Прикаспийский нефтегазоносный бассейн

Юсупова И.Ф.


Институт проблем нефти и газа РАН

В подсолевых отложениях Прикаспийской впадины и сопредельных территорий изучались два вида высокоуглеродистых отложений с твердым концентрированным органическим веществом: доманикиты (D₃ f₂–C₁ t) и визейские угли (C₁v). Они отличаются сложным строением, для них характерна высокая литологическая неоднородность, разнообразие постседиментационных преобразований. Породообразующие концентрации органического вещества и участие его в постседиментационной трансформации осадочного материала предопределили анизотропию физико-механических свойств пород, особенности формирования эпигенетической пустотности, трещиноватости, специфику литификации и децементации в отдельных участках.
Введение
Прикаспийский нефтегазоносный бассейн граничит с Волго-Уральской и Воронежской антеклизами. Его образование обусловлено прогибанием юго-востока Восточно-Европейской платформы и юга Предуральского краевого прогиба в пермско-мезозойский этап геологического развития [3]. По представлениям [22] в позднем палеозое и отчасти мезозое в погружение был вовлечен и Поволжский регион. Волго-Уральская антеклиза оказалась поглощенной опусканием Восточно-Русской области; погружение обусловило сходство многих геологических процессов на значительной территории.
В разных районах прибортовых зон Прикаспийской впадины вскрыты подсолевые отложения палеозойского возраста. Они характеризуются сложным строением, резкой изменчивостью литологического состава, наличием многочисленных, нередко длительных, перерывов в осадконакоплении, недостаточной освоенностью буровыми работами. Все это затрудняет однозначную трактовку геологических данных [8].
В последнее время корректируются взгляды на осадконакопление в регионе, постседиментационные трансформации осадочного материала, специфику формирования коллекторов и пространственного распределения разнофациальных отложений; делаются попытки объединения разнородных исследований. В качестве примера можно привести работу по выявлению взаимосвязи седиментации подсолевых толщ и их нефтегазоносности в участках контакта Прикаспийской впадины, Предуральского прогиба и Русской плиты [10].
В данной работе сделана попытка объединения разноплановых исследований подсолевых отложений исследуемого региона с целью создания впоследствии целостной картины распределения в них отложений с высоким нефтегазоматеринским потенциалом, образованных как в морских, так и в континентальных условиях. Особое внимание было уделено выявлению роли повышенных концентраций органического вещества (ОВ) в постседиментационной трансформации осадочного материала нефтематеринских пород.
Концентрированные формы органического вещества подсолевых отложений
Рассматриваются два вида проявлений концентрированного ОВ в подсолевых отложениях региона: в доманиковых отложениях (D₃–C₁) верхнедевонско-нижнекамнноуголного возраста и угольные залежи визейского возраста (C₁v).
Породы доманиковой толщи считаются высокопродуктивными нефтематеринскими отложениями, в Волго-Уральском и Тимано-Печорском регионах они были источником углеводородов для многих залежей в вышележащих карбонатных постройках. В то же время было установлено, что доманиковые породы еще содержат существенную долю углеводородов, не покинувших нефтематеринскую толщу. Это делает отложения доманиковых пород единой неструктурной залежью недоразведанных углеводородов [15]. Несмотря на обилие многообразных исследований, породы доманиковой толщи представляются интересными для изучения.
Восточно-Европейская платформа — территория широкого распространения доманиковых отложений; они представлены глинисто-кремнисто-карбонатными породами, с переходными разностями до кремнистых и карбонатных, часто битуминозными, с широким диапазоном концентраций ОВ (табл. 1).
Табл. 1. Породы доманиковой толщи

Обращают на себя внимание многообразие и неравномерность макро- и микропереслаивания доманиковых пород: с различными соотношениями количества прослоев известняков, высокоуглеродистых пород, сланцев, слойков с разным насыщением фаунистическими остатками [30]. Это отражает разнообразие обстановок осадконакопления высокоуглеродистых доманиковых отложений в условиях морской седиментации. Эти условия разнообразны: от депрессионных впадин и склонов карбонатных массивов до мелководного шельфа с растущими биогермными постройками; обращается внимание на обогащенность отложений органическим веществом, притом неравномерную [19].
