CC BY
18
палеогеографические реконструкции по данным литолого-петрографического и гранулометрического анализов пород
пластов б121 и б122 гураринско-соболиного
нефтяного месторождения (томская область)
УДК 551.83:552.51:553.98 (571.16)
BACKSTRIPPING BASED ON LITHO-PETROGRAPHIC AND GRANULOMETRIC ANALYSIS DATA FROM LAYERS B121 AND B122 GURARINSKO-SOBOLIN OIL FIELD (TOMSK REGION)
Т.Г. ПЕРЕВЕРТАЙЛО ассистент кафедры геологии и разведки полезных ископаемых
Институт природных ресурсов Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Томск ptg@tpu.ru
T.G. PEREVERTAILO
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: KEYWORDS:
associate professor National Research Tomsk Polytechnic University Tomsk
Institute of Natural Resources Geology and Mineral Exploration
Department
нижний мел, осадочные породы, обстановки седиментации, гранулометрический и минералогический анализы, постседиментационные изменения lower Cretaceous, terrigenous rocks, sedimentation environment, granulometric-mineralogical analysis, post-sedimentation alterations
С целью восстановления палеогеографических обстановок продуктивных пластов группы Б12 по скважинам Гураринско-Соболиного месторождения (Томская область) выполнено детальное описание керна, выявлены текстурно-структурные особенности пород, отражающих их условия седиментации. По данным количественного гранулометрического и минералогического анализов в шлифах проведены палеодинамические реконструкции, изучен минералогический состав обломочной части и цемента, выявлены постседиментационные изменения терригенных пород. Установлено, что отложения пластов Б121 и Б122 сформировались в прибрежно-морской обстановке, в условиях вдольбереговых баров, барьерных островов и промоин разрывных течений.
To reconstruct the paleogeographic environment of productive horizons B12 in wells of Gurarinsko-Sobolin Oil Field (Tomsk Region), texture-structure rock characteristics, reflecting their sedimentation environment were determined. According to the quantitative granulometric-mineralogical analysis data of thin sections, the following steps were conducted: paleodynamic reconstruction, investigation of debris and cement mineralogical composition and determination of post-sedimentation alterations of terrigenous rocks. It was established that the sediments of layers B121 and B122 were formed in the coastal environment along offshore bars, barrier islands and rip current gullies.
В Томской области в нижнемеловых отложениях выявлено 43 залежи нефти, газа и газоконденсата, из них 37 залежей с промышленной нефтегазоносностью (Советское, Северное, Южно-Черемшан-ское, Южно-Охтеурское, Григорьевское, Соболиное, Мыльджинское и др.) [1, с. 182]. Несмотря на довольно длительную историю изученности и огромный накопленный фактический материал (материалы геофизических исследований скважин, керн скважин и результаты его обработки, палеонтологические данные, региональное и площадное сейсмопрофилирование и т.д.), на сегодняшний день нет единого мнения о строении неокома и условиях его формирования. Вместе с тем, восстановление палеогеографических обстано-вок чрезвычайно важно для выявления зон распространения коллекторов и флю-идоупоров, а соответственно прогноза и поиска месторождений углеводородов.
Необходимость изучения отложений нижнемелового комплекса и актуальность работ в этом направлении ранее подчеркивались рядом исследователей [2, 3, 4, 5]. Так, Ф.Г. Гурари [6], автор многих научных работ, способствовавших открытию и освоению Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, отмечал: «Особенно слабо изучен неоком Томской области. В нем прогнозируется открытие ряда
высокодебитных нефтяных месторождений, поэтому изучение этого комплекса должно быть всемерно усилено».
Объектом исследований являются продуктивные отложения тарской свиты Гураринско-Соболиного нефтяного месторождения, расположенного в Карга-сокском районе Томской области в южной части Усть-Тымского нефтегазоносного района. Месторождение относится к многопластовым, по соотношению контуров залежей - к многоконтурным, по величине извлекаемых запасов - к категории средних, по сложности геологического строения - к сложным.
