CC BY
50
ГЕОЛОГИЯ
УДК 553.982.23
ВТОРИЧНОЕ МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЕ И ФИЛЬТРАЦИОННО-ЕМКОСТНЫЕ СВОЙСТВА КОЛЛЕКТОРОВ КАК ОТРАЖЕНИЕ РАЗНОИНТЕНСИВНЫХ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ СЕДИМЕНТАЦИОННОГО БАССЕЙНА С ПОГРЕБЕННЫМ КОНТИНЕНТАЛЬНЫМ РИФТОМ
© 2016 г. А. Д. Коробов1, Е. Ф. Ахлестина1, Л. А. Коробова1, А. Т. Колотухин1, В. М. Мухин1, К. Г. Скачек2
1 - Саратовский госуниверситет
2 - ТПП "Когалымнефтегаз" (ООО "Лукойл-Западная Сибирь")
На примере Тевлинско-Русскинского и Талинского месторождений установлено, что масштабы развития аутигенного минерагенеза в рифтогенных осадочных бассейнах, влияющих на фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) коллекторов при тектоно-гидротермальной активизации, определяются, в первую очередь, интенсивностью стресса. В районах относительного тектонического покоя проявлялся слабо выраженный гидротермальный процесс, который в значительной степени не влиял на ФЕС терри-генных пород. Поэтому в таких случаях ФЕС коллекторов контролировали седимента-ционно-диагенетические условия их возникновения. В районах геодинамических аномалий господствовал интенсивный пульсирующий стресс, вызывавший глубокое гидротермальное перерождение пород. В итоге возникли суперколлекторы, относящиеся к формации вторичных кварцитов.
Полученные на территории Западной Сибири оригинальные материалы могут быть полезны для геологов, работающих в Волго-Уральской нефтегазоносной провинции.
Введение
Изучению процессов вторичных преобразований в коллекторах различными (литоло-гическими, петрофизическими и геохимическими) методами и поискам связей этих коллекторов с сейсмическими волновыми полями, зонами тектонических нарушений, участками аномально низких и повышенных дебитов на месторождениях Широтного Приобья (Западно-Сибирская плита) было посвящено большое количество научных исследований и публикаций.
Начиная со второй половины 80-х годов прошлого столетия геологи стали учитывать геодинамический аспект возникновения нефтегазонасыщенных вторичных
коллекторов в породах фундамента и чехла рифтогенных осадочных бассейнов. Было доказано, что погребенным континентальным рифтам свойственно периодически возникающая тектоническая (тектоно-ги-дротермальная) активизация [12]. При этом существенные аномалии теплового поля, обусловленные локальными неоднородно-стями земной коры и гидротермальными процессами в зонах разломов и оперяющей трещиноватости, могли сохраняться до ста (иногда более) млн лет [24]. Гидротермальная деятельность была и остается прямым подтверждением существования флюидо-динамических систем в осадочных бассейнах. Так, в преобразовании пород обозначи-
лась заметная роль флюидного литогенеза, обусловленного конвективным тепломассо-переносом, наряду с литогенезом погружения, порожденным кондуктивным теплопе-реносом.
Структурная перестройка (тектоно-ги-дротермальная активизация), которой неоднократно подвергалась территория Западно-Сибирской плиты в мезозое и начале кайнозоя, сопровождалась появлением зон разноинтенсивного динамического напряжения. Это вызывало формирование новых, оживление старых разломов и оперяющей их трещиноватости. Доказано влияние тре-щиноватости пород на их коллекторские свойства [22, 21]. Кроме того, выделены аутигенные минералы-индикаторы, характеризующие динамику развития трещин, позволяющие оценить экранирующую способность перекрывающих трещиноватые породы толщ и вероятность сохранения в этих породах залежей УВ [14].
Среди всего многообразия трещин достаточно уверенно выделяются в породах осадочного чехла Западно-Сибирской плиты следующие основные их типы: тектонические, сейсмические (трещины древних землетрясений), диагенетические и тектоно-диагенетические [21]. Наибольшего внимания заслуживают тектонические трещины, возникшие в условиях растяжения и в условиях сжатия пород. Трещины растяжения среди всех других типов в рассматриваемых отложениях имеют максимальное распространение. Они, как правило, проницаемы для флюида. В то же время необходимо учитывать, что в процессе последующих воздействий на породу тектонических напряжений подобные трещины могут сжиматься и становиться слабопроницаемыми, а в отдельных случаях практически непроницаемыми для флюида.
В этой связи особый интерес представляют Тевлинско-Русскинское и Талинское месторождения, находившиеся при тектоно-
гидротермальной активизации в различных геодинамических обстановках и отличавшиеся интенсивностью тангенциальных напряжений. Поэтому выяснение особенностей аутигенного минерагенеза в зависимости от характера стресса и сопряженного трещинообразования, которые контролировали ФЕС коллекторов этих месторождений, имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение. Рассмотрению этой проблемы и посвящена данная работа.
Особенности гидротермального эпигенеза на Тевлинско-Русскинском месторождении
В пределах Сургутского свода, где расположено Тевлинско-Русскинское нефтяное месторождение, продуктивны пласты васюганской свиты ЮС1 (верхняя юра). Свита представлена аркозовыми, аркозово-кварцевыми разнозернистыми песчаниками, песчаниками алевритовыми, алевропесчаниками, разнообразными алевролитами, в том числе известкови-стыми (известковыми). Кроме того, в разрезе присутствуют известняки бре-кчиевидные, седиментационно-диагенети-ческие и алевропелитовые.
