Нефтематеринские рифей-кембрийские отложения Туруханского поднятия

Актуальность работы. Выделение нефтематеринских толщ и реконструкция генерационных процессов во времени и пространстве является одним из основных факторов для оценки нефтегазового потенциала и определения направления дальнейших поисковых работ. Это является весьма актуальным и для Туруханского поднятия Восточной Сибири. Здесь в естественных обнажениях зафиксировано наличие битумных скоплений в отложениях широкого стратиграфического диапазона (от рифея до нижнего силура) — Туруханское битумное поле. Однако в результате проведённых нефтепоисковых работ здесь были открыты лишь несколько небольших месторождений с залежами нефти и газа в известняках и доломитах венда и нижнего кембрия. Таким образом, вопрос о промышленной нефтегазоносности района исследований в настоящее время остаётся открытым.

Цель работы заключалась в выделении и характеристике нефтематеринских толщ Туруханского поднятия на основе геохимического изучения органического вещества отложений рифейского и венд-кембрийского возраста и сравнительного анализа биомаркерного состава битумоидов этих толщ с нефтями и битумами в естественных выходах.

Основные задачи:

1. Обобщение материалов по геологическому строению и нефтегазоносности Туруханского поднятия.

2. Характеристика нефтематеринских толщ Туруханского поднятия — количества, качества и степени зрелости органического вещества.

3. Определение углеводородов-биомаркеров. в составе битумоидов нефтематеринских толщ и битумов.

4. Построение корреляций «нефть — нефтематеринская порода».

5. Реконструкция истории генерации углеводородов рифейскими и венд-кембрийскими нефтематеринскими толщами.

Основой для решения поставленных задач явились как собственные исследования автора, так и обобщение многочисленных фундаментальных исследований геологов и геохимиков, занимающихся проблемами нефтегазоносности Восточной Сибири, определением специфики состава органического вещества нефтематеринских толщ и нефтей древних отложений. Среди них необходимо выделить таких ученых, как O.A. Арефьев, Н. И. Байбадорских, Т. К. Баженова, Л. И. Богородская, Д. И. Дробот, В. А. Егоров, В. А. Каширцев, С. А. Кащенко, А. Э. Конторович, Ю. И. Корчагина, A.B.

Кринина, А. И. Ларичев, Е. С. Ларская, Н. В. Лопатин, Ю. В. Пискарев, С. А. Сидоренко, Б. А. Соколов, И. Н. Сулимов, A.A. Трофимук, И. Д. Тимошина, Н. П. Фадеева, Ю. А. Филипцов и многих других. Болыцой вклад в изучение геологии и геохимии Туруханского поднятия внесли Т. К. Баженов, В. И. Высоцкий, В. И. Горенко, В. И. Драгунов, Г. Д. Назимков, Мельников Н. В., Микуцкий С. П., B.C. Старосельцев и другие.

Научная новизна. Геохимические исследования органического вещества древних отложений Туруханского поднятия были проведены с использованием комплекса современных методов, включая пиролитические исследования Rock-Eval, хроматографию и хромато-масс-спектрометрию.

Впервые для данного района показано отсутствие связи углеводородов в вендских и кембрийских коллекторских горизонтах с органическим веществом рифейских нефтематеринских толщ.

Установлено катагенетическое несогласие в разрезе между отложениями рифея и венда — степень зрелости рифейских нефтематеринских толщ оценена в градации катагенеза МК4.5, венд-кембрийских — МК^.

Это свидетельствует о реализации потенциала рифейских нефтематеринских толщ уже к завершению рифейского этапа развития бассейна с возможным разрушением сформированных к этому времени залежей в результате тектонической активизации и глубокого размыва в предвендское время.

Определён источник имеющихся углеводородов — отложения венда-нижнего кембрия (глинистые доломиты платоновской свиты).

Практическая значимость. Результаты исследований позволили уточнить характеристики нефтематеринских толщ и сделали возможным определение источников углеводородов Туруханского поднятия. Это дает возможность в значительной мере скорректировать стратегию дальнейших поисковых работ. Она должна быть направлена на выделение ловушек, расположенных на путях миграции углеводородов из очагов генерации венд-кембрийских нефтематеринских толщ.

