Геохимические предпосылки нефтегазоносности Анадырского бассейна

Глава 5. Условия формирования и реализации потенциала органического вещества.

5.1. Распределение и фациально-генетическая принадлежность ОВ

Потенциальные нефтематеринские толщи присутствуют по всему палеоген-миоценовому разрезу бассейна. В лаборатории органической геохимии проанализированы образцы шлама и керна из 7 скважин. Разрез снизу вверх характеризуется следующими геохимическими параметрами.

Ягельная толща мощностью от 400 м до 2100 м представлена терригенными субугленосными породами с примесью вулканогенного материала. Содержание органического углерода (С_орг) в глинистых породах изменяются от 0,19 до 4,71% (медиана 1,01%, 99 образцов). Содержание битумоида в породах невелико: хлороформенный битумоид (ХБА) - 0,004-0,09% (медиана 0,033%, 8 образцов) и спирто-бензольный битумоид (СББА) - 0,018-0,09% (медиана 0,037%). Значение коэффициента β^ХБ (степень битуминизации) не превышает 5% (медиана 3,0%), что является показателем сингенетичности битумоида. Значения генетического потенциала пород (S₁+S₂) составляют 0,3-1,2 кг УВ/т породы, величина водородного индекса (показателя качества ОВ) HI=38-329 мг УВ/г С_орг (медиана HI=90 мг УВ/г С_орг), что характеризует потенциал породы и ОВ как невысокий (рис. 3). В сторону акватории значения HI увеличиваются (в береговой скважине Лахтакская-1 HI=128-465 мг УВ/г С_орг). Малая величина генетического потенциала пород и ОВ, низкая битуминозность ОВ и преобладание кислого СББА, указывающее на сугубо гумусовый состав ОВ, свидетельствуют о незначительном вкладе толщи в реализованный потенциал бассейна на жидкие УВ.

Майницкая свита представлена сероцветными песчано-алевро-глинистыми породами. С_орг в глинистых прослоях изменяются в пределах 0,3-2,1% (медиана 0,75%, 178 образцов). Содержание ХББА составляет 0,008-0,154% (медиана 0,07%, 23 образца), СББА=0,003-0,023% (медиана 0,034%); β^ХБ = 0,2-14,6% (единичные образцы в верхней части свиты - до 45,5%, медиана 7,5%). Значительный разброс битумоидного коэффициента свидетельствует о процессах перемещения и отдачи битуминозных компонентов. S₁+S₂ = 0,1-1,3 кг УВ/т породы, HI=40-320 мг УВ/г С_орг (медиана 140 мг УВ/г С_орг). Такие значения потенциала пород и ОВ, находящихся в нижней части ГЗН, являются показателями более высокого исходного потенциала, который был по меньшей мере в 2 раза выше к началу интенсивной генерации УВ. На основании катагенетических и битуминологических показателей эту толщу можно отнести к категории нефтепроизводящих, а на юге и востоке бассейна - и к газопроизводящим. Несмотря на сравнительно невысокий потенциал этой толщи, ее большая мощность, достигающая 2100 м, позволяет рассматривать ее в качестве основной производящей как газовые, так и жидкие УВ.

Насыщенные углеводороды образцов майницкой свиты характеризуются низким содержанием высокомолекулярных алканов, о чем свидетельствует небольшой нафтеновый фон в области кипения н-алканов С₂₂-С₃₂. Распределение н-алканов носит одномодальный характер с преобладанием нечетных УВ в высокомолекулярной области; Кнч = 1,65. В максимальных количествах находятся УВ с числом углеродных атомов 25, 27, 29; отмечается низкое содержание УВ до С₁₅. Изопреноидные УВ этой группы представлены в основном пристаном и фитаном (до 75% от суммы изопренанов). Pr/Ph =3,5-6,2; Pr/н-С₁₇ < 3,5, Ph/н-С₁₈=0,18-0,54.

Собольковская свита представлена терригенными угленосными отложениями. В глинистых породах этой свиты отмечается самое низкое для разреза содержание С_орг - 0,29-3,29% (медиана 0,63%, 42 образца). S₁+S₂=0,3-1,7 кг УВ/т породы; HI=77-298 мг УВ/г С_орг (медиана 120 мг УВ/г С_орг). Содержание ХБА высокое: 0,08-0,36% (медиана 0,18%, 27 образцов). Содержание СББА заметно ниже (0,005-0,08%, медиана 0,04%); β^ХБ = 7,3-97,0% (медиана 32,0%), т.е. в отдельных образцах ОВ практически целиком представлено битумоидом. Высокие значения битумоидного коэффициента отвечают смешанным по составу битумоидам со значительной примесью аллохтонной составляющей. О широком развитии миграционных процессов свидетельствует также заметное преобладание ХБА над СББА. Состав ОВ преимущественно гумусовый, кероген III типа. Углепетрографические исследования угленосных прослоев показали, что в составе их ОВ встречаются не только витринит и фюзинит, но и резинит (смоляные тела), кутинит (т.е. липоидные компоненты) и альгинит (Маргулис, 2004). Таким образом, можно заключить, что эти угли не являются чистыми гумитами, а скорее относятся к сапропелито-гумитам.

Неблагоприятные условия для накопления ОВ (песчаные фации), гумусовый состав ОВ, характер распределения битуминозных компонентов по разрезу собольковской свиты свидетельствуют о невысоком, преимущественно газовом потенциале ОВ.

По разрезу свиты были исследованы экстракты из 24 образцов, в том числе 5 образцов с видимым нефтенасыщением (Иванов, 2004). Сумма н-алканов на насыщенную фракцию варьирует в пределах 17,2-35,9%. Среди алкановых УВ подавляющая роль отводится УВ нормального строения (до 90%). В групповом составе н-алканов мало УВ до С₁₈ (10,1-31,8%). Среди этих УВ отмечается низкая роль алканов бензиновой фракции - 1-12,3%. Pr/Ph=0,2-5,21; Pr/н-C₁₇=0,33-1,56, Ph/н-C₁₈=0,11-1,1; Кi =0,32-0,95; Pr/Ph=0,30-6,22. Качественный состав стеранов и терпанов ОВ отличается незначительно: C₂₇:C₂₈:C₂₉ = 25:26:49 - 34:32:34. Характерно резкое преобладание гопанов над стеранами, отражающее относительно высокую степень бактериальной переработки исходного ОВ. Гопаны из большей части образцов характеризуются повышенной концентрацией C₃₀ (35-46%).

Гагаринская свита представлена в основном тонким чередованием песчаников, алевролитов, глин и пластов углей. В глинистых прослоях значения С_орг=0,86-3,6% (медиана 2,72%, 56 образцов). ХБА=0,02-0,32% (медиана 0,10%), СББА=0,02-0,16% (медиана 0,07%). Степень битуминизации в целом невысокая: значения β^ХБ=0,7-8,2%, что указывает на сингенетичность битумоида. Генетический потенциал пород высокий: (S₁+S₂)=1,1-96,9 кг УВ/т породы (медиана 12,9 кг УВ/т породы); HI=78-392 мг УВ/г С_орг (медиана 219 мг УВ/г Сорг). Состав ОВ преимущественно смешанный, кероген II-III типа. Прибрежно-морской генезис толщи, высокие значения генетического потенциала углистых прослоев являются показателями присутствия в углистом веществе липоидных компонентов, т.е. эту толщу можно рассматривать не только как газоматеринскую, но и как потенциально нефтематеринскую в силу ее невысокой преобразованности. Однако в связи с нереализованностью потенциала, толща не представляет интерес с точки зрения ее вклада в нефтегазоносность бассейна.

Распределение н-алканов одномодальное с максимумом в средней части - С₂₀, С₂₂, отношение изо-С₁₉/изо-С₂₀ - 6,4-7; изо-C₁₉/н-C₁₇=1,68-4,0; значения изо-C₂₀/н-C₁₈ низкие; высокие значения имеет коэффициент Кi (за счет высокой концентрации Pr), являющимся показателем фациальной обстановки. Такие соотношения значений параметров указывают на преимущественно континентальный состав ОВ в угленосной гагаринской свите.

Автаткульская свита представлена в основном песчаниками и алевролитами с глинистыми прослоями. С_орг=0,42-1,25% (медиана 0,79%, 25 образцов); (S₁+S₂)=1,5-2,4 кг УВ/т породы (медиана 2,0 кг УВ/т породы), что находится на границе низкого и среднего потенциала породы; HI=165-227 мг УВ/г С_орг. Состав ОВ преимущественно гумусовый, кероген III типа. Содержание ХБА в породах изменяется незначительно - 0,02-0,03%; СББА=0,01-0,08% (медиана 0,07%), т. е. доля кислых компонентов в этой толще выше, чем восстановленных; β^ХБ=3,0-5,5% (медиана 4,1%), но наблюдаются единичные образцы с β^ХБ=68,3-88,0%, что свидетельствует о преобладании аллохтонной составляющей. Учитывая низкий катагенез пород и состав керогена, породы автаткульской свиты нельзя рассматривать в качестве благоприятных НМ отложений, хотя они и обладают незначительным газовым потенциалом.

Битумоиды, экстрагированные из отложений автаткульской свиты, представляют 2 типа. 1 тип характеризуется одномодальным распределением н-алканов с максимумом на средней части - С₂₀, С₂₂; Pr/Ph = 1,2-3,6; Pr/н-C₁₇=0,64-1,55; Ph/н-C₁₈ < 0,22-0,30, в высокомолекулярной области фиксируется высокий <горб>. К_i=0,25-0,55. В битумоиде 2 типа распределение н-алканов в целом сходное - широкий максимум в области С₁₈ и С₂₂. Однако соотношения изопренанов заметно ниже: изо-С₁₉/изо-С₂₀=0,63; фиксируется полное отсутствие нафтенов в высокомолекулярной части. В экстрактах характерно сходное распределение стеранов - преобладание этилхолестана C₂₇:C₂₈:C₂₉ = 23:26:51, стераны/гопаны - 0,33 и 0,09 соответственно. Распределение гопанов в обоих типах экстрактов практически полностью идентично, резко преобладает гопан С₃₀. Отмечается низкая концентрация трициклических терпанов-хейлантанов. Такой характер распределения биомаркеров является показателем исходного ОВ морского генезиса, с заметной долей примеси континентального ОВ (Peters, Moldowan, 1993). Показатели зрелости К₁=20S/(S+R), К₂=αββ/(αββ+ααα) далеки от уровня зрелости, отвечающего максимуму ГЗН.

Телекайская толща, объединяющая елисеевскую, озернинскую, эчинскую свиты, представлены пачками переслаивания песчаников, алевролитов и глин с прослоями углей. Значения С_орг варьируют сильно - 0,75-31,3% (медиана 9,95%, 58 образцов), что в основном наблюдается за счет высокого насыщения пород углистым детритом. ХБА=0,04-0,32% (медиана - 0,17%); СББА=0,01-0,6%, т.е. доля кислых компонентов в этой толще несколько выше, чем восстановленных. (S₁+S₂)=0,6-124,8 кг УВ/т породы (медиана 29,4 кг УВ/т породы), что соответствует очень высокому значению этого параметра; HI=98-324 мг УВ/г С_орг указывает на преимущественно гумусовый состав ОВ, кероген III типа. Содержание ХБА и СББА коррелирует с концентрацией С_орг и величиной генетического потенциала, что является показателем сингенетичности битумоидов. Породы обладают высоким генерационным УВ потенциалом, имеют относительно большую мощность, но низкая степень катагенеза (ПК₂ - начало МК₁) позволяет рассматривать их исключительно как потенциально нефтематеринскую свиту и, вероятно, как действующую газоматеринскую толщу.

Битумоиды, экстрагированные из отложений автаткульской свиты, характеризуются одномодальным распределением н-алканов с максимумом С₂₀, длина цепи - С_14-32, изо-С₁₉/изо-С₂₀ - 1,33, Кi {(изо-C₁₉+изо-C₂₀)/( н-C₁₇+н-C₁₈)} - 0,25; изо-C₁₉/н-C₁₇ - 0,43; изо-C₂₀/н-C₁₈ - 0,10. Низкие значения показателя зрелости, заметная аномалия в высокомолекулярной области указывают на невысокую степень превращенности УВ. Низкое содержание мальтенов, а также низкие значения битумоидных коэффициентов свидетельствует о сингенетичной природе битумоидов и смешанном составе исходного ОВ, вариации в составе которого и определяют разброс значений некоторых показателей.

5.2. Типы органического вещества и его катагенетическая зональность

В Анадырской впадине хорошо изучена катагенетическая преобразованность пород, определяемая по отражающей способности витринита (ОСВ). По результатам замеров ОСВ углей и углистых включений были рассчитаны значения ОСВ на границах отдельных литолого-стратиграфических комплексов.

Изученные образцы ягельной толщи преобразованы в пределах градаций катагенеза МК₁-МК₄ (R_o=0,62-1,28), т.е. находятся на уровне главной зоны нефтеобразования и верхней части главной зоны газообразования. В пределах центральной части Майницкого прогиба, где вскрытые отложения вышезалегающей майницкой свиты находятся на градациях катагенеза МК₃-МК₄, отложения ягельной толщи могут находиться на более высоких градациях катагенеза (до МК₅). Степень преобразованности отложений майницкой свиты соответствует градациям катагенеза МК₁-МК₄ (R_o=0,6-0,67% в северной и R_o=0,65-1,25% в южной и восточной частях бассейна). Итак, палеогеновые отложения практически повсеместно находятся в <нефтяном окне> и в полной мере формируют очаги нефтеобразования.

Неогеновые отложения в основной своей массе преобразованы в пределах градаций протокатагенеза. Значения Т_max пиролиза образцов собольковской свиты изменяются достаточно резко: T_max=409-440^oС, R_o=0,62-0,81%, что соответствует градациям катагенеза ПК₃-МК₂, а в центральной части Майницкого прогиба - до МК₃. Степень преобразованности ОВ пород гагаринской свиты соответствует концу протокатагенеза - началу мезокатагенеза (T_max=421-438^oC, Ro=0,45-0,8%); для пород автаткульской свиты эти значения - T_max=425-434^oС, R_o=0,4-0,63%; телекайской толщи - T_max=414-431^oС, R_o=0,26-0,52%.

На графике зависимости водородного индекса от Тmax образцы обладают II-III типом керогена, смешанное ОВ с различной долей гумусовой составляющей. Плиоценовые и миоценовые породы на большей части Анадырского бассейна характеризуются невысокой степенью преобразованности. Породы гагаринской и собольковской свит находятся на градации катагенеза ПК₃-МК₁. Палеогеновые отложения практически полностью находятся в зоне нефтяного окна (R_o=0.6 -1,15%, T_max=431-445^oC).

Элементный состав керогена пород в изученных образцах телекайской толщи, автаткульской, гагаринской и собольковской свит указывает преимущественно на II тип керогена, с тенденцией к III типу (H/C_ат=0,7-1,2; О/С_ат=0,15-0,35). т.е. в целом при преобладании нефтепроизводящих (-производивших) газоматеринские толщи также имеют большое влияние. Петрографический состав керогена соответствует его элементному составу. Керогены, выделенные из отложений майницкой и рарыткинской свиты, коричневато-серые, представлены микстинитом (майницкая свита), переходной разностью от витринита к фюзиниту (рарыткинская свита), что указывает на заметный вклад гумусовой составляющей и большую преобразованность. Собольковская свита охарактеризована керогеном 2 типа; керогены, выделенные из глинистых прослоев, представлены бесструктурной массой, желтовато-рыжеватой, что наряду с элементным составом указывает на увеличение доли сапропелевой составляющую (микстинит).

Завершая рассмотрение фациально-генетической принадлежности и типов ОВ и реализации его потенциала (5.1, 5.2), полученные результаты можно суммировать следующим образом. В кайнозойском разрезе бассейна отсутствуют породы с ярко выраженными нефтематеринскими свойствами. Региональный уровень катагенеза неогеновых отложений свидетельствует о том, что практически на всей территории они залегают в условиях верхней зоны газообразования. Незначительный объем нижних секций миоценового разреза достиг зоны нефтеобраэования в ограниченных районах максимального прогибания в южной части впадины. Палеогеновые отложения практически повсеместно находятся в зоне нефтеобразования и в полном объеме формируют очаги нефтеобразования.

Разрез палеоген-неогеновых отложений Анадырского бассейна представлен терригенными отложениями с существенной в отдельных частях долей углефицированного детрита, что предполагает преобладание газоматеринских пород над нефтематеринскими.

По ряду нефтегеологических признаков - преобладающему пелитовому составу отложений в разрезе, высокой обогащенности органическим углеродом и большой мощности отложений, - породы ягельной толщи, майницкой и гагаринской свит относятся к категории нефтематеринских свит с повышенным углеводородным потенциалом. При значительной степени выработанности керогена в породах ягельной толщи (до МК₅) и майницкой свиты (МК₃-МК₄) можно предположить значительный углеводородный потенциал на начало активной генерации углеводородных флюидов. Породы гагаринской свиты, находящиеся на уровне катагенеза ПК₃-МК₁ (до МК₃ в Майницком прогибе) могут являться газопроизводящими. В восточной и южной частях бассейна в качестве нефтематеринских пород можно рассматривать также породы ягельной толщи. Учитывая данные по соседнему Наваринскому бассейну (Агапитов, 2004), где пробурено 10 скважин, 7 из которых вскрыли верхнемеловые образования с высоким содержанием ОВ и высокой степенью преобразованности ОВ, есть основание предполагать, что НМ толщи присутствуют в меловых отложениях (рарыткинская свита) Анадырского бассейна.