CC BY
119
УДК 553.98
ВЕРТИКАЛЬНАЯ МИГРАЦИЯ ГАЗА И ГАЗОГИДРАТЫ НА СЕВЕРО-ВОСТОЧНОМ ШЕЛЬФЕ САХАЛИНА
В.В.Рыбальченко (ПАО «Газпром»), Г.Н.Гогоненков (ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский геологический нефтяной институт»), В.А.Слепченко (АО «Центральная геофизическая экспедиция»)
Северо-восточный шельф о-ва Сахалин является одним из наиболее активно изучаемых регионов, перспективных для поиска нефти и газа. За последние 10-летия здесь открыто множество крупных месторождений УВ. С каждым годом прирост минерально-сырьевой базы за счет открытых месторождений в осадочном чехле будет неминуемо сокращаться, поэтому актуальность поиска нетрадиционных мест скоплений УВ на сегодняшний день встает крайне остро. Современная сейсморазведка 30 на Киринском, Аяшском и Восточно-Одоптинском блоках северо-восточного шельфа о-ва Сахалин вкупе с высококачественными региональными профилями 20 позволяют изучать закономерности распространения каналов миграции газа по площади и их связь с положением зон распространения газогидратов. Рассмотрению этих вопросов и посвящена данная статья. Изучение природы происхождении больших объемов метана, обнаруженного в осадках и придонных толщах шельфа о-ва Сахалин, имеет не только научное содержание, но и важное практическое значение. С ним связаны перспективы поисков месторождений в толще мезозойского фундамента, которые высоко оцениваются многими исследователями.
Ключевые слова: шельф Сахалина; сейсморазведка 30; миграция газа из фундамента; газогидраты; мезозойский фундамент.
Шельф о-ва Сахалин уже несколько 10-летий является объектом пристального внимания геологов, работающих в области поисков месторождений УВ. В 70-х гг. прошлого столетия на северо-восточном шельфе был открыт ряд крупных месторождений нефти и газа: Чай-винское, Одоптинское-море, Пильтун-Астохское, Лун-ское, Аркутун-Дагинекое, введенных в настоящее время в активную разработку. После длительного перерыва на Киринском лицензионном участке ПАО «Газпром» открыто новое уникальное нефтегазоконденсатное месторождение — Южно-Киринское, что вновь подстегнуло интерес к поисковым работам.
Одновременно с широкомасштабным геологическим изучением продуктивных толщ проводились активные исследования водного слоя и придонных осадков, возглавляемые учеными Тихоокеанского океанологического института им. В.И.Ильичева Дальневосточного отделения РАН. Ими в 1988 г. в западной части Охотского моря при глубине моря 700 м обнаружен поток пузырей метана в водной толще [1]. В процессе дальнейших исследований (1988-2011) выявлено более 500 выходов пузырей газа в воду из придонных отложений [2, 3]. Во всех многочисленных точках изучения потоков состав газа на 95-99 % состоял из метана с примесью малых объемов более высоких гомологов и углекислого газа. На записях эхолотирования потоки пузырей метана регистрируются как субвертикальные тела повышенного затухания акустической энергии, начинающиеся от дна моря и воздымающиеся на десятки и сот-
ни метров. Потоки метана в водной толще обнаружены как на мелководном шельфе, так и склоне Дерюгин-ской впадины. Отбор проб грунтов из придонных осадков на западном борту впадины позволил установить наличие мощных скоплений газогидратосодержащих толщ на глубине моря 400 м и более в термодинамических условиях, отвечающих устойчивому состоянию газогидратов [2, 4].
Газогидраты как объект геологического изучения, возможно, впервые в мировой практике были изучены и описаны в 1965-1966-х гг. Ю.Ф.Макагоном, в то время сотрудником Института нефти и газа им. И.М.Губкина [4, 5]. Ю.Ф.Макагон и до настоящего времени является одним из ведущих ученых мира в области газогидратов. Исследования показали, что газогидраты метана являются химически устойчивым соединением в относительно узком диапазоне давлений и температур. В акваториях Мирового океана зона гидратообразования начинается от дна океана и обычно составляет несколько сот метров. Субмаринные залежи приурочены главным образом к глубоководному шельфу и океаническому склону при глубине воды от 200 м — для условий Приполярья и от 500-700 м — для экваториальных регионов. «Толщина зоны гидратообразования сильно зависит от донных температур и термоградиента. С повышением донных температур и термоградиента она уменьшается» [4]. Резкое изменение температуры или давления, например при близких землетрясениях, может привести к взрывному разложению газогидратов на метан и воду с
Рис. 1. СХЕМА ПОЛОЖЕНИЯ ВЫХОДОВ ГАЗА ПО ТРЕМ АНАЛИЗИРУЕМЫМ ЛИЦЕНЗИОННЫМ УЧАСТКАМ
1 - каналы миграции газа; границы: 2 - лицензионных участков, 3 - амплитудных аномалий в верхней части разреза
освобождением больших объемов газа и катастрофической деформацией придонных осадков.