Установлено, что в процессе тектоно-гидротермальной активизации в породах пласта ЮС1 Тевлинско-Русскинского месторождения появились многочисленные трещины [8]. Они порождались перемежающимися между собой контрастными зонами динамических напряжений: пассивного сжатия - активного растяжения -пассивного сжатия - активного растяжения и т. д. (рис. 1). Эти зоны, как видно из рисунка, примыкают друг к другу. Кроме того, исходя из теоретических соображений В. М. Матусевича и его коллег [20], они гидродинамически связаны между собой. Это контролировало гидротермальный минерагенез в зонах динамических напряжений.
Рис. 1. Схема формирования зон динамических напряжений, генеральной флюидомиграции и зон максимального флюидного воздействия в пределах Тевлинско-Русскинского месторождения [8]
а) б)
Рис. 2. Идиоморфные кристаллы аутигенного кварца (1) в кальцитизированном, доломитизированном и ангидритизированном песчанике
а - николи ||, б - николи скрещенные, увеличение 100
а) б)
Рис. 3. Идиоморфные кристаллы аутигенного кварца (1) в центральной части трещины, секущей известняк и залеченной кальцитом и ангидритом
а - николи |, б - николи скрещенные, увеличение 100
Трещинное и сопряженное межзерновое пространство терригенных пород пласта ЮС1 залечивалось минералами, выпадающими из циркулировавших и закономерно менявших свои физико-химические характеристики горячих растворов. Последние переживали щелочную, нейтральную, слабокислую и кислую стадии развития. Первичная проницаемость пород во многом определяла интенсивность наложенного преобразования. Рассмотрим минерагенез вышеперечисленных стадий (условий) гидротермального процесса подробнее.
Щелочные-нейтральные (слабокислые)
условия гидротермального процесса
Петрографические наблюдения демонстрируют неодинаковое поведение минералов терригенного комплекса в процессе их вторичного изменения. Особый интерес представляет кварц. Изучение шлифов песчаников пласта ЮС1, вскрытых скв.2202, 2249 и 2888, показало, что обломки кварца испытывают диаметрально противоположные по своему характеру изменения, которые можно фиксировать в одном шлифе. С одной стороны, они растворяются («рас-
сасываются»), утоняются вплоть до возникновения скелетных реликтов. С другой - происходит отложение кварца в межзерновом пространстве или образуется регенерационная кайма вокруг кварцевых кластитов. То есть имеет место локальное перераспределение кремнезема с формированием кварца.
Необходимо обратить особое внимание на то, что развитие вторичных кальцита и ангидрита влияет на морфологические особенности аутигенного кварца. В аркозово-кварцевых песчаниках, где отсутствуют вторичные кальцит и ангидрит (скв.2202, глуб. 2908,0 м), кварц часто развивается в виде новообразованных кристаллов с неровными очертаниями, «холмовидными» выступами, внедряющимися в межзерновое пространство или в другие минералы. Наблюдаются сростки мелких зерен аути-генного кварца (до 0,04 мм), заполняющие поровые участки. Важно подчеркнуть, что в сростках кварца редко просматриваются зерна с правильными гранями. Роль кон-тактово-порового цемента в этом случае выполняет глинистое вещество микрозер-нисто-тонкочешуйчатого строения.
Ситуация радикально меняется в той же самой скважине на глубине 2904,8 м, где в аркозово-кварцевом песчанике роль цемента начинают выполнять вторичные кальцит и ангидрит (5-10 % площади шлифа каждого минерала). Здесь аутигенный кварц образует более крупные агрегаты (от 0,023 х 0,024 до 0,14 х 0,4 мм), локализованные в межзерновом пространстве. В отличие от предыдущего случая в сростках часто наблюдаются целые кристаллы кварца или их фрагменты с правильными гранями призмы, которые имеют пирамидальные вершины. Необходимо акцентировать внимание на то, что идиоморфный кварц находится в тесной парагенетической ассоциации с вторичными кальцитом и ангидритом (рис. 2). Идиоморфизм кварца подтвержда-
ется электронно-микроскопическими исследованиями.
Схожая картина отмечается в аналогичным образом измененных аркозово-кварце-вом (скв.2888, глуб. 2833,1 м) и разнозер-нистом (скв.2249, глуб. 2777,0 м; скв.9784, глуб. 2912,0 м) песчаниках.
Все сказанное распространяется на более тонкообломочные и менее проницаемые породы (песчаники алевритовые, алевро-песчаники, алевролиты песчанистые и т. д.), испытывающие карбонатизацию и, в меньшей степени, сульфатизацию. Однако идиоморфизм новообразованного кварца в этом ряду пород падает.
