Формирование и нефтеносность высокоизменчивых среднеюрских природных резервуаров на западе Широтного Приобья

Глава 4. Закономерности распределения и условия формирования коллекторов в отложениях тюменской свиты на западе Широтного Приобья.

Созданные на основе подобранного комплекса методических подходов геологические модели пластов тюменской свиты позволили провести детальный анализ строения отдельных площадей запада Широтного Приобья (Большая, Галяновская, Кислорская, Ольховская, Песчаная, Сергинская, Средне-Лыхминская и Средне-Назымская площади).

В результате анализа детальных геологических моделей (в том числе и трехмерных) перечисленных локальных объектов в сочетании с зональными и локальными палеореконструкциями западной части Широтного Приобья удалось выявить закономерности распределения коллекторов в отложениях тюменской свиты, связанные с определенными обстановками осадконакопления.

4.1. Палеоструктурные реконструкции на время формирования cреднеюрских отложений на западе Широтного Приобья

Важное влияние на обстановки осадконакопления, а соответственно, и на распространение коллекторов с различными ФЕС оказывает палеоструктурный план (В.А.Гроссгейм и др., 1984, А.А.Нежданов, 2004, В.Т.Фролов, 1984 и др.).

Для палеореконструкций в работе использовался метод, основанный на изучении карт общих толщин, заключенных между основными реперными горизонтами (поверхность доюрского основания или кровля шеркалинской (котухтинской) свиты - кровля тюменской свиты).

В пределах изучаемого района на западе Широтного Приобья в палеорельефе на начало формирования отложений тюменской свиты выделялись три региональные палеоструктурные зоны, отличающиеся друг от друга общей степенью погруженности. В современном тектоническом плане (В.И.Шпильман и др., 1998) данные зоны соответствуют отдельным геоблокам: Висимско-Хашгортской гряде и Чуэльскому выступу на западе, Фроловской мегавпадине на востоке и зоне их сочленения в центре.

Помимо закономерностей палеоструктурного плана зонального уровня на изучаемых участках выделены две группы палеоподнятий. К первой группе относятся палеоподнятия, имеющие относительно небольшие амплитуды и площади (Песчаное, Сергинское, Кислорское). Ко второй группе - палеоподнятия со значительной амплитудой и достаточно большой площадью (Средне-Назымское, Большое). Наибольшей амплитудой характеризовалось Большое палеоподнятие.

4.2. Закономерности распределения и условия формирования коллекторов в отложениях тюменской свиты на западе Широтного Приобья

Отложения нижне- и среднетюменской подсвит, как показали проведенные исследования, характеризуются преимущественно невысокими ФЕС и дебитами, а также ограниченным распространением коллекторов. Это обусловлено в большей степени континентальным режимом осадконакопления при отсутствии крупных палеоречных систем. В связи с этим они не являются на сегодняшний день перспективными объектами на изучаемых площадях запада Широтного Приобья.

В отложениях верхнетюменской подсвиты на западе Широтного Приобья в отличие от разреза нижней и средней подсвит значительно увеличивается доля песчаного материала и улучшаются ФЕС пород. Например, на Песчаной, Сергинской и Кислорской площадях доля коллекторов в разрезе пластов Ю₃ и Ю₄ достигает 70-80%, пористость составляет 17-23%, проницаемость - 15-315мД.

Улучшение ФЕС коллекторов верхнетюменской подсвиты связано с улучшением сортировки песчаного материала, что является следствием усиления влияния на седиментацию морских обстановок относительно времени накопления осадков нижней и средней подсвит. Об этом свидетельствуют: снижение содержания углей в разрезе, достигающее 14% (в пластах нижней и средней подсвит 20-30%), отмечаемые в керне следы жизнедеятельности морских организмов (ходы илоедов, остатки раковин фораминифер), увеличение доли прослоев известковых разностей, характерные для морских отложений особенности распределения песчаного материала и текстуры.

