Геохимические критерии нефтегазоносности палеозойских отложений Нюрольской структурно-фациальной зоны: Томская область

Актуальность работы. В последнее время большая часть мезо-кайнозойских месторождений Западной Сибири разбурена и эксплуатируется, поэтому для увеличения объемов добычи нефти встал вопрос об оценке нефтегазоносности глубокоза-легаюпдах палеозойских отложений. На территории Томской области в Нюрольской структурно-фациальной зоне отложения палеозойского возраста вскрыты во многих скважинах, что создает благоприятные условия для проведения геохимических исследований, т.к. традиционные методы исследования методы исследования, среди которых преобладали геофизические, оказываются недостаточными для изучения сложнопостроенных палеозойских отложений фундамента.

С позиции теории органического происхождения нефти оценка нефтегенера-ционного потенциала осадочных бассейнов в значительной степени базируется на выявлении нефтематеринских пород доманиковых фаций и изучении особенностей их геохимического строения. Геохимическая история развития нефтегазоносных бассейнов характеризуется многократной сменой окислительно-восстановительного потенциала окружающей среды, связанной преимущественно с захоронением и разложением ОВ, генерацией и эмиграцией УВ. Одним из элементов-индикаторов этих сложных явлений может быть уран, имеющий устойчивую геохимическую связь с захороненным ОВ и меняющий миграционную способность при изменении потенциала ЕЙ. В связи с вышеизложенным, в решении проблемы поиска новых перспективных площадей наиболее актуальным является разработка достоверных геохимических критериев выявления и исследования нефтематеринских отложений.

Цель и задачи исследования

Целью исследований являлось выявление геохимических критериев нефтегазоносности палеозойских отложений Нюрольской структурно-фациальной зоны. Для достижения поставленной цели было необходимо решение следующих задач:

1) обоснование и выбор комплексной методики геологических и геохимических исследований- 2) выявление отложений доманикового типа в палеозойском комплексе пород- 3) изучение закономерностей их положения в разрезах скважин и распространения по латерали- 4) изучение геохимических фаций их формирования- 5) выявление среди отложений доманикового типа пород, обогащенных захороненным органическим веществом- 6) изучение характера их битуминозности с выделением пород с сингенетичной битуминозностью- 7) исследование генетической связи урана с вещественным составом палеозойских отложений- 8) установление закономерностей концентрации бора и органофильных элементов в нефтегазононсых отложениях- 9) выработка и обоснование геохимических критериев оценки нефтегазонос-ности территории.

Фактический материал. В основу работы положены материалы литолого-геохимических исследований юго-востока Западно-Сибирской плиты, выполненных автором в составе литологической группы кафедры минералогии и петрографии ТПУ, под руководством доцента Н. Ф. Столбовой, при проведении хоздоговорных работ с ОАО «Томскнефтегазгеология», Томским отделением СНИИГТи MC, Том-скгеолкомом в период с 1977 по 1997 год. При выполнении работ автором была отобрана коллекция образцов из отложений мезозоя и палеозоя (более 10 тысяч), задокументировано более 100 разрезов скважин, просмотрено и изучено более 2 тысяч петрографических шлифов. Более 1000 пришлифовок исследовалось при помощи люминесцентного микроскопа, около 200 образцов, обогащенных ЗОВ изучено методом осколочной радиографии. Частично использовались коллекции Томского отделения СНИИГГиМС Ю. А Фомина и сотрудников СНИИГГиМС И. А Олли, АИ. Ларичева, Г. Д. Исаева, а также материалы поисково-разведочных работ и результаты исследований разведочных скважин на нефть и газ, любезно предоставленные геологическими фондами нефтегазоразведочных экспедиций и Геолкомом Томской области. Термические, рентгеноструктурные, химические и спектральные анализы (более 500) были выполнены в центральной лаборатории ГГП и Запсибгеология (г. Новокузнецк), концентрации урана, бора и других элементов были измерены в лаборатории нейтронно-активационного анализа Томского отделения СНИИГГиМС под руководством Ю. М. Столбова (более 1000 анализов).

