Геолого-геохимические предпосылки газонефтеносности юрских отложений Южно-Карской впадины

Глава 4. Юрские газонефтематеринские породы Ямальской и Южно-Карской ГНО.

В данной главе приводятся результаты геохимических исследований образцов керна юрских отложений Бованенковского, Восточно-Бованенковского, Харасавэйского, Восточно-Харасавэйского, Арктического, Нейтинского, Малыгинского и Новопортовского месторождений п-ова Ямал. Образцы НГМТ исследовались методом пиролиза Rock-Eval, битумоид извлекался методом <холодной> экстракции в условиях многократной смены растворителя (хлороформ) и анализировался методом газожидкостной хроматографии и хроматомасс-спектрометрии.

По результатам исследований к нефтегазоматеринским толщам в нижнеюрском интервале разреза отнесены отложения левинской и китербютской свит, в среднеюрском - лайдинской и леонтьевской, в верхнеюрском - абалакской и баженовской свит. В качестве потенциальных НГМТ рассматриваются глинисто-углистые пачки вымской и малышевской свит, в меньшей степени - шараповской и надояхской.

Содержание РОВ в породах левинской свиты варьирует от 0,2% на Арктической до 0,5-0,7 % на Новопортовской и 1,2 % на Бованенковской площади. Выход битумоида составляет 0,05-0,10 %. В качественном отношении в исследованных образцах Бованенковского и Новопортовского месторождений установлен II-III (сапропелево-гумусовый) тип ОВ. Степень зрелости ОВ исследованных образцов довольно высокая - значения Tmax варьируют от 460 оС на Новопортовском до 482^оС (градации катагенеза МК4-5) на Арктическом месторождениях. По значениям остаточного генерационного потенциала, согласно классификации Б.Тиссо и Д. Вельте (1981), отложения свиты на Арктическом месторождении относятся к категории бедных - 0,15 мгУВ/г породы, на Бованенковском и Новопортовском месторождениях - к средним (0,3-0,49 мгУВ/г породы). На настоящий момент отложения левинской свиты могут быть отнесены к преимущественно газопроизводящим. Этому способствует преимущественно смешанный тип ОВ, нахождение отложений в зоне газового окна.

Согласно существующим расчетам накопление глинистых осадков китербютской свиты происходило в условиях самой крупной нижне-среднеюрской трансгрессии, когда глубина раннетоарского моря могла достигать 400 м (Ф.Г. Гурари и др., 2005). Содержание Сорг в породах довольно высокое - от 0,96 до 5,2 %, средние значения составляют 1,66%. Наименьшие значения фиксируются для Нейтинского месторождения. Выход битумоида составляет 0,08-0,19%, значения коэффициента битуминозности (β) не превышают 4%, что свидетельствует об остаточном характере битумоида. По значениям водородного индекса (HI, мгУВ/гТОС) ОВ китербютских отложений относится к смешанному гумусово-сапропелевому (III-II) типу, примесь гумусовой компоненты незначительна и уменьшается в сторону акватории Карского моря (от Новопортовского к Бованенковскому месторождению). В этом же направлении увеличивается катагенетическая преобразованность ОВ. По результатам пиролитических исследований китербютские отложения на сегодняшний день следует рассматривать как преимущественно газо- или конденсато генерирующие. Однако преобладание сапропелевой компоненты в исходном ОВ позволяет предполагать генерацию жидких УВ на начальных градациях мезокатагенеза.

Содержание РОВ в образцах лайдинской свиты варьирует от 0,64 до 2,38%, среднее значение составляет 1,53%. В качественном отношение во всех образцах установлен смешанный III-II тип органического вещества. Преобладающая доля сапропелевой компоненты зафиксирована в образцах Малыгинского и Харасавэйского месторождений. Сапропелевая природа исходного ОВ подтверждается результатами газовой хроматографии. Отсутствие высокомолекулярных n-алканов, а также максимум в относительно низкомолекулярной области (приходится на n-C15) типичны для морского ОВ. Незначительное преобладание пристана над фитаном (Pr/Ph = 1,33-1,93) свидетельствует о слабо окислительных условиях формирования исходного ОВ.

