Условия формирования песчаных тел в чокракских отложениях северного борта западно-кубанского прогиба и их нефтегазоносность

Глава 3. Чокракские песчаные коллекторы.

Чокракский комплекс отложений северного борта Западно-Кубанского прогиба является сложно построенной преимущественно глинистой толщей, характеризующейся крайне неравномерным распределением песчаного материала. Поэтому поиск песчаных тел и выделение в них ловушек и залежей углеводородов связан со значительными трудностями.

Геофизические исследования скважин привлекаются для выделения пластов-коллекторов в продуктивном интервале разреза, их стратиграфической привязки и определения фильтрационно-емкостных свойств. Для интерпретации привлекаются только те методы ГИС, которые решают эти задачи. По данным ГИС определяются: эффективная толщина, объемная глинистость, пористость, проницаемость и нефтегазонасыщенность. Чокракские отложения исследуемого района характеризуются значительной фациальной изменчивостью, как по вертикали, так и по латерали. Поэтому качественный и результативный поиск пластов-коллекторов и скоплений углеводородов в них стал возможен только после использования в качестве основного инструмента сейсморазведки 3Д. Для предварительной оценки возможных изменений литологии ОГ и их коллекторских свойств, привлекаются динамические признаки сейсмических записей в виде карт полей сейсмических атрибутов: амплитуд и частот отражений и пластовых скоростей. Динамическая интерпретация позволяет производить тонкий анализ литологического состава пород, участвующих в строении изучаемого объекта. В практическом плане она направлена в первую очередь на выделение и трассирование продуктивных пластов в выдержанных по латерали стратиграфических единицах разреза, определение их эффективной мощности и пористости. В комплексе с фазовой корреляцией, позволяет более точно определять морфологию различных геологических тел и тем самым раскрывать их генетическую природу.

После решения задачи выделения песчаных тел и поиска ловушек по данным ГИС и сейсморазведки встает вопрос о типе флюида, насыщающего залежь. Для решения этой задачи привлекается технология высокоразрешающей электроразведки с измерением параметра вызванной поляризации (ВРЭ-ВП). Основой для разработки технологии послужили теоретические исследования ВНИИГеофизики, НВ НИИГГ и СНИИГГиМС конца 80-х - начала 90-х годов, существенно доработанные в ЗАО <НПЦ <Геонефтегаз>. Основная задача, на которую направлен комплекс сейсмо-, электроразведки и ГИС - это оценка типа флюида, насыщающего ловушку УВ, выделенную по данным сейсморазведки и определение контура выявленной залежи или отдельного ее этажа на основе анализа распределения аномалий вызванной поляризации и относительной электропроводности пластов-коллекторов.

В структуре поверхности майкопских отложений отчетливо выделяются впадины и поднятия, создавшие благоприятные условия для накопления чокракских отложений. Основные субширотные разрывные нарушения, возникшие при оползании караган-чокракских блоков, захватывают верхнюю часть майкопских отложений, однако осложняющие субмеридиональные нарушения здесь редки.

Основной нефтенасыщенной и нефтеперспективной пачкой в пределах Прибрежно-Морозовского района является пачка IV чокракского возраста. Кроме этого, она пользуется наибольшим площадным распространением в пределах исследуемой территории. Особенности морфологии пачек и распределения песчаного материала, рассмотренные на примере IV пачки, учитывались при анализе строения и других пачек чокрака.

Разрывные нарушения оползневого генезиса ориентируются в двух основных направлениях: с востока на запад и с запад-северо-запада на восток-юго-восток. При этом, пересекаясь, они образуют несколько крупных блоков - оползневых тел. На сейсмограммах видно, что при оползании блоков по плоскости разломов песчаные пласты запечатывались глинистыми отложениями, таким образом создавая флюидодинамические экраны. Это подтверждается также и показаниями электроразведки, которая в случае флюидопро-водящего разлома давала бы над ним положительную аномалию, чего в большинстве случаев не наблюдается.