Методы исследований. Исследования проводились комплексно, с использованием традиционных геологических и геофизических методов изучения пород (полевых, минералого-петрографических, литостратиграфических, методов ГИС), а также внедряемых геохимических методов, базирующихся на ядерных свойствах элементов. К ним относятся методы ядерной физики — метод определения урана по запаздывающим нейтронам, метод осколочной радиографии, нейтронно-радиационный метод определения бора и других микроэлементов, реализуемых на базе исследовательского ядерного реактора Томского политехнического университета. Обработка с? результатов исследований осуществлялась на персональной ЭВМ с использованием методов математической статистики.

Научная новизна. Впервые, на зональном уровне, на основе литолого-стратиграфического, минералого-петрографического и геохимического изучения пород разрезов с применением ядерной аналитики выявлены геохимические критерии нефтегазоносности палеозойских отложений Нюрольской СФЗ. Показана возможность использования литогеохимических данных (распределение керогена типа II, урана, бора и других микроэлементов) для выделения нефтегазоматеринских отложений и прогнозирования перспективных участков в глубокозалегающих горизонтах палеозоя.

Практическая значимость. Результаты исследований вошли в научные отчеты и рекомендации и использованы в работах ОАО «Томскнефтегазгеология» .

Полученные выводы позволяют оптимизировать выбор объектов для поисков нефти и газа на юго-востоке Западно-Сибирской плиты. Предложенный комплекс исследований и геохимических критериев выявления нефтегазоносных отложений может быть использован при изучении палеозойских карбонатных отложений Западной Сибири.

Конкретно значимые выводы исследования:

1. В палеозойских отложениях Нюрольской структурно-фациальной зоны выявлены и прослежены два горизонта нефтематеринских пород доманикового типа в низах кыштовского (Дгк1) и лугинецкого (Дз горизонтов.

2. Результаты исследований были использованы при составлении карты перспектив нефтегазоносности Нюрольской СФЗ.

3. В пределах изучаемого района выделено восемь перспективных участков, где вероятность скопления углеводородов наиболее высока.

4. По восточной окраине Нюрольской структурно-фациальной зоны прослежены тектонические структуры и зоны развития метасоматитов вблизи отложений лугинецкого и кыштовского горизонтов, которые являются элементами регионального контроля нефтегазоносности.

Применение выявленных геохимических критериев на разведанных месторождениях (Малоичской, Калиновой, Еллей-Игайской и других площадях), имеющих притоки нефти, подтверждают достоверность выводов.

Основные защищаемые положения.

1. В палеозойских отложениях Нюрольской структурно-фациальной зоны выявлены отложения доманикового типа, характеризующиеся повышенной радиоактивностью, Сорг и битуминозностью. Между радиоактивностью и Сорг. установлена прямая корреляционная зависимость. Для этих пород характерны повышенные концентрации урана связанного с органическим веществом сапропелевого типа. В отложениях доманикового типа отмечены повышенные концентрации бора и других элементов-примесей (V, N1, Со, Бг и др.), распределение которых отражает геохимическую специфику среды осадконакопления.

2. На основе геохимических критериев в палеозойских отложениях доманикового типа Нюрольской СФЗ выделено два горизонта нефтематеринских пород приуроченных к стратиграфическим границам границам и В2−03 (в пределах кыштовского (Дхк±-) и лугинецкого (Дз1§-) горизонтов). Нефтематеринские породы формируются в обстановках резковосстановительных геохимических фаций пред-рифовых, зарифовых и внутририфовых впадин и характеризуются следующими геохимическими показателями: высокой радиоактивностью (20 мкР/час и более), аномальными концентрациями урана (на порядок выше кларка), обогащенностью ураноносным захороненным ОВ (керогеном типа-П), высокими концентрациями бора и других элементов-примесей. Кроме этого породы характеризуются сингене-тичной битуминозностью.

3. На основании выделенных геохимических критериев в палеозойских отложениях Нюрольской СФЗ выделено 8 перспективных участков в пределах которых прогнозируется широкое развитие нефтематеринских пород доманикового типа с сингенетичной битуминозностью и аномальными накоплениями ураноносного ке-рогена, зон вторичной флюидодинамической проработки с многочисленными следами миграции битумоидов и отрицательными геохимическими ореолами микроэлементов. Таким образом, использование методов прикладной ядерной геохимии урана и других элементов позволяет оптимизировать поиск и выявление новых нефтегазовых месторождений в пределах Нюрольской СФЗ.

Апробация работы. Защищаемые положения и основные результаты работы докладывались на: III Всесоюзном совещании «Геохимия горючих сланцев» (г. Таллин, 1982), Всесоюзной конференции «Конкреции и конкреционный анализ» (г. Тюмень, 1983), V региональной научно-практической конференции «Молодые ученые * и специалисты ускорению научно-технического прогресса,!' (г. Томск, 1986), IV годичной конференции ВМО (г. Тюмень, 1987), конференции «Региональной использование природных ресурсов Сибири» (г. Томск, 1989), в школе-семинаре «Особенности технологии геохимических методов поисков месторождений нефти и газа» (г. Алма-Ата, 1990), Всесоюзной конференции «Радиографические методы исследования в радиогеохимии и смежных областях» (г. Новосибирск, 1991), Всесоюзной конференции «Особенности технологии геохимических методов поисков месторождений нефти и газа» (г. Алма-Ата, 1991), Всесоюзной школе радиогеохимии (Новосибирск, 1992), научно-практической конференции «Перспективы нефтегазоносно-сти слабоизученных комплексов отложений юго-востока ЗСП» (г. Томск. 1995), конференции «75 лет геологического образования в ТГУ» (г. Томск, 1996), научных семинарах кафедр минералогии и петрографии, научном семинаре факультета геологоразведки и нефтегазодобычи ТПУ.

Работа выполнена в Томском политехническом университете на факультете геологоразведки и нефтегазодобычи.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ. Материалы и результаты исследований реализованы в 8 научно-исследовательских отчетах по хоздоговорным и бюджетным темам.

1. Литолого-геохимические особенности доюрских нефтегазоносных отложений Северо-Останинской площади, Западно-Сибирская плита// Молодые ученые и специалисты народному хозяйству. Тез. докл. Регион. Научн. Конф. — Томск, 1980. -С. 151 — 154.

2. Новые данные по магматизму юго-восточной части Западно-Сибирской плиты (Северо-Останинская площадь)// Магматические формации складчатых областей Сибири. Проблемы их происхождения, рудоносности и картирования. Тез. докл. Регион. Совещ. — Новосибирск, 1981. -С (Соавтор: Столбова Н.Ф.).

3.Литолого-геохимические особенности доюрских нефтегазоносных отложений Ел-лей-Игайской площади (юго-восточная часть Западно-Сибирской плиты// Геология и минерально-сырьевые ресурсы Западно-Сибирской плиты и ее складчатого обрамления. Тез. докл. Регион, научн. конф. — Томск, 1082. -С. 30 — 31. (Соавторы: Гончарова Е. В., Столбова Н. Ф., Столбов Ю.М.).

4. Микрораспределение урана в высокоуглеродистых глинистых породах баженов-ской свиты// Геохимия горючих сланцев. Тез. докл. Всес. научн. конф.- Таллин^ 1982. -С. 167. (Соавторы: Е. В. Гончарова, СтолбоваН.Ф., Столбов Ю.М.).

5. Распределение гафния и железа в разрезе палеозойских отложений юго-восточной части Западно-Сибирской плиты// IV Годичная конференция Тюменского отдела ВМО АН СССР, 1983. -С 35. (Соавторы: Столбов Ю. М., Столбова Н. Ф., Судыко А.Ф.).

6. Возможности применения метода осколочной радиографии для изучения условий формирования сидеритовых конкреций// Конкреции и конкреционный анализ. Тез. докл. IV Всесоюзн. научн. конф. — Тюмень, 1983. -С 140−141. (Соавторы: Столбов Ю. М., Столбова Н.Ф.).

7. Выделение нефтематеринских пород в разрезах скважин 7, 14, 15, 16 Калиновой площади (Нюрольская впадина)// Молодые ученые и специалисты — ускорению научно-технического прогресса. Тез. докл. V регион, научн. техн. конф. — Томск, 1986. -С. 112. (Соавторы: ЕкимцоваЕ.М., СтолбоваН.Ф.).

8. Литолого-геохимические особенности палеозойских отложений Герасимовской площади (юго-восточная часть ЗСП)// Геология и минерально-сырьевые ресурсы Западно-Сибирской плиты и ее складчатого обрамления. Тез. докл. регион, научн. конф. — Тюмень, 1987. -С. 188−189. (Соавтор Столбова Н.Ф.).

9. Органическое вещество и битуминозность палеозойских отложений Герасимов-ской площади// Труды Всесоюзного семинара. — Москва, МГУ, 1987. -С. 160−161. (Соавтор СтолбоваН.Ф.).

10. Результаты литологических исследований палеозойских отложений юго-востока Западной Сибири с привлечением геохимии бора// Актуальные вопросы геологии Сибири. Тез. докл. Регион, научн. конф., т.1. — Томск, 1988. -С. 231. (Соавторы: Бражникова Л. В., Столбова Н.Ф.).

11. Кремнистые породы в литогенезе палеозоя Западно-Сибирской плиты. Тез.докл. Регион, научн.конф. — Томск, ТГУ, 1989. -С. 84. (Соавторы: СтолбоваН.Ф.).

12. О выделении нефтематеринских пород в отложениях палеозоя Западной Сибири// Рациональное использование природных ресурсов Сибири. Тез. докл. Регион, научн. конф. — Томск, ТГУ, 1989. -С. 85. (Соавтор: СтолбоваН.Ф.).

13. Минералогия, геохимия и генезис кремнистых палеозойских отложений юго-восточной части Западной Сибири// Минералогия, геохимия и полезные ископаемые.

Сибири. Сб. ВМО АИ СССР. — Томск, ТГУ, 1990. -С. 96−99. (Соавтор: Столбова Н.Ф.).

14. Использование радиографии в нефтяной геологии на примере палеозойских объектов Западной Сибири// Радиографические методы исследования в радиогеохимии и смежных областях. Тез. докл. Всесоюзн. научн. конф. — Новосибирск, 1991. -С 65. (Соавторы: Косицын Е. М., Столбова Н.Ф.).

15. Применение геохимии бора в изучении нефтегазоносных бассейнов// Особенности технологии геохимических методов поисков месторождений нефти и газа. Тез. докл. Всесоюзн. научн. конф. — Алма — Ата, 1991. -С. 38−39. (Соавтор: Столбова Н.Ф.).

16. Литолого-петрографические и минералого-геохимические особенности палеозойских отложений Герасимовского месторождения// Перспективы нефтегазоносности слабоизученных комплексов отложений юго-востока ЗСП. Тез. докл. Регион, научн. конф. — Томск, 1995. -С. 68. (Соавторы: Суханова О. Н., Столбова Н.Ф.).

17. Литогеохимические особенности доманикоидных отложений на территории Ю-В части ЗСП// 75 лет геол. образования в ТГУ. Тез. докл. научн. конф. — Томск, ТГУ, 1996. -С. 118. (Соавтор: Столбова Н.Ф.).

18.Люминесцентная микроскопия в решении проблем нефтяной геологии// Труды Европейской конференции. Спектрометрические методы в минералогии. — Киев 10 -13 сентября, 1996 — Киев, Украина, Геопринт, 1996. (Соавтор: Столбова Н.Ф.).

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы с ВН наименований, иллюстрирована ЗУ рисунками и^{таблицами,} содержит 2-ЪОстраниц текста.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Проблема оценки нефтегазоносности палеозойских отложений Нюроль-ской СФЗ связана с проблемой поиска источников углеводородов. С позиций органического происхождения нефти такит породами являются высокоуглеродистые отложения доманиковых фаций содержащие кероген типа-П.