Газогидратные скопления широко распространены в различных акваториях мира. Они являются весьма перспективным источником добычи метана, так как в 1 м3 газогидрата содержится около 160 м3 метана. Исследования в области промышленной разработки залежей газогидратов идут в ряде стран. Япония объявила о скором начале экспериментальных работ по опытно-промышленной разработке крупных скоплений газогидратов на своем шельфе.
Дискуссионным остается вопрос о происхождении огромных объемов метана, диффундирующего в толщу воды и захороненного в газогидратных залежах. Есть три точки зрения на эту проблему.
Первая - современный метан образовался за счет продукции деятельности бактерий. В пользу этой гипотезы свидетельствует большой процент содержания легкого изотопа углерода 12С в изученных образцах газов и газогидратов шельфа Сахалина [2].
Вторая точка зрения - метан скопился из захороненного в процессе кайнозойского осадконакопления органического материала под действием высоких температур и давлений. В пользу этой позиции свидетельствуют крупные скопления метана в месторождениях на шельфе Сахалина на значительных глубинах — до 3500 м. Обогащение легкими изотопами углерода могло происходить как вторичный процесс при миграции метана в придонные слои [6].
Наконец, третья гипотеза, которую поддерживают авторы настоящей статьи, - миграция метана происходит из толщи мезозойского дислоцированного фундамента. При этом источником метана могут быть как древние мезозойские или доме-зозойские осадочные толщи, наличие которых в составе офиолито-вых блоков и пластин доказано в обнажениях на суше Сахалина [7], так и метан неорганического происхождения, мигрирующий из мантии по глубоким коровым разломам на стыке Охотоморской и Амурской тектонических плит или образовавшийся в результате химических реакций при соединении ультраосновных пород и морской воды при относительно высоких температурах и давлениях [7-9].
Вопрос о происхождении больших объемов метана, обнаруженного в осадках и придонных толщах шельфа Сахалина, имеет не только
Рис. 2. ПРИМЕР АМПЛИГЗДНЫХ АНОМАЛИЙ В ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ РАЗРЕЗА, ОБУСЛОВЛЕННЫХ СКОПЛЕНИЕМ ГАЗА В ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ НАД МОЛОДЫМИ АНТИКЛИНАЛЯМИ
Г, мс1515
Рис. 3. ФРАГМЕНТЫ СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЗРЕЗОВ, ИЛ/ПОСТРИРУЮЩИЕ СУБВЕРТИКАЛЬНЫЕ КАНАЛЫ
МИГРАЦИИ ФЛЮИДОВ
1 - метка; поскольку каналы наиболее четко проявляются на разных стратиграфических уровнях, то для иелей картирования каналы отмечались метками
10 км
I-
Рис. 4. ПРОЯВЛЕНИЕ МИГРАЦИИ ГАЗА ПО РАЗЛОМАМ В ПРИФУНДАМЕНТНОЙ ЧАСТИ РАЗРЕЗА
4 мс2269 2237
Газ, мигрирующий по разломам, скапливается на пути в мелких ловушках и проявляется в локальных аномалиях амплитуд
научное содержание, но и важное практическое значение. С ним связаны перспективы поисков месторождений в толще мезозойского фундамента, которые высоко оцениваются многими исследователями [7,8,10-12].
В свете изложенного целесообразно изучить вопрос об источниках метана на базе новейших геолого-геофизических данных. Основой такой работы явились выполненные в течение 2010-2014 гг. масштабные сейсмические работы 30 на лицензионных участках ПАО «Газпром» на северо-восточном шельфе о-ва Сахалин.
Для определения источников, мигрирующих в придонные слои разреза УВ-газов, были тщательно проанализированы кубы сейсмических записей, прошедших глубокую обработку с глубинной миграцией до суммирования, обеспечивающей максимальную пространственную разрешенность сейсмических изображений. Также было обеспечено сохранение «истинных» амплитуд отражений, играющих важнейшую роль при картировании газовых скоплений в осадочном разрезе.