Современные значения водородного индекса пород лайдинской свиты не превышают 85 мгУв/г Сорг, что в совокупности со смешанным типом ОВ свидетельствует об остаточном газогенерационном потенциале отложений. По значениям Tmax пиролиза, изменяющимся в пределах 455-465^оС (градации МК3-4), отложения находятся на завершающей стадии генерации жидких УВ.

Отложения леонтьевской свиты накапливались в условиях нижней сублиторали (глубина моря до 200 м) (Гурари Ф.Г., 2005). Концентрации РОВ в породах варьируют от 0,53 до 1,33%. Выход битумоида равен 0,02% на Арктической площади до 0,09% на Бованенковской, максимальные его содержания отмечены на Новопортовской площади - 0,19%. Значения битуминозного коэффициента (βХБ) варьируют от 1,74% до 5,66%, что свидетельствует об остаточном характере битумоидов. В качественном отношении ОВ леонтьевской свиты относится к II-III типу, что свидетельствует о значительном привносе остатков наземной растительности в морской бассейн. Это подтверждается и бимодальным распределением н-алканов с максимами в n-С15 и n-С23, реже в более высокомолекулярной области (n-С29), отношением Pr/Ph > 2. Более благородное, сапропелевое (II тип) вещество наблюдается в отложениях свиты на Харасавэйском месторождении, что может говорить об углублении бассейна седиментации в северо-западном направлении. Зрелость ОВ изменяется в широком диапазоне. Наименее преобразованное ОВ характерно для образцов Новопортовского и Нейтинского месторождений - значения Tmax 430-442^оС (градации МК_1-2). Более высокие значения отмечаются для Арктической и Восточно-Бованенковской площадей - 446-451^оС (градации МК_2-3). Максимальные значения Tmax зафиксированы на Харасавэйском месторождении - 471-474о^оС (градация МК₄). В целом по значениям пиролитических параметров отложения леонтьевской свиты способны генерировать углеводороды преимущественно газовой природы.

Накоплению глинистых отложений абалакской свиты способствовала крупная трансгрессия келовейского времени. Содержание РОВ в образцах изменяется от 0,35 до 1,21%. Наименьшие значения зафиксированы в образцах Нейтинского, Малыгинского и Восточно-Бованенковского месторождениq (0,35-0,48%). Рост концентраций наблюдается в сторону акватории Карского моря (Харасавэй-Бованенковская зона). В качественном отношении в изученных образцах преобладает смешанное гумусово-сапропеливое ОВ, среди n-алканов преобладают гомологи n-С13 - n-С16, что свидетельствует о широком развитии на этом участке фитопланктона (Ф.Г. Гурари и др., 2005). Условия осадконакопления менялись от восстановительных (Pr/Ph = 1,3) на Южно-Тамбейской площади до окислительных (Pr/Ph = 2,3-3,8) на Нурминской и Новопортовской месторождениях. Степень катагенетической преобразованности ОВ не высокая - значения Tmax пиролиза 434-442^оС (градация МК₁). Сохраняется тенденция ее увеличения в сторону акватории (457-469^оС на Харасавэйском месторождении). Генерационный потенциал отложений изменяется в интервале 0,11-0,41 мгУВ/г породы, средние значения 0,25, что наряду со смешанным типом ОВ снижает нефтегенерационные возможности свиты. Максимальные значения потенциала отмечены на Восточно-Бованенковской площади - до 2,45 мгУВ/г породы.

Отложения баженовской свиты традиционно рассматриваются в качестве основной нефтематеринской толщи Западно-Сибирского НГБ. Баженовские отложения на п-ове Ямал, в отличие от центральных районов Западно-Сибирского бассейна, характеризуются менее богатым нефтегенерационным потенциалом. Содержание Сорг в глинах в среднем составляет 2% и увеличивается от Нейтинского месторождения в северо-западном направлении (0,8%) к Харасавэйскому (4,8%) и юго-восточном - к Новопортовскому (2,6%). В качественном отношении в отложениях баженовской свиты достаточно отчетливо установлен II тип ОВ. Однако наличие высокомолекулярных n-алканов (до n-C33) свидетельствует о примеси гумусового ОВ. По значениям Tmax (432-463^оС) пиролиза отложения находятся в области нефтяного окна. Увеличение зрелости наблюдается в северо-западном направлении (Харасавэйское и Малыгинское месторождения). По результатам пиролиза баженовская свита обладает довольно хорошим нефтегенарционным потенциалом - до 6,85 мгУВ/г породы, средние значения составляют 2,5-2,9 мгУВ/г породы, что позволяет рассматривать ее как преимущественно нефтегенерирующую.