Литолого-фациальный анализ, выполненный с привлечением детальных трехмерных геологических моделей, созданных на основе взаимоувязанных данных сейсморазведки и глубокого бурения (ГИС, керновый материал), и зональных палеоструктурных реконструкций, показал, что постепенное повышение уровня моря в байосско-батский век в сочетании с расположением источников и направлением сноса песчаного материала обусловили различное распределение коллекторов в пределах двух выявленных групп палеоподнятий (малоамплитудных и высокоамплитудных) как во время формирования пласта Ю₄, так и пластов Ю₂-Ю₃. Поэтому целесообразно детально рассмотреть закономерности распределения коллекторов указанных пластов отдельно для каждой группы палеоподнятий. Отметим, что большинство этих поднятий выражены в современном структурном плане тюменской свиты и, соответственно, формируют ловушки УВ, а значит, имеют большое значение в нефтегеологическом смысле.

Пласт Ю₄

В пласте Ю₄ в настоящее время открыты наиболее высокопродуктивные залежи тюменской свиты (Песчаное месторождение). Вместе с тем на ряде месторождений дебиты нефти не превышают 10 м³/сут (Средне-Назымское и Галяновское) или являются непромышленными (Большое и Ольховское).

Пласт Ю₄ в пределах первой группы палеоподнятий (относительно невысокие) формировался при существенном влиянии морских процессов седиментации в то время, как на палеоподнятиях второй группы, характеризовавшихся бoльшими амплитудами, осадконакопление происходило при доминировании субаэральных условий.

Высота палеоподнятий первой группы (Песчаное, Сергинское, Кислорское) являлась оптимальной для проявления морских волновых процессов седиментации. Это обусловило формирование в их сводовых, присводовых частях волновых аккумулятивных песчаных тел с высокими ФЕС.

Волновые аккумулятивные песчаные тела выявлены на Песчаной, Сергинской и Кислорской площадях. Они приурочены к сводовым и присводовым частям палеоподнятий, обладают высокими ФЕС (Нэф - более 10м, Кп - 17-18%, песчанистость - 0,8д.ед, Qж - 14-39 м³/сут (без ГРП), Qж - 34-105 м³/сут (после ГРП)). Для них характерны преимущественно мелко-среднезернистый состав, наличие примеси крупных зерен, причем зернистость закономерно увеличивается вверх по разрезу. Песчаники обычно хорошо отсортированы, зерна и обломки полуокатанные, примесь слюды и растительных остатков незначительная. Текстура песчаников преимущественно массивная. Отложения аккумулятивных песчаных тел диагностируются по "регрессивному" облику каротажных кривых (ПС, РК). В плане аккумулятивные песчаные тела имеют линзовидную, удлиненную или "кольцевую", изометричную форму, в разрезе часто характеризуются более плоской подошвой и выпуклой кровлей.

Наличие таких образований в пределах рассматриваемых палеоподнятий обеспечивалось тем, что обломочный материал, поступающий в морской бассейн речными выносами дополнительно намывался в результате волновой деятельности на отмелых участках, где подвергался интенсивной переработке и сортировке, что способствовало формированию высоких коллекторских свойств пород.

В пределах второй группы палеоподнятий (Средне-Назымское, Большое, Ольховское), характеризовавшихся бoльшей высотой во время накопления отложений тюменской свиты, чем палеоподнятия первой группы, формирование коллекторов пласта Ю₄ происходило при слабом влиянии моря (уровень моря был ниже сводовой части поднятия), преимущественно в субаэральных обстановках. Это привело к ограничению их распространения по площади и понижению ФЕС.

На Средне-Назымской и Галяновской площадях наибольший объем песчаных осадков, характеризующихся относительно высокими ФЕС (Нэф - 10-20м, Кп - 14%, Qж - 4-9 м³/сут), сконцентрирован преимущественно в локальных прогибах, а также на склонах Средне-Назымского палеоподнятия, и связаны они с русловыми песчаниками, реже с песчаниками прирусловых отмелей. Песчаники волнового генезиса (пляжи) отмечаются только локально узкими полосами на склонах палеоподнятия.