Органическое вещество доманиковых отложений. Диапазон концентраций ОВ в доманиковых породах широк, включая горючесланцевые (0,5–48 вес. %), даже на микроуровне фиксируется тонкое переслаивание пород, обогащенных (иногда полностью керогеновых) и бедных органическим веществом; доманикитные концентрации составляют около 60 % от толщины разреза (С орг > 0,5 вес. %), остальная часть сложена доманикоидами (С орг < 0,5 вес. %).
Вещество доманиковых пород состоит из остатков морских планктонных водорослей с примесью наземного органического материала; тип ОВ одинаков; в хлороформенном битумоиде содержатся смолисто-асфальтеновые компоненты до 70 %.
Концентрации ОВ в доманиковых отложениях нередко являются породообразующими, в некоторых случаях они достигают горючесланцевых, нижний предел концентрации ОВ в горючих сланцах, по разным авторам, находится в пределах 10–25 %.
Наиболее обогащенную органическим веществом часть карбонатного девона — семилукские отложения — можно уподобить сланцевой залежи кукерситов, имеющей определенное сходство с доманиковым горизонтом [19, 30].
Горючие сланцы в подсолевых отложениях Прикаспийской впадины установлены также в морских отложениях среднего девона, представленных широким спектром отложений: кремнисто-битуминозных, микритовых известняков и кремней [10].
Повышенное содержание ОВ, особенно горючесланцевые концентрации, повлияло на некоторые параметры и свойства высокоуглеродистых пород.
Ранее на примере кукерситовых горючих сланцев было показано влияние повышенных концентраций ОВ на плотность пород, на их прочность, возможность вовлечения в сульфатредукционные процессы и др.; установлена объемная значимость ОВ в высокоуглеродистых отложениях.
Объемную значимость ОВ высокоуглеродистых пород предопределяет пониженная плотность ОВ, поэтому объемные соотношения в доманикитах не совпадают с весовыми; это свойство всех высокоуглеродистых пород (табл. 2) [29, 30].
Табл. 2. Несовпадение весовых и объемных концентраций в доманиковых породах

В доманиковых породах установлена изменчивость многих параметров и плотностно-прочностная анизотропия; она обусловлена колебаниями содержания ОВ. Все это приводит к мозаичному распределению в пластах доманика участков с разными физико-механическими свойствами, а также с разным флюидонефтегазоматеринским потенциалом.
Пустотность в доманиковых породах. Сведения о эпигенетической пустотности и формировании коллекторских свойств доманиковых отложений немногочисленны. Прослои известняков и радиоляритов склоновых фаций выявлены в исследованном фрагменте Волго-Уральского бассейна. Они характеризуются относительно высокими фильтрационно-емкостными свойствами (К пор 4–10 %, проницаемость 0,1–245 мД). Такие прослои могут считаться порово-трещинными коллекторами. Косвенным свидетельством проницаемости нефтематеринского пласта можно считать сходство состава автохтонных и миграционных битумоидов и возможность миграции последних внутри пласта [19].
При бурении в подсолевых, в том числе доманиковых, отложениях Прикаспийской впадины нередко отмечались провалы инструмента, поглощение бурового раствора, установлены интервалы кавернозных, выщелоченных пород и т. д. Трещинно-порово-кавернозные породы были обнаружены, по данным [7], при бурении скважины Девонская-1 на Астраханском карбонатном массиве на различных глубинах (в том числе на
глубине 6 046–6 551 м).
Для доманикового горизонта (Д₃dm) коллекторы не характерны; это объясняется данными седиментационно-емкостного моделирования подсолевых отложений зоны контакта Прикаспийской впадины, Русской плиты и Предуральского прогиба. В разрезах доманика на северо-востоке Бузулукской впадины обнаружены линзы пористых известняков; они установлены совместно с залежами в перекрывающих позднефранских отложениях. На рубеже турнейского и визейского времени происходило формирование вторичной пористости в породах, поскольку значительная часть территории подверглась размыву [10].
Однако анализ многочисленных исследований, посвященных формированию вторичной пустотности в карбонатных породах, позволяет предположить, что керновый материал нередко не дает адекватной картины о процессах выщелачивания и формирования коллекторской емкости; в ходе бурения кавернозные и выщелоченные, малопрочные породы нередко истираются, разрушаются (полностью или частично), вынос керна в таких интервалах обычно занижен, визуальные возможности изучения пород ограничены диаметром керна. К.И. Багринцева [2], изучавшая условия формирования и свойства карбонатных коллекторов подсолевых отложений на месторождениях Прикаспийской впадины (Астраханское, Жанажол, Карачаганак и др.), отметила, что при бурении чаще извлекаются более плотные прослои; извлечение менее прочных пород не всегда бывает полным, они хуже отражены в материалах бурения. Все это понижает информативность геологических данных, затрудняет их однозначную трактовку о процессах образования вторичного пустотного пространства в карбонатных породах.
