Геолого-геохимические условия нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавказья

Актуальность проблемы. В условиях сокращения минерально-сырьевой базы, обусловленного истощением залежей углеводородов (УВ) в мезозойских отложениях Центрального и Восточного Предкавказья и невысокой эффективностью проводимых здесь геологоразведочных работ (ГРР), все более очевидной становится необходимость оценки перспектив нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений, как одного из объектов прироста запасов УВ. Несмотря на длительный период изучения палеоцен-эоценовых отложений на территории Ставропольского края состояние их изученности в настоящее время, на фоне высокой степени освоенности ресурсов УВ в регионе в целом, остается недостаточным для решения многих актуальных проблем нефтегазоносности, связанных, прежде всего, со специфическими условиями формирования ловушек и залежей УВ в нетрадиционных породах-коллекторах (глинистые, глинисто-карбонатные) и т. п.

Цель работы. Обоснование перспектив нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавказья (территория Ставропольского края) на базе обширного геолого-геохимического материала, полученного с помощью современных аналитических методов исследований.

Основные задачи работы:

1. Изучение особенностей геологического строения и нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений, палеогеографических и фациальных условий их формирования и накопления органического вещества (ОВ).

2. Установление закономерностей изменения по площади и разрезу свойств и состава ОВ и УВ палеоцен-эоценовых отложений.

3. Выявление особенностей катагенетических преобразований ОВ палеоцен-эоценовых отложений.

4. Обоснование условий генерации УВ и формирования их скоплений в палеоцен-эоценовых отложениях с использованием результатов геохимических методов исследований.

5. Качественная и количественная оценка перспектив нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавказья территория Ставропольского края) по геохимическим показателям.

Объект исследования. В основу диссертационной работы положены результаты научных исследований, выполненных автором в период с 2004 по 2011 годы и базирующихся на данных бурения, гидрогеологических, геофизических и геохимических материалах по более 300 скважинам, пробуренным на территории Центрального и Восточного Предкавказья (Ставропольский край), изучения кернового материала (около 1400 образцов пород, в т. ч. микроскопическое изучение 70 шлифов), на анализе устьевых и глубинных проб нефтей (134 пробы), свободных, попутных и водорастворенных газов (80 проб), многочисленных публикациях по исследуемой проблеме.

Для решения поставленных в ходе работы над диссертацией задач автором были исследованы образцы пород палеоцен-эоценового возраста из пробуренных в Ставропольском крае скважин, подвергшиеся геохимическим исследованиям в специализированных лабораториях НИИ ПНТ НП, ИГиРГИ и ОАО «СевКавНИ-ПИгаз». В частности, в работе использовались данные о содержании в породах органического углерода (180 определений), результаты люминесцентно-битуминологического (около 1000 определений) и пиролитического (в модификации «Rock-Eval» — 184 определения) анализов, а также результаты определений отражательной способности витринита.

Научная новизна.

1. На основе анализа результатов комплекса геохимических методов изучения ОВ палеоцен-эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавказья и детальных исследований палеогеографических и фациальных условий их формирования выявлены генетические типы (подтипы) рассеянного в породах ОВ и впервые составлены схемы, отражающие закономерности его распространения.

2. Разработана новая модель катагенетического преобразования ОВ и генерации УВ в нефтегазоматеринских породах (НГМП) палеогена изучаемой территории с использованием результатов люминесцентно-битуминологического, пиролитического и углепетрографического анализов рассеянного в породах ОВ, а также данных о современных и палеотермобарических условиях недр.

3. Впервые составлена схема раздельного прогноза на нефть и газ палеоцен-эоценовых отложений по комплексу геохимических показателей.

4. Проведена количественная оценка перспектив нефтегазоносности па-леоцен-эоценовых отложений территории исследования с использованием новой геолого-геохимической информации.

Практическая значимость работы. Использование разработанной модели катагенетического преобразования OB пород палеогенового возраста и генерации УВ, а также построенной с ее помощью схемы раздельного прогноза на нефть и газ позволяет достаточно точно определять граничные интервалы проявления главной фазы нефтеобразования (ГФН) в процессе катагенеза и выявлять положение главной зоны нефтеобразования (ГЗН) как в разрезе отложений, так и в плане на территории их распространения. Результаты, полученные автором, могут быть использованы при планировании ГРР на нефть и газ в пределах Центрального и Восточного Предкавказья. Разработки автора, касающиеся оценки ресурсной базы УВ палеоцен-эоценовых отложений восточных и юго-восточных районов Ставропольского края, использовались при выполнении 4 научно-исследовательских отчётов НИИ ПНТ НП и ОАО «СевКавНИПИгаз», выполненных для Территориального агентства по недропользованию по Ставропольскому краю, ЗАО «Юг-Георесурс» и ОАО «Газпром».

Реализация результатов работ. Результаты проведенных исследований отражены в 4 научно-исследовательских отчётах НИИ ПНТ НП и ОАО «СевКавНИПИгаз», выполненных для Территориального агентства по недропользованию по Ставропольскому краю (2004 г.), ЗАО «Юг-Георесурс» (2006 г.) и ОАО «Газпром» (2007 — 2008 гг.).

Апробация и публикации результатов работ. Основные положения диссертационной работы прошли первичную апробацию на XXXIV, XXXV и XXXVIII научно-технических конференциях по итогам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2004, 2005 и 2008 годы (Ставрополь, 2005, 2006, 2009 гг.) — III, IV научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов «Газовой отрасли — энергию молодых ученых!» (Ставрополь, 2008, 2010 гг.) — XII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука — Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь,.

2008 г.) — VIII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и научных работников «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии» (Астрахань,.

2009 г.) — IX Международной конференции «Новые идеи в науках о земле» (Москва, 2009 г.) — УП Международной научно-практической конференции «Проблемы добычи газа, газового конденсата, нефти» (Кисловодск, 2010 г.).

Публикации: Основные положения диссертации освещены в 13 работах, из них три — в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ: «Газовая промышленность» № 5 за 2010 г., «Геология нефти и газа» № 6 за 2010 г., «Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений» № 2 за 2011 г.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 168 страницах, иллюстрируется 59 рисунками, содержит 8 таблиц и список использованной литературы из 90 наименований.

Заключение

.

Проведённые исследования позволяют сделать следующие выводы о геолого-геохимических условиях нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавказья (территория Ставропольского края):

1. Реконструкция литолого-фациальных и палеогеографических условий осадконакопления показала, что в течение палеоценовой и эоценовой эпох в пределах изучаемой территории состав ОВ формировался в основном за счет планк-тоногенного материала с разной долей участия континентальной органики, приносимой с суши проточными водами в растворенном в воде или взвешенном состоянии. При этом наиболее благоприятные условия для захоронения большого количества органического материала существовали в Восточном Предкавказье.

2. Анализ результатов исследований состава и свойств УВ и ОВ палеоцен-эоценовых отложений с помощью различных методов обработки геологической информации (построение геохимических разрезов, схематических карт и т. д.) позволил выявить закономерности изменения их геохимических характеристик по разрезу и площади изучаемой территории, в частности, было установлено, что в пределах Центрального Предкавказья породы характеризуются низкими концентрациями ОВ, Восточного Предкавказья — более высокой обогащенностью ОВ и повышенными значениями геохимических параметров.

3. Практически все изученные образцы пород палеоцен-эоценового возраста подвержены влиянию минеральной матрицы породы на результаты пиролиза ее органической составляющей, что было учтено при определении генетической принадлежности органического материала. Доказано, что изучаемые отложения содержат ОВ преимущественно смешанного типа, представленного гумусово-сапропелевым и сапропелево-гумусовым подтипами, которые отличаются друг от друга по комплексу геохимических показателей.

4. Комплекс геохимических материалов позволил выделить в разрезе палеоцен-эоценовых отложений Восточного Предкавказья следующие НГМП: глинисто-карбонатные отложения кумского возраста, глинистые и глинисто-карбонатные отложения черкесского возраста и глинистые отложения палеоценового возраста.

5. Оценка нефтегазогенерационных способностей палеоцен-эоценовых отложений показала, что их потенциальные возможности сильно варьируют как по разрезу, так и по площади изучаемой территории. В разрезе палеоцен-эоценовых отложений наиболее высокие нефтегенерационные свойства, являющиеся результатом преобладания в образцах пород фитопланктоногенного ОВ с хорошо сохранившейся липидной составляющей, характерны для кумских отложений особенно на юге и юго-востоке Ставропольского края (Восточное Предкавказье). Учитывая долю остаточного потенциала в общем нефтегазоге-нерационном потенциале пород палеоцен-эоценового возраста, можно утверждать, что изучаемые отложения не полностью реализовали свои нефтегазоге-нерационные возможности и ОВ этих отложений способно генерировать при определенных термобарических условиях жидкие и газообразные УВ.

6. На современном этапе геологического развития значительной части исследуемой территории (Восточное Предкавказье) степень преобразования ОВ палеоцен-эоценовых НГМП соответствует градациям катагенеза MKj — МК2, что весьма благоприятно для генерации УВ и формирования их скоплений, поскольку здесь, за исключением западной части территории, весь изучаемый комплекс отложений находится в верхнем диапазоне «нефтяного окна».

7. Изучение геохимической эволюции органической составляющей пород с использованием нового фактического материала и современных представлений о генерационных процессах позволило определить начало реализации преимущественно нефтегенерационного потенциала ОВ разного генетического происхождения НГМП палеоцен-эоценового возраста — при достижении катагенетического интервала, отвечающего значениям Тмах = 421 — 426 °C и R0 = 0,5 — 0,55% (соответственно для сапропелево-гумусового и гумусово-сапропелевого подтипов ке-рогена). Таким образом, разработанная по результатам анализа комплекса геохимических параметров модель катагенетического преобразования ОВ пород палеогенового возраста и генерации УВ позволяет достаточно точно определять граничные интервалы проявления ГФН в процессе катагенеза и выявлять положение.

ГЗН как в разрезе отложений, так и в плане на территории их распространения.

8. Результаты проведенной количественной оценки перспектив нефтегазоносное&tradeкумских, черкесских и палеоценовых отложений свидетельствуют о целесообразности постановки ГРР для поиска нефтесодержащих скоплений в пределах перспективных зон территории Восточного Предкавказья (рис. 5.6).

Условные обозначения: граница оценки ресурсов УВ.

Зона: отсутствия генерации жидких УВ ". «| низкой плотности генерации УВ (менее 10 кг УВ/м' породы).

V/У/ средней плотности генерации УВ (10−20 кг УВ/м3 породы).

XXXI повышенной плотности генерации УВ (20 — 60 кг УВ/м' породы) высокой плотности генерации УВ (более 60 кг УВ/м' породы).

Остальные условные обозначения см. на рис. 1.6.

Рисунок 5.6 — Схематическая карта зональности кумских отложений восточной части Ставропольского края по величине плотности генерации УВ.