Материал: Литолого-петрографические особенности и условия формирования отложений баженовской свиты на Западно-Квензерской площади (Томская область)

Цель: Выявление особенностей строения, состава, битуминозности и особенностей пустотного пространства пород-коллекторов нетрадиционного типа на примере битуминозных отложений нефтегазоматеринской баженовской свиты.

Задачи:

)        анализ предыдущих исследований с целью определения положения в разрезе и на территории Западной Сибири нефтегазоматеринских отложений;

)        установление степени изученности и геологического строения отложений баженовской свиты;

)        выявление макроскопических особенностей (текстура, включения, состав и др.) пород на основе описания керна по разрезам скважины 4 Западно-Квензерской площади;

)        анализ текстурно-структурных особенностей, состава и вторичных изменений по результатам микроскопического анализа пород баженовской свиты в шлифах;

)        выявление вещественного состава пород баженовской свиты по результатам рентгенофазового анализа;

)        типизация пород баженовской свиты по комплексу данных;

)        анализ пустотного пространства и выяснение условий образования нетрадиционных коллекторов в нефтегазоматеринских толщах;

)        анализ содержания и распределения рассеянного органического вещества по результатам люминесцентно-микроскопических исследований.

Методы исследования:

В работе использовано 4 метода исследования вещественного состава пород и органического вещества: петрографический, рентгенофазовый, люминесцентно-битуминологический, выполнен литолого-фациальный анализ.

Результаты исследований иллюстрировались макро- и микрофотографиями, выполненными в проходящем, поляризованном и ультрафиолетовом свете.

Обработка результатов исследования и графические построения в выполнялись в программах Excel, CorelDRAW.

Основные результаты исследования: изучены вещественный состав и текстурно-структурные особенности пород, проведена типизация отложений, выявлены и охарактеризованы литотипические особенности, установлен характер распределения битумоидов в аргиллитах нефтегазоматеринской баженовской свиты, подстилающих глинах георгиевской свиты и в перекрывающих глинах куломзинской свиты.

Таблица 1 - Фактический материал

Научная новизна, оригинальность идей в диссертации: предложен алгоритм изучения нефтематеринских свит и комплекс методов исследования, получены новые научные данные, позволяющие типизировать нефтегазоматеринские толщи (по вещественному составу, генетическим признакам, распределению битумоидов), что при дальнейшем изучении поможет в прогнозе распространения структурно-вещественных особенностей коллекторов баженовской свиты на территории месторождения (Томская область).

Основные практические результаты: изучены вещественный состав и текстурно-структурные особенности пород, проведена типизация отложений, выявлены и охарактеризованы литотипические особенности, установлен характер распределения битумоидов в аргиллитах нефтегазоматеринской баженовской свиты, подстилающих глинах георгиевской свиты и в перекрывающих глинах куломзинской свиты.

Апробация результатов.

Теоретические предпосылки исследований и их практические результаты излагались и обсуждались на Всероссийских и Международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, проводимых в Томске, Москве: VII и VIII Всероссийской научной студенческой конференции с элементами научной школы имени профессора М.К. Коровина (г. Томск, 2014, 2015, Диплом ИПР, Сертификат), Международный научный симпозиум студентов, аспирантов и молодых ученых имени академика М.А. Усова (г. Томск, 2015, Диплом ИПР).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 7 статей: 6 - индексируемых в базе данных РИНЦ, 1 статья - в изданиях, индексируемых в базе данных Scopus [1-7]:

.        Литолого-петрографическая характеристика отложений баженовской свиты на З-К площади (по скважине 3);

2.      Литолого-петрографическая характеристика отложений баженовской свиты на юго-востоке Нюрольской впадины;

.        Петрографический состав и битумоиды в отложениях георгиевской, баженовской и куломзинской свит на Западно-Квензерской площади;

.        Литолого-петрографические особенности отложений баженовской свиты на Западно-Квензерской площади (юго-восток Нюрольской впадины, Томская область);

5.      Specific features of Bazhenov suite sediments in south-eastern Nurolsk sedimentary basin (Tomsk Oblast);

6.      Ключевые технологии разведки и добычи сланцевого газа;

.        Экологические проблемы при добыче сланцевой нефти и пути их решения.

. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Территориальное и стратиграфическое положение отложений баженовской свиты

Баженовская свита выделена Ф.Г. Гурари (1959) в составе марьяновской свиты и отражена в ранге пачки в региональной стратиграфической схеме 1960 г. Свое название свита получила по селу Баженово Саргатской площади, расположенной к северо-западу от Омска на левом берегу Иртыша. Свита распространена в центральной части Западно-Сибирского мегабассейна бассейна и сплошным чехлом развита на площади около 1290 тыс. км² [1]. Согласно [2], развитие отложений баженовской свиты связано с Тамбейско-Омской зоной (рисунок 1.1), распространенной с севера на юг от пос. Тамбей до Омска; с запада на восток - от устья Иртыша до поселка Ларьяк.