К основным объектам разработки относятся песчаные пласты Б121 и Б122, с которыми связана большая часть запасов нефти всего месторождения. Изучаемые пласты вскрыты всеми пробуренными скважинами и разделены слоем глинистых пород мощностью от 5 до 7 м. Пласт Б122 характеризуется повышенными значениями эффективной и нефтенасыщенной мощности, которые соответственно изменяются в пределах 3,8-12,4 м и 1,1-12,4 м. Эффективная мощность пласта Б121 колеблется от 1,6 до 6,6 м, нефтенасыщенная - от 1,5 до 4,5 м, причем наибольшие их величины выделяются на Гураринском участке.
С целью выявления закономерностей изменения по площади мощности песчаных
тел и определения границ выклинивания построены карты изопахит (рис. 1). Мощность песчаных отложений измерялась по линии аПС=0,5 [7].
Литологический состав пород изучен по керну скважин 182, 13, 181, 172, пробуренных на территории Гураринского участка, и 213, 178, 181 - Соболиного участка. При детальном изучении разрезов выделялись слои, прослеживались контакты между ними и направленность изменения пород, как в пределах слоя, так и по разрезу в целом. При описании горной породы учитывались: цвет, текстура, структура, состав, наличие органических остатков, следов жизнедеятельности донных животных, минеральных включений, конкреций, степень уплотнения, тип (поры, каверны, трещины) и характер (размер, ориентировка, морфология, выполнение и др.) пустот, нефтенасыщение.
Особое внимание уделялось изучению седиментационных признаков, возникающих одновременно с образованием осадка. В связи с этим большое значение придавалось расшифровке особенностей слоистых текстур, характер которых определяется непосредственно условиями осадконакопления.
В результате проведенных исследований установлено, что в период формирования отложений пласта Б122 в
пределах Соболиного поднятия существовал барьерный остров, к которому с севера через небольшую седловину примыкал вдольбереговой бар (рис. 1).
Песчаное тело вдольберегового бара в средней части сложено более грубым материалом, чем в нижней и верхней. В средней части породы массивные, либо с неотчетливой или прерывистой слоистостью. Для более тонкозернистых пород установлено чередование горизон-тальнослоистых и косослоистых прослоев, причем слойки могут быть сходящимися, с изменяющимися углами наклона. Наблюдаются участки с мелкой косой слоистостью, с мощность серий, не превышающей 1-2 см (рис. 2, а). Кроме того, в породах отмечается наличие хорошо выраженных контактов и внутриформа-ционных размывов (рис. 2, б), свидетельствующих о резком изменении динамики среды.
Для песчаных отложений, слагающих барьерный остров, характерна резкая смена литологического состава в подошвенной части: на глинистых породах с отчетливым контактом залегают мелкос-реднезернистые песчаники (рис. 2, в).
В целом, формирование пласта Б122 осуществлялось на фоне возрастания тектонической активности, в результате которой усилились процессы денудации в областях питания, и большая масса обломочного материала поступала в бассейн седиментации, где происходило его дальнейшее перераспределение за счет деятельности волн и морских течений.
Вверх по разрезу песчаники перекрываются отложениями, представленными переслаиванием глинистого и алевритового материала, что говорит о снижении динамики и относительно нестабильном гидродинамическом режиме седиментации (рис. 2, г). Обилие раковинного детрита, фосфатизированных остатков ихтиофауны указывают на связь с морем, а наличие фрагментов корневых систем (рис. 2, д), обломков древесины (рис. 2, е), буроватость глин - на непосредственную близость береговой линии.
Детальное изучение и анализ керно-вого материала, характеризующего песчаный пласт Б121, позволили выделить фации трансгрессивных вдольбереговых баров, их осевых частей и промоин разрывных течений.
Разрез вдольберегового бара имеет хорошо выраженное трансгрессивное строение: снизу вверх наблюдается постепенное уменьшение гранулометрического состава обломков. Параллельно изменяется и тип слоистости - от косой до пологоволнистой и косоволнистой. Отсутствие целых раковин и обилие битой ракуши свидетельствует об интенсивной волновой активности, в результате которой происходило их разрушение. Наличие раковинного детрита и отсутствие растительных остатков говорит о том, что песчаный материал переносился волнами в направлении со стороны моря к берегу.
