Геология, палеогеография и нефтегазоносность малышевского горизонта (верхний байос–бат) Западной Сибири

Объектом исследования является батский резервуар Западно-Сибир- ской нефтегазоносной провинции. Он состоит из регионально нефтегазо- носной группы пластов Ю2–Ю4 верхней половины верхнего байосса–ниж- ней половины верхнего бата (проницаемый комплекс), перекрытых глини- стыми образованиями верхов бата–келловея (флюидоупор). В арктических районах Западной Сибири и в Енисей-Хатангском региональном прогибе проницаемый комплекс резервуара представлен малышевской свитой, стратиграфическим аналогом которой в северных, центральных и южных районах является верхняя подсвита тюменской свиты. Актуальность исследований. Западная Сибирь на ближайшую и сред- несрочную перспективу останется главным нефтегазодобывающим регио- ном России. В связи со значительной выработанностью активных запасов залежей нижнего мела и верхней юры, все актуальнее становится проблема воспроизводства минерально-сырьевой базы этого региона. Батский резервуар является одним из наиболее перспективных и отно- сительно слабоизученных регионально нефтегазоносных объектов За- падно-Сибирской НГП. Он никогда детально не изучался на территории всего бассейна. В то же время результаты выполненного за последние годы значительного объема геологоразведочных работ и научных исследований показали, что этот резервуар обладает высоким ресурсным потенциалом. В настоящее время в Западной Сибири на территории площадью 1,6 млн км2 в группе пластов Ю2–Ю4 открыто порядка 800 залежей углево- дородов на 360 месторождениях. Суммарные начальные извлекаемые за- пасы по всем залежам составляют: нефти и конденсата – 4,0 млрд т, газа – 4,6 трлн м3. Однако освоение их в целом по всей Западно-Сибирской НГП остается ничтожно малым. Так, степень выработанности запасов нефти от начальных составляет 8,7 %, а газа (свободного и газовых шапок) – по- рядка 0,008 %. Настоящая работа посвящена решению научной проблемы – анализу условий формирования, нефтегазоносности батского резервуара и совер- шенствованию методики поиска и разведки в нем новых скоплений угле- водородов. Необходимо подчеркнуть, что это особенно важно для цен- тральных районов провинции с уже существующей и хорошо развитой ин- фраструктурой и логистикой, где возможно осуществить продление пери- ода разработки месторождений, на которых добыча нефти из базовых за- лежей нижнего мела и верхней юры находится на зрелой или завершающей стадии. Эти обстоятельства и определяют актуальность выполненного исследо- вания. 2 Степень разработанности темы исследования В разные годы проблемами стратиграфии, литологии, палеогеографии, нефтегазоносности, геотермических условий, геохимии нефти и других среднеюрских отложений Западно-Сибирской НГП занимались: А.П. Афа- насенков, В.Б. Белозеров, В.Н. Бородкин, Ю.В. Брадучан, Л.Г. Вакуленко, И.В. Гончаров, В.В. Гребенюк, Ф.Г. Гурари, Т.И. Гурова, Е.Е. Даненберг, В.П. Девятов, В.Г. Елисеев, А.Е. Еханин, О.Г. Жеро, Н.П. Запивалов, В.А. Захаров, М.С. Зонн, А.М. Казаков, Ю.Н. Карогодин, В.И. Кислухин, А.Э. Конторович, В.А. Конторович, М.В. Корж, Н.М. Кругликов, Н.Х. Ку- лахметов, А.Р. Курчиков, Н.Я. Медведев, Н.К. Могучева, О.М. Мкртчян, А.Г. Мухер, Г.П. Мясникова, А.А. Нежданов, И.И. Нестеров, Б.Л. Ники- тенко, Е.А. Предтеченская, Л.В. Ровнина, З.З. Ронкина, Н.Н. Ростовцев, В.Н. Сакс, В.В. Сапьяник, С.Г. Саркисян, Г.П. Сверчков, З.Я. Сердюк, В.А. Скоробогатов, Л.В. Смирнов, А.П. Соколовский, В.С. Сурков, А.В. Тугарева, Г.Н. Перозио, А.Ю. Ульмасвай, С.И. Филина, А.С. Фоми- чев, Г.Г. Шемин, В.В. Шиманский, К.А. Шпильман, И.В. Шпуров, Б.Н. Шурыгин, П.А. Ян, Г.С. Ясович и многие другие. На основании результатов бурения первых глубоких скважин в 50-х – начале 60-х гг. XX века, вскрывших тюменскую свиту в южных и цен- тральных районах бассейна, многими исследователями был сделан вывод о накоплении осадков нижней и средней юры в континентальных обста- новках. По результатам опробования скважин был сделан вывод о том, что в средней юре коллекторы обладают низкими фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС), что объясняло получение малодебитных притоков нефти. В связи с этим основная проблема, которую необходимо было ре- шить заключалась в выявлении закономерностей распространения в кон- тинентальных отложениях зон с высокоемкими коллекторами. Идея о том, что в континентальных образованиях нижней и средней юры коллекторы с улучшенными ФЕС должны быть приурочены к фациям русел, впервые была сформулирована Ф.