В процессе анализа сейсмических данных выделено два принципиально различных типа метановых каналов (рис. 1). Один связан с интенсивной новейшей тектоникой, когда в приповерхностных слоях на сводах
Рис. 5. СКОПЛЕНИЯ ГАЗА В ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ РАЗРЕЗА
молодых антиклинальных структур формируются достаточно крупные многослойные газовые скопления. Они четко выделяются интенсивными отражениями с полярностью, характерной для пластов с понижением акустической жесткости. Приповерхностные аномалии такого типа создают дополнительные эффекты на сейсмических разрезах — зоны зашумления и искусственное прогибание осей синфазности под ними, обусловленные существенным понижением скоростей распространения сейсмических волн в зонах аномалий. Такие аномалии выходов газа выделяются практически на всех неотектонических структурах северо-восточного шельфа Сахалина вне зависимости от существования в глубинных частях такой структуры промышленных залежей нефти и газа (как на Лунском, Чайвин-ском, Одоптинском и других месторождениях) или отсутствия крупных скоплений У В в них (Баути некая, Восгочно-Одоптинекая и др.). Причина формирования таких скоплений газа ясна. Интенсивное зарождение положительных структур в новейшее плейстоцен-галоценовое время сопровождалось растрескиванием с растяжением в осевой части структур. Образовывались многочисленные субвертикальные каналы, по которым рассеянный (или уже частично сформировавший залежи) газ устремлялся вверх, скапливаясь под новейшими отложениями, не претерпевшими процессов деформации и растрескивания (рис. 2). Отметим также, что на антиклиналях относительно древнего заложения, таких как {Южно-Киринская, Мынгинская и др.) мощных скоплений газа в приповерхностных отложениях не отмечено.
Вторым классом объектов вертикальной миграции газа являются локальные каналы, практически точечные, не связанные напрямую со струкгурообразованием. Прежде чем перейти к анализу крайне неоднородного распределения плотности
Скопления газа вызвали яркие аномалии амплитуды на сейсмическом разрезе
Рис. 6. СЕДИМЕНТАЦИОННЫЙ СЛАЙС ПО ГОРИЗОНТУ В ВЕРХНЕНУГОВСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ
Поднимающийся газ заполняет палеорусла транспорта осадков вглубь бассейна, подсвечивая их на сейсмических данных
ПЕРСПЕКТИВЫ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ГРР
Рис. 7. СЕДИМЕНТАЦИОННЫЙ СЛАЙС ПО ДОННЫМ ОСАДКАМ НА УРОВНЕ 78 ис (А) И ВЕРТИКАЛЬНЫЙ РАЗРЕЗ (Б), ГДЕ СОВРЕМЕННЫЕ ПОТОКИ ПОДСВЕЧИВАЮТСЯ МИГРИРУЮЩИМ ГАЗОМ
6690 «434 6178 5922 5666 54 Ю 5134 4988 С , 5 кн ,
Рис. 8. ФРАГМЕНТ КАРТЫ КОГЕРЕНТНОСТИ НА УРОВНЕ НИЖНЕНУГОВСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ (ОГ 4), ДЕМОНСТРИРУЮЩИЙ АКТИВНУЮ ПОЛИГОНАЛЬНУЮ НАРУШЕННОСТЬ ОСАДОЧНОЙ ТОЛЩИ НА КИРИНСКОМ БЛОКЕ
одиночных каналов, рассмотрим на нескольких примерах, как они отображаются на сейсмической записи (рис. 3). Обычно какая-то часть канала миграции проходит по видимому тектоническому нарушению со смещением отражающих границ. В других частях таких смещений не видно, но наличие разрыва сплошности пород, например при малоамплитудной сдвиговой дислокации, следует предполагать. Как правило, канал подсвечивается микроловушками газа на пути миграции (рис. 4) или в своей верхней части, где скопившийся свободный газ формирует яркие аномалии амплитуд (рис. 5).
Практически на всей изученной съемкой 30 площади поднимающиеся газовые потоки заполняют встреченные локальные ловушки. К таковым следует отнести подводные палеоканалы или палеорусла транспорта осадочного материала с палеобереговой линии вглубь бассейна. Палеорусла содержат более высокий процент песчаного материала с повышенной пористостью и проницаемостью. Вертикальный канал миграции газа, встречая потоки транспорта осадков, заполняет межзерновое пространство, ярко подсвечивая потоки (рис. б). Отметим, что даже современные подводные потоки осадочного материала, четко выделяемые на Восгочно-Одоптинской площади, также аккумулируют рассеянный газ и ярко «светятся» на сейсмических разрезах в соответствующей газу полярности (рис. 7).
Распределение одиночных каналов по площади неравномерное. Отметим прежде всего снижение общего числа одиночных каналов от южного Киринского блока на север к Аяшскому и далее Восточно-Одоп-тинскому лицензионным участкам. Это уменьшение хорошо коррелирует с ослаблением тектонической активности сдвигового типа в осадочной толще, а также исчезновением полигональной нарушенности в нижне-средненутовских отложениях, активно развитой на Кирин-ском блоке (рис. 8) и практически отсутствующей далее на севере (рис. 9).