В песчаниках, выполняющих промоины разрывных течений, отмечается
Рис. 1. Литолого-фациальные карты пластов Б122 и Б121
1 - Гураринский участок; II - Соболиный участок; 1 - барьерный остров;
2 - вдольбереговой вал; 3 - периферийные части песчаных тел;
4 - промоины разрывных течений; 5 - изопахиты песчаных тел по линии аПС=0,5; 6 - номер скважины / мощность песчаников по линии аПС=0,5
г) Л> е)
Рис. 2. Текстурно-структурные особенности песчаных и глинистых пород а) серии косых однонаправленных слойков; б) интракласты глинистых пород; в) резкий пологий контакт; г) мелкая пологоволнистая и линзовидная слоистость; д) корневые остатки с псевдоморфозами пирита; е) обугленный обломок древесины. Диаметр керна - 10 см.
редкая косоволнистая слоистость, представленная сериями одинаково ориентированных слойков с пологими углами наклона, образование которых возможно при падении скорости течения и усилении влияния волновых процессов.
Состав и морфологические признаки, перекрывающей песчаный пласт, глинистой толщи указывают на спокойную, относительно стабильную гидродинамическую обстановку, благоприятную для развития морской фауны (раковинный детрит,
следы жизнедеятельности илоедов). Наличие в разрезе вишневоокрашенных глин и растительных остатков свидетельствуют о близости береговой линии. Характерно повышенное содержание в породах карбоната кальция, физико-химическое выпадение которого из растворов связано с повышением его концентрации, возникающей в результате смешивания пресных вод с солеными в обстановке теплого климата и щелочной среды [8].
В целом, анализ строения разрезов и
характер распределения песчаников по площади показали, что формирование циклита Б121 происходило в условиях относительного повышения уровня моря, обусловившего трансгрессивную направленность состава пород по вертикали.
Для диагностики обстановок седиментации также применялись количественный гранулометрический и минералогический анализы песчаных пород в шлифах. Размер и форма частиц, слагающих породу, их сортировка и другие структурные признаки зависят от условий формирования осадка и вместе с другими генетическими признаками помогают в определении фаций. Для палеодинамических реконструкций использовалась динамогенетическая диаграмма Г.Ф. Рожкова «асимметрия-эксцесс», построенная на принципе различной по интенсивности механической дифференциации песчано-алевритовых частиц в различных фациальных условиях. Методика расчета и построения описана в работах [9, 10].
По гранулометрическому составу песчаники группы пластов Б12 являются мелко- и среднезернистыми с примесью крупнозернистой фракции. Средний размер частиц колеблется в широких пределах от 0,13 до 0,27 мм. Положительные значения асимметрии указывают на относительно высокий динамический уровень среды седиментации. Большой положительный эксцесс отражает хорошую степень отсортированности осадка и означает, что скорость динамической переработки обломочного материала превышала скорость его привноса.
Распределение фигуративных точек на диаграмме Г.Ф. Рожкова (рис. 3) соответствует прибрежно-морским фациям, образованным в условиях выхода волн на мелководье. Фигуративные точки пласта Б121 больше тяготеют к полю V, а точки пласта Б122 - к границе полей V и VI, следовательно, на распределение песчаного осадка в первом случае существенную роль оказывали вдольбереговые течения и накат волн, а во втором - сильный накат волн.
По минералогическому составу песчаники кварц-полевошпатовые, с содержанием полевых шпатов 38-46 %, кварца 35-44 %, обломков пород 16-23 %, слюды 2-10 %. Зерна и обломки обычно хорошо окатаны, иногда до полного сглаживания углов и граней (рис. 4, а), что указывает на высокую степень переработки осадка.
