ЛИТОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СТРАТИФИКАЦИИ НИЖНЕБЕРЁЗОВСКОЙ ПОДСВИТЫ МЕДВЕЖЬЕГО И ВЫНГАПУРОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Актуальность. В настоящее время изучение надсеноманских отложений, в том числе и сложенных кремнистыми породами отложений нижнеберёзовской подсвиты коньяк-сантонского возраста, из разряда теоретического интереса перешло в разряд практически важных исследований. Это связано с тем, что промышленная газоносность подтверждена на шести участках (Ван-Еганский - пласт НБ1, Вынгапуровский - НБ4, Медвежий НБ3-НБ4, Ново-Часельский - НБз, Комсомольский НБ1, Харам-пурский НБ1). Выделяется четыре пласта нижнеберёзовской подсвиты (горизонт НБ), однако критериев определения границ этих пластов пока не выявлено. В настоящей работе дано обоснование литолого-минералогических и промыслово-геофизических критериев стратиграфического расчленения разреза нижнеберёзовской подсвиты.

Объектом исследования является берёзовская свита, отложения которой на севере Западной Сибири содержат значительные ресурсы газа, рассматриваемые как резерв «продления жизни» месторождений при выработке высокопродуктивных отложений сеномана.

Цель: повышение эффективности геологоразведочных работ по выявлению залежей газа в кремнистых породах сенона за счёт уточнения стратиграфического строения пород берёзовской свиты.

Методы. Расчленение разрезов проводилось по скважинам, пробуренным в последние годы, со сплошным отбором керна и с расширенным комплексом геофизических исследований скважин (ГИС), включающим электрические, радиоактивные, акустические, ядерно-магнитные методы. Минеральный состав определялся путём изучения керна методами рентгеноструктурного анализа (более 300 образцов), инфракрасной спектроскопии (220 образцов). Состав химических элементов в породах устанавливался методами рент-генофлуоресцентного анализа (более 300 образцов) и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (70 образцов). Результаты. Показано, что граница между пластами НБ2 и НБз не имеет однозначных критериев по ГИС. На Медвежьем месторождении эта граница определяется по скачкообразному изменению показаний ядерно-магнитного и акустического каротажей, на Вынгапуровском же месторождении таких скачкообразных изменений на кривых этих методов не отмечается. Показано, что граница между пластами НБ2 и НБз имеет чёткую характеристику по минеральному составу пород и определяется резким снижением доли цеолитов (клиноптилолита) при переходе от НБ2 к НБз. Вместе со снижением содержания клиноптилолита на границе между пластами НБ2 и НБз происходит и резкое изменение в химическом составе пород, в частности, отмечается резкое снижение доли стронция. Такая тенденция к снижению доли клиноптилолита и стронция в породах может быть объяснена затуханием вулканической деятельности на юго-востоке Западной Сибири.

Ключевые слова:

Берёзовская свита, стратотип, пласт, силициты, кремнезем, опал, кварц, цеолит, клиноптилолит, стронций, рентгеноструктурный анализ, инфракрасная спектроскопия.

DOI 10.18799/24131830/2022/5/3694

89

Введение

В настоящее время изучение надсеноманских отложений, в том числе и сложенных кремнистыми породами отложений нижнеберёзовской подсвиты ко-ньяк-сантонского возраста, из разряда теоретического интереса перешло в разряд практически важных исследований. Это связано с тем, что промышленная газоносность, по данным работ [1, 2], «...подтверждена на шести участках (Ван-Еганский - пласт НБЬ Вын-гапуровский - НБ4, Медвежий НБ3-НБ4, Ново-Часельский - НБ3, Комсомольский НБ[, Харампур-ский НБ[)».

В стратиграфических решениях по верхнемеловым отложениям Западной Сибири и в опубликованных работах, посвящённых изучению отложений нижне-берёзовской подсвиты, констатируется наличие четырёх пластов в ней. Однако чёткие критерии выделения границ пластов по данным ГИС приводятся только для двух пластов: НБ1 и НБ4. Индексы же НБ2 и НБ3 оставлены как резервные для использования их в случае обнаружения газовых залежей в толще (около 40 м), расположенной между пластами НБ1 и НБ4. Отсутствие стратотипа для выделения пластов НБ2 и НБз, возможно, связано ещё с тем обстоятельством, что для ряда месторождений граница между этими пластами на каротажных кривых практически не проявляется. В настоящее время промышленная газоносность уже подтверждена для всех четырёх пластов, поэтому возникла настоятельная необходимость выявления критериев выделения пластов НБ2 и НБ3, а не только НБ1 и НБ4.

В работе [3] приведены схемы корреляции горизонта НБ по данным ГИС с выделением только двух пластов НБ1 (в кровельной части подсвиты) и НБ4 (в подошвенной части подсвиты). В качестве критериев выделения этих двух пластов используются отрицательные аномалии на каротажных кривых метода собственных потенциалов (ПС) и повышенные значения, полученные электрическими методами (методом высокочастотного индукционного каротажного изо-параметрического зондирования (ВИКИЗ) или методом индукционного каротажного зондирования (ИКЗ)). Индексы НБ2 и НБ3 оставлены в резерве «.для возможных залежей УВ сырья в средней части подсвиты.» [3]. Пласт НБ1 является реперным для всей территории Западной Сибири и носит название пласт «кремнистых аргиллитов».