Рассмотрим подробнее картину одиночных каналов на Кирин-ском блоке (рис. 10). Миграционные потоки распределены по всей изученной съемкой 30 площади, но крайне неравномерно. Особую зону представляет восточная часть площади в пределах свода Южно-Ки-ринской структуры, где плотность каналов выхода газа в 10-30 раз выше, чем на всей остальной пло-
OIL AND GAS POTENTIAL PROSPECTS AND EXPLORATION RESULTS
Рйс. 9. ФРАГМЕНТ КАРТЫ КОГЕРЕНТНОСТИ НА УРОВНЕ НИЖНЕНУГОВСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ (ОГ 4) НА ВОСТОЧНО-ОДОПТИНСКОМ БЛОКЕ, ДЕМОНСТРИРУЮЩИЙ ПОЛНОЕ ОТСУТСТВИЕ ПОЛИГОНАЛЬНОЙ НАРУШЕННОСГИ
Рис. 10. ОТСУТСТВИЕ ПРЯМОЙ СВЯЗИ ПЛОТНОСТИ КАНАЛОВ МИГРАЦИИ С РЕГИОНАЛЬНЫМИ РАЗЛОМАМИ И КОНТУРАМИ ИЗВЕСТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
щади изученной части блока. На остальной части блока прямой связи распределения каналов миграции с разломами на границах крупных тектонических структур в фундаменте не наблюдается. Также не видна связь плотности каналов с открытыми месторождениями — Южно-Киринским и Мынгинским. Остается предполагать, что разрез повсеместно насыщен рассеянными УВ-га-зами, а их скопления и последующая миграция в приповерхностные слои регулируются мелкомасштабной локальной тектоникой, формирующей в какие-то промежутки времени субвертикальные каналы, по которым газообразные флюиды перемещаются в верхние слои осадочной толщи.
Вернемся к аномальной зоне на востоке площади и прежде всего продемонстрируем как уверенно фиксируются каналы на вертикальных сейсмических сечениях куба 30 (рис. 11). Если в других зонах достаточно сложно увидеть глубины возникновения каналов миграции, то здесь картина другая. Во множестве точек и целых зонах можно видеть, что каналы миграции зарождаются на кровле мезозойского фундамента (рис. 12). Чаще всего зоны выхода газа приурочены к участкам развитой разломной сдвиговой тектоники, проявляющейся в веерах малоамплитудных разломов низов осадочной толщи. Веера разломов плохо видны в зоне активной миграции газа, но четко картируются на сейсмических разрезах западнее области аномальной миграции (рис. 13). Здесь легко установить генетическую связь вееров разломов в осадочной толще с разломами в верхах фундамента.
Наблюдаемая картина не является ложной, обусловленной ошибками или артефактами обработки сейсмических данных 30. Это подтверждают результаты высококачественной сейсмической съемки 20, выполненной трестом «Дальморнефтегеофизика» в рамках проекта СвА07 в 2007 г. на серии региональных профилей, часть из которых пересекает аномальную зону. На рис. 14 приведен профиль из этой съемки, демонстрирующий резкое возрастание числа каналов выходов газа в описываемой аномальной зоне.
Картина становится еще более сложной, когда мы сопоставляем результаты вышеописанных сейсмических съемок с данными системы протяженных субширотных региональных сейсмических профилей, прохо-
1 - границы газовых залежей; 2- региональные разломы; 3 метки
Рис. 11. КАНАЛЫ МИГРАЦИИ ГАЗОВОГО ФЛЮИДА (Шпе 2717)
дящих с северо-восточного шельфа Сахалина вглубь Дерюгинской депрессии, отработанных и обработанных специалистами треста «Дальморнефтегеофизика» в 2004-2007 гг. На рис. 15 показано положение ниже демонстрируемых профилей на карте северо-восточно-
Рис. 12. НАЧАЛО МИГРАЦИИ ГАЗА НА КРОВЛЕ МЕЗОЗОЙСКИХ ПОРОД В ЗОНАХ ТЕКТОНИЧЕСКОГО ДРОБЛЕНИЯ
го шельфа Сахалина с нанесенными контурами месторождений и лицензионных участков, а на рис. 16 приведены сейсмические профили. На всех профилях на западном склоне впадины Дерюгина, где глубина моря достигает отметок 450-550 м, в приповерхностных слоях отчетливо выделяется увеличение амплитуд отражений, под которыми видны зона ослабления энергии и размытость сейсмической записи. Это типичная картина отображения на сейсмических разрезах в придонных слоях толщи газогидратов, обусловливающих увеличение амплитуд отраженных волн. Поскольку газогидратная толща является непроницаемой покрышкой для мигрирующего газа, то вся толща под ней обогащается свободным рассеянным газом, формирующим «белую» зону ослабления энергии сейсмических отражений. О формировании вдоль всего западного склона Дерюгинской депрессии (или вдоль восточной границы северо-восточного шельфа Сахалина, что по сути одно и то же) протяженной зоны скопления газогидратов было известно давно. Дальневосточные сейсморазведчики с середины 90-х гг. прошлого _ века выделяли здесь «зону осложненной сейсмической записи». Т.