Наиболее крупными, монолитными блоками являются Морозовский, Северо-Морозовский и Варавенский. На севере района субмеридиональными разломами блоки разбиты на более мелкие оползневые тела. Все эти блоки содержат в себе отдельные тектонически-экранированные ловушки и поэтому могут представлять нефтегазоперспективный интерес при наличии в них пачек-коллекторов (рис. 1).

Пачка IV в Морозовском и Северо-Морозовском блоках образует четыре тектони-чески-экранированные ловушки: две в центральных частях и две в западных частях этих блоков. Абсолютные отметки кровли IV пачки в наиболее приподнятых, южных частях Морозовского блока составляют -2720 - -2790 м, а на Северо-Морозовском блоке - в диапазоне -2780 - -2810 м. Максимальные отметки глубин на северных крыльях блоков достигают 2900 м. Протяженность обоих блоков в поперечнике меняется от 2 до 2,5 км.

Южнее, в пределах Черноерковской и Западно-Поповской площадей поверхность чокракских пачек по сравнению с более северными районами Сладковско-Морозовской зоны еще более осложнена. Здесь на их структуру и стратиграфическую полноту помимо оползневых явлений воздействовало проявление в верхнем майкопе криптодиапиризма. Его интенсивность по мере омолаживания песчаных пачек чокрака ослабевает. Наибольшему влиянию криптодиапиризма подверглась нижняя часть чокрака.

Широко развитые разрывные нарушения явились причиной деформации осадочного покрова в пределах структурных блоков различного масштаба. Наиболее четко по материалам сейсморазведки 3D выделяется Терноватый блок и его структурное осложнение в виде Южно-Терноватого блока. В центральной части участка по поверхности большинства чокракских пачек выделяется Черноерковский блок, а в восточной - Петровский, отделенный от первого системой субширотных нарушений, которые могут контролировать нефтегазонакопление. Для чокракских пачек характерно погружение в южном направлении.

В южной части площади выделяется двухкупольная складка, разделенная сравнительно глубоким прогибом. При этом восточный купол имеет изометричную форму и амплитуда по замыкающей изогипсе -2920 не более 50 м.

Основным структурным элементом пачки IV Песчаной площади является Песчаная структура - субширотное, однокупольное линейно вытянутое поднятие, осложненное различной ориентации разрывными нарушениями с амплитудой смещения синхронных отложений не более 10-20 м на вершине структуры и 20-50 м на ее крыльях. Абсолютные отметки кровли IV пачки в своде Песчаной структуры составляют -2927 м. Коллектора в ней распределены крайне неравномерно.

Структурный план кровли караганских отложений значительно снивелирован относительно чокракского комплекса. Караганские отложения меньше заражены разрывными нарушениями. Практически остались лишь основные разломы.

На северном борту Темрюкской синклинали верхнемайкопско-нижнесарматские отложения осложнены системой постчокракских сбросов и ротационных ступенчатых блоков гравитационно-оползневого генезиса. Блоковые дислокации протягиваются вдоль северного борта прогиба на суше и в Азовском море на 180 км при ширине сбросовой зоны до 15-20 км. В поперечном сечении зоны дислокаций насчитывается до 11-13 блоков, ступенчато опущенных с севера на юг и разграниченных продольными и поперечными сбросами. Характер нарушенности чокракских отложений был детализирован в процессе работ на основе сейсморазведки 3Д. Простирание блоков на западе зоны дислокаций субширотное, на востоке - юго-восточное. Количество блоков в восточном направлении уменьшается, и на западном борту Славянского выступа выделяется до 2-3 непротяженных блоков. Ширина блоков 0.5-1 км-до 2-3 км, длина до 10 и более км. Амплитуда смещения от первых десятков до сотен метров.