Выявленная минерагеническая закономерность отмечается не только в терри-генных, но и в карбонатных породах. Так, петрографические наблюдения показали, что в брекчиевидном седиментационно-диагенетическом известняке, вскрытом скв.2249 на глубине 2771,0 м, порода разбита трещинами, которые выполнены зернистым кальцитом с включениями ангидрита. Размер кристаллов кальцита увеличивается от зальбандов (0,016-0,08 мм) к центру (от 0,24-0,5 до 3,0 мм) трещин. При этом их форма становится удлиненно-призматической с текстурой «конус в конус». Ангидрит наблюдается в виде неравномерно распределенных включений в различных участках трещинного кальцита. Размер его индивидов варьирует от 0,04-0,08 до 0,40-2,00 мм.
В центральной части трещины, залеченной удлиненно-призматическими зернами кальцита, отмечается цепочка аутигенных идиоморфных кристаллов кварца размером от 0,024 до 0,200 мм (рис. 3).
Увеличение размеров зерен кальцита от периферии к центру трещин говорит о прогрессивно замедляющемся темпе кристаллизации минерала из все более разбавленных растворов при перепадах давления.
Важно отметить, что все проанализированные пробы седиментационно-диа-
генетических известняков на данном месторождении раздроблены, брекчированы, разбиты трещинами и сцементированы преимущественно карбонатным материалом, переотложенным, сообразно теоретических представлений Н. С. Балушкиной и соавторов [4], из разрушенных исходных пород. Подобная дислоцированность осадочных толщ не может быть локализована только в карбонатных образованиях. Она должна распространяться на весь разрез васюганской свиты и, естественно, затрагивать терригенные породы. Однако если в седиментационно-диагенетических хрупких известняках трещины дробления диагностируются легко и просто по своей геометрии, то в более пластичных терригенных породах они определяются, как правило, с большим трудом. Многочисленные трещины, как отмечалось, являются следствием тектоно-гидротермальной активизации Западно-Сибирской плиты. Поэтому крайнюю невыдержанность аутигенной карбонатизации и сульфатизации в пласте ЮС1 необходимо рассматривать как порождение сложно построенной трещиновато-сти, которая была залечена на щелочном-нейтральном этапе существования горячих вод. Смена минеральной ассоциации кальцит + ангидрит идиоморфным кварцем возникла из прогрессивно разбавляемых и меняющих рН нагретых растворов: щелочные ^ нейтральные (слабокислые).
Кислые условия гидротермального процесса Залечивание трещин в породах пласта ЮС1 карбонатами может быть нарушено обратным процессом - их растворением с развитием сопутствующей минерализации. Просмотр шлифов показал, что в известняках, вскрытых в скв.1744 Г на глубине 2942,9 м, отмечается самая начальная стадия растворения кальцита с заполнением пустот аутигенным каолинитом (рис. 4). Аналогичная картина наблюдается в из-
вестняке, вскрытом скв.118 Р на глубине 2899,6 м. Там в трещинах, заполненных раз-нозернистым кальцитом, реже ангидритом, фиксируются агрегаты каолинита размером до 0,04 х 0,4 мм. Мелкие выделения каолинита наблюдаются и в крупных кристаллах кальцита, залечивших трещины.
Не остаются в стороне от этого процесса и терригенные породы. Петрографические наблюдения свидетельствуют, что новообразованный каолинит появляется раньше всего в межзерновом пространстве песчаников, алевропесчаников, известковистых алевролитов и пр., где он пространственно совмещен с реликтовым (растворяющимся) кальцитом и ассоциирует с редкими кристаллами ангидрита. По мере нарастания каолинизации минералы терригенного комплекса начинают вовлекаться в данный процесс. Первым откликается на это мусковит. Наиболее активно каолинизация протекала в самых проницаемых породах. Поэтому в аркозовокварцевых песчаниках (скв.138 Р, глуб. 2761,4 м) не только мусковит, но и полевые шпаты, хлорит, смектиты местами испытывают значительное (иногда даже полное) замещение каолинитом. Количество его возрастает до 10-15 % площади шлифа, а размер частиц достигает 0,008-0,05 мм. Каолинит в этом случае начинает выполнять роль контактово-порового цемента в песчанике.
Приведенные данные говорят о развитии каолинита в трещинном и межзерновом пространстве пород пласта ЮС1, которое сопряжено с растворением карбонатного материала и разрушением (метасоматиче-ской каолинизацией) нестойких обломочных минералов. При этом минеральная ассоциация кальцит + ангидрит + идио-морфный кварц, залечивающая трещины на этапе существования переходных щелочных-слабокислых гидротерм, плавно сменялась мономинеральным каолинитом (рис. 5), который выполняет трещины уже
Рис. 4. Пустоты растворения кальцита, выполненные аутигенным каолинитом (1)
в трещине известняка (2)
а - николи ||, б - николи скрещенные, увеличение 100
Рис. 5. Аутигенный каолинит (1) и ангидрит-кальцитовый агрегат (2) в трещине алевритового известняка (3)
а - николи ||, б - николи скрещенные, увеличение 100
под воздействием типично кислых горячих растворов. Рассмотрим причины эволюции нагретых вод Тевлинско-Русскинского месторождения в направлении их прогрессивного покисления.