В работе [4] горизонт НБ также подразделяется на четыре пласта. При этом отмечается, что на северо-востоке Западно-Сибирской плиты (в районе нижнего течения р. Енисей) отложения коньяк-сантонского возраста сложены мелкозернистыми и крупномелкозернистыми алевролитами (пачка НБ3) русско-реченской толщи, которая выклинивается в направлении с востока на запад. Именно вблизи западной границы глинизации этой толщи по данным ГИС чётко выделяются все четыре пачки (НБ1, НБ2, НБ3, НБ4), а «.на большей части Западной Сибири опоковидные глины пачки НБ2 сливаются с кремнисто-глинистыми

отложениями пачки НБ4 и на диаграммах ГИС не выделяются (курсив наш)» [4]. Таким образом, на большей части Западной Сибири по данным ГИС выделяется два пласта НБ1 и НБ2+НБ4. С проявлением продуктивности в пласте НБ3 на Ново-Часельском участке и на Медвежьем месторождении авторы цитируемой выше работы привели новые схемы корреляции, на которых пласты НБ2 и НБ4 уже не сливаются, а разделены пластом НБ3, не только на востоке Западной Сибири, но и в центральной её части [5]. Во главу угла в этих корреляциях ставятся радиоактивные методы каротажа (ГК, ГГКП) и методы удельного сопротивления пласта (ГЗ3, ВИКИЗ). Границы пластов НБ1 и НБ4 у них однозначно определяются пониженными значениями ГК и ГГКП, а также повышенными значениями ГЗ3 и не вызывают вопросов. Отметим, что пачка пород, соответствующая пласту НБ1, в работах [4, 5] именуется как «хеяхинская пачка», которая соответствует пласту «кремнистых аргиллитов» из работы [3], и однозначно понимается на всех корреляциях из [3-5] по самым высоким значениям УЭС и самым низким значениям ГК и/или ПС. А вот для границы между пластами НБ2 и НБ3 таких чётких критериев в [5] не приводится. Вследствие этого положение этой границы в разрезе нижнеберё-зовской подсвиты отдельно обсуждается в настоящей работе.

Методы исследования

В работе исследовались скважины, пробуренные в последние годы, со сплошным отбором керна, имеющие данные расширенного комплекса геофизических исследований скважин (ГИС), включающего электрические, радиоактивные, акустические, ядерно-магнитный методы.

Минеральный состав определялся путём изучения керна методами рентгеноструктурного анализа [6-11] (более 300 образцов), инфракрасной спектроскопии [12-15] (220 образцов). Состав химических элементов в породах определялся методами рентгенофлуорес-центного анализа [16] (более 300 образцов) и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой [17] (70 образцов).

Для расчленения разрезов скважин газоносных отложений нижнеберёзовской подсвиты Медвежьего и Вынгапуровского месторождений использовали комплексный анализ литолого-минералогических исследований.

Экспериментальные результаты и обсуждение

Обоснование границы между пластами НБ2 и НБ3. Трудности определения этой границы рассмотрим на примере корреляции разрезов скважин Медвежьего и Вынгапуровского месторождений (рис. 1), расположенных на расстоянии свыше 600 км друг от друга в направлении с юго-востока на северо-запад.

Медвежье месторождение

Отметим, что в работах [18, 19] горизонт НБ Медвежьего месторождения делится не на четыре, а на три пласта - НБ0, НБ1, НБ2. Критериями для опреде-

ления границ этих пластов послужили данные о минеральном составе пород и данные ядерно-магнитного и акустического каротажей (Кпо_ЯМК -общая пористость по ЯМК и DT - время пробега продольной волны) [19]. Пласт НБ0 выделялся как первый продуктивный пласт над региональным репером НБ1. В стратификации берёзовской свиты, предложенной в работе [5], пласт НБ0 отнесён к верхнеберё-зовской подсвите и индексируется как ВБ3. И это правильно, поскольку кровля нижнеберёзовской под-свиты по определению совпадает с кровлей регионального репера, которым является пласт НБ1. Следовательно, из рассматриваемых в работах [18, 19] трёх пластов к нижнеберёзовской подсвите Медвежьего месторождения относится только два - НБ1 и НБ2. При этом по описаниям из работы [19] интервал пласта НБ1 характеризуется повышенными значениями пористости по ЯМК и пониженными значениями DT. По стратификации, предложенной в [17], этот интервал охватывает два пласта - НБ1 и НБ2 (рис. 1, скважины №№ 3С, 5С). Интервал же пласта НБ2 из работы [19] характеризуется пониженными значениями пористости по ЯМК и повышенными DT. Он охватывает два пласта из стратификации [4] - НБ3 и НБ4 (рис. 1, скважины №№ 3С, 5С). Таким образом, предложенная в [5] стратификация горизонта НБ детализирует стратификацию, использованную в [18, 19].

Подчеркнём, что на Медвежьем месторождении все пласты этой детализированной стратификации имеют чётко определённые границы. Так, границы пластов НБ1 и НБ4 однозначно определяются по локальным отрицательным аномалиям методов ГК и ГГКП, а для НБ1 ещё характерны и повышенные значения удельного электрического сопротивления (УЭС) (рис. 1, скважина №№ 3С, 5С). Граница между пластами НБ2 и НБ3 определяется по значениям DT и Кпо_ЯМК, а именно, при переходе от НБ2 к НБ3 значения DT ступенчато повышаются, ЯМК - ступенчато снижаются (рис. 1).

Отметим, что эта граница имеет чёткую характеристику и по данным рентгеноструктурного анализа (РСА) керна. Проиллюстрируем это на примере скважины № 5С. Здесь на глубине 1004 м происходит резкое изменение в минеральном составе пород - снижение доли опал+кристобалит+тридимит фазы кремнезёма (ОКТ-фазы) (рис. 2, а) и скачкообразное увеличение доли кварца (рис. 2, в).

С точки зрения пористости, проницаемости, плотности и других свойств горных пород зона перехода от opal-A к opal-CT (ОКТ фазы), вероятно, является наиболее стратиграфически неоднородным интервалом [20, 21]. Литологически сложно-построенные, неоднородные разрезы, включающие в себя и переходные зоны, характеризуются переменными интервалами уплотнения и пустотного пространства [18, 22].