Битуминозная толща (формация), составной частью которой является баженовская свита, имеет скользящий возраст и представлена тремя свитами: подавляющая ее часть относится к баженовской свите (волга / титон - низы берриаса) Тамбейско-Омской зоны; с запада отложения баженовской свиты сменяются нефтематеринскими отложениями мулымьинской (волжский ярус / титон - готерив) свиты, распространенной в Игримо-Леушинской зоне, и тутлеймской (титон - низы валанжина) свиты, приуроченной к Березово-Тобольской зоне. К бортам мегавпадины нефтематеринские высоко битуминозные отложения замещаются сероцветными возрастными аналогами.

Тамбейско-Омская зона по типам разрезов подразделяется на ряд районов, основное место среди которых занимает Салымский район с сопредельными участками Среднего Приобья. Обычные разрезы изучаемой толщи представлены битуминозными кремнисто-глинистыми отложениями, в так называемых аномальных разрезах присутствуют также песчаники и обычные сероцветные глины.

Рисунок 1.1 - Распространение баженовской свиты в пределах Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна. Области развития свит: 1 - баженовская; 2 - тутлеймская; 3 - шаимская и игримская; 4 - участки отсутствия титон-нижнеготеривских отложений; 5 - сероцветные аналоги титон-нижнеготеривских пород; 6 - основные залежи нефти в битуминозных породах; 7 - граница Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции [2]

1

5

2

6

3

7

4

Абсолютно преобладающее значение в битуминозной формации имеет баженовская свита, в центральных районах в ее составе ее выделено 4 пачки, отвечающих нижнему, среднему, верхнему подъярусам волжского яруса и нижней части берриаса. Две последние пачки обычно объединяют в одну. Мощность нижней пачки соответствует 10-15 м, средняя пачка имеет мощность до 12-15 м, верхняя - около 5-10 м. На основной площади своего распространения битуминозные отложения баженовской свиты подстилаются пелитовыми и слабоалевритистыми глинистыми породами абалакской свиты (верхи бата-низы титона) и георгиевской (верхи оксфорда-низы титона) свиты со средней мощностью 30-40 м (до 80 м) и 10-15 м (до 30 м), а перекрываются глинистыми неокомскими отложениями (мощностью до десятков метров) различных свит (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Фрагмент региональной стратиграфической схемы келловея и верхней юры Западной Сибири [3]

Кровлей битуминозной толщи являются глины подачимовской пачки (берриас), имеющие мощность до десятков метров, в Красноленинском - глины мощной (сотни метров) фроловской свиты (берриас-апт).

На отдельных площадях отмечаются локальные участки, где подстилающие глины (чаще георгиевской свиты) выпадают из разреза, а битуминозные отложения с несогласием размещаются на нижележащих породах (васюганской и других свит, вплоть до пород фундамента). Отмечаются также случаи местного размыва верхней части битуминозной толщи [4].

Баженовская свита относится к верхней части юры и нижней меловой системе (рисунок 2). Западно-Квензерская площадь расположена в пределах Пудинско-Тымской зоны нефтегазонакопления (рисунок 1.3) [5].

Особенностью баженовской свиты является ее литологический состав. Преобладают тонкоплитчатые высокобитуминозные силициты, кремнистые и известковистые аргиллиты, радиоляриты и кремнисто-известковистые породы. Содержание биогенного кремнеза в них достигает до 80% .

Отложения баженовской свиты в пределах этой зоны имеют преимущественно волжский возраст (захватывая верхи позднего кимериджа и низы раннего берриаса) и согласно подстилаются морскими глинистыми отложениями георгиевской свиты и со скользящими временными границами перекрываются морскими глинами куломзинской свиты.

В восточном направлении баженовская свита выклинивается, замещаясь одновозрастными аналогами марьяновской свиты.

Рисунок 1.3 - Корреляция стратиграфических подразделений верхней юры - нижнего мела [5].

1.2 Нефтегазоносность отложений баженовской свиты

Впервые на возможную нефтеносность баженовской свиты указал Ф.Г. Гурари, он же и предложил способ её вскрытия открытым забоем [6, 7, 8]. Первоначально предполагалось, что баженовская свита имеет однородный литологический состав и строение разреза [9], но по мере накопления фактического материала стали выявляться литологические различия в строении этих образований.

Промышленные притоки нефти из баженовской свиты впервые получены в 1967 г. при испытании скв. 15-р Салымского месторождения приток нефти (дебитом 5 м³/сут.) и газа (дебитом 1000-1200 м³/сут.). В 1968 г. в разведочной скв. 12-р был получен приток нефти (дебитом более 600 т/сут.)

В первый период высказывалось мнение, что притоки нефти получены не из баженовских аргиллитов, а из вышележащих песчаников и алевролитов мегионской свиты [10]. Однако после проведения серии исследований была доказана приуроченность залежей к баженовским аргиллитам.

Как оказалось, залежи нефти не контролируются рельефом продуктивного горизонта. Так, в изученной бурением части Большесалымского месторождения выделяются 20 локальных структур. На территории, в пределах которой скважинами установлена промышленная нефтеносность баженовской свиты, на структуры приходится только 18,7% продуктивных скважин [3]. Кроме этого, залежи нефти в баженовской свите характеризуются практически полным отсутствием воды, т.е. не имеют ни краевых, ни подошвенных, ни поровых вод.

С открытием промышленной нефтеносности в Салымском районе началось комплексное изучение баженовской свиты: условий продуктивности, вопросов генезиса и литологического состава. Главной задачей, которую необходимо было решить, являлось создание методики выделения коллекторов и связанных с ними залежей углеводородов. Этим вопросам посвящены исследования в целом ряде научно-исследовательских институтов: СНИИГТиМС, ЗапСибНИГНИ, ИГГ СО АН СССР, ЗапСибНИИГеофизика, ИГИРГИ, ВНИГРИ, ВНИГНИ и др.

Первые оценки запасов нефти в баженовской свите появились в 70-х гг. прошлого столетия, после которых о баженовской свите, как о дополнительном источнике сырья, заговорили не только специалисты, но и политики и журналисты. Причина такого интереса - огромные величины ресурсов легкой нефти, аккумулированной в отложениях баженовской свиты. Ресурсы многократно выше, чем в традиционных терригенных отложениях Западной Сибири. Их оценки у разных авторов отличались на порядок, что обусловлено неоднозначностью определения площадей залежей, неопределенностью идентификации коллекторов в разрезе скважин (А.Я. Хавкин, 1992).

Первый опыт разработки залежи нефти в баженовской свите приобретен на Салымском месторождении, которое введено в разработку в 1974 г.

Продуктивность отложений баженовской свиты связана с коллекторами трех основных типов:

- тонколистоватыми кремнисто-глинистыми разностями;

- кавернозно-трещиноватыми карбонатными породами;

- песчаными линзами в составе глинистой толщи (аномальные разрезы).

Для первого типа распространение нефтяных залежей и нефтепроявлений контролируется зоной высокого (5-25 %) содержания органического сапропелевого вещества в породе и областью повышенных тепловых потоков (более 60 вт/м²) [11].

Для второго типа коллекторов - кроме перечисленных, фактором является процентное содержание карбонатных разностей.

Мировым энергетическим агентством потенциальные геологические ресурсы нефти в баженовской свите оценены в объеме 140 млрд. т (извлекаемые - 20 млрд. т) - в целом по Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции.

В государственном балансе запасов по состоянию на 01.01.2013 г., учтены запасы по 92 месторождениям Западной Сибири. Отношение геологических запасов к извлекаемым запасы по категории АВС₁ составляют 1227,0/289,8 млн. т, по категории С₂ - 1025,0/227,3 млн. т.

В том числе в Томской области выявлено 1 месторождение с запасами нефти геологическими/извлекаемыми по категории АВС₁ 0,2/0,1 млн. т, С₂ - 0,3/0,2 млн. т.

Геологии, перспективам нефтеносности и разработке баженовской свиты Западной Сибири и её аналогов посвящены работы многих исследователей (А.А. Трофимук, И.И. Нестеров, К.С. Юсупов и многих других) [12].

. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Характеристика объекта исследования

Отложения баженовской свиты, ставшие объектом изучения, вскрыты бурением скважиной 4 Западно-Квензерской площади на западе Томской области в пределах Пудинского нефтегазоносного района Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Обзорная карта с положением скважины 4 на З-К площади [13]

На исследования был отобран керн из 2 скважин Западно-Квезерская-4 и 3, в которых при испытании были обнаружены прямые признаки нефтегазопроявлений: в 2011 г. по скв. 3 Западно-Квензерской получен приток нефти 5,7 м³/сут.

Максимальные температуры в породах баженовской свиты на этой территории составляют 440-445 °С, что соответствует уровню мезокатагенеза МК₂, (главная фаза нефтеобразованния), и близка к степени прогрева нефтегазоматеринских отложений на Салыме и Баккене (рисунок 2.2, таблица. 2.1).

Рисунок 2.2 - Максимальные температуры прогрева пород баженовской свиты, по И.В. Гончарову [13]

Таблица 2.1 - Уровень катагенеза и максимальные температуры, по И.В. Гончарову [13]