Геолого-геохимические факторы прогноза скоплений нефти и газа
Шустер В.Л.
Институт проблем нефти и газа РАН
В статье дополнены и систематизированы основные геолого-геофизические факторы, влияющие на формирование крупных скоплений нефти и газа. На основе критического анализа опубликованного материала российских и зарубежных авторов и обобщения фактического материала по 26 крупнейшим мировым месторождениям исследована связь крупности запасов и геологических параметров месторождения. Определены количественные и качественные оценки прогнозных геолого-геохимических факторов.
Введение
И в России, и за рубежом все более усложняются не только поисковые объекты геолого-разведочных работ на нефть и газ (и строение, и глубины), но и условия проведения поисково-разведочных работ (морские акватории, арктические природно-климатические регионы, отсутствие или слабое развитие инфраструктуры и дорожной сети).
Все это затрудняет проведение работ, значительно увеличивает стоимость поисков и освоения нефтегазовых ресурсов, повышает требования к достоверности прогноза перспектив нефтегазоносности объектов поиска.
Для эффективного освоения нефтегазовых ресурсов одним из важнейших условий становится объем запасов нефти и газа в перспективных объектах.
Значительная часть крупных и гигантских месторождений углеводородов (УВ) приурочена
к антиклинальным ловушкам. В последние десятилетия крупные по запасам УВ скопления открыты
и в неантиклинальных ловушках, сложнопостроенных резервуарах сланцевых формаций,
в низкопроницаемых породах, в плотных монолитных образованиях фундамента.
Это хорошо известные месторождения в отложениях баженовской свиты в Западной Сибири [1],
в доманиковых породах Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции [2],
крупные по запасам месторождения нефти и газа в сланцевых отложениях в США [3, 4]. Месторождения в образованиях фундамента во Вьетнаме или «нефтяные пески» в Венесуэле
и многие другие.
Целью исследований является анализ, дополнение и систематизация существующих представлений о влиянии различных геолого-геохимических факторов на формирование крупных по запасам скоплений нефти и газа и на строение содержащих эти скопления резервуаров.
К крупным месторождениям нефти относятся скопления с запасами от 100 млн т
(до 300 млн т — крупнейшие) и соответственно газа — от 100 млрд м3 (до 300 млрд м3 —
крупнейшие).
Все это затрудняет проведение работ, значительно увеличивает стоимость поисков и освоения нефтегазовых ресурсов, повышает требования к достоверности прогноза перспектив нефтегазоносности объектов поиска.
Для эффективного освоения нефтегазовых ресурсов одним из важнейших условий становится объем запасов нефти и газа в перспективных объектах.
Значительная часть крупных и гигантских месторождений углеводородов (УВ) приурочена
к антиклинальным ловушкам. В последние десятилетия крупные по запасам УВ скопления открыты
и в неантиклинальных ловушках, сложнопостроенных резервуарах сланцевых формаций,
в низкопроницаемых породах, в плотных монолитных образованиях фундамента.
Это хорошо известные месторождения в отложениях баженовской свиты в Западной Сибири [1],
в доманиковых породах Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции [2],
крупные по запасам месторождения нефти и газа в сланцевых отложениях в США [3, 4]. Месторождения в образованиях фундамента во Вьетнаме или «нефтяные пески» в Венесуэле
и многие другие.
Целью исследований является анализ, дополнение и систематизация существующих представлений о влиянии различных геолого-геохимических факторов на формирование крупных по запасам скоплений нефти и газа и на строение содержащих эти скопления резервуаров.
К крупным месторождениям нефти относятся скопления с запасами от 100 млн т
(до 300 млн т — крупнейшие) и соответственно газа — от 100 млрд м3 (до 300 млрд м3 —
крупнейшие).
К гигантским относятся месторождения нефти с запасами от 300 млн т до 1 млрд т
и газа от 300 млрд м3 до 1 трлн м3 (классификация ПАО «Газпром»).
По данным [5], к 2021 г. в мире открыто 42 нефтяных гиганта (три в России) и 25 газовых гигантов (11 в России).
Кроме того, открыто значительное количество крупных месторождений. Более 60 % запасов УВ
в мире приурочено к юрским и меловым отложениям на глубинах 3–5 км.
Научно обоснована и практически установлена приуроченность крупных и гигантских по запасам месторождений нефти и газа к значительным по площади и объему резервуарам (или мегарезервуарам).
Термин «мегарезервуар», как расширенное понятие «природный резервуар» впервые введенный
в работах А.Э. Конторовича и др. [6], А.И. Леворсена (1970) и других, означает резервуар, содержащий значительное количество углеводородов, занимающий обширную площадь
и охватывающий существенный стратиграфический интервал разреза.
Оценке степени влияния различных геолого-геохимических факторов на формирование крупных скоплений УВ и выработке комплекса благоприятных критериев (показателей) их прогноза
и поисков посвящено большое количество публикаций ведущих ученых России и мира.
и газа от 300 млрд м3 до 1 трлн м3 (классификация ПАО «Газпром»).
По данным [5], к 2021 г. в мире открыто 42 нефтяных гиганта (три в России) и 25 газовых гигантов (11 в России).
Кроме того, открыто значительное количество крупных месторождений. Более 60 % запасов УВ
в мире приурочено к юрским и меловым отложениям на глубинах 3–5 км.
Научно обоснована и практически установлена приуроченность крупных и гигантских по запасам месторождений нефти и газа к значительным по площади и объему резервуарам (или мегарезервуарам).
Термин «мегарезервуар», как расширенное понятие «природный резервуар» впервые введенный
в работах А.Э. Конторовича и др. [6], А.И. Леворсена (1970) и других, означает резервуар, содержащий значительное количество углеводородов, занимающий обширную площадь
и охватывающий существенный стратиграфический интервал разреза.
Оценке степени влияния различных геолого-геохимических факторов на формирование крупных скоплений УВ и выработке комплекса благоприятных критериев (показателей) их прогноза
и поисков посвящено большое количество публикаций ведущих ученых России и мира.
Так, в работах [1, 6–8] в качестве основных благоприятных показателей для формирования крупных скоплений УВ рекомендуются следующие:
В работе [9] значительно расширен комплекс благоприятных факторов, среди которых выделяются основные: мощность осадочного чехла (особенно фанерозойских отложений), контрастность локальных структур, надежно изолированные мега- и региональные резервуары, наличие в проницаемом комплексе большого количества песчано-алевритового материала, существование подъема подземных вод, наличие в разрезе больших масс пород, богатых органическими веществами (ОВ), достаточная катагенетическая превращенность ОВ.
- наличие в пределах нефтегазосборной зоны нефтегазонакопления генераторов больших масс УВ (определяющим является абсолютная масса органического вещества);
- близость зоны нефтегазонакопления к зоне максимального прогибания;
- наличие надежного флюидоупора;
- наличие мощного проницаемого комплекса;
- значительный объем ловушек, сформировавшихся синхронно с главной фазой нефтенакопления или периодом интенсивного газообразования.
В работе [9] значительно расширен комплекс благоприятных факторов, среди которых выделяются основные: мощность осадочного чехла (особенно фанерозойских отложений), контрастность локальных структур, надежно изолированные мега- и региональные резервуары, наличие в проницаемом комплексе большого количества песчано-алевритового материала, существование подъема подземных вод, наличие в разрезе больших масс пород, богатых органическими веществами (ОВ), достаточная катагенетическая превращенность ОВ.
В публикациях [5, 10–13] подробно рассмотрены онтогенетические, геологические (первичные) и генетические (вторичные) условия, благоприятные для формирования газовых и нефтяных гигантов в Западной Сибири. Это наличие в разрезе генерационного доминант-комплекса, сложенного чаще всего глинами, образование крупных конседиментационных ловушек с сохранностью первоначальной пористости (по-видимому, и проницаемости), незначительное расстояние латеральной миграции, надежные флюидоупоры (особенно для газовых скоплений) и некоторые другие. Все должно быть масштабно: объем генерации, объемы первичной и коллекторской (собирательной) миграции, возможности для аккумуляции, условия сохранности скоплений УВ.
В статье [14] на основе анализа результатов открытия нефтяных и газовых гигантов в Северном море предложена концептуальная программа освоения арктических акваторий России. Методика прогноза основывается на допущении, что распределение ресурсов УВ в неразведанной части нефтегазоносного бассейна (НГБ) не будет принципиально отличаться от распределения ресурсов в разведанной части. Предложены три системы показателей (признаков), по которым оценивается вероятность выявления в НГБ месторождений-гигантов.
Разработанная система вероятностной качественной оценки будет полезна при опоисковании слаборазведанных регионов и может сыграть важную роль в арктических и в дальневосточных морях, а также на севере Западной Сибири и в Восточной Сибири.
В статье [14] на основе анализа результатов открытия нефтяных и газовых гигантов в Северном море предложена концептуальная программа освоения арктических акваторий России. Методика прогноза основывается на допущении, что распределение ресурсов УВ в неразведанной части нефтегазоносного бассейна (НГБ) не будет принципиально отличаться от распределения ресурсов в разведанной части. Предложены три системы показателей (признаков), по которым оценивается вероятность выявления в НГБ месторождений-гигантов.
Разработанная система вероятностной качественной оценки будет полезна при опоисковании слаборазведанных регионов и может сыграть важную роль в арктических и в дальневосточных морях, а также на севере Западной Сибири и в Восточной Сибири.
Автором предлагаемой статьи проанализированы фактические материалы по 26 крупнейшим нефтегазовым месторождениям мира [5, 15, 17] с целью выявления характера связи между величиной запасов УВ и количественными значениями важнейших геолого-геохимических показателей, такими как площадь, фильтрационно-емкостные свойства коллекторов, а также качественными характеристиками: литологическим составом коллекторов, составом и мощностью флюидоупоров, оценкой нефтегазогенерационного потенциала региона и месторождения.
Подробно с результатами анализа можно ознакомиться в работах [15, 16]. Результаты обобщения: крупнейшие по запасам УВ месторождения мира открыты на площадях от 800–900 до 4 000–
5 000 км2, пористость пород-коллекторов изменяется в интервале 15–35 %, проницаемость от 300
до 1500 мД. Породы-коллекторы — это преимущественно песчаники или карбонаты, флюидоупоры — глины, аргиллиты, каменная соль, толщиной 100 м и более. Одним из важнейших показателей прогноза является масштаб эмиграции жидких и газообразных УВ. Так, по Южно-Карскому региону, по данным [18], максимальные плотности эмиграции УВ приурочены к нижне-среднеюрскому комплексу (11 млн т/км2 нефти и 7 млрд м3 газа), несколько меньшие к неокому.
В акватории открыт ряд газовых гигантов в меловых отложениях и одно крупное — в юрских.
Подробно с результатами анализа можно ознакомиться в работах [15, 16]. Результаты обобщения: крупнейшие по запасам УВ месторождения мира открыты на площадях от 800–900 до 4 000–
5 000 км2, пористость пород-коллекторов изменяется в интервале 15–35 %, проницаемость от 300
до 1500 мД. Породы-коллекторы — это преимущественно песчаники или карбонаты, флюидоупоры — глины, аргиллиты, каменная соль, толщиной 100 м и более. Одним из важнейших показателей прогноза является масштаб эмиграции жидких и газообразных УВ. Так, по Южно-Карскому региону, по данным [18], максимальные плотности эмиграции УВ приурочены к нижне-среднеюрскому комплексу (11 млн т/км2 нефти и 7 млрд м3 газа), несколько меньшие к неокому.
В акватории открыт ряд газовых гигантов в меловых отложениях и одно крупное — в юрских.
Работа выполнена в рамках государственного задания по теме: «Научно-методические основы поисков и разведки скоплений нефти и газа, приуроченных к мегарезервуарам осадочного чехла, 122022800253-3».
К основным геолого-геохимическим факторам прогноза крупных скоплений нефти и газа относятся наличие в разрезе перспективного объекта (и в пределах зоны нефтегазонакопления) генератора больших масс УВ, мощного проницаемого комплекса, надежного флюидоупора, значительной по объему ловушки, сформировавшихся синхронно с процессами нефтегазообразования.
Проанализированный опубликованный и фактический материал по открытым крупным и гигантским месторождениям УВ позволяет наметить количественные и качественные оценки благоприятных геологических факторов, влияющих на формирование месторождений УВ, и определить прогнозные критерии поисков крупных скоплений нефти и газа.
Для формирования крупных скоплений углеводородов необходимо последовательное временное и пространственное совпадение процессов нефтегазообразования, формирования ловушки (резервуара), миграции и аккумуляции УВ, сохранности залежи. Все эти процессы должны характеризоваться значительной масштабностью. Резервуары (мегарезервуары) должны характеризоваться значительной площадью и объемом, повышенными фильтрационно-емкостными свойствами пород-коллекторов, надежными флюидоупорами и наличием в разрезе мощного доминант-комплекса — генератора больших масс УВ (абсолютной массы органического вещества).
Для формирования крупных скоплений углеводородов необходимо последовательное временное и пространственное совпадение процессов нефтегазообразования, формирования ловушки (резервуара), миграции и аккумуляции УВ, сохранности залежи. Все эти процессы должны характеризоваться значительной масштабностью. Резервуары (мегарезервуары) должны характеризоваться значительной площадью и объемом, повышенными фильтрационно-емкостными свойствами пород-коллекторов, надежными флюидоупорами и наличием в разрезе мощного доминант-комплекса — генератора больших масс УВ (абсолютной массы органического вещества).
1. Конторович А.Э., Бурштейн Л.М., Козаненков В.А. и др. Баженовская свита — главный источник ресурсов нетрадиционной нефти в России // Актуальные проблемы нефти и газа. 2014. № 2. 8 с.
2. Прищепа О.М., Баженова Т.К., Никифорова В.С. и др. Уточнение геохимических особенностей распределения органического вещества в доманиковых отложениях Тимано-Печерской НГП // Успехи органической химии. Новосибирск: Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, 2022. С. 212–215.
3. Pearson K. Geologic models and evaluation of undiscovered conventional and continuous oil and gas resources: Upper Cretaceous Austin Chalk, U.S. Gulf Coast. U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2012–5159, 26 p. (In Eng).
4. Dolson J., He Zhiyong, Horn Brian W. Advances and perspectives on stratigraphic trap exploration-making the subtle trap obvious. Search and Discavery, 2018, article 60054, 67 p. (In Eng).
5. Высоцкий В.И., Скоробогатов В.А. Гигантские месторождения углеводородов России и мира. Перспективы новых открытий // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2021. № 1–6. С. 20–25.
6. Конторович А.Э., Бабина Н.М., Богородская Л.И. и др. Нефтепроизводящие толщи и условия образования нефти в мезозойских отложениях Западно-Сибирской низменности. Ленинград: Недра, 1967. 224 с.
7. Вышемирский В.С., Конторович А.Э., Трофимук А.А. Миграция рассеянных битумоидов // Труды института геологии и геофизики. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение. Академия наук СССР. 1971. № 143. 167 с.
8. Трофимук А.А., Вышемирский В.С., Дмитриев А.Н. и др. Распознавание образов гигантских нефтяных месторождений. Проблемы нефтеносности Сибири. Новосибирск: Наука, 1971. С. 34–51.
9. Анализ влияния различных факторов на размещение и формирование месторождений нефти и газа (на примере платформенных областей) / Под ред.:
В.С. Лазарева и В.Д. Наливкина. Ленинград: Недра, 1971. 334 с.
10. Скоробогатов В.А., Ростовцев В.Н. Перспективы поисков газовых месторождений в северных районах Западной Сибири // Геология нефти и газа. 1983. № 11. С. 15–19.
11. Скоробогатов В.А. Генетические причины уникальной газо- и нефтеносности меловых и юрских отложений Западно-Сибирской провинции // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2003. № 8. С. 8–14.
12. Скоробогатов В.А. Крупнейшие, гигантские и уникальные осадочные бассейны мира и их роль в развитии газовой промышленности в XXI веке // Neftegaz.RU. 2018. №10. С. 126–141.
13. Скоробогатов В.А., Соловьев Н.Н. Сравнительный анализ условий нефтегазонакопления в Западно-Сибирском и Арабо-Персидском мегабассейнах // Вести газовой науки. 2013. № 5. С. 43–52.
14. Белонин М.Д., Новиков Ю.Н., Соболев В.С. Концепция и предварительные результаты прогноза крупнейших месторождений нефти и газа на арктическом шельфе России // Геология нефти и газа. 2001. № 1. С. 3–9.
15. Шустер В.Л. Особенности формирования и размещения крупных и гигантских по запасам месторождений нефти и газа в мегарезервуарах осадочных бассейнов //
SOCAR Proceedings. 2022. № 2. С. 30–36.
16. Шустер В.Л., Дзюбло А.Д. Обоснование перспектив открытия крупных нефтегазовых скоплений в юрских и доюрских отложениях на шельфе Карского моря // Георесурсы. 2023. Т. 25. № 1. С. 67–74.
17. Хэлбути М. Геология гигантских месторождений нефти и газа. М.: Мир, 1973. 431 с.
18. Полякова И.Д., Данилина А.Н. Масштабы эмиграции жидких и газообразных углеводородов в Западно-Арктических акваториях России // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2013. Т. 8. № 3. 42 c.
2. Прищепа О.М., Баженова Т.К., Никифорова В.С. и др. Уточнение геохимических особенностей распределения органического вещества в доманиковых отложениях Тимано-Печерской НГП // Успехи органической химии. Новосибирск: Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, 2022. С. 212–215.
3. Pearson K. Geologic models and evaluation of undiscovered conventional and continuous oil and gas resources: Upper Cretaceous Austin Chalk, U.S. Gulf Coast. U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2012–5159, 26 p. (In Eng).
4. Dolson J., He Zhiyong, Horn Brian W. Advances and perspectives on stratigraphic trap exploration-making the subtle trap obvious. Search and Discavery, 2018, article 60054, 67 p. (In Eng).
5. Высоцкий В.И., Скоробогатов В.А. Гигантские месторождения углеводородов России и мира. Перспективы новых открытий // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2021. № 1–6. С. 20–25.
6. Конторович А.Э., Бабина Н.М., Богородская Л.И. и др. Нефтепроизводящие толщи и условия образования нефти в мезозойских отложениях Западно-Сибирской низменности. Ленинград: Недра, 1967. 224 с.
7. Вышемирский В.С., Конторович А.Э., Трофимук А.А. Миграция рассеянных битумоидов // Труды института геологии и геофизики. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение. Академия наук СССР. 1971. № 143. 167 с.
8. Трофимук А.А., Вышемирский В.С., Дмитриев А.Н. и др. Распознавание образов гигантских нефтяных месторождений. Проблемы нефтеносности Сибири. Новосибирск: Наука, 1971. С. 34–51.
9. Анализ влияния различных факторов на размещение и формирование месторождений нефти и газа (на примере платформенных областей) / Под ред.:
В.С. Лазарева и В.Д. Наливкина. Ленинград: Недра, 1971. 334 с.
10. Скоробогатов В.А., Ростовцев В.Н. Перспективы поисков газовых месторождений в северных районах Западной Сибири // Геология нефти и газа. 1983. № 11. С. 15–19.
11. Скоробогатов В.А. Генетические причины уникальной газо- и нефтеносности меловых и юрских отложений Западно-Сибирской провинции // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2003. № 8. С. 8–14.
12. Скоробогатов В.А. Крупнейшие, гигантские и уникальные осадочные бассейны мира и их роль в развитии газовой промышленности в XXI веке // Neftegaz.RU. 2018. №10. С. 126–141.
13. Скоробогатов В.А., Соловьев Н.Н. Сравнительный анализ условий нефтегазонакопления в Западно-Сибирском и Арабо-Персидском мегабассейнах // Вести газовой науки. 2013. № 5. С. 43–52.
14. Белонин М.Д., Новиков Ю.Н., Соболев В.С. Концепция и предварительные результаты прогноза крупнейших месторождений нефти и газа на арктическом шельфе России // Геология нефти и газа. 2001. № 1. С. 3–9.
15. Шустер В.Л. Особенности формирования и размещения крупных и гигантских по запасам месторождений нефти и газа в мегарезервуарах осадочных бассейнов //
SOCAR Proceedings. 2022. № 2. С. 30–36.
16. Шустер В.Л., Дзюбло А.Д. Обоснование перспектив открытия крупных нефтегазовых скоплений в юрских и доюрских отложениях на шельфе Карского моря // Георесурсы. 2023. Т. 25. № 1. С. 67–74.
17. Хэлбути М. Геология гигантских месторождений нефти и газа. М.: Мир, 1973. 431 с.
18. Полякова И.Д., Данилина А.Н. Масштабы эмиграции жидких и газообразных углеводородов в Западно-Арктических акваториях России // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2013. Т. 8. № 3. 42 c.
Использованы материалы по 26 крупнейшим нефтегазовым месторождениям мира. Проанализированы количественные и качественные связи крупности запасов месторождений нефти и газа с геолого-геохимическими характеристиками (площадь месторождения, фильтрационно-емкостные свойства пород-коллекторов, состав и толщина флюидоупоров, нефтегазогенерационный потенциал и др.).
нефть, газ, крупные скопления, запасы, ресурсы, мегарезервуар, благоприятные факторы, критерии прогноза
Шустер В.Л. Геолого-геохимические факторы прогноза крупных скоплений нефти и газа, приуроченных к мегарезервуарам // Экспозиция Нефть Газ. 2024. № 3. С. 10–13.
DOI: 10.24412/2076-6785-2024-3-10-13
DOI: 10.24412/2076-6785-2024-3-10-13
03.05.2024
УДК 553.98.061
DOI: 10.24412/2076-6785-2024-3-10-13
DOI: 10.24412/2076-6785-2024-3-10-13
Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (495) 414-34-88