Казалось бы, найдено решение задачи определения границы между пластами НБ2 и НБ3. Однако критерии, работающие на Медвежьем месторождении, совсем не срабатывают на Вынгапуровском месторождении.

Вынгапуровское месторождение

Здесь границы пластов НБ1 и НБ4 также однозначно определяются по локальным отрицательным аномалиям методов ГК и ГГКП и положительной аномалией УЭС (рис. 1). Кроме того, пласт НБ1 здесь характеризуется ярко выраженными аномалиями на кривых акустического фТ) и ядерно-магнитного (Кпо_ЯМК) каротажей (рис. 1). Для границы же между пластами НБ2 и НБ3 таких чётких критериев не устанавливается. Из рис. 1 видно, что для скважин № 700 и 701 при переходе от пласта НБ2 к НБ3 не отмечается какого-либо ступенчатого изменения ни для стандартных методов каротажа (ГК, ГГКП, УЭС), ни на кривых из расширенного комплекса ГИС (ЯМК, DT). Фиксируется лишь некоторая тенденция увеличения значений на кривых ГК и Кпо_ЯМК, но она не носит ступенчатого характера, что могло бы послужить основанием для проведения здесь границы.

Невозможно здесь определить эту границу и по особенностям изменения по разрезу состава минералов кремнезёма (рис. 2, б, г). Так, доля ОКТ-фазы кремнезёма плавно убывает от 72 % в пласте НБ1 до нуля в нижней части пласта НБ4 (рис. 2, б), а доля кварца также монотонно возрастает от 8 до 60 % (рис. 2, г) и до 70 % в скважине № 700. По скважине № 5С Медвежьего месторождения использовано гораздо больше данных по минералам кремнезёма (рис. 2, а, в), чем по скважинам Вынгапуровского месторождения (рис. 2, б, г), и может возникнуть мысль о том, что границу между НБ2 и НБ3 на Вынгапуровском месторождении мы не видим из-за малой представительности данных.

Однако правильность вывода об отсутствии резких изменений содержания минералов кремнезёма на Вынгапуровском месторождении можно подтвердить имеющимися представительными данными по индексу кристалличности кремнистой составляющей изучаемых пород.

Низкотемпературная кристаллическая фаза а-кварца может быть определена методом инфракрасной спектроскопии. Для неё характерно наличие двойного пика инфракрасного поглощения в диапазоне 800...778 см-1 [11]. Изменение отношения величины пиков инфракрасного поглощения при 778 и 796 см-1 использовалось нами для оценки степени кристалличности кремнезёма [23].

Определённые по вышеописанному правилу значения индекса кристалличности представлены на рис. 3. Видно, что для скважин № 5С и 6С Медвежьего месторождения индекс кристалличности равен нулю для пласта НБ1, в котором кремнезём представлен кварцем не более чем на 30 % (рис. 2, в), а преобладающей является ОКТ-фаза (рис. 2, а). По мере увеличения доли кварца в пласте НБ2 начинает расти и индекс кристалличности, достигая своих максимальных значений уже в кровле пласта НБ3 (рис. 3, а, в). Таким образом, в этих скважинах граница между пластами НБ2 и НБ3 чётко отбивается и по значениям данных инфракрасной спектроскопии, чего не скажешь о скважинах Вынгапуровского месторождения (рис. 3, б, г).

CD Ю

^ Q ° E ? 3

s л

■S. CD

CD О

f 1 Ш i

S ai

-г О

4" "с

e cd

1-3

CD "O

o\ О

CD О "О CO CD: ' , со ГО О CD CD ГО

— CO

& CO -ffi I

CO

К со %

cr CD

о

Рис. 1. Корреляция разрезов скважин Вынгапуровского и Медвежьего месторождений Fig. 1. Correlation of sections of wells of the Vvngapurovskoe and Medvezhye fields

Так, в скважине № 700 индекс кристалличности получает ненулевые значения только в кровле пласта НБ4, а в скважине № 701 его значения начинают расти в нижней половине пласта НБ4. Эти представительные данные по индексу кристалличности полностью подтверждают выводы, сделанные по данным РСА, о том,

что граница между пластами НБ2 и НБ3 на Вынгапуров-ском месторождении не может быть обоснована путём анализа изменчивости по разрезу кремнистой составляющей изучаемых пород. Отметим, что эта граница не может быть обоснована и по особенностям распределения по разрезу глинистой составляющей пород.

960

а

я -

ю

Ё 980

1000

1020

1040

Скважина № 5С

ОКТ-фаза кремнезёма, % 0 20 40 60 80 100

j_I_I_I_I_I_I_I_I_

Fs.

ЛЛЛДЛ

\ А

А

ВБ2 ВБ3 АНБ1 АНБ2 ЛНБ3 АНБ4 АКузн.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Скважина № 701

20

40

ОКТ-фаза, % 60 80 100

910

на920

к ю

£ 930

940 950 960 970 980

ВБ3 НБ1 НБ2 НБ3 НБ4

960

а/а

Скважина № 5С

Кварц, %

0 20 40 60 80 100

■ I I I I I I I I

а н

к ю

ЁУ

980

1000

1020 -

1040 -

О^О

csP

1иЦ *

о

/в

О^о

о° ар

о

°°8°а 8 ° <¿0 0

" w -а

« » /

ОРяд1 #Ряд2 ОРядЗ ®Ряд4 ОРяд5 ФРядб #Ряд7

б/b

Скважина № 701

Кварц, %

20 40 60 80 100

910

на, 920

к ю

ЁУ

^ 930

940 950 960 970 980

ВБ3 НБ1 НБ2 НБ2 НБ4

в/с г/d

Рис. 2. Изменение содержания минералов кремнезёма по разрезам скважин № 5С и 701 Fig. 2. Changes in the content of silica minerals by well sections no. 5C and 701