В процессе детального литолого-стратиграфического, минералого-петрографического и геохимического методов с применением ядерной аналитики были изучены отложения палеозоя Нюрольской СФЗ. В результате исследований выделено два горизонта нефтематеринских пород доманико-вого типа (кыштовский (Д^) и лугинецкий (Дз^Х горизонты).

При детальном исследовании этих отложений установлены следующие петрографические и минералого-геохимические особенности:

— Петрографический анализ доманикоидных пород выявил характерные особенности: характерные тонкопараллельно-слоистые текстуры, с незначительными проявлениями линзовидно-слоистых. Структуры попод пелито-морфные, мелкои микрозернистые, часто отмечается детрит тонкостенных раковин, угнетенных форм организмов (остракоды, тентакулиты). Нередко наблюдаются комковато-сгустковые диагенетические структурные формы. В составе пород преобладают карбонатные минералы, преимущественно кальцит, реже доломит, сидерит, анкерит. Часто присутствует пирит. Глинистые минералы представлены гидрослюдами, редко монтмориллонитом и дикки-том. Наблюдается тенденция изменения степени доломитизации пород от нижнего девона к карбону и увеличения степени окремнения.

— Нефтематеринские породы отличаются повышенным количеством захороненного органического вещества и сингенетичной битуминозностью. ЗОВ относится к сапропелевому типу, обычно рассеяно в породе или образует сгустковые формы. Содержание его превышает 5%. При исследовании пород в ультрафиолетовом свете при помощи люминесцентного микроскопа обнаружены следующие особенности: ЗОВ связано с сингенетичными биту моидами, о чем свидетельствует равномерно-рассеянный и ореольный характер битумоидов. Для нефтематеринских пород характерны постдиагене-тический кливаж, стилолитизация, рассланцевание, трещинообразование. Рассеянное захороненное ОВ при этом перемещается в интерстиционные промежутки в ослабленные катаклазом зоны. Анализ состава сингенетичных г ' 1 битумоидов смолисто-асфальтеновой, наиболее легкие битумоиды мигрируют из пород. Повсеместно, в отложениях доманикового типа, а также в подстилающих и перекрывающих отложениях отмечаются многочисленные следы миграции легких битумоидов, что указывает на их активное перемещение. Правомочно предположение о том, что источником флюидов, определивших формирование нефтегазовых месторождений нижней юры, являются залегающие ниже горизонты палеозойских доманикоидов.

— Установлена прямая корреляционная связь между радиоактивностью и Сорг. Повышенная радиоактивность доманикоидных пород более присуща разновидностям, формирующимся в условиях троговых глубоководных зон предрифовых фаций с некомпенсированным типом осадконакопления. Именно здесь происходит накопление осадков обогащенных ураноносным сапропелевым органическим веществом — керогеном типа-П. Ураноносное сапропелевое ОВ характерно также для пород лугинецкого горизонта, формирующихся в литофациях внутришельфовых впадин. Отложения тех и других фаций можно рассматривать как типичные нефтематеринские отложения доманикового типа.

— Увеличение концентраций ЗОВ и урана характерны для застойных фа-циальных обстановок при дефиците кислорода. Это подтверждается статистическим распределением содержаний бора, накапливающимся в специфической геохимической среде (солоноватые восстановительные условия се-диментогенеза).

— В результате детального анализа геологических материалов по Нюрольской СФЗ, выявлены элементы регионального и локального контроля нефте-газоносности, использование которых, наряду с утверждением о значительном нефтематеринском потенциале Нюрольекой СФЗ, позволило выделить в ее пределах несколько перспективных участков.

Таким образом выявленные геохимические критерии, выработанные на основе комплексирования стратиграфических, петрографических, литогео-химических методов исследования могут быть использованы для оценки нефтегазоносности Нюрольекой СФЗ, а также соседних территорий.

Zlb.