В.Матвеева и В.А.Соловьев [3], базируясь на данных высокочастотного эхолотирования, четко выделяющего потоки пузырей метана в придонном слое, отмечали, что полоса выходов метана протянулась зоной 130 км длиной и 20 км шириной вдоль северо-восточного шельфа Сахалина в интервале глубин моря 620-1040 м, что практически точно соответствует выделяемой сейсморазведчиками «зоне осложненной сейсмической записи». Контуры «зоны осложненной сейсмической записи» и точки отбора приповерхностных грунтов, насыщенных газогидратами, продемонстрированные А.И.Обжировым [6], картировали специалисты треста «Дальморнефтегеофизика» (см. рис. 15). На фотографии скоплений газогидратов в придонных слоях газогид-
Рис. 13. ВЕЕРА СДВИГОВЫХ НАРУШЕНИЙ ОСАДОЧНОЙ ТОЛЩИ, ГЕНЕТИЧЕСКИ СВЯЗАННЫЕ С РАЗЛОМНОЙ ТЕКТОНИКОЙ ФУНДАМЕНТА
раты хорошо видны в темных илистых осадках на глубине 2-3 м от поверхности дна при глубине моря 700 м (рис. 17).
Рассмотрим основные физические характеристики гидратосо-держащих пород. В чистом виде гаэогидраты имеют относительно низкую объемную плотность (0,80-1,24 г/см3) и скорость продольных волн (1600-1900 м/с). Однако в осадочной породе, насыщенной газогидратами, скорость распространения продольной волны возрастает до 3000-3500 м/с [13, 14]. Поскольку слои, насыщенные газогидратами, чередуются с интервалами и локальными зонами, где газ может находиться в свободном состоянии [4] и процесс перехода между газогидратами и свободным газом происходит непрерывно и зависит не только от локальных термодинамических условий, но и от состава вмещающих отложений и химизма пластовых вод, среднее значение характеристик акустической жесткости гидратосодержащих отложений будет занимать некоторое промежуточное положение между значениями 4800 и 3500 гм/см3с.
В ряде публикаций важным
сейсмическим признаком наличия _
газогидратов считают так называемое отражение BSR (Bottom Simulating Reflector) - интенсивное отражение от подошвы зоны скопления газогидратов. Такого интенсивного отражения на подошве газо-гидратной толщи на северо-восточ-ном шельфе Сахалина не наблюдается. Судя по публикации американских специалистов по газогид-ратам А.Джонсана и М.Макса [15], отсутствие здесь BSR не является исключением. Приблизительно в 50 % случаев из многих десятков изученных залежей газогидратов такое особо интенсивное отражение отсутствует. Это связано с возможной тектонической нестабильностью, размывающей резкую границу между породами, насыщенными газогидратами и свободным газом. Но во всех случаях в приповерхностных осадках гидратосодержащие
пласты достаточно резко отличаются по акустическим свойствам, являются более жесткими отложениями, отражение сейсмических волн от которых будет иметь обратную полярность по сравнению с аномалиями скопления свободного газа.
Рис. 14. ПРОЯВЛЕНИЕ КАНАЛОВ МИГРАЦИИ ГАЗА НА ДАННЫХ 2D
Рис. 15. КАРТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ИЛЛЮСТРИРУЕМЫХ РЕГИОНАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ, «ЗОНЫ ОСЛОЖНЕННОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ»
(по данным ОАО «Дальморнефгвгеофизика») И ТОЧЕК ВЫХОДА ПОТОКОВ МЕТАНА НА ПОВЕРХНОСТЬ (по данным АИ.Обжнрова)
142г"0'0" в.д.
143"0'0" в.д. 144п0'0" в.д.
145*0'0" в.д.
34б"0'0" в.д.
142°0'0" в.д.
143п0'0" в.д.
144°0'0" в.д.
1451>0'0" в.д
1 - выходы метана на поверхность; 2-сейсмические профили; УВ; 4 - зона сложной сейсмозаписи; 5 - сейсмическая съемка ные участки ПАО «Газпром»
На показанных региональных профилях зона повышенных амплитуд отражений по мощности достигает в центральной части склона 400 м, постепенно выклиниваясь с уменьшением глубины моря и уменьшаясь в сторону увеличения глубины впадины Дерюгина.