Защищаемые положения:

1. Нефтематеринские рифейские и венд-нижнекембрийские толщи Туруханского поднятия характеризуются различным составом углеводородов-биомаркеров.

2. Между отложениями рифея и венда наблюдается катагенетическое несогласие, выраженное в резком скачкообразном изменении степени зрелости органического вещества, что свидетельствует о генерации углеводородов рифейскими глинистыми и глинисто-карбонатными толщами ещё в рифейское время.

3. Основным источником углеводородов для залежей Туруханского поднятия являются венд-кембрийские отложения (глинистые доломиты нижней части платоновской свиты).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы опубликованы в журнале «Нефтяное хозяйство» № 8 2011 г., 6 тезисах, докладывались на российских и международных конференциях: «Ломоносовские чтения» (г. Москва, 2009, 2010, 2011 гг.) — международная конференция ЗР Arctic, Москва, 2009 г.- IV международная конференция «К новым открытиям через интеграцию геонаук» (г. Санкт-Петербург, 2010 г.) — Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Молодые в геологии нефти и газа» (г. Москва, ВНИГНИ, 2010 г.) — XII Международная научно-практическая конференция «Геомодель» (Геленджик, 2010 г.) — V Сибирская конференция молодых учёных по наукам о Земле (г. Новосибирск, 2010 г.).

Фактический материал. Работа основана на исследовании коллекции образцов рифея, венда и кембрия, отобранных при непосредственном участии автора из обнажений нижних течений pp. Нижняя и Сухая Тунгуски (полевые работы коллектива сотрудников кафедры летом 2007, 2008 гг., организованные в рамках договора о Сотрудничестве между Геологическим факультетом МГУ и «Шелл», и полевые работы 2010 г., проведённые под руководством зав. лаб. Главного геомагнитного поля и Петромагнетизма Института физики Земли РАН Павлова В.Э.), и образцов верхнего рифея из обнажений р. Енисей в нескольких км ниже устья р. Мироедиха (полевые работы летом 2010 г.). Объем аналитических исследований автора составляет: макроописание и люминесцентно-битуминологическая характеристика — около 500 образцов, микроописание и пиролиз — около 150 образцов, экстракция и хроматография — 50 образцов, хромато-масс-спектрометрия — 20 образцов.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем работы составляет 142 страницы, она проиллюстрирована 64 рисунками и 7 таблицами. Список литературных источников содержит 98 наименований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Северо-западная часть Сибирской платформы остается одной из наименее изученных в Восточной Сибири. Несмотря на то, что здесь в пределах Туруханского поднятия выявлены несколько небольших залежей углеводородов, а также известны поверхностные нафтидопроявления, вопрос о промышленной нефтегазоносности этого региона остается открытым.

Безусловно, одним из ключевых аспектов при оценке перспектив является определение вероятных источников углеводородов.

Туруханское поднятие входит в состав Турухано-Норильской гряды, которая протягивается вдоль западного края Сибирской платформы. Строение гряды осложнено системой продольных разломов вертикальной амплитудой до 3 км, часть из которых, вероятно, имеет надвиговую кинематику. Предполагается, что окончательное формирование Турухано-Норильской гряды связано с заключительным этапом развития герцинской складчатой системы Западной Сибири в раннетриасовое время (Иванов, 2000).

Осадочный чехол в пределах этого поднятия представлен отложениями верхнего протерозоя и палеозоя, местами перекрытыми туфо-лавовой толщей нижнего триаса. Практически весь стратиграфический диапазон доступен для изучения в естественных обнажениях.

Коллекция образцов терригенных и карбонатных пород рифея, венда и кембрия, собранная в ходе геологических экспедиций МГУ в 2007 и 2008 г. в район нижнего течения р. Нижней Тунгуски и полевых работ 2010 г. в район нижнего течения р. Сухая Тунгуска, стала основой для геохимических исследований битумов и уточнения характеристик нефтематеринских толщ.