Причины изменения кислотности
гидротермальных растворов Общеизвестно, что большую роль в контроле кислотности-щелочности горячих вод играет СО2. По данным И. Н. Ушатин-ского и О. Г. Зарипова [26], генерация угольной и других кислот в условиях Западной
Сибири могла осуществляться (исключая глубинный источник) при метаморфизме органического вещества (ОВ), а также при преобразовании самих УВ в залежах. Особенно активно это происходило за счет взаимодействия УВ с поровыми водами в зонах водонефтяного контакта (ВНК) и фильтрации УВ, на участках разрушения прежних, уже существовавших нефтегазоносных горизонтов и формирования новых месторождений. В условиях разнонаправленных тангенциальных напряжений, характерных
для исследуемого месторождения [8], все вышеперечисленное могло иметь место.
Щелочная стадия была вызвана раскрытием трещин и, как следствие, разгерметизацией отдельных участков пластовой системы с дегазацией СО2 и перепадом давления. В щелочную стадию происходило растворение, «рассасывание» и утонение обломков кварца вплоть до возникновения скелетных остатков минерала. Растворы в этом случае заметно обогащались подвижным кремнеземом. С другой стороны, в такой обстановке наблюдалось карбонато-накопление. В межзерновом пространстве осаждался кальцит за счет кристаллизации его из поровых (трещинных) растворов при перепадах давления. Плагиоклазы и калиевые полевые шпаты замещались кальцитом. Он же резорбировал кварц.
Во время последнего и, видимо, медленного смыкания трещин происходило вялое накопление СО2 и органических кислот, что обусловливало очень постепенный переход от щелочных условий через нейтральные к слабокислым. В нейтрально-слабокислых обстановках карбонатный материал начинает растворяться, а кремнезем - напротив, осаждаться. Причем тектоническая пассивность определяла стабильные условия минерагенеза, в частности медленную кристаллизацию SiO2 из разбавленных растворов, следствием чего стал идиоморфизм зерен аутигенного кварца.
Если этот процесс развивался дальше, то в зонах вялого сжатия продолжали постепенно накапливаться СО2 и органические кислоты за счет метаморфизма ОВ и окисления нефти, что приводило к появлению кислых растворов, уничтожению ранних карбонатов и неустойчивых алюмосиликатов терригенного комплекса. Горячие растворы обогащались подвижным кремнеземом и глиноземом. В данной обстановке происходило образование гидротермального каолинита, локализованного в цементе,
трещинах и иных пустотах пород, а также метасоматическое замещение им слюд, полевых шпатов и других легкоразрушаемых минералов. Важно подчеркнуть, что в таких случаях отсутствует диккит (минерал группы каолинита) - индикатор сильного бокового давления, т. е. стресс-минерал [12]. Это полностью совпадает с выводом Л. М. До-рогиницкой и ее коллег [8] о режиме слабого (пассивного) сжатия в тектонически напряженных зонах Тевлинско-Русскинского месторождения.
Немного раньше каолинита формировался ангидрит, редко полугидрат кальция и гипс. По данным гидрохимических исследований [20] в верхнеюрских песчано-алевритовых породах Сургутского свода отсутствуют сульфатные воды. Откуда же брался ион SO4-2 для образования вышеперечисленных минералов? Как уже отмечалось, эти явления следует связывать, преимущественно, с окислением УВ и метаморфизмом ОВ. Сказанное подтверждается почти постоянным присутствием в шлифах твердых продуктов преобразования нефтей за счет их окисления. Ион SO4-2, необходимый для синтеза сульфатов кальция, возникал при окислении серы, присутствующей в нефтях васюганской свиты Тевлинско-Русскинского месторождения в количестве 0,88-1,00 % [11].
В результате этого происходило пространственное совмещение двух диаметрально противоположных по физико-химическим условиям протекания процессов карбонатизации и каолинизации. Если первый значительно ухудшает коллекторские свойства пород, то второй, напротив, заметно улучшает их. Поэтому наложение друг на друга в итоге не привело к существенному изменению емкостных свойств коллекторов Тевлинско-Русскинского месторождения.
Чем же вызвана специфика вторичного минерагенеза изучаемой территории, при-
ведшая, в частности, к пространственному совмещению карбонатизации и каолинизации? Следует напомнить, что песчано-алев-ролитовые породы пласта ЮС1 Тевлинско-Русскинского месторождения испытывали вялые горизонтальные тектонические подвижки (стресс), провоцирующие слабые наложенные изменения. Это свидетельствует об особом геодинамическом положении месторождения в пределах Западно-Сибирского погребенного континентального рифта. Однако в границах последнего известны случаи, когда терригенные коллекторы претерпевали глубокие гидротермальные преобразования. При этом А. Е. Лукиным и О. М. Гариповым [18] на ряде нефтегазовых месторождений Западной Сибири установлена четкая прямая зависимость содержания в породе катаклазированного кварца с концентрацией аутигенного диккита в ассоциации с триклинным каолинитом в поро-вом пространстве песчаников. Эта зависимость отражает уже совершенно иную геодинамическую обстановку минералообра-зования седиментационного бассейна. В свете наших исследований [12] речь здесь идет о процессах, протекавших в весьма напряженных условиях бокового давления.