Учитывая особенности строения северо-восточного склона шельфа Сахалина, вернемся к анализу аномальной зоны выходов газа на Южно-Киринском своде. Один из демонстрировавшихся региональных профилей (8А04-225) проходит непосредственно через Южно-Киринский свод. На рис. 18 приведено сопоставление фрагмента этого профиля с фрагментом вертикального сейсмического разреза, вырезанного из куба 30 по траверсу регионального профиля. Различия в графах обработки привели к несколько отличной динамике отраженных волн в верхней части разреза. Но наиболее существенно, что на разрезах отчетливо видны многочисленные каналы миграции газа, число которых резко возрастает еще до начала образования га-зогидратных скоплений. Следует полагать, что само формирование на склоне мощных скоплений газо-гидратных толщ является следствием аномально мощных потоков метана вдоль всего восточного склона впадины Дерюгина. Если вернуться к другим региональным профилям и в крупном масштабе посмотреть на зону перехода от шельфа к склону, то можно увидеть аналогичную картину: до появления аномальных амплитуд, обусловленных газогидратами, или непосредственно в начале аномалии, когда отражения от подстилающей толщи еще не нарушены скоплениями свободного газа, мы видим резкое увеличение числа каналов миграции газа (рис. 19). Съемки 30 на Аяшском и Восточно-Одоптинском блоках выполнены существенно западнее границы области аномальных потоков метана, поэтому на них мы не видим картину, аналогичную восточной части съемки 30 на Ки-ринском блоке. Таким образом, представленные материалы свидетельствуют, что обширная зона «осложненной сейсмической записи», включающая области формирования газогидратных скоплений, обусловлена аномально высокой интенсивностью потоков метана из толщи мезо-
3 - месторождения ЗЭ; 6 - лицензион-
Рис. 16. РЕГИОНАЛЬНЫЕ СЕЙСМИЧЕСКИЕ ПРОФИЛИ, ДЕМОНСТРИРУЮЩИЕ НА СКЛОНЕ ШЕЛЬФА ЗОНУ ФОРМИРОВАНИЯ ГАЗОГИДРАТОВ, ПОД КОТОРОЙ СКАПЛИВАЕТСЯ СВОБОДНЫЙ ГАЗ, СВЕТЛЫМ ОБЛАКОМ МАСКИРУЮЩИЙ НОРМАЛЬНЫЕ ОТРАЖЕНИЯ
1180/1СОО 168Я/ИИЦ) 2180/3000 гбвО/^ИС iiaO/SMO I 3680/ЫЖ0 ! -ЩО/МОО »1680/8000 51ВОХ°МО 5680/10000 6186/МООО tteO/IMpO 7180/13CCI) КВО/ЦООО В180/15000 К6М/ЮЮ0
SA04-223
1166/1000 1680/500« 1180/3000 2ЫМ1/.В« 3180/5005 3M0/M00 -IISO/ÎOOO -K-UO/300C ЫВ('/?000
5Ю0/10000 6180/11000 6œo/iîooo
nso/uooo nso/uooo и ко/ит вт/ коло
SA04-225
Рис. 17. КЕРН СТАНЦИИ 1ЛШ, РЕЙС 50 «АКАДЕМИК М.А.ЛАВРЕНТЬЕВ», РАЙОН ЮЖНЫЙ, ОХОТСКОЕ МОРЕ, ИЮНЬ, 2010 г. (данные А.И.Обжнрова)
Газогидраты (белые слои) в илистых донных осадках, глубина 2-3 м от поверхности дна, глубина моря 700 м
зойского фундамента. Геологическим обоснованием формирования такой аномальной зоны вдоль северовосточного склона шельфа является факт, что именно здесь, по кромке шельфа, по мнению ведущих геологов Сахалина [12], проходит Восточно-Сахалинский тектонический сдвиговый шов системы глубинных субмеридиональных разломов — сдвигов активной зоны сочле-
нения Амурской и Охотоморской тектонических плит. Разломы-сдвиги сопровождаются интенсивной флюи-додинамикой — движением глубинных растворов и газов из недр к поверхности. Сочетание активного глубинного разлома с зоной растяжения, обусловленной формированием глубоководной впадины Дерюгина, способствовало проникновению морской воды в толщу ультраосновных пород, обеспечивая масштабные процессы их серпентинизации с выделением больших объемов метана [7]. Значительные массы серпентинитов прослеживаются вдоль восточного края о-ва Сахалин практически на всем его протяжении, выходя на поверхность в районе Южно-Шмидтовского гипербазитового массива. По мнению Ю.Н.Разницына [7], серпентиниты в виде мощных пластин и серпентинитового меланжа, заполняющего шовные зоны отдельных блоков, слагающих мезозойскую и более древние толщи фундамента, составляют не менее 50 % общего объема офиолитов Восточного Сахалина. Серпентиниты вскрыты глубокими скважинами на Окружном месторождении, находящемся непосредственно на восточном побережье Сахалина, 40 км южнее границы Киринского блока.
Несомненно, процессы генерации и накопления метана проходили и происходят сейчас не только на Восточно-Сахалинском разломе, но и по всем другим коровым разломам. Однако из основных глубинных разломов только Восточно-Сахалинский расположен
Рис. 18. СТЫКОВКА РЕГИОНАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ 8А04-225 (А) С СЕЧЕНИЕМ КУБА ЗО (Б) КИРИНСКОЙ ПЛОЩАДИ
ПО ЕГО ТРАВЕРСУ
С5А071304
I -
а - . , . • \ - ■ >■-. Л. -V .•■л-, .-г »'- л
1з7ь Ж ЖТ Ж л ---
яЧ-»-.-: ..-..г.-;-.<#Л<'.
Несмотря на различие динамики записи, в верхней части разреза видно, что зона высокой плотности каналов газа непосредственно примыкает к области формирования толш газогидратов
том числе молодых, незалеченных, всегда сопровождаемых трещинова-тостью разломов в фундаменте также достоверно доказывают сейсмические данные. Известны примеры крупных месторождений УВ в кристаллических породах, где существенная доля емкости обусловлена трещинами. Достаточно вспомнить нефтяное месторождений Белый Тигр в гранитах на шельфе Вьетнама с доказанной вторичной пустотносгью, составляющей в среднем 2,5 %, и трещиной пустотносгью — 0,4 %. Тем не менее важной нерешенной задачей, обусловливающей основ-
Рис. 19. ПРОФИЛЬ 8А04-222
CSA07I3Q4
MIO 2410 ЗО-jo 3111
5А04-Ш8
3110 3210 3310 3410 3510 3610 3710 3810 3410 4010 dl 10 4210 4310 44104510 4610 4710 4810 4У10
Четко видно, что возрастание плотности каналов миграции газа предшествует формированию газогидратных скоплений; усл. обозначения см. на рис. 15
на шельфе, остальные — на суше о-ва Сахалин, где эффекты миграции газа фиксируются наличием ряда грязевых вулканов [12], извержения которых происходят спорадически до настоящего времени.
Подводя итоги проведенному анализу новых сейсмических данных 30 на северо-восточном шельфе о-ва Сахалин совместно с опубликованными данными о мощной зоне образования газогидратов вдоль западного склона впадины Дерюгина, отметим следующее.
Огромные объемы метана, необходимые для формирования гаэогидратной толщи, мигрировали из толщи пород мезозойского возраста и более древних пород, образующих акустический фундамент осадочной толщи на шельфе о-ва Сахалин. На Киринском блоке процесс миграции газов из толщи фундамента наблюдается в явном виде. Севернее о наличии аномальных потоков метана свидетельствует характер сейсмической записи в зоне, предшествующей области формирования гаэогидратной толщи.
Доказательство массированной эманации УВ-газов из толщи фундамента резко повышает перспективы обнаружения там крупных промышленных скоплений сырья, причем не только в зоне аномальной плотности каналов миграции газа, но и в значительном удалении от нее, учитывая вероятный глубинный источник УВ и наличие развитой системы глубинных разломов на всей площади шельфа, формирующих внутреннюю гидродинамическую систему каналов латерального транспорта жидких и газообразных флюидов.
Задачи выявления структурных ловушек и наличия достаточно мощной глинистой покрышки успешно решаются современной сейсморазведкой. Вопросом остается доказательство наличия коллекторов в толще весьма гетерогенного фундамента. Присутствие многочисленных, в
ные риски при поисковых работах на фундамент, остается обоснование наличия коллекторских толщ. На решении этой задачи должны быть сконцентрированы усилия геологов и геофизиков, привлечены современные методики геологического прогноза, применены новейшие системы наблюдений и алгоритмы обработки сейсмических данных.
Развитая инфраструктура добычи, близкие рынки сбыта, промышленная освоенность ресурсов кайнозойского чехла северо-восточного шельфа Сахалина обеспечивают высокий интерес к скорейшему освоению потенциала мезозойской толщи фундамента.
Литература
1. Обжнров А.И. Эффект звукорассеивающей придонной воды в краевых частях Охотского моря / А.И.Обжиров, В.А.Казанский, Ю.И.Мильниченко // Тихоокеанская геология. - 1989. - № 2.
2. Обжиров А.И. Нефтегазоносность и газогидраты в Охотском море / А.И.Обжиров, Е.В.Коровицкая, Н.Л.Пестря-кова, Ю.А.Телегин // Подводные исследования и робототехника. - 2012. - № 2.