Г. Гурари, Т.И. Гуровой, Ю.Н. Ка- рогодиным, А.Э. Конторовичем, С.Г. Саркисяном, А.А. Трофимуком, С.И. Филиной и Э.Э. Фотиади в начале 70-х гг. прошлого века. Во второй половине 70-х–начале 80-х гг. прошлого столетия после от- крытия многочисленных залежей нефти в пласте Ю2 на территории Ши- ротного Приобья, Красноленинского свода, в Шаимском районе и в Том- ской области было отмечено, что высокоемкие пласты-коллекторы, как правило, связаны с рукавообразными зонами аллювиальных палеосистем. В середине 80-х гг. после открытия среднеюрских залежей на Уренгой- ском и Бованенковском месторождениях в работах В.И. Кислухина, Н.Х. Кулахметова, В.В. Рысева были высоко оценены перспективы нефтегазо- носности этой части разреза на севере бассейна. Этими исследователями 3 был сделан важный в теоретическом и практическом отношении вывод о необходимости целенаправленного поиска зон развития высокоемких кол- лекторов на склонах крупных поднятий и в долинах палеорек, где, как они полагали, в эпохи ранней и средней юры шло накопление грубо- и крупно- зернистых осадков. При поиске таких зон первостепенное значение отво- дилось палеогеографическим и палеогеоморфологическим реконструк- циям. В последние 20 лет резко увеличилось количество исследований, посвя- щенных палеогеографии Западной Сибири в юрском периоде, которые вы- полняются в региональном, зональном и локальном масштабах. В работах регионального и зонального плана большинство исследователей полагают, что накопление осадков малышевской свиты происходило преимуще- ственно в обстановках мелководного морского бассейна и его прибрежных частей. Однако для территории, где малышевскому горизонту соответ- ствует верхнетюменская подсвита, однозначности в результатах палеогео- графических реконструкций нет. Нет единого мнения и в отношении усло- вий формирования горизонта Ю2 в центральных районах Западно-Сибир- ского осадочного бассейна. Таким образом, дискуссионность вопроса об условиях образования группы пластов Ю2–Ю4 определяет актуальность выполнения палеогеогра- фических реконструкций не в целом для малышевского времени, как это традиционно представлено в многочисленных публикациях последних лет, а по отдельным его интервалам. Палеогеографические реконструкции, ко- торые являются стержневой задачей диссертационной работы, позволяют выявить пространственно-временные закономерности размещения пес- чано-алевритовых тел разного генезиса и оценить их коллекторские свой- ства. Одним из важных условий эффективного проведения геологоразведоч- ных работ является понимание закономерностей размещения залежей нефти и газа с дифференциацией их по типам флюидов и ловушек. Реше- ние этой задачи связано с анализом развития нефтегазовой системы бат- ского резервуара и реконструкцией истории формирования в нем залежей углеводородов. Насколько известно автору, применительно ко всему За- падно-Сибирскому бассейну нефтегазовая система батского резервуара ра- нее не рассматривалась. К важнейшим факторам, оказывающим значительное влияние на совре- менное состояние залежей УВ и изменение в них физико-химических свойств флюидов относятся термобарические условия недр. Последние крупные региональные обобщения геотермических материалов по кровле среднеюрских отложений для территории всей Западной Сибири были вы- полнены В.И. Ермаковым, В.А. Скоробогатовым, А.Р. Курчиковым, 4 Б.П. Ставицким в середине 80-х гг. ХХ в. При этом фактического матери- ала для построения детальных карт было явно недостаточно, особенно по северным и арктическим районам, где большое количество изотерм было проведено «предположительно». Аналогичная ситуация сложилась и с характеристикой физико-химиче- ских свойств жидких УВ в кровле нижнесреднеюрского нефтегазоносного комплекса Западно-Сибирской НГП. Последней работой, в которой приве- дены результаты анализа закономерностей распространения нефтей с раз- ными свойствами, является монография И.В. Гончарова, опубликованная в 1987 г. На приведенных в этой работе схемах к северу от Широтного Приобья различные физико-химические параметры нефтей отображены на уровне прогноза. Несмотря на существенное увеличение объема полученной информа- ции по среднеюрскому нефтегазоносному комплексу (особенно в послед- ние десятилетия) некоторые вопросы остаются дискуссионными. Напри- мер, специально проведенный автором диссертации анализ опубликован- ных в разное время работ показал разнообразие взглядов на преобладаю- щий тип ловушек, к которым приурочены залежи УВ в кровле среднеюр- ского комплекса. Поэтому один из вопросов, который был целенаправ- ленно рассмотрен в работе, относился к определению выявленных типов ловушек в батском резервуаре и частоте их встречаемости. Цель работы: Выявить особенности формирования батского резерву- ара и развития его нефтегазовой системы. Оценить перспективы нефтега- зоносности и обосновать направления поисков и разведки новых скопле- ний углеводородов в продуктивных горизонтах1 Ю4, Ю3 и Ю2 верхнетю- менской подсвиты и малышевской свиты. Для достижения цели решались следующие задачи: 1. Выполнить обзор истории научных исследований по прогнозу нефте- газоносности средней юры Западно-Сибирской нефтегазоносной провин- ции. Провести анализ этапов формирования современной сырьевой базы УВ в батском резервуаре. 2. Усовершенствовать методику фациального анализа (применительно к малышевскому горизонту), основанную на комплексной интерпретации материалов ГИС и описаний керна с учетом результатов детального лито- лого-седиментологического изучения керна скважин, полученных специа- 1 Под продуктивным горизонтом Ю4, Ю3, Ю2 (далее по тексту горизонты) понимается сово- купность проницаемых пластов в его составе, которые разделены относительно непроницае- мыми пачками глин (раздел 3.2.1). Например, горизонт Ю2 может состоять из пластов Ю21, Ю22, Ю23. 5 листами лаборатории седиментологии ИНГГ СО РАН. Выполнить регио- нальные и зональные палеогеографические реконструкции для отдельных интервалов малышевского времени. Осуществить прогноз зон распростра- нения пород с улучшенными коллекторскими свойствами в группе пластов Ю2–Ю4. 3. Выполнить анализ развития нефтегазовой системы батского резерву- ара и реконструировать историю формирования залежей УВ. 4. Построить карты изменения физико-химических свойств жидких уг- леводородов в залежах батского резервуара и карту современных темпера- тур пород в кровле малышевского горизонта. Выявить региональные осо- бенности изменения физико-химических свойств нефтей и конденсатов, а также распространения залежей с различным фазовым состоянием УВ. 5. Выявить закономерности размещения залежей нефти и газа в группе пластов Ю2–Ю4. 6. На основе комплексного анализа полученных результатов оценить перспективы выявления новых скоплений УВ в батском резервуаре и раз- работать рекомендации по дальнейшим направлениям работ. Научная новизна результатов исследований и личный вклад ав- тора. Представленная работа является результатом многолетних исследо- ваний автора. В ней на основе систематизации и обобщения значительного по объему первичного фактического материала и опубликованных работ выполнены комплексные исследования геологического строения, условий формирования и нефтегазоносности батского резервуара всего Западно- Сибирского осадочного бассейна. Автором впервые:  выполнен анализ отдельных этапов формирования сырьевой базы УВ регионально нефтегазоносного батского резервуара Западной Сибири;  на базе анализа результатов седиментологических, литолого-пет- рофизических исследований и материалов ГИС построены зависимости «типы кривых ГИС – обстановки накопления продуктивных горизонтов Ю2–Ю4»;  с использованием материалов ГИС и описаний керна охарактери- зованы особенности строения разрезов и выполнена интерпретация усло- вий осадконакопления в отдельных интервалах малышевской свиты и верхнетюменской подсвиты на всей территории Западной Сибири;  составлены региональные палеогеографические схемы на время формирования горизонтов Ю4, Ю3, Ю2, которые отражают преобладающие условия осадконакопления в бассейне в отдельные интервалы малышев- ского времени; 6  для центральных и южных районов Западно-Сибирского седимен- тационного бассейна составлены детальные палеогеографические карты с выделением на них ландшафтных элементов (русла, поймы, озера, дельто- вые рукава, баровые тела и др.) на время накопления осадков отдельно для нижней, средней и верхней частей горизонта Ю2;  охарактеризована нефтегазовая система батского резервуара, включающая нефтегазопроизводящие породы, коллекторы, флюидоупоры и ловушки; выполнен анализ истории формирования залежей УВ в группе пластов Ю2–Ю4 в различных частях Западно-Сибирского бассейна;  установлен структурный и фациальный контроль распространения залежей, их распределение по типам ловушек и приуроченность к опреде- ленным интервалам разреза батского резервуара в различных районах про- винции;  намечены нефтегазоперспективные зоны; на территории Юган- ского Приобья и в южной части Карского моря выделено, соответственно 54 и 27 нефтегазоперпективных объектов, выполнена оценка их локализо- ванных ресурсов УВ. Впервые за последние 35 лет:  построена современная версия карты температур пород в кровле горизонта Ю2; выявлены закономерности распределения залежей с различ- ным фазовым состоянием УВ и выполнен прогноз геотермических условий в кровле проницаемого комплекса батского резервуара в северных и арк- тических районах бассейна;  уточнены схемы распределения базовых физико-химических пара- метров нефтей и конденсатов в залежах пластов Ю2–Ю4. Теоретическая и практическая значимость результатов Усовершенствована методика фациального анализа, основанная на комплексной интерпретации материалов ГИС и описаний керна (с инфор- мацией о литологическом составе и текстурах пород, наличии в них остат- ков фауны или крупноразмерных фрагментов растений, включений сиде- рита и пирита, следов биотурбации, прослоев и пластов углей), позволяю- щая анализировать геологическое строение батского резервуара и выяв- лять песчано-алевритовые тела разного генезиса. Предложенные в работе методические приемы при учете специфики формирования осадков могут быть использованы при палеогеографических реконструкциях, оценки ка- чества коллекторов и прогнозе перспектив нефтегазоносности других сла- боизученных перспективных осадочных комплексов нижней и средней юры. 7 Построены палеогеографические схемы батского резервуара нового по- коления, отвечающие современной стадии изученности Западно-Сибир- ского бассейна. Региональные палеогеографические схемы на ранне-, средне- и позднемалышевское время (горизонты Ю4, Ю3, Ю2) и зональные палеогеографические схемы по трем уровням горизонта Ю2 могут быть ис- пользованы при реконструкции истории развития Западно-Сибирского осадочного бассейна в средней юре. По результатам анализа нефтегазоносности батского резервуара и гео- термических условий в кровле малышевского горизонта осуществлено районирование территории бассейна на зоны с преобладанием в залежах УВ разного фазового состояния. Результаты анализа региональных изме- нений физико-химических свойств жидких УВ позволяют с высокой сте- пенью вероятности прогнозировать качество нефтей и конденсатов в пла- стах Ю2–Ю4 на неизученных бурением объектах в различных частях За- падно-Сибирской нефтегазоносной провинции. Результаты анализа развития нефтегазовой системы батского резерву- ара в комплексе с палеогеографическими реконструкциями могут быть ис- пользованы при количественной оценке перспектив нефтегазоносности го- ризонтов Ю2–Ю4 на территории всего Западно-Сибирского бассейна. Принятая в работе методика поиска и картирования проницаемых кол- лекторов малышевского горизонта позволяет на регионально-зональном уровне с высокой эффективностью осуществлять прогноз нефтегазопер- спективных зон, а построенные в процессе проведенных исследований карты качества коллекторов и физико-химических свойств нефтей и кон- денсатов могут служить надежной основой при составлении программ ГРР и выборе объектов для постановки детальных исследований. По результатам проведенных исследований выделены нефтегазопер- пективные объекты, которые могут рассматриваться в качестве первооче- редных при поиске залежей УВ в батском резервуаре:  на территории Юганского Приобья выполнена оценка 54 перспек- тивных объектов, извлекаемые ресурсы нефти которых составили 102,6 млн т;  в южной части Карского моря выполнена оценка ресурсов для 27 структур – суммарные локализованные извлекаемые ресурсы свободного газа составили порядка 4,5 трлн м3, конденсата – 345 млн т. Широкомасштабное целенаправленное освоение (изучение) батского резервуара может существенно восполнить минерально-сырьевую базу За- падной Сибири, что особенно актуально для центральных районов провин- ции с уже существующей и хорошо развитой инфраструктурой, где добыча нефти из основных залежей нижнего мела и верхней юры находится на зре- лой или завершающей стадии.