Роль органического вещества в формировании пустотности демонстрировалась во многих работах, в том числе автора статьи. Так, было показано, что в участках карстовой денудации вклад ОВ кукерситовых горючих сланцев в формирование эпигенетической пустотности был более значимым, чем вклад карстующихся карбонатов. Было выявлено, что в ходе реализации своего флюидоматеринского потенциала (в том числе нефтегазообразования) флюидоматеринские породы (наряду с изменением своих свойств) теряют часть объема и массы при образовании, отделении и удалении миграционноспособных продуктов (в том числе углеводородов). При этом мощность пород уменьшается (обычно неравномерно), возникают участки ослабленных пород, наращивается трещиноватость и другие деформации (проседание вышележащих, перекрывающих пластов над участками катагенного сокращения мощности, нарушение сплошности пластов и др.) [4, 6, 28–31].
«Биопустоты» фаунистических остатков (тентакулиты, радиолярии) и микротрещины (послойные и вертикальные) приносят ощутимый вклад в емкостное пространство доманикитов. Их сохранению способствует раннее окремнение; позже «биопустоты» заполняются миграционными битумоидами. Напротив, залечивает «биопустоты» ранняя карбонатизация. Созданию пластов с разной степенью литификации способствовали чередование карбонатизированных, окремненных сапропелитовых слойков, тонкая слоистость [26].
Не только повышенные концентрации ОВ могут участвовать в создании эпигенетической пустотности, но и текстуры доманикитов. Моделирование катагенетических процессов в рассматриваемых отложениях свидетельствует, что в породах со слоистыми текстурами и величиной C орг > 5–10 вес. % наблюдалось образование пустотного пространства (поры, трещины и их связанность). Наоборот, в породах с массивными текстурами (то есть с равномерным распределением ОВ) при содержании C орг < 0,5 вес. % трещины не образуются [24].
Важную роль в фильтрации углеводородов играют пласты с системой открытых субгоризонтальных макротрещин; они названы суперколлекторами [17]. Субгоризонтальная трещиноватость обеспечивает сверхвысокую, по сравнению с матрицей, флюидопроводимость; она обнаружена на многих месторождениях Прикаспийской впадины (Астраханское, Тенгиз, Жанажол, Карачаганак,
Оренбургское и др.).
Еще более значима роль горизонтальных трещин в коллекторах битуминозно-глинистого состава. Этот тип коллектора является объектом активной промышленной разработки (глинистые сланцы «вудфорд» в Оклахоме, глинистые сланцы девона в Аппалачском, Мичиганском, Иллинойском бассейнах и других регионах). Тонкая горизонтальная трещиноватость нередко определяет продуктивность баженовской свиты Салымского месторождения (Западная Сибирь); коллектор-баженит необычен тем, что залегает в нефтематеринской глинистой толще сложного состава. Давно известен феномен коллектора в пелитовых отложениях раннего майкопа Центрального Предкавказья. Трещины в нижнемайкопском глинистом коллекторе имеют субгоризонтальную ориентировку, ветвистую конфигурацию, различные протяженность, раскрытость и густоту; максимальная концентрация таких трещин отмечается в обогащенных органическим веществом слойках глин [5].
В вышеупомянутых опытах по катагенным изменениям доманика был показан процесс образования субгоризонтальных трещин, ориентированных по напластованию в слоистых породах. Слоистая текстура в этом случае была предопределена прослоями и линзами доманикитов, обогащенных ОВ сапропелевой и зоогенной природы [24]. В этих породах возможно формирование листоватого коллектора в участках тонкого переслаивания (даже на микроуровне) слойков, почти нацело сложенных органическим веществом, со слойками, обедненными ОВ: в ходе катагенного уменьшения твердого ОВ произойдет ослабление контактов между слойками.
Так, в ходе погружения на катагенные глубины пласты осадочных отложений, обогащенные ОВ, становятся зонами повышенной генерации углеводородов и зонами заметного уменьшения мощности. В них образуются трещины, листоватые текстуры, вдольслоевые, межпластовые нарушения сплошности; породы приобретают способность раскалываться на плитки по субгоризонтальным плоскостям, трассируя прослои с былым обогащением твердым ОВ [6]. Таким образом, в погружающихся пластах высокоуглеродистых пород, синхронно с образованием углеводородов, возникает и нарастает трещинная проницаемость. Пласты таких пород из флюидоупоров переходят в флюидогенерирующие и флюидопроводящие.