Наиболее активную, с точки зрения геодинамической напряженности, зону представляет собой район Красноленинского свода с находящимся там Талинским месторождением нефти. Для сравнения с Тевлин-ско-Русскинским рассмотрим специфику наложенных изменений в юрских породах Талинского месторождения, контролирующих их коллекторские свойства. Особенности гидротермального эпигенеза на Талинском месторождении
В районе Красноленинского свода, где расположено Талинское месторождение, продуктивны пласты ЮК шеркалин-ской пачки тюменской свиты (верхний лейас). Эти пласты залегают в основании осадочного чехла Западно-Сибирской пли-
ты и представлены мелко-, средне- и крупнозернистыми песчаниками с прослоями гравелитов. Установлено, что породы шерка-линской пачки значительно улучшают свои фильтрационно-емкостные свойства и становятся высококачественными коллекторами в результате интенсивного гидротермального перерождения - кислотного выщелачивания. Оно осуществлялось за счет присутствия в горячих растворах глубинной СО2, а также серной кислоты [25, 28, 18]. Максимально переработанные терри-генные (обычно разнозернистые и грубо-обломочные) породы представляют собой вторичные кварциты, среди которых различаются кварц - (диккит-каолинитовая) и (каолинит-диккит) - кварцевая фации [13]. Гидротермалиты этих фаций сосредоточены в породах шеркалинской пачки в зонах крупных разломов и оперяющей их трещи-новатости, которые секут фундамент и осадочный чехол.
В истории развития вторичных кварцитов выделены две стадии (ранняя и поздняя), сильно различающиеся по своей тектонической напряженности [12]. Ранняя стадия протекала в условиях резкого пульсирующего стресса при повышенных температурах, что способствовало скачкообразному высвобождению межслоевой воды из смек-титов верхнеюрско-нижнемеловых отложений в процессе их иллитизации. Участки крупных скоплений монтмориллонитовых глин (фроловская свита нижнемелового возраста), которые подверглись воздействию конвективного тепломассопереноса, на ранней стадии активизации явились источниками лавинообразного поступления петроген-ной воды в общий водный баланс артезианской системы или в коллекторы - породы шеркалинской пачки. Петрогенная вода составляла основу возникающих при этом гидротермальных растворов, отличающихся большой растворяющей способностью [15]. В итоге почти полному выщелачива-
нию подвергся весь комплекс неустойчивых терригенных минералов: плагиоклазы, калиевые полевые шпаты, слюды, хлориты, каолинит, смешанослойные образования, амфиболы, обломки эффузивов, ранние карбонаты. Это привело к появлению большого количества вторичных пустот, укрупнению макро- и микротрещин. Размеры пустот колеблются от долей миллиметра до 4-6 мм. Они, как правило, соединены между собой системой трещин раскрытостью до 1,403,00 мм в различной степени залеченных опалом и диккитом. Кроме того, в основной массе пород пласта ЮК присутствует аутигенный тонкодисперсный кварц, имеющий размеры зерен менее 0,01 мм и слагающий глинистую фракцию. Характерной особенностью данного процесса является высокая дисперсность всех без исключения новообразованных минералов [1, 5, 9].
Поздняя стадия тектоно-гидротермаль-ной активизации развивалась в обстановке угасающей тектонической напряженности, слабеющего стресса, снижения температуры и агрессивности нагретых растворов. Это определило нарастающий процесс минералообразования, осуществляющийся при медленной кристаллизации из разбавленных вод. В зоне возникновения кварц -(диккит-каолинитовой) фации в это время происходило формирование диккит-каоли-нитового порового цемента и, в меньшей степени, регенерационный огранки у кла-стогенных кварцевых зерен. Важно подчеркнуть, что в межзерновом пространстве гидротермально измененных пород развиты крупнокристаллические (30-40 мкм) идио-морфные разности каолинита и диккита, попадающие при отмучивании в алевритовую фракцию. Причем совершенной морфологии в таких случаях соответствует и совершенная кристаллическая структура минерала [9].
В позднюю стадию тектоно-гидротер-мальной активизации происходила реге-
нерация кластогенного кварца и развитие микродруз этого минерала в пустотах выщелачивания. На заключительных этапах регенерации отмечается захват жидких УВ растущей кристаллической фазой. Поэтому поздний аутигенный кварц нередко содержит многочисленные темноокрашенные включения пузырьков нефти [10]. Это свидетельствует о появлении заметных количеств нафтидов в нагретых водах Талинско-го месторождения лишь в завершающую стадию тектоно-гидротермальной активизации.
Вышеописанные процессы сопряжены с резким возрастанием прежней и без того высокой проницаемости осадочных образований. В итоге вторичные коллекторы шер-калинского горизонта, соответствующие по минеральному составу формации вторичных кварцитов, приобрели проницаемость от первых сотен мД до 4,5 Д при пористости от 16 до 23 % [5]. Это обусловило сверхпроводимость пород, которые классифицируются Р. А. Абдуллиным [1] как вторичные неф-тенасыщенные суперколлекторы.
Таким образом, присутствие микродру-зового и сильно разросшегося регенера-ционного кварца, а также триклинного структурно совершенного крупночешуйчатого каолинита (в меньшей степени дикки-та) является минералогическим показателем вялотекущего пульсирующего бокового давления, которое, что особенно важно подчеркнуть, пришло на смену чрезвычайно активному знакопеременному стрессу. Слабо выраженный стресс на заключительных стадиях тектоно-гидротермальной активизации выступал как природный тектонический насос, эвакуирующий нафтиды из нефтегазоматеринских пород в суперколлекторы Талинского месторождения.