0

Скважина № 5С Индекс кристалличности, усл.ед. 0 4 8 12 16

а

я -

ю у

л

1-н

960 970 980 990 1000 1010 1020 1030 1040 1050

1 1 1 ♦♦♦ 1 1 1 1 1 1

1

♦ ♦

♦ ♦ * оО л

V о л < Об У Ол

- с Г °<! ООо] о ° о

t * 1 ♦

♦ t ♦

ОВБ3 ОНБ1 ФНБ2 ОНБ3 *НБ4 ОКузнец

Скважина № 700 Индекс кристалличности, усл.ед. 0 4 8 12 16

890

ина 900

ю у

л

и 910 920 930 940 950 960 970

1 1 1 1 1 1 1 1 1 I I I

-

I

f

к

♦ ♦ ♦

- i ♦ £v + ♦

♦ ВБ3 ОНБ1 ФНБ2 ОНБ3 ФНБ4 ФКузн.

а/a

Скважина № 6С Индекс кристалличности, усл.ед. 0 4 8 12 16

960

s 970 н

ю 980

у

л

U 990 1000 1010 1020 1030 1040 1050 1060

I 1 1 1 1 1 I I I i i i

► ♦ ►

is

х ♦ X

* ♦

- л ь

" о х> о

- $о

- *< ч LV« ►

- ♦ ♦♦♦

ВБ3 НБ1 НБ2 НБ3 НБ4

б/b

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Скважина № 701 Индекс кристалличности, усл. ед 0 4 8 12 16 910 '-1-1-1-1-1-1-L

1 920 ю

1-н

930 940 950 960 970 980

О

♦ %

♦ ВБ3 ОНБ1 ФНБ2 ОНБ3 ФНБ4 ФКузн.

в/c г/d

Рис. 3. Изменение индекса кристалличности по разрезам скважин Медвежьего (а, в) и Вынгапуровского (б, г) месторождений

Fig. 3. Changes of the crystallinity index along the sections of the wells of the Medvezhye (a, c) and Vyngapurovskoe (b, d) fields

940

« 950 А к ю

¿Г 960

970 980 990 1000 1010 -1 1020 g> UV

Скважина № 3С Цеолит (клиноптилолит), % 2 4 6 8 10

_1_I_I_I_I_I_I_I_L

Л -о

1030

ВБ3 ОНБ1 »НБ2 ОНБ3 ♦НБ4 ОКузн.

Скважина № 701

Цеолит (клиноптилолит), % 2 4 6 8 10

910

сз 920 н и

ю

« 930

1-4

940 950 960 970 980

♦ ♦

О

о

♦

•ВБ3 ОНБ1 ФНБ2 ОНБ2 ^НБ4 ♦Кузн.

а/а б/b

Рис. 4. Изменение содержания цеолитов по разрезам скважин № 3С и 701 Fig. 4. Changes of the content ofzeolites along the sections of wells no. 3C and 701

Скважина № 3С

50 100 150 200

Sr, ppm

250 300

930 ■ i

s rt 940 -н 4 950 -U 960 - no о ° о о О • %

970

980 -

990

1000

1010 - • •

1020

1030

_l_I_I_I_I_I_L-

o

о

НБ1 НБ2 НБ3 НБ4

Скважина № 5С

50 100

960

S

«f 970

я

f 980

R

1-4

990 1000 1010 -1020 1030 1040 1050

150

200

Sr, ppm

250 300

ВБ3 НБ1 НБ2 НБ3 НБ4

а/а б/b

Рис. 5. Изменение содержания стронция в образцах керна скважин № 3С и 5С Fig. 5. Changes of strontium content in core samples from wells no. 3C and 5C

0

Дальнейший анализ минерального состава пород горизонта НБ показал, что пласты НБ2 и НБ3 существенно различаются по содержанию цеолитов и на Медвежьем (рис. 4, а), и, в ещё большей степени, на Вынгапуровском месторождении (рис. 4, б).

Представленные на этом рисунке данные получены в разных лабораториях и по их заключениям цеолиты на обоих месторождениях представлены кли-ноптилолитом - минералом вулканогенного происхождения. В скважине № 701 содержание клинопти-лолита характеризуется повышенными значениями в кузнецовской свите, в пласте НБ4 и особенно в пласте НБ3. На границе же пластов НБ2 и НБ3 происходит резкое уменьшение этого показателя, вплоть до нуля (рис. 4, б). В скважине № 3С Медвежьего месторождения увеличение доли этого минерала обнаружено несколько выше (в верхней части пласта НБ4), но резкое уменьшение его доли происходит также на границе пластов НБ2 и НБ3 (рис. 4, а). Таким образом, видно, что в скважине № 701 клиноптилолит появляется исторически раньше, чем в скважине № 3С. Это говорит о том, что в кузнецовское время источник вулканогенного материала был намного ближе к Вы-нгапуровскому месторождению, чем к Медвежьему. Поступление вулканогенного материала на Вынгапу-ровском месторождении прекратилось практически мгновенно по геологическим масштабам, на границе между пластами НБ2 и НБ3. На Медвежьем месторождении это событие произошло также резко, но с меньшей амплитудой перепада доли цеолитов при переходе от НБ2 к НБ3. В последнем содержание кли-ноптололита стало уменьшаться снизу вверх, но не достигло нулевых значений, как на Вынгапуровском месторождении. Такой характер изменения доли вулканогенного материала в разрезах, возможно, связан с тем, в этот период произошло затухание вулканизма со смещением зоны наиболее активных вулканов к северным широтам Западной Сибири.