Для описываемых пород характерно высокое содержание зерен кварца, значительная часть которых (до 40 %) регенерирована. Это обусловило широкое распространение инкорпорационно-реге-нерационных структур (рис. 4, б). Регенерации чаще подвергается не все зерно, а его отдельные участки. Новообразованные неровные и прерывистые каемки регенерации, иногда подчеркнуты нефтяным веществом. Регенерации также подвержены зерна полевых шпатов (рис. 4, в).
Обширную регенерацию кварца можно объяснить несколькими причинами. Так как в исследуемых песчаниках не наблюдается признаков достаточного
Рис. 3. Фигуративные точки песчаников пластов Б122 и Б121 на динамогенетической диаграмме Г.Ф. Рожкова
+ - фигуративные точки песчаников пласта Б122; • - фигуративные точки песчаников пласта Б121
Поля на диаграмме Г.Ф. Рожкова: I - застойные условия седиментации на дне акваторий различных глубин. Морские фации; II - донные течения или мутьевые потоки. Морские фации. Гидромеханическое или физическое разрушение магматических пород, эрозия горных пород морского происхождения. Континентальные фации областей сноса, коры выветривания; III - слабые преимущественно речные течения. Континентальные речные фации; IV - сильные речные или вдольбереговые течения. Континентальные речные или прибрежно-морские фации; V - выход волн на мелководье, сильные вдольбереговые течения, накат волн. Прибрежно-морские фации, континентальная микрофация пляжей больших равнинных рек; VI - выход волн на мелководье, сильный накат волн - верхняя половина участка, эоловая обработка песков морских пляжей - нижняя половина участка (микрофация береговых дюн). В целом фация побережья акваторий вблизи береговой черты; VII - эоловая переработка речных осадков-верхняя половина прямоугольника. Континентальная фация пустынь (континентальные дюны). Нижняя правая четверть прямоугольника - волновые процессы на мелководье, нейтральная полоса побережья. Прибрежно-морская фация; VIII - выход волн на мелководье, мощный накат-прибой. Скорость динамической пересортировки превышает скорость привноса обломочного материала. Прибрежная фация огромных открытых акваторий.
уплотнения и растворения зерен под давлением, то источником кремнезема могут быть массовые трансформации монтмориллонита в гидрослюду в чередующихся с песчаниками глинистых пластах. Кроме того, гидрослюдизация биотита порождает интенсивный вынос щелочей и, соответственно повышение щелочности интер-стиционных растворов, что способствует частичному растворению зерен кварца и полевых шпатов. Миграция насыщенных растворов сопровождается регенерацией этих зерен [11].
Наряду с регенерацией имеют место процессы растворения и коррозии, которая отчетливо выражена на контакте между терригенными зернами и аутигенным поровым кальцитом.
Вторичные изменения также проявляются, в серицитизации, пелитизации, эпи-дотизации полевых шпатов; ожелезнении, хлоритизации, лейкоксенизации обломков эффузивов и кремнистых пород.
Слюдистые минералы представлены мусковитом и биотитом, часто гидратизи-рованным, в результате чего происходит ослабление или утрата плеохроизма. Кроме того, гидратация сопровождается расщеплением слюдистых полосок на волокнистые агрегаты, заполняющие промежутки между зернами (рис. 4, г).
Комплекс аутигенных минералов составляют кальцит, пирит, хлорит, в виде единичных зерен присутствуют глауконит и лейкоксен. Кальцит нередко образует псевдоморфозы по полевым шпатам, корродирует зерна и обломки, проникает в них по трещинкам спайности. Пирит встречается в виде мелких глобулей, кристаллов гексаэдрической и октаэдриче-ской формы, стяжений и псефдоморфоз по органическим остаткам.
В некоторых шлифах слюдистые полоски вместе с пиритом и растительными остатками образуют микрослоистость.
В породах отмечается повышенное содержание акцессорных минералов -эпидота, цоизита, сфена, циркона, встречающихся в виде довольно крупных кристаллов, присутствуют также титанистые минералы, гранаты и роговая обманка.
Глинистый цемент составляет от 3 до 9 %, состав и тип его преимущественно хлорит-гидрослюдистый и гидрослюди-сто-хлоритовый пленочно-поровый, реже хлоритовый крустификационный. Единичные поры заполнены каолинитом, что косвенно указывает на непосредственную близость береговой линии. Кальцитовый поровый цемент встречается практически повсеместно в количестве 1-3 %, в отдельных шлифах он образует базаль-но-поровый тип цементации, при этом его содержание увеличивается до 18 %.
Органические остатки встречаются в виде единичных кальцитизированных обломков раковин, а также гелефициро-ванной растительной органики, нередко с псевдоморфозами пирита.
Пустотное пространство сформировано в основном остаточными се-диментационными межзерновыми порами изометричной формы. Кроме того, присутствуют поры выщелачивания,
образующиеся, как правило, при растворении полевых шпатов по трещинам спайности и неустойчивых компонентов в обломках эффузивов и кремнистых пород. Несмотря на то, что процессы выщелачивания имеют ограниченное распространение, они играют важную положительную роль в формировании пустотного пространства - способствуют разуплотнению песчано-алевритовых пород, образованию новых вторичных пустот, увеличению степени сообщаемости первичных межзерновых пор. В целом, согласно лабораторным определениям фильтрационно-емкостных свойств и по результатам подсчета пустотного пространства в шлифах, песчаники пластов Б121 и Б122 характеризуются высокими значениями пористости (в среднем 19,2 %) и проницаемости (в среднем 96,5 мД).
Кроме песчаных, изучались также и глинистые породы. Согласно проведенным
микроскопическим исследованиям, они имеют хлорит-гидрослюдистый состав и содержат примесь обломочных зерен алевритовой и песчаной размерности. Местами породы окрашены в рыже-бурые тона, что обусловлено наличием гидрок-сидов железа, которые, вероятно, выносились с континента и отлагались вблизи береговой линии.
Часто наблюдается микрослоистость, обусловленная послойным распределением тонких полосок слюды, растительных остатков и пирита. Слюды, как правило, сильно гидратизированы и хлоритизиро-ваны. Пирит распределен по всех площади шлифа в виде мелких глобулей, иногда образуя целые скопления. Растительная органика плохой сохранности, часто пи-ритизирована. Встречаются фосфатизи-рованные и кальцитизарованные остатки морской фауны, в т.ч. раковины остракод, ихтиофауна (рис. 4, д, е).
(а) Соболиная 181, гл. 2136,8; пласт Б121; (б) Соболиная 181, гл. 2136,95; пласт Б121;
2 ник. Кп = 24,6 %; Кпр = 983,0 мД. 2 ник. Кп = 22,9 %; Кпр = 493,2 мД.
Хорошо окатанные зерна полевых шпатов. Массовая регенерация зерен кварца. Поровый кальцитовый цемент.
(в) Соболиная 181, гл. 2145,5; пласт Б122: 2 ник. Кп = 24,1 %; Кпр = 360,6 мД. Альбитовая кайма регенерации и пятнистая альбитизация плагиоклаза.
(г) Гураринская 13, гл. 2190,8 пласт Б121; 2 ник. Кп = 23,2 %; Кпр = 182.6 мД Расщепление биотита на волокна.
(д) Соболиная 181, гл. 2133,2; 2 ник. Кальцитизированный остаток раковины остракоды
(е) Соболиная 213, гл. 2261,7; 1 ник. Фосфатизированный остаток ихтиофауны с радиально-лучистым строением.
Рис. 4. Особенности минералогического состава пород пластов Б122 и Б121
Таким образом, в ходе палеогеографических реконструкций выявлены закономерности распространения песчаных пород-коллекторов, формирование которых происходило в прибрежно-морской обстановке, в условиях вдольбереговых баров, барьерных островов и промоин разрывных течений.