На территории Галяновской палеовпадины более широко развиты разрезы, сложенные менее сортированными и более глинистыми песчаниками затишных участков с пониженными ФЕС (Нэф - 1,2-9м, Кп - 13%, Qн до 2,6м³/сут), что связано с более спокойной гидродинамической обстановкой.

Основной особенностью района Средне-Назымского палеоподнятия и отличием его от вышерассмотренных палеоподнятий первой группы является отсутствие аккумулятивных песчаных тел в пределах его вершин, представлявших собой временные острова. Осадконакопление в пределах временных островов происходило в субаэральных условиях, о чем свидетельствует наличие в керне многочисленных обрывков углефицированных корней растений, а также значительное содержание в пласте Ю₄ прослоев углей (18%).

Помимо того, что в районе Большой, Ольховской площадей находились наибольшие по амплитуде палеоподнятия, палеоструктурные построения показали их отдаленность от источников сноса. Данные обстоятельства обусловили относительно ограниченное поступление в пределы Большой и Ольховской площадей обломочного материала, а также незначительное по сравнению с вышеописанными районами влияние моря на перемыв осадков.

В результате этого в описываемом районе происходило накопление преимущественно алеврито-глинистых осадков в условиях прибрежной, временами заболачиваемой, аллювиальной равнины. Разрез пласта Ю₄ отличается сильной расчлененностью, слабой сортировкой обломочного материала, низкими ФЕС (Кп - 13%, Кпр - 0,2мД) и ограниченным, прерывистым распространением на площади коллекторов.

Пласты Ю₂, Ю₃

Во время формирования пластов Ю₂ и Ю₃ усиление морского режима в целом продолжилось, и его влияние на осадконакопление усилилось, однако объем поступающего в бассейн песчаного материала сократился. Палеоподнятия первой группы (небольшие амплитуды) оказались в зоне глубин, слабо доступных действию морских волн, а в пределах палеоподнятий второй группы с относительно бoльшими амплитудами субаэральные обстановки сменились прибрежно-морскими мелководными со значительным влиянием на осадки волновых процессов.

В пределах первой группы палеоподнятий в этих пластах по сравнению с Ю₄, в целом, наблюдается уменьшение песчанистости, ухудшение ФЕС коллекторов.

На Песчаной и Сергинской площадях повышение уровня моря во время формирования пласта Ю₃ уже не обеспечивало в пределах Песчаного и Сергинского палеоподнятий активную волновую переработку обломочного материала и, соответственно, развитие мощных аккумулятивных тел.

Дальнейшая морская трансгрессия во время формирования пласта Ю₂ привела в целом к уменьшению песчанистости разреза за счет резкого сокращения поступления в бассейн терригенного материала. Здесь практически повсеместно развиты маломощные (до 5м) покровные глинисто-алевритовые песчаники с невысокими ФЕС.

Палеоподнятия второй группы за счет бoльшей амплитуды с повышением уровня моря, напротив, оказались в зоне оптимальных глубин для накопления песчаных осадков и их лучшей сортировки. В результате здесь отмечается увеличение площади распространения песчаников в пластах Ю₂-Ю₃ по сравнению с пластом Ю₄ и улучшение их ФЕС.

На Средне-Назымской площади во время формирования пластов Ю₂ и Ю₃ дополнительный перемыв песчаного материала в условиях аккумулятивной отмели обеспечил наличие высокоёмких песчаников на участках локальных палеоподнятий. В этих условиях формировались коллекторы с относительно высокими ФЕС (Нэфф - 9 м, Кп - 14-15%, дебиты нефти достигают 25 м³/сут).

В районе Галяновской палеовпадины повышение уровня моря, наоборот, привело к установлению ещё более застойных условий осадконакопления, уменьшению площади распространения песчаников и увеличению глинистости разреза пластов Ю₂-Ю₃.

На территории Большой и Ольховской площадей, где присутствовали наиболее высокоамплитудные палеоподнятия, повышение уровня моря привело к расширению площади развития песчаников только во время формирования пласта Ю₂. При этом песчаные отложения широко распространились в районах сводов и в присводовых частях палеоподнятий, где их эффективные толщины достигли 10-12м.