В работе [24] отмечается, что цеолиты вулканического происхождения являются накопителями стронция и, следовательно, с увеличением интенсивности подводного вулканизма в осадках будет происходить увеличение доли стронция. Из рис. 5 видно, что в период формирования пластов НБ3 и НБ4 содержание стронция в образцах керна монотонно возрастает от 100 ррт в подошве пласта НБ4 до 260 ррт к кровле пласта НБ3 и при переходе к пласту НБ2 его содержание резко падает. Отметим, что скважины № 3С и 5С отстоят друг от друга на расстоянии около 10 км, т. е. практически рядом по отношению к расстоянию до зоны вулканизма, которая находилась ближе к Вын-гапуровскому месторождению, расстояние до которого (как отмечалось выше) превышает 600 км. В связи с этим характер изменчивости содержания химических элементов, связанных с деятельностью вулканов, в том числе и стронция, в этих скважинах схож между собой, что подтверждается данными по пластам НБ3 и НБ4. Исходя из этого можно объединить мало представительные данные по пластам НБ2 и НБ1 и за-

ключить, что содержание стронция в пластах НБ2 и НБ1 уменьшается от160 ррт в подошве пласта НБ2 (данные по скважине № 5С (рис. 5, б)) до 50 ррт к кровле пласта НБ1 (данные по скважине № 3С (рис. 5, а)).

И граница между пластами НБ2 и НБ3 соответствует переломному моменту от возрастания содержания стронция в породах к его убыванию. По скважинам Вынгапуровского месторождения данных по содержанию стронция в породах пока не имеется, но можно ожидать, что закономерность, прослеженная по скважинам Медвежьего месторождения, будет ещё более ярко проявляться и на Вынгапуровском месторождении, как это происходит с содержанием цеолитов (рис. 4, б).

О вулканогенной природе кремнистых пород Западной Сибири коньяк-сантонского времени говорят и другие исследователи [25].

Выводы

Приведённые в статье данные и опубликованные другими исследователями материалы показывают, что пласты НБ1 и НБ4 нижнеберёзовской свиты по всей Западной Сибири имеют чёткие границы по ГИС, определяемые отрицательными аномалиями результатов радиоактивных методов каротажа.

Они также различаются по минеральному составу: НБ1 содержит до 80 % ОКТ-фазы (опал+кристобалит+ тридимит фазы) кремнезёма, в пласте же НБ4 эта форма кремнезёма совершенно отсутствует, а преобладающим минералом кремнезёма (80 % и более) является кварц.

Граница между пластами НБ2 и НБ3 не имеет однозначных критериев по данным ГИС. На Медвежьем месторождении эта граница определяется по скачкообразному изменению значений Кпо по данным ядерно-магнитного каротажа. На Вынгапуровском же месторождении таких скачкообразных изменений на кривых этих методов не отмечается.

По минеральному составу граница между пластами НБ2 и НБ3 определяется по резкому снижению содержания клиноптилолита, имеющего вулканогенное происхождение. Такое резкое снижение доли клиноп-тилолита в породах, видимо, знаменует происходящее в это время резкое затухание вулканической деятельности на юго-востоке Западной Сибири. Для краткости границу между пластами НБ2 и НБ3 можно характеризовать как цеолитовую.

По составу химических элементов в породах граница между пластами НБ2 и НБ3 определяется по переходу от роста содержания стронция к его снижению. Такая тенденция к снижению доли стронция в породах также может быть объяснена затуханием вулканической деятельности на юго-востоке Западной Сибири.

На основании литолого-минералогических исследований для газоносносных отложений нижнеберё-зовской подсвиты Медвежьего и Вынгапуровского месторождений по комплексу признаков обосновано выделение пластов НБ2 и НБ3.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Нежданов А.А., Огибенин В.В., Скрылев С.А. Строение и перспективы газоносности сенонских отложений севера Западной Сибири // Газовая промышленность. - 2012. - № 676. - С. 32-37.

2. Агалаков С.Е., Новосёлова М.Ю. Газоносность надсеноман-ских отложений Западной Сибири // Известия ВУЗов. Нефть и газ. ТИУ. - 2019. - № 4. - С. 10-23.

3. Стратиграфия и индексация продуктивных пластов надсено-манского газоносного комплекса Западной Сибири / С.Г. Чер-данцев, И.И. Нестеров, Д.А. Огнев, И.Ю. Назаренко, Н.В. Кириченко // Горные ведомости. - 2017. - № 2. - С. 14-27.

4. Кудаманов А.И., Агалаков С.Е., Маринов В.А. Трансгрессивно-регрессивный характер осадконакопления в коньяк-сантонских отложениях верхнего мела в Западной Сибири // Нефтяное хозяйство. - 2018. - № 7. - С. 58-63.

5. Новосёлова М.Ю., Агалаков С.Е., Кудаманов А.И. Характеристика верхнемеловых флюидоупоров Западной Сибири // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений, 2020. - № 10 (346). - С. 35-46.

6. Казак А.В., Чугунов С.С., Чашков А.В. Комплексирование данных по текстуре и минеральному составу при исследовании породы-коллектора в отложениях берёзовской свиты // Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО-Югры: Материалы XXI научно-практической конференции. - Ханты-Мансийск, 2018. - С. 228-240.

7. Jones B., Renaut R.W. Microstructural changes accompanying the opal-A to opal-CT transformation: new evidence from the siliceous sinters of Geysir, Haukadalur, Iceland // Sedimentology. -2007. - V. 54. - № 4. - P. 921-949.

8. A review of the classification of opal with reference to recent new localities / N.J. Curtis, J.R. Gascooke, M.R. Johnston, A. Pring // Minerals. - 2019. - V. 9 (5). - P. 299-313.