Конседиментационные сбросы, формирующие блоковые ступени, от субвертикальных в кровле карагана вниз по разрезу выполаживаются в верхнемайкопских отложениях до плоскости напластования пород. В связи с этим блоки при перемещении по разрывным нарушениям запрокидывались, образуя структуры типа roll-over, причем, чем больше амплитуда смещения, тем больше угол поворота блоков. Вследствие этого первоначальные южные падения пород в блоках при небольших амплитудах смещения выполаживались, а при значительных амплитудах сменялись на северные (рис. 2). При сползании караган-чокракских блоков верхнемайкопские пластичные глины в их основании нагнетались в соседние с юга опущенные блоки, которые, кроме того, испытывали дополнительные тангенциальные усилия сжатия, создаваемые весом сползающих с севера блоков. В результате этого строение караган-чокракских отложений в блоках осложнялось (последовательно с юга на север) или небольшими замкнутыми сводами, ограниченными с двух сторон сбросами, или структурными выступами. В блоках с небольшой амплитудой смещения, когда первоначальные южные падения пород только выполаживались, структурные выступы погружались в южном направлении. При значительной амплитуде смещения, когда падение пород в блоках менялось на обратное, структурные выступы погружались в северном направлении. Такие структурные выступы в сочетании с ограничивающими их с юга или севера разрывными нарушениями являются благоприятными (при наличии коллекторов) для образования ловушек комбинированного типа.

В северных 3-4 оползневых блоках из-за небольших (20-40 м) амплитуд смещения падения пород южные, в остальных, более южных, блоках с амплитудами смещения до 100 м и более падения пород северные.

Перемещающиеся вниз по склону (по напластованию) пластичные глины верхнего майкопа у подножия склона морского дна встречали сопротивление горизонтально залегающих пород этого же возраста и сжимались, формируя антиклинальные складки и криптодиапировые структуры в осевой части Западно-Кубанского прогиба.

В чокракское время осадконакопление в изучаемом районе происходило в условиях внутреннего шельфа. Поверхность дна к началу чокрака была выровнена, угол ее наклона составлял 2-2,5^о. (Черненко и др). В бассейн осадконакопления происходил плоскостной смыв терригенного тонкозернистого материала с северной суши. Питающие речные системы привносили, в основном, песчано-алевритовый материал. В условиях авандельты на шельфе чокракского моря происходило формирование песчано-алевритовых отложений, которые характеризуются руслово-лопастным строением.

Песчаный материал осаждался в руслах и рукавах, где поток сохранял наибольшую силу. В разрезе песчаные тела характеризуются линзовидным строением. В поперечном сечении центральной части Прибрежно-Морозовской авандельты IV пачки чокрака насчитывается до 7 транзитных каналов переноса грубозернистого материала. Сами каналы также заполнены песчаниками. Ширина каналов от 600 м до 2,5 км. Южнее авандельтовые потоки постепенно теряли свою силу, и песчаный материал распределялся более широко по площади, занимая более обширные пространства. Конфигурация песчаных русел в северной части территории подтверждает снос осадков с севера. Описанная обстановка осадконакопления существовала до конца чокрака. На разрезе видно, что песчаные русла унаследовано развиваются и в вышележащих чокракских пачках. Необходимо отметить, что в чокракское время осадконакопление происходило на фоне постоянного дифференцированного тектонического прогибания территории, что обусловило аномально большие толщины продуктивного комплекса отложений северного борта Западно-Кубанского прогиба и развитие участков повышенных толщин отложений.

Некоторые аспекты выяснения проблемы транспортировки и осаждения осадочного материала для чокракских отложений Западного Предкавказья нашли свое отражение в диссертационных работах последних лет, выполненных В.П. Колесниченко, Н.М. Галактионовым, С.Л. Прошляковым (1999-2001 гг.). Указанные исследователи, основываясь на большом количестве геолого-геофизического материала, делают выводы о преобладании северных и северо-западных источников сноса обломочного материала в пределах северного борта и погруженной части ЗКП. Северная граница распространения чокракских отложений проходит в районе Каневско-Березанского вала, что подтверждается сейсмическими данными. Здесь наблюдается схождение и конец прослеживания сейсмогоризонтов, отождествляемых с кровлей и подошвой чокракских отложений.

Северные источники сноса чокракских осадков подтверждаются литолого-петрофизическими исследованиями кернового материала из скважин. Породообразующий материал в виде кварца с различными примесями отражает снос с Русской платформы. Это подчеркивается также наличием характерных акцессорных минералов - рутила, циркона, турмалина. Источником обломочного материала, по-видимому, служили небольшие речные системы, впадавшие в чокракский водоем с севера. Поступающий материал многократно перемывался и переотлагался под воздействием волновой активности на мелководье и разносился по шельфу, транспортируясь в более погруженную часть на юге.