Возможности трещинообразования в доманиковых отложениях в восточной части Русской платформы обсуждались и ранее, однако в нашем случае обращается внимание на проявление ОВ в постседиментационном образовании трещин.
Таким образом, наличие трещин, документируемых в изучаемых породах, иногда может свидетельствовать о полной или частичной потере твердого ОВ в этих участках.
Влияние органического вещества на темпы литификации доманиковых пород и миграцию углеводородов
Благоприятный тип керогена и обогащенность им пород доманиковой формации (кероген II типа) свидетельствуют о том, что ОВ доманиковых отложений может стать источником нефтей еще до достижения доманикитами условий ГФН и генерировать углеводороды на более ранних стадиях. Генерация битумоидов и их эмиграция в кремнисто-карбонатных породах происходят уже на градации ПК-МК₁ [19].
Некоторые исследователи увидели своеобразие доманиковых отложений не только в повышенном содержании ОВ в них, но и в раннем образовании битумоидов и ранней их миграции; существуют работы, констатирующие, что миграция битумоидов началась в осадке еще до его затвердевания [25].
В многоплановых исследованиях Р.С. Сахибгареев (1972) развивает эти представления. По его мнению, раннее образование битумов в доманиковых осадках было обусловлено высокими концентрациями ОВ; это привело к ранней гидрофобизации поверхности глинистых частиц и мелких кальцитовых зерен, что оказало консервирующее влияние на процессы кристаллизации и затормозило литификацию мергелей и глин.
Избежали ранней гидрофобизации относительно чистые известняки; они литифицировались на самых ранних этапах диагенеза, оттесняя значительную часть ОВ во вмещающие осадки. Последние обогащались ОВ, вбирая наиболее подвижные компоненты из литифицирующихся известняков; распределение ОВ внутри пластов не оставалось постоянным.
Степень гидрофобизации и консервирующее влияние гидрофобизирующих пленок зависят от содержания ОВ. При этом УВ-потенциал битумоидов исходного, свежего осадка (наследовавшего в основном углеводороды планктона) мог наращиваться за счет диагенетических, а позже раннекатагенетических преобразований ОВ.
И лишь с переходом основной части высокомолекулярных гидрофобизирующих полярных компонентов этих пленок в углеводороды (и с удалением основной части углеводородов) может наступить возможность для перекристаллизации кальцитовых зерен, мергельных осадков и их литификация с консервацией оставшихся (не успевших эмигрировать) битумов. При этом часть доманиковых мергельных и сильно глинистых осадков могла оставаться достаточно рыхлыми, а пласт — неравномерно (мозаично) литифицированным. При условии герметичности подстилающих и перекрывающих пород слаболитифицированный материал доманикового пласта в отдельных участках может быть рыхлым на значительных глубинах, порой близких к термобарическим условиям ГФН.
К этому времени в условиях тектонической активизации известняковые прослои (литифицированные в самом начале диагенеза) могли приобрести трещиноватость, а сам пласт — условия для дополнительной разгрузки углеводородов.
Таким образом, осадки доманиковых фаций по скорости и времени литификации представляют собой сложную гетерогенную систему: в одних типах осадков перераспределение вещества прерывается рано, в других — продолжается длительное время.
Так, повсеместное образование известковых конкреций размером около 15 см и более проходило в участках пласта, сложенных еще рыхлым мергельным и глинистым материалом. Конкреционные стяжения имеют округлую, эллипсоидную, лепешковидную, пластообразную форму. Большое количество карбонатных конкреционных тел характерно для глин, мергелей, глинистых известняков доманиковых фаций Востоко-Русской платформы, Южного Урала, Южного Тимана (Сахибгареев, 1972; [30]).
Фиксация крупных пластообразных конкреций в керновом материале становится проблемой: при документации керна они могут отождествляться со слоистостью, искажать представления о целостности пластов, а, следовательно, о проницаемости.