9. Elzeal J.M., Odom E., Miles W.J. Distinguishing well ordered opal-CT and opal-C from high temperature cristobalite by x-ray diffraction // Analytica Chimica Acta. - V. 286. - Iss. 1. - P. 107-116.

10. Smith D.K. Opal, cristobalite, and tridymite: noncrystallinity versus crystallinity, nomenclature of the silica minerals and bibliography // Powder Diffraction. - 1997. - V. 13 (01). - P. 2-19.

11. Assessment of quartz materials crystallinity by X-ray diffraction / M.V. Korovkin, L.G. Ananieva, T.S. Nebera, A.A. Antsiferova // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 110. -2016. - V.110. - № 1. - Article № 012095.

12. Application of Fourier transform infrared spectroscopy to silica diagenesis: the Opal-A to Opal-Ct transformation / B. Rice, H. Freund, W.L. Huang, J.A. Clouse // SEPM Journal of Sedimentary Research. - 1995. - V. 65A.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

13. Calculation of quarzite crystallinity index by infrared absorption spectrum / O.S. Razva, A.M. Anufrienkova, M.V. Korovkin, L.G. Ananjeva, R.N. Abramova // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2014. - V. 21. - P. 1-4.

14. Плюснина И.И. Исследование структурной неупорядоченности халцедонов методом инфракрасной спектроскопии // ДАН СССР. - 1978. - Т. 240. -№ 4. - С. 839-842.

15. Gliozzo E. Variations on the silica theme: classification and provenance from Pliny to current supplies // EMU Notes in Mineralogy. - 2019. - V. 20. - Ch. 2. - P. 13-85.

16. Афонин В.П., Гуничева Т.Н., Пискунова Л.Ф. Рентгенофлюорес-центный силикатный анализ. - Новосибирск: Наука, 1984. - 227 с.

17. Гааль Л.Н., Кузьмин А.Г. Масс-спектрометрические элементный и изотопный анализы: особенности приборной реализации // Научное приборостроение. - 2002. - Т. 12. - № 3. - С. 26-30.

18. Дорошенко А.А., Карымова Я.О. Характеристика пустотного пространства опок сенонских отложений севера Западной Сибири // Экспозиция Нефть Газ. - 2017. - № 6 (59). - С. 23-27.

19. Хабибуллин Д.Я., Рыбьяков А.Н., Ситдиков Н.Р. Литолого-минералогические и промыслово-геологические критерии выделения продуктивных зон в сенонских отложениях // Газовая промышленность. - 2018. - № 8 (772). - С. 34-41.

20. Weller R., Behl R.J. Physical and mechanical characteristics of the Opal-A to Opal-CT transition zone: enhanced diatomite permeability from heterogeneous diagenetic embrittlement // Search and Discovery. - 2015. - Article № 51112.

21. Varkouhi Sh., Cartwright J.A., Tosca N.J. Anomalous compaction due to silica diagenesis - textural and mineralogical evidence from hemipelagic deep-sea sediments of the Japan Sea // Marine Geology. - 2020. - V. 426. - Article № 106204

22. Salih Muhammad Awadha, Zaher Mundher Yaseenb. Investigation of silica polymorphs stratified in siliceous geode using FTIR and XRD methods // Materials Chemistry and Physics. - 2019. -V. 228. - P. 45-50.

23. Особенности минерального состава низкопроницаемых кремнисто-глинистых пород-коллекторов берёзовской свиты севера Западной Сибири / Л.Г. Ананьева, А.А. Дорошенко, С.С. Ильенок, Я.О. Карымова, М.В. Коровкин, Ю.А. Максимова, А.В. Пестерев, О.Н. Процкий, О.В. Савинова, М.О. Хрущева // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2021. - Т. 332. - № 12. - С.114-123

24. Пеков И.В. Минералогия литофильных редких элементов. Барий и стронций. - М.: МГУ, 2012. - 71 с.

25. Казаринов В.П Наши разногласия (Ответ на статью НМ Страхова) // Литология и полезные ископаемые. - 1965. - № 5. - С. 87-96.

Поступила 15.04.2022 г.

Информация об авторах

Ананьева Л.Г., кандидат геолого-минералогических наук, доцент отделения геологии Инженерной школы природных ресурсов, Национальный исследовательский Томский политехнический университет. Дорошенко А.А., доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник лаборатории подсчёта запасов ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

Дорошенко А.А., кандидат технических наук, начальник центра геологического моделирования ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

Изосимов Д.И., кандидат геолого-минералогических наук, заместитель генерального директора - главный геолог ООО «Газпром добыча Ноябрьск».

Карымова Я.О., кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник лаборатории подсчёта запасов ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

Качинскас И.В., кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией подсчёта запасов ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

Коровкин М.В., доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник, профессор отделения нефтегазового дела Инженерной школы природных ресурсов, Национальный исследовательский Томский политехнический университет; профессор Факультета инновационных технологий, Национальный исследовательский Томский государственный университет.

Нерсесов С.В., кандидат технических наук, заместитель генерального директора - главный геолог ООО «Газпром добыча Надым».

Постникова О.В., доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры литологии Российский университет нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина.

UDC 553.9:549.02

LITHOLOGICAL AND MINERALOGICAL SUBSTANTIATION OF THE LOWER BEREZOVSKAYA SUBFORMATION STRATIFICATION OF THE MEDVEZHYE AND VYNGAPUROVSKOE DEPOSITS

Yana O. Karymova2,

[email protected]

1 National Research Tomsk Polytechnic University, 30, Lenin avenue, Tomsk, 634050, Russia.

2 «Gazprom VNIIGAZ»,

70, Gertsen street, Tyumen, 625000. Russia.