Разрез рифея Туруханского района представлен терригенно-карбонатными отложениями толщиной до 4400 м и подразделяется на следующие свиты: стрельногорскуюлиноксухоту нгусскуюдеревнинскуюнижнетунгусскуюшорихинскуюмироедихинскуютуруханскуюречкинскую и дурномысскую. При этом последние две выделяются условно и могут являться стратиграфическими аналогами верхов мироедихинской и туруханской свит.

Отложения рифея перекрываются породами платоновской свиты, представленными в основном доломитами, залегают на отложениях рифея с угловым несогласием, глубоким размывом и часто с песчаниками в основании. Костинская свита, согласно перекрывающая платоновскую, сложена главным образом.

124 массивными кавернозными доломитами. Верхнюю часть среднего кембрия составляет залегающая на костинской свите пестроцветная глинисто-карбонатная летнинская свита. Отложения верхнего кембрия выделены в усть-пелядкинскую свиту, согласно перекрывают отложения летнинской и представлены водорослевыми и оолитовыми известняками с прослоями пестроцветных глинистых известняков и доломитов.

В рифейских породах Туруханского поднятия значительных нефтегазопроявлений не установлено. Битумопроявления по р. Нижней Тунгуске в разрезе рифея приурочены к шорихинской свите. На р. Сухая Тунгуска в своде антиклинали разрушенная нефтяная залежь приурочена к карбонатам нижнетунгусской свиты.

Нефтегазопроявления из платоновской свиты установлены на Сухотунгусской площади, газопроявления на Нижне-Летнинской площади. На Володинской площади открыта газовая залежь небольших размеров в отложениях платоновской свиты. Газовый фонтан получен из кровли костинской свиты в своде Подкаменной структуры. К верхней части костинской свиты в обнажении на р. Нижней Тунгуске приурочена разрушенная нефтяная залежь. Таким образом, открытые месторождения и многочисленные битумопроявления в обнажениях свидетельствуют о наличии в разрезе работавших нефтяных систем.

Выделение материнских толщ, определение степени преобразованности органического вещества и построение корреляций типа нефть — нефтематеринская порода позволяют установить стратиграфическое и площадное расположение источников углеводородов, оценить время генерации и реконструировать генеральные направления миграционных потоков. Это создает основу для оценки перспектив обнаружения новых скоплений нефти и/или газа в отложениях конкретного возраста.

В пределах Туруханского поднятия в отложениях рифея, венда и кембрия известны уровни, обогащенные ОВ, рассматриваемые в качестве нефтематеринских отложений. При этом степень обогащённости венд-кембрийских нефтематеринских толщ значительно ниже рифейских. В разрезе рифея к нефтематеринским относятся стрельногорская и нижнетунгусская свиты. Обеднённость битумоидами отложений вне зависимости от концентраций ОВ, результаты пиролиза (крайне низкие значения водородного индекса и 82), анализ катагенных изменений вмещающих пород и пересчёт замеров отражательной способности битумов в эквивалент отражательной способности витринита (для стрельногорской свиты) свидетельствует о полной выработанности керогена рифейских нефтематринских толщ. Таким образом, в районе.

Туруханского поднятия их можно отнести к разряду нефтегазопроизводивших. В разрезе венда и кембрия в качестве нефтематеринских свит выделяются отложения платоновской и костинской свит. Степень преобразованное&tradeОВ оценивается в градации катагенеза МК^ - МК2.

В работе показано, что рифейские нефтематеринские отложения не принимают участие в формировании углеводородных скоплений в отложениях венда — палеозоя ввиду наличия катагенетического несогласия между отложениями рифея и венда и окончании процессов генерации УВ рифейскими нефтематеринскими толщами ещё в рифейское время. При этом залежи, источником которых они являлись, скорее всего, были уничтожены во время предвенского перерыва в осадконакоплении сопровождавшегося глубоким размывом и интенсивной деформацией осадочного чехла.