Выщелачивание и перераспределение известкового материала в ходе формирования конкреций наблюдались и в разрезах других высокоуглеродистых пород, например, в баженовской свите Западной Сибири. Интерес к карбонатным породам, присутствующим местами в баженовской свите, определяется их коллекторским потенциалом, а актуальность — отсутствием единых представлений о процессах их формирования. Особенности этих разрезов — широкое распространение карбонатных конкреций диаметром 7–12 см и линз-прослоев
толщиной 0,5–1,5 см. Установлено, что кристаллизация карбонатного материала конкреций происходила в различных условиях: в придонной части осадков и на более высоких стадиях литогенеза; в катагенезе они подверглись доломитизации. Как и в доманиковых отложениях, интенсивность образования конкреций определяется количеством ОВ [27].
Позже в доманиковых породах известковистые конкреции местами замещались кремнистыми. Более известковые участки глинисто-мергельных фаций (нередко обедненные ОВ) также подвергались окремнению. Лишь по литифицированным известнякам, находящимся в глинисто-мергельном рыхлом осадке, образовывались кремнистые конкреции пластообразной формы.
В ряде случаев в сферу замещения кремнеземом вовлекаются мергели, отличавшиеся изначально заметно меньшим содержанием ОВ.
Важно, что окремнению (и уничтожению) подверглись самые обедненные органическим веществом участки; как правило, содержание C орг в кремнях не превышает 2,5 %, тогда как в смежных, глинистых, известняках оно составляет 7,11 %. Можно предположить, что в этом случае потеря таких карбонатных масс не сказывалась заметно на нефтематеринском потенциале доманиковых отложений. В целом масштабы окремнения доманиковых фаций Волго-Уральской области были менее значительны, чем на Южном Тимане и Урале.
Возможность миграции битумоидов на стадии диагенеза в нижележащие поддоманиковые отложения (кыновские глины) и позднее в вышележащие перекрывающие (мендымовские мергельные и известковые отложения) обусловлена быстрой литификацией тех и других (из-за их слабой гидрофобизации).
В случае высокой герметичности ниже- и вышележащих пород доманиковые осадки могут оставаться относительно рыхлыми на значительных глубинах.
Законсервированные углеводороды в матрице трещиноватых мергельных пород доманика могут реализовать оставшиеся нефтепроизводящие возможности лишь в жестких термобарических условиях. По представлениям С.Г. Неручева (2000) [16] и С.Н. Белецкой с соавторами (1974), такие условия возможны лишь на глубинах 3 000 м и более.
Таковы в самом общем виде процессы литификации доманиковых отложений и миграции углеводородов по представлениям Р.С. Сахибгареева (1972). По работе [19], общий генерационный потенциал в породах доманика Волго-Уральского региона остается еще высоким в конце главной фазы нефтегазообразования (ГФН).
Катагенез. Известно, что при комплексных исследованиях ОВ для оценки нефтегазогенерационного потенциала пород иногда выявляются участки аномального катагенеза, не связанного с региональными закономерностями погружения. Так, при установлении катагенетической зрелости отложений баженовской свиты Западной Сибири установлена разная преобразованность ОВ в одном образце. Это объясняется наличием в одном образце ОВ разного происхождения [12]. В нашем случае картину катагенеза может усложнить и неравномерная, разновременная, мозаичная литификация внутри пластов доманиковых пород, обогащенных ОВ.
Природные резервуары. Набор параметров, важный для резервуарных и экранирующих свойств и который можно использовать для выявления продуктивности природных резервуаров в зоне сочленения Прикаспийской впадины, Русской платформы и Предуральского прогиба, следующий. Для покрышек — минеральный состав, мощность пласта, коэффициент однородности; а для коллекторов — коэффициенты открытой пористости, проницаемости, суммарные эффективные толщины, данные гидродинамических исследований в скважинах, долевое участие в разрезе фаций с высоким емкостным потенциалом [10].
Содержание ОВ в породах, его распределение в них, степени вовлеченности ОВ в постседиментационные процессы нередко влияют на величину отдельных параметров. Такая информация особенно важна для высокоуглеродистых отложений, в том числе для доманиковых. На состав пород, их мощность, однородность, долевое участие с высоким емкостным потенциалом существенно влияют повышенные концентрации ОВ. Это свидетельствует о том, что для прогноза продуктивности региональных природных резервуаров схемы взаимосвязи процессов накопления карбонатных пород подсолевых отложений с их потенциальными коллекторскими свойствами оказалось недостаточно. Необходима информация о постседиментационных преобразованиях всех аккумулирующих и консервирующих толщ. По работе [10], сложное распространение коллекторов и покрышек во франско-турнейских отложениях было предопределено сложным строением этих отложений. Установлено широкое колебание многих параметров, используемых для определения качества коллекторов и покрышек и важных для резервуарных и экранирующих свойств. Тем не менее иногда выделялись пласты-коллекторы во франско-турнейских отложениях; они разделены глинистыми покрышками (например, пашийский горизонт).