Для более южных площадей ЗКП, находящихся в осевой части прогиба, можно говорить о нескольких источниках поступления терригенного материала. Первый - это вынос песчаников по каналам и руслам авандельты, описанный выше. Второй источник располагался к югу и юго-востоку от исследуемой площади, где размывались поднятия росшего Кавказа, а также высокоамплитудные структуры, связанные с образованием майкопских диапиров с ядрами, сложенными пластичными толщами майкопа. К одному из них приурочено Анастасиевско-Троицкое месторождение. Однозначно вопрос об источниках материала пока не решен.

В целом, чокракские отложения северного борта Западно-Кубанского прогиба - это преимущественно глинистая толща, в разрезе которой выделяется до девяти песчано-алевролитовых пачек.

К верхнему чокраку, охарактеризованному в кровле смешанной караган-чокракской, а внизу - верхне-чокракской фауной, отнесены I и II продуктивные пачки. Толщина верхнего чокрака от 18 до 30 м.

Нижний чокрак охарактеризован богатым и разнообразным комплексом фораминифер. Встречена так же спириалисвая фауна, характерная обычно для глубоководных фаций чокрака (спириалисовые слои). Эта часть разреза, сложенная преимущественно темно-серыми и зеленовато-серыми глинами, содержит до семи (III-V²) песчано-алевролитовых пачек толщиной от 10 до 58 м.

III пачка представлена переслаиванием различных пород алевролитов, песчаников, мергелей, доломитов и глин. Толщина пачки изменяется от 16 до 32 м.

III¹ пачка сложена глинами с прослоями песчаников и алевролитов, в кровле встречаются слойки мергелей и доломитов. Толщина пачки колеблется от 12 до 36м.

III² пачка представлена прослоями песчаников мелкозернистых, алевролитов с тонкими слойками доломитов. Толщина пачки изменяется от 21 до 49 м.

III³ пачка на площади представлена чередованием песчаников, алевролитов и глин. В разрезе скважин толщина пачки колеблется от 2,8 до 9 м.

IV пачка наиболее распространена по всей площади. Пачка имеет алевро-песчано-глинистый состав. По результатам исследования керна песчаники светло-серые с зеленовато-коричневатым оттенком, светло-серые, мелкозернистые, иногда с небольшой примесью среднезернистой фракции, в основном некарбонатные и слабокарбонатные, средне- и слабосцементированные, неслоистые, однородные. Глины темно-серые, серые, темно-серые с зеленоватым оттенком. Глины темно-серые и серые алевритистые, некарбонатные, слюдистые, средней крепости, горизонтальнослоистые. Некоторые прослои карбонатные, плотные, крепкие. В некоторых прослоях глины доломитизированные. Алевролиты светло-серые с зеленоватым оттенком и светлосерые. Алевролиты светло-серые с зеленоватым оттенком кварцевые, слабокарбонатные, среднесцементированные, однородные. Толщина пачки изменяется от 10 до 53,6 м, а максимальные значения достигают 58 м. В верхней части, на отдельных участках, выделяется пачка IV', содержащая коллекторы толщиной от 1 до 12 м.

V¹ пачка выделена почти повсеместно. Толщина пачки изменяется от 11 до 41 м. Сложена она песчаниками слоистыми, с тонкими примазками глин.

V² пачка выделена в ряде скважин с толщиной от 13 до 45 м. Литологически представлена переслаиванием песчаников, алевролитов, с прослоями сидерита. Толщина пластов песчаников и алевролитов, являющихся коллекторами гранулярного типа, от 0,6-0,8 до 3-4 м.

В изучаемом районе к настоящему времени выявлены ловушки различных типов. Большинство из них прямо или косвенно связаны с разрывными нарушениями.

В пределах Прибрежно-Морозовского района выявлены структурные, структурно-тектонические, структурно-литологические ловушки. Размеры их могут составлять от 2-5,0 до 2-7 км, высотой от 20 до 120 м. Глубины залегания ловушек от 2500 до 3100 м.

В восточной части района караган-чокракские отложения внутри выделенных блоков раздроблены на более мелкие блоки, что создает условия для формирования ловушек небольших размеров различного типа. Здесь выявлены ловушки размером 0,5-1,5 км и 0,5-2 км и высотой от 10 до 50 м. Глубины залегания ловушек от 1 900 до 2 800м.

Коллекторы чокрака отличаются резкой изменчивостью в площадном распространении. Наиболее выдержанные песчано-алевролитовые пласты отмечаются в III-IV пачках, они занимают наибольшие площадные пространства. Песчано-алевролитовые пласты остальных пачек характеризуются незначительным распространением и имеют форму линз, часто разорванных тектоническими нарушениями. Кроме того, песчано-алевролитовые коллекторы по площади и по разрезу сильно различаются по глинистости, что создает условия для образования литологических и структурно-литологических ловушек.

Таким образом, основным типом ловушек являются комбинированные - структурные с тектоническим и литологическим экранированием.

В пределах изучаемой территории в отложениях чокрака установлены, согласно классификации Ханина, пять типов (I-V) терригенных коллекторов, обладающих различными емкостно-фильтрационными свойствами.

Коллекторы I класса вскрыты в отдельных скважинах Сладковско-Морозовского участка (по данным Бигуна П.В.и др.). Для них характерны наиболее высокие максимальные значения пористости насыщения (от 27,7 до 30,8 %). Данные коллекторы практически не содержат глинистого цемента (до 2-3 %) и характеризуются незначительным развитием процесса регенерации кварцевых зерен. Они также характеризуются низкими значениями остаточной водонасыщенности (5-19,4 %).

Коллекторы II класса выделены в разрезе скважин Сладковской и Морозовской площадей. Проницаемость их достигает 516,6-926,37х10^-3м². Пористость составляет 18,2-26,3%. Минимальные значения остаточной водонасыщенности составляют 13,3%. Представлены мелко- и крупнозернистыми песчаными алевролитами, как правило, с небольшим (до 5%) содержанием кварц-глинистого цемента, но иногда с некоторой (до 5-10%) примесью карбонатного цемента. Нередко, совместно с коллекторами I и II класса, соседствуют такие же песчаники, но с большим (до 30%) количеством пойкилитового кальцитового цемента, имеющие низкие значения пористости (до 11,9%) и проницаемости (не более 32,2х10^-3 мкм²).

Коллекторы III класса встречены в скважинах на Сладковской и Варавенской площадях. Это мелкозернистые песчаники с небольшой примесью алевролитового материала и алевролиты, отличающиеся от описанных выше несколько большим (до 15%) количеством глинистого цемента. Как правило, в роли цемента выступает тонкодисперсное глинистое вещество гидрослюдисто-хлоритового состава, реже отмечается хорошо раскристаллизованный каолинит. Коллекторы этого класса характеризуются значительным диапазоном открытой пористости (от 15 до 27,8%), проницаемость составляет 100-300 мД. По сравнению с коллекторами II класса коллекторы III класса имеют преобладающие поры уменьшенного радиуса. Основную долю проницаемости в них обеспечивают поры радиусом 6,3-16 мкм, содержание которых варьирует от 21 до 15,5%.

Коллекторы IV класса развиты в разрезе скважин Сладковской, Морозовской, Терноватой и других площадей. Представлены они мелкозернистыми песчаниками с кальцитовым цементом (до 30%), алевролитами с глинистым цементом (до 10%), иногда с прослоями глин и заметным влиянием вторичных процессов: каолинизации, сульфидизации, карбонатизации. Пористость в коллекторах IV класса изменяется от 15,68 до 19,94%, изредка в песчано-алевролитовых разностях этого класса фиксируются повышенные значе-ния пористости насыщения - 27,63%. Содержания пор радиусом менее 0,1 мкм достигает 40,6%. Проницаемость имеет значения в пределах от 96,5-11,04х10^-3мкм². Основную долю проницаемости обеспечивают поры разного радиуса. Наиболее распространенные в этой группе поры радиусом 6,3-10 мкм, содержание которых составляет 3-17,7%. Они обеспечивают от 34 до 55,1% всей проницаемости коллекторов.

Коллекторы V класса представлены алевролитами или разнозернистыми песчаниками со значительным (до 30-35 %) количеством глинистого или глинисто-карбонатного цемента. Максимальные значения пористости насыщения в коллекторах V класса составляют 16%, минимальные - 11,09%. Проницаемость колеблется от 1,2 до 9,54х10^-3мкм².

Для природных резервуаров среднемиоценового комплекса флюидоупорами являются мощные глинистые толщи, развитые в чокраке, карагане и конке. Коллекторы здесь имеют локальное распространение и надежно изолируются не только по вертикали, но и по латерали, что обуславливает существование в них АВПД.

Коллектора в чокракских отложениях связаны с песчаными линзами, формирующимися при выносе терригенного материала по каналам, лопастям и рукавам палеоаван-дельты. Поэтому так называемая пачка - это не синхронный, плащевидный коллектор, а серия изолированных песчаных линз, образованных на данной территории часто независимо друг от друга и не одновременно, но в достаточно узком временном диапазоне, сменяемом углублениями моря и выносом большой массы глинистого материала.

Зональный прогноз распространения коллекторов в чокракских отложениях осуществлен на основе комплекса следующих прогнозных признаков:
- анализ распределения общих толщин различных частей чокракского комплекса;
- анализ сейсмических атрибутов.

Карты толщин всего комплекса чокракских отложений и его нижней части, от подошвы чокрака до кровли пачки IV (до стадии активного оползания) демонстрируют значительную дифференциацию этих отложений, как между различными оползневыми блоками, так и внутри каждого отдельного блока.

Ареал развития высоких амплитуд отражений, характеризующих наличие песчанистых участков, имеет субмеридиональное простирание, протягиваясь широкими полосами в восточной, центральной и западной частях участка. Сама конфигурация этих участков развития максимальных амплитуд отражений подтверждает их генезис как отложений палеорусла, протягивающегося с север-северо-востока на юг-юго-запад практически через всю Сладковско-Морозовскую тектоническую зону.

Итогом зонального прогноза является схема распределения песчаных тел пачки IV. Здесь показаны контуры рукавов палеоавандельты, внутри которых расположены единые геологические тела - тонкопереслаивающиеся алевролито-песчаниково-глинистые пачки. Здесь же отмечены области увеличения песчанистости (и соответственно пористости) этих пачек (рис. 3).

Песчаные линзы пачки IV принадлежат трем лопастям: Варавенско-Мечетской на западе, Морозовско-Терноватой в центральной части участка и Сладковско-Петровской на востоке территории. В пределах лопастей можно проследить несколько палеорукавов. Так, Сладковско-Петровской лопасти принадлежат Сладковско-Морозовский палеорукав, протягивающийся от Сладковского месторождения через Южно-Сладковский блок до Северо-Морозовского блока и, южнее, Петровский палеорукав, раздваивающийся к югу. По всей видимости, изначально эти два палеорукава составляли одно целое.

Далее на запад, в пределах Морозовско-Терноватой лопасти прослеживается Морозовский палеорукав, проходящий через Варавенский, Восточно-Варавенский и раздваивающийся в Северо-Морозовском блоке. Его продолжением служат Терноватый и Беликовский палеорукава.

В пределах западной, Варавенско-Мечетской, лопасти, Варавенский рукав в районе лимана Глубокий разделяется на Западно-Морозовское и Мечетское палеорусла. На этой же широте отмечаются следы более мелких рукавов, соединявших на короткое время Западно-Морозовский и Морозовский палеорукава. Южнее, в пределах Песчаной площади Мечетский палеорукав раздваивается.

Как видим, все три выделяемых лопасти: Сладковско-Петровская, Морозовско-Терноватая и Варавенско-Мечетская сливаются на севере участка, что подтверждает единый источник сноса терригенного материала на севере.

Основные черты пространственного распределения песчаного материала внутри других пачек чокрака, в целом, сохраняются. Общность их природы состоит в приуроченности песчанистых тел - линз к основным, названным выше палеорукавам. Латеральная миграция потоков, изменение их режимов меняют лишь детали распределения песчаных линз внутри каждой пачки.