Этот вывод подтверждается результатами исследования биомаркерного состава ОВ рифея и битумов в доломитах костинской свиты нижнего-среднего кембрия. Низкая степень зрелости битумов костинской свиты и преобладание стеранов состава С29 (для битумоидов рифейских нефтематеринских толщ характерно преобладание стеранов состава С27) даёт основание не рассматривать рифейские толщи в качестве материнских для них. По результатам биомаркерного состава источником битумов костинской свиты, вероятно, являются глинистые доломиты платоновской свиты венда — нижнего кембрия.

Полученный вывод в определённой мере снижает потенциал этой территории в связи с обеднённостью органическим веществом разреза венда — палеозоя по сравнению с отложениями рифейского возраста. Наиболее перспективными представляются восточные участки Туруханского поднятия, расположенные на путях миграции УВ из венд-нижнекембрийских толщ прилегающих районов Курейской синеклизы.

По результатам проведённых исследований сделаны следующие выводы:

1. Изучение преобразованности ОВ рифейских НМТ свидетельствуют о катагенезе не ниже градаций МК4.5. Катагенез венд-кембрийских отложений отвечает градациям МК], 2.

2. Наличие катагенетического несогласия между отложениями рифея и венда свидетельствует о генерации УВ рифейскими нефтематеринскими толщами уже в рифейское время и низкой вероятности обнаружения залежей, ими.

126 сформированных, в отложениях венда — палеозоя.

3. По результатам хроматографии и хромато-масс-спектрометрии битумов и битумоидов рифейских толщ выявлен ряд специфичных черт, в частности преобладание стеранов состава С27 над стеранами С28 и С29. Битумы и битумоиды венд-кембрийского возраста отличаются по составу углеводородов-биомаркеров от рифейских, в частности, среди стеранов наибольшие концентрации приходятся на стераны состава С29.

4. Состав биомаркеров битумов костинской свиты и битумоидов платоновской свиты идентичен, что свидетельствует в пользу единого источника УВ Туруханского поднятия. По всей видимости, этим источником служат вендские НМТ глинистые доломиты платоновской свиты.

5. Эффективные очаги генерации этими породами должны были располагаться в прилегающих частях Курейской синеклизы, соответственно наиболее перспективными для открытия новых залежей УВ представляются восточные участки Туруханского поднятия.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

В научных журналах:

1. Бакай Е. А. Перспективы нефтегазоносности Туруханского поднятия Восточной Сибири // Нефтяное хозяйство. 2011. № 8. С. 90−93.

В материалах и тезисах научных конференций:

2. Фролов C.B., Ахманов Г. Г., Фадеева Н. П., Бакай Е. А. Углеводородные системы северной части Сибирской платформы // Сб. тезисов докладов международной конференции ЗР Arctic, M., 2009. С. 22 — 23.

3. Бакай Е. А. Нефтематеринские толщи рифея Туруханского поднятия (Восточная Сибирь) // Сб. тезисов докладов Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Молодые в геологии нефти и газа», М., ВНИГНИ, 2010. С. 5 — 7.

4. Бакай Е. А. Возможные источники углеводородов Туруханского поднятия // Электронный сб. тезисов докладов 5th Siberian International Young Geoscientists Conference, секция petrol, № 456, Новосибирск, 2010.

5. Бакай Е. А., Фадеева Н. П. Потенциальные источники углеводородов западных склонов Анабарской антеклизы // Электронный сб. тезисов докладов XII Международная научно-практическая конференция «Геомодель», 2010.

6. Бакай Е. А., Фадеева Н. П., Фролов C.B. Состав битумоидов стрельногорской свиты среднего рифея. Туруханское поднятие. Р. Нижняя Тунгуска // Электронный сб. тезисов докладов IV международная конференция «К новым открытиям через интеграцию геонаук», 2010.

7. Бакай Е. А., Фадеева Н. П., Фролов C.B. Потенциальные источники углеводородов северных и западных районов Сибирской платформы // Электронный сб. тезисов докладов конференции Ломоносовские чтения, секция геология, 2011.