Совместно с залежами в перекрывающих позднефранских отложениях северо-востока Бузулукской впадины в доманиковом горизонте (Д₃dm) нередко встречаются небольшие линзы пористых известняков.
Высокая продуктивность отложений турнейского яруса предопределяется наличием над ними визейской региональной глинистой покрышки, а широкое развитие в них коллекторов обусловлено субаэральным размывом на границе турнейского и визейского веков. Число турнейских залежей сокращается на востоке и юго-востоке. В этом же направлении ухудшается качество визейской покрышки за счет появления в ней прослоев известняков.
Область развития прибрежно-морских отложений лимитирует распространение нефтяных скоплений в ранневизейских отложениях [10].
В турнейский век закончилось накопление доманиковых отложений. Это было время, когда активную продуктивность УВ-систем верхнедевонско-нижнекаменноугольного (Д₃–C₁t)
палеобассейна определяли условия благоприятные для потенциально-нефтегазоматеринских толщ (высокоуглеродистая формация доманика), резервуаров нефти и газа в карбонатных отложениях барьерных рифов и шельфовых биогермных построек, а также терригенно-карбонатных отложений подводных конусов выноса [20].
Лишь в Прикаспийской синеклизе сохранились глубоководные условия осадконакопления в турнейское время (а также на небольшом участке Актаныш-Чишминского прогиба).
Визейские угольные залежи. В визейское время длительному размыву подвергалась суша, выведенная на поверхность на значительной территории [10]. Перерыв привел к смене осадков накопления с морских фациальных условий на континентальные; возникли озерно-болотные, речные системы, а также почвы, торфяные и угольные скопления и другие комплексы осадочных пород.
Считается, что в континентальных осадках захоронено в 3 раза больше ОВ, чем в осадках морей и океанов. Захоронения в таких образованиях могли сохраняться благодаря тому, что в депрессиях рельефа ОВ может оказаться ниже грунтовых вод; в этом случае условия его сохранения принципиально не отличаются от таковых в осадках морских бассейнов [11].
Большое значение в геологических процессах приобретает гумусовое ОВ. Оно нередко фиксируется в керновом материале Прикаспийской впадины в виде растительного детрита (Астраханский свод), остатков корневых образований в палеопочвах (Алибекмола, скв. 51, глубина, 50–3 464, 15 м) [7, 13]. Определенная доля континентального ОВ сносится в бассейн седиментации, становясь составной частью конусов выноса, дельтовых и морских отложений.
Концентрированное гумусовое органическое вещество в подсолевых отложениях в пределах Волго-Уральского нефтегазоносного бассейна установлено в виде залежей углей на разных глубинах. Однако максимум угленосности зафиксирован в визейских нефтегазоносных отложениях раннего карбона (C₁V). Например, в ранневизейских аллювиально-русловых отложениях заключена большая часть запасов известного угольного-нефтяного месторождения Арлан, расположенного в пределах речной палеодолины [15].
Эрозионно-карстовые погребенные палеоврезы в турнейских известняках являются одной из основных структурных форм, к которым приурочены визейские угольные залежи (рис. 1).
Пониженная крепость визейских углей (они частично истираются при бурении), следы палеокарстового выщелачивания во вмещающих турнейских известняках, неравномерность изучения сказываются на информативности буровых работ и затрудняют выявление палеоврезов. Однако отложения визейских врезов считаются резервом восполнения запасов нефти, а визейские угли — альтернативой углеводородного сырья в регионе [15, 23].
Рис. 1. Визейские угольные пласты в эрозионно-карстовых палеоврезах (Ульяновская нефтеносная площадь) [21]:
1 — аргиллит,
2 — алевролит,
3 — известняк,
4 — песчаник,
5 — углистый аргиллит, 6 — уголь

Палеоврезовые отложения в турнейских закарстованных известняках представлены аллювиально-дельтовыми песчано-глинистыми отложениями, зачастую с прослоями углей и углистых сланцев, с продуктами обрушения и оползания сводов и стенок карстовых полостей в карбонатах турнейского возраста. Глубина залегания визейских палеоврезов колеблется в широких пределах 900–1 400 м
и более (на Флеровском участке около 3 км), амплитуда денудации до 60 м (иногда до 100 м).