Однако в целом, несмотря на расширение площадей распространения песчаников в пласте Ю₂ на Большой и Ольховской площадях, степень песчанистости и ФЕС коллекторов (Кп - 13%, Кпр - 0,15мД) остались ниже, чем на остальных рассматриваемых площадях, что, как уже отмечалось, связано с их отдаленностью от источников сноса.

4.3. Зональные палеогеографические реконструкции на время формирования отложений верхнетюменской подсвиты в связи с перспективами обнаружения в них высокоемких коллекторов

Выполненные автором палеоструктурные реконструкции, анализ детальных геологических моделей по локальным объектам с выявлением закономерностей распределения коллекторов, связанных с определенными обстановками осадконакопления, а также привлечение региональных исследований, проведенных разными учеными (п. 1.3), позволили уточнить палеогеографию территории исследований для пластов верхнетюменской подсвиты (Ю₂-Ю₄) на западе Широтного Приобья.

В результате выяснилось, что во время формирования пласта Ю₄ на территории исследования существовали три основные области: 1 - область наиболее устойчивого тиховодного морского осадконакопления; 2 - области преимущественно континентального (субаэрального) режима; 3 - переходная область с переменным влиянием континентального и морского режимов.

В пределах переходной области происходила периодическая смена мелководно-морских и прибрежных условий осадконакопления. Здесь, с одной стороны, происходила основная разгрузка обломочного материала, поступавшего преимущественно с юга и запада Западной Сибири. С другой стороны, на этапах устойчивого повышения уровня моря (трансгрессий) здесь в мелководной части морского бассейна, расположенной вблизи участков с преимущественно континентальным режимом (внешняя часть переходной зоны), происходила волновая переработка отложений с образованием мощных аккумулятивных песчаных тел (баров, аккумулятивных отмелей, пляжей и др.), для которых характерны наиболее высокие ФЕС по сравнению с другими генетическими типами отложений верхнетюменской подсвиты. В основном они формировались в пределах сводовых и присводовых частей относительно малоамплитудных палеоподнятий (первая группа - Песчаное, Кислорское, Сергинское и др.) (п.4.2.) (рис.1).

Предположительно в аналогичных условиях осадконакопления во время формирования пласта Ю₄ находился ряд малоамплитудных поднятий, расположенных в западной части Красноленинского свода, центре и юго-востоке Сергинского куполовидного поднятия, центре Чуэльского выступа, крайнем северо-востоке Березовской моноклинали, на локальных участках северо-запада Фроловской мегавпадины (рис.1). Независимым подтверждением того, что именно пласт Ю₄ является здесь наиболее перспективным для разработки в пределах выделенных поднятий, служат данные официальных оценок по добыче нефти. Так, например, на Сыньеганском месторождении ведется добыча нефти из пластов верхнетюменской подсвиты, причем из пласта Ю₄ её уровень практически в два раза превышает совместную добычу из пластов Ю₂ и Ю₃. На Талинском месторождении из всех осваиваемых пластов тюменской свиты (Ю₂-Ю₅, Ю₇) добыча из пласта Ю₄ ведется в несколько раз успешнее. Добыча на перечисленных объектах составляет 10-100 тыс.т. в год.

Во время формирования пластов Ю₂ и Ю₃ в целом средний уровень моря был более высоким, чем во время формирования Ю₄. В результате этого в пределах исследуемой территории произошло трансгрессивное смещение всех палеогеографических зон.

