Геолого-геохимические предпосылки нефтегазоносности верхнеюрских и неокомских отложений юго-восточной части Надымской впадины

Общая характеристика работы.

Введение

Западно-Сибирский нефтегазоносный бассейн (НГБ) остается основным районом по добыче нефти и газа в России, многие месторождения находятся на заключительной стадии разработки. В связи с исчерпанием фонда крупных антиклинальных структур, с которыми связаны уникальные месторождения нефти и/или газа, поисково-разведочные работы на сегодняшний день ориентированы преимущественно на сложно построенные объекты, которые относятся главным образом, к неантиклинальным ловушкам, а также на поиск залежей не только в меловых и юрских отложениях, но и в глубокозалегающих горизонтах палеозоя. Перспективы открытия месторождений в недостаточно изученных районах высоки.

Настоящая работа посвящена изучению условий формирования месторождений нефти и/или газа в пределах юго-восточной части Надымской впадины. Современная оценка перспектив нефтегазоносности любого района не может обойтись без комплексного применения геологических, геофизических и геохимических методов. Как инструмент для оценки перспектив нефтегазоносности в малоизученных районах применяется бассейновое 2D и 3D моделирование с привлечением данных геохимических исследований органического вещества (ОВ) и нефтей.

Геолого-геохимическое моделирование основано на главных положениях осадочно-миграционной теории образования нефти и газа: для формирования месторождений необходимы генерация, аккумуляция углеводородных флюидов и консервация залежей. Моделирование предполагает построение компьютерной модели каждого из вышеперечисленных процессов, что позволяет достигнуть понимания основных факторов, определивших развитие нефтегазоносных комплексов и сделать количественную оценку объемов образовавшихся, мигрировавших и аккумулированных углеводородных флюидов.

В настоящее время накоплено большое количество геолого-геохимической информации, которую необходимо обработать и переинтерпретировать с позиций новых достижений современных геофизических и геохимических методов исследования.

Актуальность работы, включающей элементы геолого-геохимического моделирования и направленной на оценку перспектив нефтегазоносности территорий, где объем поисково-разведочного бурения недостаточно полный, заключается в том, что удалось с наименьшими затратами выявить и оценить перспективные объекты для поисково-разведочного бурения.

Целью настоящей работы является геохимические исследования ОВ нефтегазоматеринских отложений и нефтей, обобщение геолого-геохимических и геофизических данных и оценка перспектив нефтегазоносности юго-восточной части Надымской впадины с использованием 2D и 3D бассейнового моделирования.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. изучение геологического строения и температурного режима Надымской впадины;
2. исследование ОВ пород и нефтей, выявление закономерностей распределения состава и свойств нефтей на изучаемой и прилегающих территориях;
3. выделение в разрезе нефтегазоматеринских толщ, пород коллекторов и ловушек, а также определение положения очагов генерации флюидов и путей их миграции;
4. моделирование процессов генерации, миграции и аккумуляции углеводородных флюидов и условий формирования залежей с использованием программных пакетов 2D и 3D бассейнового моделирования.

В работе защищаются следующие основные положения:

1. Органическое вещество баженовской свиты (основной нефтегазоматеринской толщи) в Надымской впадине - смешанного гумусово-сапропелевого состава, что снижает ее нефтегенерационные свойство по сравнению с центральными районами Западной Сибири, породы находятся на градации катагенеза МК1-МК2 в главной зоне нефтеобразования, выработанность их генерационного потенциала 30%. Второстепенными НГМП являются также глинистые разности котухтинской (родомская и тогурская пачки) и тюменской свит, а также нижней части неокомского комплекса.

2. Поступление углеводородных флюидов в залежи происходило в несколько этапов, что отразилось на молекулярном составе нефтей, в первую очередь на распределении изопреноидных углеводородов, которые отражают условия начальной стадии фоссилизации ОВ.

3. Выявлены основные очаги нефтегазогенерации (наиболее погруженная центральная часть Надымской впадины). Верхняя граница ГЗН проходит на глубине 1700 м. Переход из зоны нефтегенерации в зону газогенерации располагается на глубинах 4000-4100 м.

4. Направление миграции нефти в основном юго-западное и юго-восточное. В целом в настоящее время большая часть флюидов уже мигрировала в прилегающие районы (Сугмутское, Мало-Перевальное и Милисское месторождения). Основные перспективы связаны с юго-западной (Северо-Нумтойское, Устьевое и Верхне-Казымское поднятия) и центральной (Айхеттинское, Хеттинское, и Омрасьюганское поднятия) частями территории.

Научная новизна.

Впервые для юго-восточной части Надымской впадины выполнен полный комплекс геохимических исследований ОВ и нефтей на современном аналитическом уровне, включающий биомаркерный анализ и пиролиз. Для оценки перспектив нефтегазоносности осуществлено 2D и 3D моделирование с использованием программных пакетов Temis Suite и Trinity. По результатам бассейнового моделирования выделены очаги и оценено время генерации углеводородных флюидов, определена величина реализации потенциала выделенных НГМП, выявлены направление миграции и ловушки для аккумуляции нефти, а также оценено количество образовавшихся и аккумулированных углеводородных флюидов и положение возможных скоплений.

Практическое значение.

Полученные результаты компьютерного моделирования процессов генерации, аккумуляции и консервации нефтяных флюидов в пределах юго-восточной части Надымской впадины, где на большей части территории нет разведочных скважин, помогут оценить перспективы нефтегазоносности этой территории. Изучение процессов, протекающих в нефтяных системах этого района, позволит выявить очаги генерации нефти и/или газа, определить пути миграции, место нахождения предполагаемых скоплений и выделить наиболее благоприятные участки для проведения бурения, что очень важно для определения направлений поисково-разведочных работ.

Фактический материал и личный вклад автора. В основу диссертационной работы положены геофизические материалы, полученные компанией ОАО <Хантымансийскгеофизика> ЦАГГИ по итогам 2Д сейсморазведочных работ в 2003-2004 годах, а также региональные сейсмопрофили через Западно-Сибирскую плиту. Интерпретация геофизического материала производилась непосредственно автором совместно с преподавателями кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых МГУ. Была проведена привязка основных отражающих горизонтов с использованием данных по пробуренным скважинам в пределах сейсмопрофиля. Для построения карт отражающих горизонтов использовались результаты интерпретации сейсмопрофилей, выполненные специалистами компании ЗАО <МиМГО> им. В.А. Двуреченского под руководством профессора В.С. Славкина.

При непосредственном участии автора в лабораториях кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых было изучено более 180 образцов керна и 35 проб нефтей, а также был использован весь доступный материал не только по району работ, но и по соседним площадям (как пробы нефтей, так и опубликованные данные). Геохимические исследования проводились под руководством доктора г-м. наук О.К. Баженовой и кандидатов г-м. наук Н.П. Фадеевой и Е.В. Соболевой. Литологическое изучение пород юго-восточной части Надымской впадины проводилось под руководством доктора г.-м. наук Е.Е. Карнюшиной и ассистента Н.И. Коробовой.

При моделировании процессов генерации, аккумуляции и консервации в нефтяных системах изучаемого района использовалась геохимическая информация, структурные карты по основным отражающим горизонтам, а также учитывались опубликованные данные по температурному режиму и глубинному строению изучаемого района.

Основные методы исследования.

Основным методом, применяемым в работе для определения перспектив нефтегазоносности юго-восточной части Надымской впадины, является метод бассейнового моделирования с использованием программных пакетов Temis Suite и Trinity. Для создания корректной модели использовался широкий спектр геолого-геохимичкской информации. Для прогнозирования расположения потенциальных природных резервуаров и ловушек для нефти и/или газа использовался метод сейсмостратиграфии. Выделение НГМП и определение положения очагов нефтегенерации проводилось с помощью комплекса геохимических исследований, таких как люминесцентно-битуминологический анализ, определение содержания Сорг, пиролиз Rock-Eval, газо-жидкостная хроматография и хромато-масс-спектрометрия ОВ и нефтей, замеры отражательной способности витринита и другие исследования.

Апробация работы.

Результаты и основные положения работы докладывались на VII Международных конференциях <Новые идеи в науках о Земле>, <Ломоносов-2009>, <Ломоносов-2008>, Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов <Молодые в геологии нефти и газа> ВНИГНИ 2010. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, включающих тезисы докладов на международных конференциях.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа содержит 162 страницы текста, состоит из 5 глав, введения и заключения. Работа иллюстрирована 43 рисунками. Список использованной литературы насчитывает 109 наименований.

Благодарности.

Автор искренне благодарен научному руководителю Е.В. Соболевой и сотрудникам кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых МГУ им. М.В. Ломоносова М.К. Иванову, Ю.К. Бурлину, Т.А. Кирюхиной, Н.Ш. Яндарбиеву, С.В. Фролову, Е.Е. Карнюшиной А.И. Конюхову, Н.П. Фадеевой, К.А. Ситар, М.А. Большаковой, Е.Н. Полудеткиной за неоценимую помощь и консультации в написании этой работы.