Таким образом, в юрском разрезе отчетливо установлено 6 нефтегазоматеринских толщ: левинская (J₁p₁¹-2¹), китербютская (J₁t₁¹), лайдинская (J₂a), леонтьеская (J₂bj_1-2), абалакская (J₂cl₂ - J₃km) и баженовская (J₃v₃ - К₁b). В виду довольно высокой степени зрелости и преимущественно смешанного типу ОВ все их следует рассматривать как газогенерирующие. Исключение составляют китербютская и баженовская толщи, в которых фиксуруется наиболее благородное ОВ, близкое к сапропелевому. Рост катагенеза и уменьшение генерационного потенциала происходит в северо-западном направлении в сторону Харасавэйского месторождения.

Помимо основных НГМТ по результатам пиролиза в разрезе юрских отложений, накопленных во время понижения уровня моря, выделяются локальные глинистые пачки с хорошими качественными и количественными характеристиками ОВ, что позволяет рассматривать их в качестве НГМТ. Приурочены они главным образом к отложениям вымской и малышевской свит, реже - шараповской и надояхской.

Содержание РОВ в глинистых отложениях шараповской свиты достигает 1,66 %, выход битумоида от 0,1 до 0,2 %. По значениям Tmax пиролиза катагенез ОВ соответствует градации МК₄, что говорит о генерации газоконденсатных УВ. Одномодальное распределение алканов с максимумом в n-C19 характеризует ОВ битумоидов шараповской свиты как морское. Однако значения Pr/Ph > 1 (в среднем 1,4-1,6) и наличие высокомолекулярных алканов (до n-С34) указывают на привнос континентальной органики. Вероятнее всего отложения шараповской свиты накапливались в условиях мелководного шельфа и/или прибрежно-морской равнины.

Отложения надояхской свиты накапливались в условиях прибрежно-морской равнины с неустойчивым положением береговой линии (Гурари Ф.Г. и др., 2005). Максимальные концентрации Сорг отмечены на Бованенковском месторождении (1,66 %). В сторону Восточно-Бованенковского и Нейтинского месторождений происходит снижение содержаний РОВ до 0,68-1,08 %. По значениям Tmax отложения надояхской свиты находятся на завершающей стадии нефтегенерации (451-465^oС). Тип органического вещества по результатам пиролиза и газовой хроматографии установлен как смешанный - сапропелево-гумусовый.

Отложения малышевской свиты накапливались в различных фациальных обстановках - от прибрежных на юге п-ва Ямал до глубоководно-шельфовых на его северных территориях, и, предоположительно, в пределах акватории. Концентрации РОВ здесь также довольно высокие (1,1-3,66%), увеличение происходит в северо-западном направлении. Подобная тенденция прослеживается и в изменении Tmax пиролиза (от 442 на юге п-ова до 470^оС на Харасавэйском месорождении). Значения генерационного потенциала позволяют характеризовать данную толщу как хорошую НГМТ (в среднем 1,5-2 мгУв/г породы). Битумоиды малышевской свиты характеризуются полным рядом n-алканов (до n-C41) с некоторым преобладанием нечетных в высокомолекулярной области. В совокупности с высоким отношением Pr/Ph (>4) это указывает на гумусовый тип исходного ОВ. По данным Гордадзе Г.Н (2002) и результатам хроматомасс-спектрометрии для образцов малышевской свиты характерно преобладание регулярных стеранов С29 над С27, что также характеризует ОВ как континентальное.

Таким образом, в результате пиролитического и газохроматографического анализов глинистых прослоев коллекторских горизонтов нижней и средней юры были выделены прослои, обогащенные РОВ. В качественном отношении образцы характеризуются ОВ смешанного типа с преобладанием гумусовой компоненты, что благоприятно для генерации газовых УВ. Увеличение мощности глинистых пачек в коллекторских горизонтах наблюдается в акваторию Карского моря, что свидетельствует об улучшении экранирующих и, возможно, генерационных свойств. Однако это же значительно уменьшает фильтрационно-емкостные характеристики коллекторов.