3 «Gazprom dobycha Noyabrsk»,

2, 40 let Pobedy street, Noyabrsk, 629806, Russia.

4 National Research Tomsk State University, 36, Lenin avenue, Tomsk, 634050, Russia.

5 «Gazprom dobycha Nadym»,

1, Zverev street, Nadym, 629736, Russia.

6 Gubkin Russian University of Oil and Gas (NIU), 65, Leninskiy avenue, Moscow, 119991, Russia.

Relevance. At present, the study of Suprasenomanian deposits, including deposits of the Lower Berezovskaya subformation of Cognac-Santonian age, composed of siliceous rocks, has moved from the category of theoretical interest to the category of practically important research. This is due to the fact that industrial gas content was confirmed at six sites (Van-Egansky - NB1 formation, Vyngapurovsky - NB4, Medvezhy - NB3-NB4, Novo-Chaselsky - NB3, Komsomolsky - NB1, Kharampursky - NB1). There are four layers of the Lower Berezovskaya subformation (the NB horizon), however, criteria for determining the boundaries of these layers have not yet been identified. In this paper, the substantiation of lithological-mineralogical and commercial-geophysical criteria for stratigraphic dissection of the section of the Nizhneberez subformation is given.

The object of the study is the Berezovskaya formation, which deposits in the north of Western Siberia contain significant gas resources, considered as a reserve for «prolonging the life» of deposits during the development of highly productive Cenomanian deposits. The aim: improving the efficiency of geological exploration to identify gas deposits in siliceous rocks of xenon by clarifying the stratigraphic structure of the rocks of the Berezovskaya formation.

Methods. The dissection of the sections was carried out on wells drilled in recent years, with continuous core sampling and with an expanded complex of geophysical studies of wells (GIS), including electrical, radioactive, acoustic, nuclear magnetic methods. The mineral composition was determined by studying the core by X-ray diffraction analysis (more than 300 samples), infrared spectroscopy (220 samples). The composition of chemical elements in rocks was determined by X-ray fluorescence analysis (more than 300 samples) and inductively coupled plasma mass spectrometry (70 samples).

Results. It is shown that the boundary between the NB2 and NB3 layers does not have unambiguous GIS criteria. At the Medvezhye field, this boundary is determined by the abrupt change in the readings of the nuclear magnetic and acoustic logs, at the Vyngapurovskoe field such abrupt changes in the curves of these methods are not noted. The paper shows that the boundary between the B3 and B2 layers has a clear characteristic of the mineral composition of rocks and is determined by a sharp decrease in the proportion of zeolites (clinoptilolite) during the transition from NB3 to NB2. Along with a decrease in the content of clinoptilolite at the boundary between the B3 and B2 layers, there is also a sharp change in the chemical composition of rocks, in particular, a sharp decrease in the proportion of strontium is noted. This tendency to decrease the proportion of clinoptilolite and strontium in rocks can be explained by the attenuation of volcanic activity in the south-east of Western Siberia.

Key words:

Berezovskaya formation, stratotype, formation, silicides, silica, opal, quartz, zeolite, clinoptilolite, strontium, X-ray diffraction analysis, infrared spectroscopy.

Lyudmila G. Ananyeva1,

[email protected]

Alexandr A. Doroshenko2,

[email protected], [email protected]

Igor V. Kachinskas2,

[email protected]

Mikhail V. Korovkin1,4,

[email protected]

Alexey A. Doroshenko2,

Sergey V. Nersesov5,

Dmitry I. Izosimov3,

Olga V. Postnikova6,

REFERENCES

1. Nezhdanov A.A., Ogibenin V.V., Skrylev S.A. Structure and prospects of gas content of the Senonian deposits in the north of Western Siberia. Gas industry, 2012, no. 676, pp. 32-37. In Rus.

2. Agalakov S.E., Novosyolova M.Yu. Gas content of the supra-Cenomanian deposits of Western Siberia. Izvestiya VUZov. Oil and gas, TIU, 2019, no. 4, pp. 10-23. In Rus.

3. Cherdantsev S.G., Nesterov I.I., Ognev D.A. Stratigraphy and indexation of productive strata of the supra-Cenomanian gas-bearing complex of Western Siberia. Gornye Vedomosti, 2017, no. 2, pp. 14-27. In Rus.

4. Kudamanov A.I., Agalakov S.E., Marinov V.A. Transgressive-regressive nature of sedimentation in the Coniac-Santonian deposits of the Upper Cretaceous in Western Siberia. Oil Industry, 2018, no. 7, pp. 58-63. In Rus.

5. Novoselova M.Yu., Agalakov S.E., Kudamanov A.I. Characteristics of the Upper Cretaceous seals of Western Siberia. Geology, geophysics and development of oil and gas fields, 2020, no. 10 (346), pp. 35-46. In Rus.

6. Kazak A.V., Chugunov S.S., Chashkov A.V. Kompleksirovanie dannykh po teksture i mineralnomu sostavu pri issledovanii poro-dy-kollektora v otlozheniyakh berezovskoy svity [Combination of data on texture and mineral composition in the study of the reservoir rock in the deposits of the Berezovskaya suite]. Puti reali-zatsii neftegazovogo potenciala KhMAO-Yugry. XXI konferentsiya [Proc. of the twenty-first scientific and practical conference. Ways to realize the oil and gas potential KhMAO-Yugry]. Khanty-Mansiysk, 2018. pp. 228-240.

7. Jones B., Renaut R.W. Microstructural changes accompanying the opal-A to opal-CT transformation: new evidence from the siliceous sinters of Geysir, Haukadalur, Iceland. Sedimentology, 2007, vol. 54 (4), pp. 921-948.

8. Curtis N.J., Gascooke J.R., Johnston M.R., Pring A. A review of the classification of opal with reference to recent new localities. Minerals, 2019, vol. 9 (5), pp. 299-313.

9. ElzeaI J.M., Odom E., Miles W.J. Distinguishing well ordered opal-CT and opal-C from high temperature cristobalite by x-ray diffraction. Analytica Chimica Acta, vol. 286, Iss. 1, pp. 107-116.

10. Smith D.K. Opal, cristobalite, and tridymite: Noncrystallinity versus crystallinity, nomenclature of the silica minerals and bibliography. Powder Diffraction, 1997, vol. 13 (01), pp. 2-19

11. Korovkin M., Ananieva L., Nebera T., Antsiferova A. Assessment of quartz materials crystallinity by x-ray diffraction. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 110, 2016, 012095.

12. Rice B., Freund H., Huang W.L., Clouse J.A. Application of Fourier transform infrared spectroscopy to silica diagenesis: the Opal-A to Opal-Ct transformation. SEPM Journal of Sedimentary Research, 1995, vol. 65A.

13. Razva O.S., Anufrienkova A.M., Korovkin M.V., Ananjeva L.G., Abramova R.N. Calculation of quarzite crystallinity index by in-

frared absorption spectrum. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2014, vol. 21, pp. 1-4.

14. Plyusnina I.I. Study of the structural disorder of chalcedony by infrared spectroscopy. DAN SSSR, 1978, vol. 240, no. 4, pp. 839-842. In Rus.

15. Gliozzo E. Variations on the silica theme: classification and provenance from Pliny to current supplies. EMU Notes in Mineralogy, 20196 vol. 20, Ch. 2, pp. 13-85.

16. Afonin V.P., Gunicheva T.N., Piskunova L.F. Rentgenoflu-orestsentniy silikatniy analiz [X-ray fluorescence silicate analysis]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1984. 227 p.

17. Gaal L.N., Kuzmin A.G. Mass spectrometric elemental and isotope analyzes: features of instrumental implementation. Scientific Instrumentation, 2002, vol. 12, no. 3, pp. 26-30. In Rus.

18. Doroshenko A.A., Karymova Y.O. Characteristics of the void space of the opoks of the Senonian deposits in the north of Western Siberia. Exposition Oil and Gas, 2017, no. 6 (59), pp. 23-27. In Rus.

19. Khabibullin D.Ya., Rybyakov A.N., Sitdikov N.R. Lithological-mineralogical and field-geological criteria for identifying productive zones in the Senonian deposits. Gas industry, 2018, no. 8 (772), pp. 34-41. In Rus.

20. Weller R., Behl R.J. Physical and mechanical characteristics of the Opal-A to Opal-CT transition zone: enhanced diatomite permeability from heterogeneous diagenetic embrittlement. Search and Discovery, 2015, vol no, article no. 51112.

21. Varkouhi Sh., Cartwright J.A., Tosca N.J. Anomalous compaction due to silica diagenesis - textural and mineralogical evidence from hemipelagic deep-sea sediments of the Japan Sea. Marine Geology, 2020, vol. 426, article no. 106204.

22. Salih Muhammad Awadha, Zaher Mundher Yaseenb. Investigation of silica polymorphs stratified in siliceous geode using FTIR and XRD methods. Materials Chemistry and Physics, 2019, vol. 228, pp. 45-50.

23. Ananyeva L.G., Doroshenko A.A., Ilenok S.S., Karymova Y.O., Korovkin M.V., Maksimova Y.A., Pesterev A.V., Protsky O.N., Savinova O.V., Khrushcheva M.O. Features of mineral composition of low-permeable siliceous-clay reservoir rocks from the be-rezovskaya formation in the north of Western Siberia. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 2021, vol. 332, no. 12, pp. 114-123. In Rus.

24. Pekov I.V. Mineralogiya litofilnykh redkikh elementov. Bariy i strontsiy [Mineralogy of lithophilic rare elements. Barium and strontium]. Moscow, MGU Publ., 2012. 71 p.

25. Kazarinov V.P. Nashi raznoglasiya (Otvet na statyu N.M. Strakhova) [Our disagreements (Response to the article by N.M. Strakhov)]. Lithology and Minerals, 1965, no. 5, pp. 87-96.

Received: 15 April 2022.

Information about the authors Lyudmila G. Ananyeva, Cand Sc., associate professor, National Research Tomsk Polytechnic University. Alexandr A. Doroshenko, Dr. Sc., chief researcher, «Gazprom VNIIGAZ». Alexey A. Doroshenko, Cand. Sc., head of the geological modeling center, «Gazprom VNIIGAZ». Dmitry I. Izosimov, Cand Sc., deputy general director - chief geologist, «Gazprom dobycha Noyabrsk». Yana O. Karymova, Cand Sc., researcher, «Gazprom VNIIGAZ».

Igor V. Kachinskas, Cand Sc., head of the laboratory for calculation of reserves, «Gazprom VNIIGAZ».

Mikhail V. Korovkin, Dr. Sc., professor, senior researcher, National research Tomsk Polytechnic University; professor,

National Research Tomsk State University.

Sergey V. Nersesov, Cand Sc., deputy general director - chief geologist, «Gazprom dobycha Nadym». Olga V. Postnikova, Dr. Sc., professor, Gubkin Russian University of Oil and Gas (NIU).

LITHOLOGICAL AND MINERALOGICAL SUBSTANTIATION OF THE LOWER BEREZOVSKAYA SUBFORMATION STRATIFICATION OF THE MEDVEZHYE AND VYNGAPUROVSKOE DEPOSITS

Текст научной работы на тему «ЛИТОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СТРАТИФИКАЦИИ НИЖНЕБЕРЁЗОВСКОЙ ПОДСВИТЫ МЕДВЕЖЬЕГО И ВЫНГАПУРОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЙ»