Геолого-геохимические условия формирования нефтегазоносности Штокмановско-Лунинской мегаседловины

Глава 4. Мезозойские нефтематеринские породы Баренцевоморского шельфа.

В этой главе подробно описана история геохимических исследований проводившихся на шельфе Баренцева моря. Мезозойские отложения арктического шельфа изучались такими учеными-исследователями как: В.М.Безруков, Е.Г Бро, И.Ю.Винокуров, Е.В.Гарибьян, Е.А.Глебовская, Н.К.Гудкова, А.И.Данюшевская, Т.А.Кирюхина, Б.А.Клубов, Г.Л.Корюкин, Е.А.Рогозина, Н.П.Фадеева, Т.Г.Чернова, Е.П.Шкатов, N.Arhus, P.W.Brooks, G.Elvebakk, A.F.Embry, T.L.Leith, F.Livbjerg, A.Mork, A.Nottvedt, K.R.Stewart, H.M.Weiss и др.

Исследования, которые проводились на шельфе Баренцева моря, позволяют выделить в пределах БМШ две основные мезозойские газонефтематеринские толщи - отложения среднего триаса и верхней юры. В палеозойских отложениях к нефтегазоматеринским относят породы доманикового типа верхнедевонского возраста, визейские отложения, артинско-сакмарские и кунгурские породы нижней перми.

Нами были исследованы образцы триасовых и юрских отложений архипелагов ЗФИ и Шпицберген, юрских отложений из западной (месторождение Сновит) и центральной (месторождение Штокмановское) частей Баренцева моря.

Методика исследований. НМП исследовались методом пиролиза Rock-Eval, битумоид экстрагировался хлороформом методом холодной экстракции, состав средней части (C₁₁-С₃₂) битумоида анализировался методом газожидкостной хроматографии и методом хроматомасс-спектрометрии.

Результаты наших исследований (также как и результаты других исследователей) позволяют отнести к НГМТ отложения среднего триаса и верхней юры, но, кроме того, мы считаем, что отложения верхнего и нижнего триаса могут считаться НГМ в некоторых районах Баренцевоморского шельфа.

Отложения нижнего триаса (оленекский ярус) характеризуются повышенным содержанием органического углерода (Сорг) в западной части БМШ (до 8%) и на арх.Земля Франца-Иосифа (до 2%). Эти отложения содержат ОВ типа II и III соответственно.

Среднетриасовые отложения обладают наиболее хорошими газонефтематеринскими свойствами, но их качественные и количественные характеристики различаются в пределах различных тектонических элементов.

В южной части БМШ в глинистых и глинисто-алевритистых отложениях среднего триаса содержание Сорг как правило ниже кларкового, лишь в отдельных сероцветных пластах оно достигает 2,27% и связано с повышенным содержанием детрита высших растений.

На Земле Франца-Иосифа породы среднего триаса, вскрытые скв. Нагурская на о. Земля Александры характеризуются содержаниями Сорг близкими к кларковым (максимум для аргиллитов 0,8-0,9%). Органическое вещество III типа. В групповом составе экстрактов доминируют смолисто-асфальтеновые компоненты. Степень катагенетической преобразованности ОВ значительно варьирует (от МК₁ до АК).

В восточной части архипелага Шпицберген в анизийском ярусе отдельные мощные пласты черных карбонатных аргиллитов по содержанию ОВ (Сорг до 11,4%) близки к горючим сланцам, ОВ - сугубо сапропелевого типа. Здесь отмечаются самые высокие содержания хлороформенного экстракта (до 0,68-0,85%). Содержание масел в экстракте 54,4-81,8%, состав УВ метано-нафтеновый (Бро, 1993). Эта толща среднего триаса рассматривается как нефтематеринская с высоким потенциалом генерации жидких УВ.

Практически на всей площади БМШ, кроме о. Колгуев, ОВ среднетриасовой толщи достигло зрелости, и отложения вошли в ГЗН (МК₁-МК₃). Повышенный уровень преобразования в центральной части Западно-Шпицбергенского прогиба и в отдельных пачках на арх. ЗФИ объясняется влиянием активных тектонических процессов и широким распространением магматических тел.

Верхнетриасовые черные глины карнийского яруса арх. ЗФИ острова Греэм-Бэлл с содержанием Сорг 2-14,3%, ОВ III типа, прослеживаются на глубине около 950 м мощностью не менее 15-20 м. Максимальные содержания ОВ достигают 58,4% и приурочены к углистым прослоям в карнийских отложениях (скв. Северная). По данным А.И.Данюшевской, (1995) в составе УВ доминирует метано-нафтеновая фракция (50-70%). Среди алканов резко преобладают С₁₃-С₂₂ (остатки восков гидробионтов), отношение пристан/фитан (П/Ф) от 3 до 5; подобное распределение алканов и соотношение П/Ф характерно и для экстрактов из глин карнийского возраста о. Колгуев. Черные глины в карнийских отложениях присутствуют и на о. Хейса, содержание Сорг составляет 4-5%, битуминозность 0,2%, в составе битумоида доминирует ароматическая фракция.

Верхнетриасовые отложения арх. Шпицберген характеризуются содержанием ОВ до 1,5%, кероген III типа.

Катагенетическая преобразованность ОВ пород верхнего триаса варьирует от незрелого ОВ (R_o менее 0,5%) на о. Колгуев, до зрелого (R_o 0,95-1,0%) - в центральных частях ЮБВ и СБВ и на арх. ЗФИ.

Характерной особенностью верхнеюрских отложений БМШ является присутствие в их разрезе пород, обогащенных органическим веществом. Это темноокрашенные, черные, темно-коричневые, почти черные глинистые породы с высоким содержанием ОВ преимущественно растительного происхождения, которые условно объединены под названием <черные глины>. Высокое содержание ОВ (более 8%) роднит их с баженовитами Западной Сибири.

На шельфе БМ <черные глины> были установлены в обнажениях на островах, донных пробах и морских нефтегазопоисковых скважинах.

В Южно-Баренцевской впадине и в прилегающей к ней с юго-запада Кольско-Колгуевской моноклинали кровля <черных глин> находится на глубине от 1200 до 2314 м, а на шельфе Печорского моря - от 350 до 700 м. Стратиграфическое положение <черных глин> меняется по площади. На Печорском шельфе и южном обрамлении ЮБВ эти породы имеют средневолжский и возможно средне-верхневолжский возраст, а их мощность составляет около 10 м. В ЮБВ <черные глины> образуют две разновозрастные пачки - кимериджскую и волжскую. Мощность кимериджских <черных глин> достигает 20-35 м, а волжских - 40-47 м.

В кимериджских <черных глинах> содержание Сорг меняется от 12 до 16%, в хлороформенном экстракте масла составляют 23-29%, в их составе метаново-нафтеновые УВ 22-35%, по данным пиролиза в центральной части ЮБВ степень зрелости ОВ достигает уровня МК1, что согласуется с показателями преломления витринита, выделенного из выше и нижележащих толщ (Бро, 1993).

Тип керогена II, III и смешанные разности. К центральной части ЮБВ приурочен II тип ОВ, окраинам ЮБВ свойственен III тип ОВ (Арктические моря, 2004, Leith et al., 1992).

В западной части БМ <черные глины> были вскрыты бурением на южном борту Нордкапского прогиба. Мощность пачки 25 м, в ее составе различаются две части: нижняя - кимериджская (мощность более 9,6 м) и верхняя - верхневолжская-берриасская (ок. 13 м). В кимериджских глинах Сорг составляет 9,7-12,0%, в верхневолжских-берриасских - 22,2-23,1%.

Далее на запад норвежского шельфа верхнеюрские <черные глины> были установлены в бассейне Хаммерфест, мощность <черных глин> составляет около 50 м.

Верхнеюрские <черные глины> распространены также на о. Западный Шпицберген. Мощность <черных глин> здесь достигает 100 м. Эти отложения представлены темно-серыми и черными аргиллитами. Последние обогащены ОВ и имеют характерную листоватую отдельность.

Содержание Сорг в верхнеюрских отложениях Шпицбергена составляет 7-12%. Отложения содержат ОВ смешанного сапропелево-гумусового состава, иногда с резким преобладанием гумусового. Мощность аргиллитов обогащенных ОВ составляет первые десятки метров. <Черные глины>, выявленные в разрезах тяготеющих к западной части о. Зап. Шпицберген, где предполагается мощная зона тектонических нарушений Западно-Шпицбергенского разлома, преобразованы до градаций катагенеза МК_2-4.

Содержания органического углерода в верхнеюрских отложениях центральной части Шпицбергена около 2,5%, хлороформенного экстракта - колеблется в пределах от 0,1 до 0,4 %, максимум в распределении алканов приходится на С₂₃-С₂₄. По литературным данным (Leith et al., 1992) экстракты из верхнеюрских глин Свальбарда отличаются высокими значениями отношения пристан/фитан (от 2 до 5), наши исследования показали отношение П/Ф порядка 1,2.

Верхнеюрские отложения Штокмановского месторождения содержат 8,3-9,4% ОВ, кероген типа II, содержание битумоида 0,57 - 0,75%, максимум в распределении н-алканов приходится на четные гомологи С₁₈,С₂₀,С₂₂, отношение П/Ф 0,7-0,8.

Анализ биомаркерных коэффициентов, изменяющихся в зависимости от катагенетической преобразованности исходного ОВ, дает результаты сходные с результатами пиролитического анализа. Наименее катагенетически преобразовано ОВ черных глин центральной части БМШ (Штокмановского месторождение).

В целом можно отметить, что наилучшими качествами обладают породы центральной и южной частей БМШ (Сорг 15-25%). Образцы с архипелагов ЗФИ, Шпицберген и Новая Земля обычно содержат от 1 до 3% органического углерода.

Результаты исследований методом Rock-Eval говорят о значительном разнообразии исходного ОВ верхнеюрских пород. ОВ катагенетически не преобразованных НМП представлено керогеном типов II, II/III, III (HI>400 мг/г ТОС, 200-400 мг/гТОС, < 200 мг/г ТОС соответственно). В центральной и юго-восточной частях БМШ наиболее широко распространен кероген типа II. В западной части БМШ преобладает кероген типа III.

ОВ характеризуется разной степенью катагенетической преобразованности: от малозрелого (м-ния Штокмановское, Северо-Мурманское) до зрелого (арх. Шпицберген).

Верхнеюрские глины БМШ характеризуются относительно высоким содержанием хлороформенного экстракта (ХБА) от 0,1 до 0,5 %, достигая иногда 2%.

Таким образом, среднетриасовые отложения относятся к преимущестенно газоматеринским, а верхнеюрские - к нефтематеринским практически на всей территории БМШ. Отложения нижнего триаса - являются нефтегазоматеринскими на севере региона (арх. ЗФИ), а на юге - газонефтематеринскими; верхнетриасовые отложения характеризуются повышенным содержанием ОВ на арх. ЗФИ.