Особенности гранулометрического и минералогического состава песчаников свидетельствуют о том, что накопление песчаного материала осуществлялось в условиях высокой динамики среды седиментации, в которой происходило осаждение относительно крупнозернистого осадка с повышенным содержанием минералов тяжелых фракций. В результате длительной переработки терригенного материала, обусловленной преимущественно возвратно-поступательными движениями водной среды, обломочные частицы приобрели хорошую сортировку и окатанность. Многократные перемыв и переотложение обломков, привели к разрушению неустойчивых минералов и обогащению отложений зернами устойчивых минералов. Стабильный гидродинамический режим обусловил однородный состав песчаных пластов, и относительно равномерное распределение пустотного пространства и цементирующего вещества.
В пределах изучаемой территории области аккумуляции оказались приуроченными к структурам третьего порядка, ориентированным субмеридионально. В связи с этим при планировании мероприятий по доразведке и дальнейшей разра-
ботке месторождения представляют интерес мало изученные бурением участки: северо-западный, южный, а также зона сочленения Гураринского и Соболиного поднятий (район скважин 28 и 214).
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ
ЛИТЕРАТУРА:
1. Даненберг Е.Е., Белозеров В.Б., Бры-лина Н.А. Геологическое строение и нефтегазоносность верхнеюрско-меловых отложений юго-востока Западно-Сибирской плиты (Томская область). - Томск: Изд-во ТПУ, 2006.
- 291 с.
2. Брылина Н.А. Геологическое районирование неокомского клиноформного комплекса на территории Томской области / Перспективы обеспечения сырьевыми ресурсами топливно-энергетического комплекса Томской области: Сб. науч. тр. СНИИГГиМС. - Новосибирск, 1997. - С. 53-65.
3. Брылина Н.А. Неоком - резервный объект прироста запасов УВ на северо-востоке Томской области // Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевого комплекса и производительных сил Томской области: Материалы научно-практической конференции. - Новосибирск: СНИИГГиМС, 2004. С. 25-29.
4. Карогодин Ю.Н., Нежданов А.А. Не-окомский продуктивный комплекс Западной Сибири и актуальные задачи его изучения // Геология нефти и газа.
- 1988. - № 10. - С. 9-14.
5. Славкин B.C., Копилевич Е.А., Шик Н.С., Гусейнов А.А. Стратегия поиска нефтяных залежей в нижнемеловых отложениях Томской области // Геология нефти и газа, 2001. - № 5.- С. 6-12.
6. Гурари Ф.Г. Строение и условия образования клиноформ неокомских отложений Западно-Сибирской плиты (история становления представлений): Монография. - Новосибирск: СНИИГГиМС, 2003. - 141 с.
7. Муромцев В.С. Электрометрическая геология песчаных тел - литологиче-ских ловушек нефти и газа. - Л.: Недра, 1984. - 260 с.
8. Гмид Л.П. Литологические аспекты изучения карбонатных пород коллекторов // Нефтегазопромысловая геология. Теория и практика: электрон. науч. журнал, 2006. - Т.1. - http://www. ngtp.ru/rub/8/07.pdf.
9. Рожков Г.Ф. Геологическая интерпретация гранулометрических параметров по данным дробного ситового анализа // Гранулометрический анализ в геологии. - М.: Недра, 1978. - С. 5-25.
10. Методы палеонтологических реконструкций (при поисках нефти и газа) / Гроссгейм В.А., Бескровная О.В., Геращенко И.Л., Окнова Н.С., Рожков Г.Ф. - Л.: Недра, 1984. - 271 с.
11. Япаскурт О.В. Генетическая минералогия и стадиальный анализ процессов осадочного породо- и рудообразо-вания. Учебное пособие - М.: ЭСЛАН, 2008. - 356 с.
ТЕХН
А PK
гкао тпнгкии международный деловой центр
6-8 июня
2012 года
13-я специализированная выставка-конгресс с международным участием в рамках
8-го Сибирского Форума недропользователей и предприятий ТЭК
НЕФТЬ. ГАЗ. ГЕОЛОГИЯ
г. Томск, ул. Вершинина, 76 Тел.: (3822) 419685, 419451 Факс: (3822) 419685, 419768 E-mail: org1@t-park.ru http://t-park.ru