3. Матвеева Т.В. Газовые гидраты Охотского моря: закономерности формирования и распространения / Т.В.Матвеева, В.А.Соловьев // Российский химический журнал. — 2003. - Т. Х1_УН. - № 3.
VERTICAL CAS MIGRATION AND CAS HYDRATES IN THE NORTHEAST SHELF OF SAKHALIN
Rybalchenko V.V. (PAO "Gazprom"), Gogonenkov GJY. (FGBtl "All-Rus-sian Scientific Research Geological Oil Institute"), Slepchenko V.A. ("AO Central Geophysical Expedition")
The north-eastern shelf of Island Sakhalin is one of the most actively studied oil and gas promising regions. Over the past decades many large hydrocarbon fields have been discovered here. However, with each year the increase in reserves owing to discovery of new fields in the sedimentary cover will inevitably decline, so the urgency of exploration for non-traditional hydrocarbon accumulations is extremely acute today. The modern 3D seismic survey of the Kirinsk, Ayashsk and East Odop-tinsk blocks of the Sakhalin northeastern shelf together with high-quality regional 2D lines allow to study the patterns of distribution of gas migration channels over the area and their relationship to the position of gas hydrate occurrence zones. This article is devoted to discussion of these questions. Study of the nature of origin of the huge amounts of methane found in the sediments and bottom layers of the Sakhalin shelf is not only scientifically significant, but also practically important. It relates to exploration for potential fields in the Mesozoic basement very positively evaluated by many researchers.
Key words:. Sakhalin shelf; 3D seismic; migration of gas from the basement; gas hydrates; Mesozoic basement.
4. Макагон Ю.Ф. Природные газовые гидраты: распространение, модели образования, ресурсы / Ю.Ф.Макагон // Российский химический журнал. — 2003. — Т. Х1_\Л1. — № 3.
5. Макагон Ю.Ф. Образование гидратов в газоносном пласте в условиях многолетней мерзлоты / Ю.Ф.Макагон // Газовая промышленность. — 1965. — № 5.
6. Обжиров А.И. Геологические условия формирования газогидратов и нефтегазовых залежей в Охотском море и их отражение в геофизических полях / А.И.Обжиров // Тез. докладов на конференции ЕАГО, 2011, Калининград. — 2011.
7. Разницын Ю.Н. Геодинамика офиолитов и формирование месторождений углеводов на шельфе восточного Сахалина / Ю.Н.Разницын // Геотектоника. — 2012. — № 1.
8. Дмитриевский А.Н. Формирование залежи углеводородов в зонах растяжения океанической коры (на примере О.Сахалин) / А.Н.Дмитриевский, И.Е.Баланюк, А.В.Каракин // Газовая промышленность. — 2004. — № 5.
9. Дмитриев Л.В. Образование водорода и метана при седиментизации мантийных гипербазитов и происхождение нефти / Л.В.Дмитриев // Российский журнал наук о Земле. — 2000. - Т. 1. - № 1.
10. Черепанов В.В. Мезозойский фундамент — перспективное направления поисков углеводородов на шельфе Сахалина / В.В.Черепанов, В.В.Рыбальченко, Г.Н.Гогоненков // Геология нефти и газа. — 2013. — № 6.
11. Коблов Э.Г. Освоение нетрадиционных объектов нефтепоисковых работ — один их главных резервов роста ресурсной базы шельфа Сахалина / Э.Г.Коблов, А.В.Харахи-нов, Н.А.Ткачева // Нефтяное хозяйство. — 2008. — № 8.
12. Харахинов В.В. Нефтегазовая геология Сахалинского региона / В.В.Харахинов. — М.: Изд-во Научный мир, 2010.
13. Донченко С.И. Гидроакустические признаки газогидратов и возможности их учета при моделировании среды / С.И.Донченко // Гидроакустический журнал (Украина). — 2009. - № 6.
14. Belieflenr G. Seismic characterization and continuity analysis of gas-hydrate horizous near Mallik research well, Mackenzie Delta, Canada / G.Belleflenr, M.Riedel, T.Brent // The Leading Edge. — May 2006.
15. Johnson A. The path to commercial hidrate gas production / A.Johnson, M.Max // The Leading Edge. — May 2006.
© В.В.Рыбальченко, Г.Н.Гогоненков, В.А.Слепченко, 2017
Вадим Викторович Рыбалъченко, начальник Управления, кандидат геолого-минералогических наук, [email protected];
Георгий Николаевич Гогоненков, профессор, доктор технических наук, [email protected];
Виктор Александрович Слепченко, ведущий геофизик, [email protected].