Такой же слабовыраженный знакопеременный стресс, играющий роль тектонического нефтяного насоса, господствовал и в пределах Тевлинско-Русскинского месторо-
ждения. Однако он сопровождался совершенно иным характером минералообразо-вания, протекавшим на фоне вялых тангенциальных напряжений [8] в течение всего времени структурной перестройки региона. Следовательно, существует определенная зависимость между динамикой пульсирующего стресса и интенсивностью гидротермального изменения пород в риф-тогенных седиментационных бассейнах. Это подтверждается специальными исследованиями [19], показавшими, что флюид с пульсирующим давлением способен переотложить значительно больше минеральных компонентов, чем содержится в нем в растворенном состоянии. Причиной этого являются многократные изменения концентрации раствора, сопровождающиеся каждый раз растворением и отложением вещества. Чтобы отчетливее представить себе взаимосвязь интенсивности знакопеременного стресса и характера наложенных преобразований, вспомним о частой сопряженности рудогенеза и нефтегазообразова-ния в областях повышенной тектонической активности [6, 18]. В этой связи рассмотрим геодинамические позиции вышеперечисленных месторождений, акцентируя внимание не только на особенностях ми-нерагении УВ-продуктивных терригенных коллекторов, но и на поведении в них микроэлементов, в частности ртути.
Геодинамическое положение
Тевлинско-Русскинского и Талинского месторождений в пределах Среднеширотного Приобья В Среднеширотном Приобье в юрском комплексе нефтеносность часто связана с резервуарами (коллекторами), сформировавшимися при ведущей роли гидротермальных процессов [6, 18]. Комплексное литологическое и минералого-геохимиче-ское изучение обширной выборки (свыше 2000 образцов) юрских пород (тюменская, васюганская, георгиевская, баженовская
свиты) Шаимского, Сургутского, Красно-ленинского (Талинское, Ем-Еговское месторождения), Салымского сводов, а также Нижневартовского свода в его северной моноклинали позволило А. Е. Лукину и О. М. Гарипову [17] установить аномальное геохимическое поле, характеризующееся резко повышенной (в 2-10, для некоторых элементов в десятки, сотни и даже тысячи раз выше кларков) концентрацией ряда халькофильных, сидерофильных и петро-фильных элементов.
Особый интерес представляют данные по ртутоносности юрских пород, поскольку ртуть, благодаря, с одной стороны, высокой летучести и повышенной проникающей способности, а с другой - явной геохимической связи с глубинными зонами, является универсальным геохимическим индикатором «мантийного дыхания» Земли. Исследования показали ртутную зараженность юрских отложений Среднеширотного При-обья с выделением одноименного ртутного пояса Западной Сибири (рис. 6). Причем обогащение ртутью пород и флюидов юрского комплекса носило многофазный характер и происходило неоднократно на протяжении мезозоя и кайнозоя. Это свидетельствует о периодическом оживлении старых и возникновении новых глубинных разломов и оперяющей трещиноватости, по которым осуществлялся конвективный тепло-массоперенос с транспортировкой ртути в породах фундамента и чехла. Сказанное прекрасно совпадает с представлениями Ю. Н. Фёдорова и его коллег [27] о том, что в течение мезозоя тектоническая активизация Западно-Сибирской плиты возобновлялась несколько раз. В частности, она имела место в средней юре (180-160 млн лет), раннем мелу (неокоме - 145-120 млн лет) и позднем мелу - раннем палеогене (10060 млн лет).
Особое значение приобретает тот факт, что максимумы содержания ртути в юрских
Рис. 6. Среднеширотно-Приобский ртутный пояс Западной Сибири [17] и положение в нем Тевлинско-Русскинского и Талинского месторождений
1 - Граница Западно-Сибирской плиты; 2 - мегасводы и мегавалы (Ш - Шаимский, КЛ - Красноленинский, Сл - Салымский, С - Сургутский, НВ - Нижневартовский); 3 - площади, в керне скважин которых установлены аномально повышенные содержания ртути; 4 - региональная зона ртутной зараженности юрских отложений и подземных флюидов (Среднеширотно-Приобский ртутный пояс); 5 - районы наиболее интенсивной ртутной зараженности юрских отложений; 6 - Тевлинско-Русскинское месторождение; 7 - Талинское месторождение
отложениях Среднеширотного Приобья приурочены, в частности, к гидротермально переработанным породам, испещренным
прожилками новообразованного диккита. Последний, как доказано на Талинском месторождении (Красноленинский свод),
является стресс-минералом [12]. Он фиксирует геодинамически напряженные районы, где господствует пульсирующий режим бокового давления при тектоно-гидротермаль-ной активизации. Ртуть также представляет собой наиболее чуткий геотермодинамический, а следовательно, и геодинамический индикатор [17]. Важно подчеркнуть, что Красноленинский свод с находящимся там Талинским месторождением нефти в период структурной перестройки являл собой крупную геодинамическую аномалию Западно-Сибирской плиты [7, 16, 20]. Что касается Тевлинско-Русскинского месторождения, то оно расположено на периферии Среднеширотно-Приобского ртутного пояса Западной Сибири (рис. 6). Это еще раз доказывает, что в период структурной перестройки месторождение находилось в районе относительно спокойной тектонической обстановки, по сравнению с южной и западными частями пояса. Об этом же свидетельствует и отсутствие диккита в указанных породах, что подтверждено нашими исследованиями. Вместо диккита в породах васюганской свиты Тевлинско-Русскинско-го месторождения постоянно в различных количествах (в среднем 30,7 % фракции < 0,001 мм) развит аутигенный структурно совершенный триклинный каолинит. Каолинит, как известно, является антистресс-минералом [12]. Что касается содержания ртути в породах пласта ЮС1, то мы такими данными, к сожалению, не располагаем.
Из вышеизложенного следует, что Сред-неширотно-Приобский ртутный пояс объединяет в своих границах неодинаковые по тектонической напряженности территории, где протекали различные по интенсивности гидротермальные (гидротермально-метасо-матические) процессы в периоды структурной перестройки Западно-Сибирской плиты.
Поэтому, касаясь влияния тектоно-гидро-термальной активизации на аутигенный ми-нерагенез и сопряженное изменение ФЕС
юрских коллекторов, можно утверждать, что Талинское и Тевлинско-Русскинское месторождения представляют собой две полные противоположности.
В зоне существования относительного тектонического покоя, где отсутствовал глубинный СО2, исключалась возможность возникновения агрессивных гидротерм, интенсивного пульсирующего стресса и, как следствие, аномальной гидродинамики. Все это сопровождалось слабым развитием эпигенетических (гидротермально-метасо-матических) процессов, затрагивавших породы васюганской свиты. Такие преобразования не приводили к заметному изменению ФЕС пород, поэтому ФЕС коллекторов определялись, главным образом, седимен-тационно-диагенетическими условиями их возникновения. Из сказанного вытекает принципиальный вывод о том, что масштабы развития аутигенного минерагенеза в рифтогенных осадочных бассейнах, влияющих на ФЕС коллекторов при тектоно-ги-дротермальной активизации, контролируются, в первую очередь, интенсивностью знакопеременного стресса.
Заключение
Подводя итог вышеизложенному, можно утверждать следующее:
1. В Западной Сибири (рифтогенном се-диментационном бассейне) в периоды тек-тоно-гидротермальной активизации существовали различные по геодинамической напряженности территории. Они характеризовались неодинаковой интенсивностью знакопеременного стресса, контролировавшего масштабы аутигенного минерагенеза, который, в свою очередь, по-разному влиял на ФЕС коллекторов.
2. В районах относительного тектонического покоя (Тевлинско-Русскинское месторождение) структурная перестройка приводила к появлению в породах ЮС1 васюганской свиты многочисленных мелких трещин. Территория характеризовалась
вялыми тангенциальными напряжениями, провождалась оживлением старых и воз-
локализованными в чередующихся зонах никновением новых разломов с оперяющей
сжатия и растяжения. К трещинам был трещиноватостью, вдоль которых проис-
приурочен слаборазвитый гидротермаль- ходило глубокое гидротермальное переро-
ный процесс, который мало влиял на ФЕС ждение пород шеркалинской пачки пласта
терригенных пород. Поэтому в таких слу- ЮК тюменской свиты. В итоге возникли
чаях ФЕС коллекторов контролировались нефтенасыщенные породы-суперколлекто-
седиментационно-диагенетическими усло- ры, относящиеся к формации вторичных
виями их возникновения. кварцитов.
3. В районах геодинамических анома- 4. Вялотекущий пульсирующий стресс
лий (Талинское месторождение) господст- не зависимо от геодинамической напряжен-
вовал интенсивный пульсирующий стресс, ности территории выступал как природный
деятельность которого со временем сильно тектонический насос, эвакуирующий УВ из
ослабевала. Структурная перестройка со- нефтегазоматеринских пород в ловушки.
Работа написана при финансовой поддержке со стороны Минобрнауки России в рамках базовой части государственного задания в сфере научной деятельности № 2014/203 (тема «Геология», № госрегистрации 1140304447, код проекта 1582).
Л и т е р а т у р а
1.Абдуллин Р. А. Природа высокой проницаемости пород-коллекторов шеркалинского горизонта Красноленинского района Западной Сибири // Докл. АН СССР. - 1991. - Т. 316. - № 2. -С.422-424.
2. Абрамова О. П. Рудоносность поровых вод глинистых нефтематеринских толщ // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. - 2008. - № 9. - С. 28-31.
3. Аплонов С. В., Лебедев Б. А. Нафторудогенез: пространственные и временные соотношения гигантских месторождений. - М.: Научный мир, 2010. - 224 с.
4. Закономерности строения баженовского горизонта и верхов абалакской свиты в связи с перспективами добычи нефти / Н. С. Балушкина, Г. А. Калмыков, Т. А. Кирюхина и др. // Геология нефти и газа. - 2013. - № 3. - С. 48-61.
5. Белкин В. И., Бачурин А. К. Строение и происхождение высокопроницаемых коллекторов из базальных слоев юры Талинского месторождения // Докл. АН СССР. - 1990. - Т. 310. - № 6. -С. 1414-1416.
6. Белкин В. И., Медведский Р. И. Жильный тип ловушек нефти и газа // Советская геология. -1987. - № 9. - С. 25-34.
7. Опыт исследования напряженно-деформированного состояния Красноленинского свода (Западная Сибирь) / И. С. Гранберг, И. Н. Горяинов, А. С. Смекалов и др. // Докл. РАН. - 1995. -Т. 345. - № 2. - С. 227-230.
8. К методике исследования анизотропии продуктивных пластов месторождений нефти и газа / Л. М. Дорогиницкая, Г. Д. Исаев, К. Г. Скачек, М. В. Шалдыбин // Вестник недропользователя Ханты-Мансийского автономного округа. - 2009. - № 20. - С. 14-22.
9. Гидротермальные процессы в шеркалинской пачке Талинского месторождения (Западная Сибирь) / Ю. М. Зубков, С. В. Дворак, Е. А. Романов и др. // Литология и полезные ископаемые. -1991. - № 3. - С. 122-132.
10. Литология коллекторов Талинского нефтяного месторождения (Западная Сибирь) / Ю. П. Казанский, В. В. Казарбин, Э. П. Солотчина и др. // Геология и геофизика. - 1993. - Т. 34. - № 5. -С. 22-31.
11. Клещев К. А., Шеин В. С. Нефтяные и газовые месторождения России: справочник (в 2-х книгах). Кн.2. Азиатская часть России. - М.: ВНИГНИ, 2010. - 720 с.
12. Коробов А. Д., Коробова Л. А. Пульсирующий стресс как отражение тектоно-гидротермаль-ной активизации и его роли в формировании продуктивных коллекторов чехла (на примере Западной Сибири) // Геология, геофизика, разработка нефтяных и газовых месторождений. - 2011. -№ 6. - С. 4-12
13. Коробов А. Д., Коробова Л. А. Конвективный тепломассоперенос и формирование нефтегазоносных коллекторов пород переходного комплекса и чехла // Отечественная геология. - 2012. -№ 3.- С. 3-12.
14. Коробов А. Д., Коробова Л. А. Прогноз продуктивных коллекторов чехла рифтогенных осадочных бассейнов с позиций гидротермального минерагенеза // Газовая промышленность. - 2014. -№ 1 (701). - С. 24-29.
15. Лавинообразное обезвоживание глинистых отложений как показатель тектонической активизации и ее роль в гидротермальном процессе и миграции нефти (на примере Западной Сибири) / А. Д. Коробов, Л. А. Коробова, А. Т. Колотухин и др. // Недра Поволжья и Прикаспия. - 2015. -Вып. 81. - С. 14-27.
16. Криночкин В. Г., Балдина Н. А., Фёдоров Ю. Н. Особенности проявления тектонических нарушения в литологическом разрезе чехла Красноленинского свода (Западная Сибирь) // Актуальные вопросы литологии: материалы 8-го Уральск. литолог. совещ. - Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2010.- С. 168-169.
17. Лукин А. Е., Гарипов О. М. О Среднеширотно-Приобском ртутном поясе Западной Сибири // Докл. РАН. - 1992. - Т. 325. - № 6. - С. 1198-1201.
18. Лукин А. Е., Гарипов О. М. Литогенез и нефтеносность юрских терригенных отложений Среднеширотного Приобья // Литология и полезные ископаемые. - 1994. - № 5. - С. 65-85.
19. Лукьянов А. В., Быкова Ю. М., Зиньков В. В. Модель эволюции флюидного давления в слоистой толще // Бюл. Моск. общества испытателей природы. Отдел геологии. - 1989. - Т. 64. -Вып. 2. - С. 22-33.
20. Матусевич В. М., Рыльков А. В., Ушатинский И. Н. Геофлюидные системы и проблемы неф-тегазоносности Западно-Сибирского мегабассейна. - Тюмень: Тюм ГНГУ, 2005. - 225 с.
21. Микуленко К. И., Острый Г. Б. Типы трещиноватости и их влияние на коллекторские свойства пород осадочного чехла Западно-Сибирской плиты // Докл. АН СССР. - 1965. - Т. 165. - № 3. -С. 646-648.
22. Острый Г. Б. Трещиноватые породы мезозойского чехла Западно-Сибирской низменности // Докл. АН СССР. - 1965. - Т. 162. - № 2. - С. 411-413.
23. Парагенезис металлов и нефти в осадочных толщах нефтегазоносных бассейнов / под ред. Д. И. Горжевского и Д. И. Павлова. - М.: Недра, 1990. - 268 с.
24. Рамберг И., Морган П. Физическая характеристика и направление эволюции континентальных рифтов // 27-й Международ. геол. конгресс. Тектоника. - М., 1984. - Т. 7. - С. 78-108.
25. Розин А. А. Подземные воды Западно-Сибирского артезианского бассейна и их формирование. - Новосибирск: Наука, 1977. - 102 с.
26. Ушатинский И. Н., Зарипов О. Г. Минералогические и геохимические показатели нефтега-зоносности мезозойских отложений Запажно-Сибирской плиты // Труды ЗапСиб НИГНИ. - 1978. -Вып. 96. - 2009 с.
27. Этапы тектонической активизации Западно-Сибирской платформы (по данным К-Аг - датирования) / Ю. Н. Фёдоров, В. Г. Криночкин, К. С. Иванов и др. // Докл. РАН. - 2004. - Т. 397. - № 2. -С. 239-242.
28. Фёдорова Т. А., Бочко Р. А. Водно-растворимые соли баженовской свиты как критерий выделения зон коллекторов // Геология нефти и газа. - 1991. - № 2. - С. 23-26.
