что может быть связано с вкладом в исходное ОВ аквагенной составляющей. Вторая пачка характеризуется значительными вариациями значения водородного индекса от 30 до 203 мг УВ/кг Сорг (среднее 74 мг УВ/кг Сорг). Первая пачка представлена пробами с низкими значениями Н1, варьирующими от 48 до 110 мг УВ/кг Сорг (среднее 74 мг УВ/кг Сорг), что, вероятно, обусловлено террагенным типом ОВ. По данным пиролитического показателя Т^, преобразованность ОВ свиты отвечает главной зоне нефтеобразования (439-465 °С), значения Т^ постепенно увеличиваются с глубиной, что является отражением глубинной концепции катагенеза. В целом полученные данные соответствуют результатам петрографического изучения ОВ - значения отражательной способности витринита находятся в ин-
Л
тервале 0,8-1,1 (градации катагенеза МК12-МК2) [6].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Решение 6-го Межведомственного стратиграфического совещания по рассмотрению и принятию уточненных стратиграфических схем мезозойских отложений Западной Сибири. -Новосибирск, 2003 г. - Новосибирск: СНИИГГиМС, 2004. - 114 с.
2. Конторович А. Э. Очерки теории нафтидогенеза: Избранные статьи. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2004. - 545 с.
3. Вассоевич Н. В. Исходное вещество для нефти и газа // Происхождение нефти и газа и формирование их месторождений. - М.: Недра, 1972. - С. 39-70.
4. Меленевский В. Н. Методические рекомендации по применению пиролитического метода в органической геохимии. - Новосибирск, 1985. - 41 с.
5. Peters K. E., Walters С. C., Moldowan J. M. The biomarker guide. 2nd ed. New York. Cambridge University Press, 2005. - V. 2. - 1155 p.
6. Конторович А. Э. Геохимические методы количественного прогноза нефтегазонос-ности. - М.: Недра, 1976. - 250 с.
© О. Н. Злобина, А. П. Родченко, 2015