В период высокого для времени формирования пластов Ю₂-Ю₃ стояния уровня моря, те участки, которые во время накопления осадков пласта Ю₄ входили в зону высокой гидродинамики, оказались на глубинах, слабо доступных действию морских волн. В связи с этим здесь уже не происходило активного формирования мощных аккумулятивных песчаных тел. Теперь относительно высокоамплитудные палеоподнятия (вторая группа - Средне-Назымское, Большое, Ольховское и др.) (п.4.2) оказались на глубинах, оптимальных для волновой переработки осадочного материала, и в пределах их сводовых и присводовых частей происходило формирование аккумулятивных песчаных тел с высокими и приемлемыми ФЕС. Однако, в целом, нужно отметить, что ФЕС коллекторов пластов Ю₂-Ю₃ несколько ниже, чем в Ю₄, что, вероятно, связано с уменьшением привноса песчаного материала на территорию исследований из-за уменьшения площади размыва при развивающейся трансгрессии.

Предполагаемыми участками развития аккумулятивных песчаных тел в пластах Ю₂ и Ю₃, подобных изученным, могут являться локальные высокоамплитудные палеоподнятия, приуроченные к центральной части Красноленинского свода, югу и западу Сергинского куполовидного поднятия, Яхлинской мегаседловине, западу и востоку Чуэльского выступа, восточной части Березовской моноклинали, Елизаровскому прогибу (элемент Фроловской мегавпадины) (рис.1).

Это подтверждается данными А.А.Нежданова, В.В.Огибенина (1982), а также материалами официальных оценок, из которых видно, что в пределах некоторых из выделенных поднятий пласты Ю₂-Ю₃ действительно являются наиболее перспективными для разработки. Например, на Западно-Тугровском, Каменном месторождениях нефтеносными являются все пласты верхнетюменской подсвиты, но добыча ведется только из пластов Ю₂-Ю₃. На Ем-Еговском и Пальяновском месторождениях нефтеносен весь разрез тюменской свиты, но осваивается только верхняя подсвита, причем из пластов Ю₂-Ю₃ добыча намного успешнее (в 4 раза больше), чем из пласта Ю₄. Добыча на перечисленных объектах составляет 10-30 тыс.т. в год.

ВЫВОДЫ по главе 4

1. Установлено, что на западе Широтного Приобья в пластах верхнетюменской подсвиты в определенных условиях формировались коллекторы с высокими ФЕС, способными обеспечить рентабельную добычу нефти (Песчаное и др. месторождения). Открытие новых залежей в отложениях тюменской свиты, подобных Песчаному месторождению, возможно на основе изучения особенностей палеоструктурного плана и фациально-палеогеографических закономерностей формирования и распространения коллекторов с высокими ФЕС, выявленных по результатам детального геологического моделирования.

2. На западе Широтного Приобья локальные особенности палеорельефа в условиях нарастающего влияния моря играли значительную роль в распределении коллекторов в отложениях верхнетюменской подсвиты. Это проявлялось по-разному в зависимости от положения уровня моря, близости источников сноса и интенсивности их размыва. Выделены две группы локальных палеоподнятий, отличающихся по относительной амплитуде и площади.

3. В пределах палеоподнятий первой группы (относительно невысоких) лучшими перспективами обладает пласт Ю₄, а в пределах палеоподнятий второй группы (относительно высокоамплитудных), напротив, - пласты Ю₂-Ю₃. Это обусловлено тем, что в условиях постепенного наступления моря сначала (во время накопления осадков пласта Ю₄) вершины небольших по амплитуде палеоподнятий, а в последствии (во время накопления осадков пластов Ю₂-Ю₃) относительно высокоамплитудных палеоподнятий находились на глубинах моря, оптимальных для волнового воздействия. Это способствовало формированию в их пределах аккумулятивных песчаных тел (баров, отмелей и др.), характеризующихся наиболее высокими ФЕС коллекторов.

4. Палеогеографические реконструкции показали, что выделенные палеоподнятия приурочены к внешним (прибрежным) частям переходных областей, примыкающим к участкам с преимущественно континентальным режимом осадконакопления. Данные зоны подвергались влиянию волновой переработки при высоких стояниях уровня моря, что способствовало формированию высокоемких аккумулятивных песчаных тел. Именно с такими зонами на западе Широтного Приобья связаны основные перспективы обнаружения высокоемких коллекторов и, соответственно, промышленно значимых залежей нефти в пластах Ю₂-Ю₃ и Ю₄ (рис.1).