Глубина размыва турнейского ложа 50–60 метров, от неё зависит число пластов угля и их мощность. Так, на угольно-нефтяном месторождении Арлан мощность угольных пластов составляет 5,0–32,4 м а глубинах 1 291–1 398 м.
Угли в палеоврезах гумусовые, со значительной примесью липтобиолитовых компонентов, что улучшает их флюидогенерационный потенциал. В рассматриваемых углях установлены породные прослои, марка углей «Д», угленосная толща сильно загазована и обводнена [21].
Отложения, заполняющие палеоврезы, характеризуются неоднозначными нефтегазоматеринскими возможностями. На основании определенного сходства фракций из битумов пород, угля и нефти [18] считает самостоятельными процессы нефтегазогенерации в этих отложениях.
Как и сапропелевое, угольное вещество — важный флюидогенерирующий компонент осадочных пород. В угленосных отложениях практический интерес представляет процесс извлечения газов из метанугольных коллекторов [32].
Что касается палеоврезов, то здесь изучались перспективы извлечения метана и других углеводородов из визейских углей с использованием метода подземной газификации [21, 23].
Многочисленные исследования, в том числе автора, по катагенной трансформации ОВ
осадочных пород показали, что в ходе генерации и удаления образующихся миграционно-способных продуктов имеют место катагенная потеря массы и уменьшение мощности (обычно неравномерные) угольных пластов и прослоев, возникновение трещин и других деформаций. Все это нарушает гидродинамическую обособленность пластов, вносит существенный вклад в вертикальную и латеральную миграцию флюидов в пределах палеоврезов, повышая возможность пластового массопереноса [24, 28, 30].
Более заметному проявлению катагенной трещиноватости (по сравнению с тектонической), раскрытию вертикальных трещин (и их сохранности от последующего смыкания) благоприятствует частичная защита пластов во врезах от сжимающих напряжений [15].
На Ульяновском угольно-нефтяном месторождении диапазон содержаний зольности составляет 15,7–53,4 %. Как известно, минеральные компоненты являются центрами локальных механических напряжений в угольном пласте. Это делает визейские угли разнопрочными, неоднородными по трещиноватости и, соответственно, по фильтрационным свойствам.
В палеоврезах обнаружены суперколлекторы [15]. Они обязаны своим появлением продуктам трансформации угольного ОВ, таким как органические кислоты, CO₂, H₂S, NH₃ и др. Появление таких продуктов повышает агрессивность среды, усиливает коррозию некоторых минералов, формирует подугленосные зоны кислотного выщелачивания, способствует возникновению подземного карста, приводит к децементации песчаников и в конечном счете к повышению флюидопроводимости в рассматриваемых палеоврезах [1, 14].
Децементация привела к образованию рыхлых высокопористых песчаников. Вынос керна таких пород затруднителен, доля их в действительности может быть больше, чем документируется по керновым пробам. Децементация песчаников иногда приводит к неустойчивости стенок скважин и уменьшению дебитов при эксплуатации [15].
В ходе миграции и аккумуляции углеводородов в континентальных толщах децементированные песчаники могут стать природными резервуарами с характерным для аллювиальных (русловых, пойменных) отложений с линзовидным строением с высокой литологической неоднородностью.
Литологическая неоднородность континентальных отложений объясняется генетической разнородностью осадков; по сравнению с морскими корреляция их затруднена и требует иного подхода [9]. При анализе и истолковании геолого-физической информации и моделировании структуры и свойств природных резервуаров пласты угольного ОВ (автохтонные, в первичном непереотложенном залегании), а также ископаемые почвы могут использоваться как индикаторы континентальных отложений.
В целом карстово-эрозионные процессы в континентальные этапы визейского времени способствовали возникновению скоплений угольного ОВ (и увеличению нефтегазоносного потенциала) в подсолевых карбонатных отложениях Волго-Уральского нефтегазоносного бассейна.
Заключение
В подсолевых отложениях Прикаспийской впадины и сопредельных территорий изучены два вида отложений с твердым концентрированным ОВ: доманиковые породы (D₃–C₁ t), среди них горючие сланцы и визейские угольные залежи (C₁v).
Локальные проявления концентрированного органического вещества (породы доманикового облика, горючие сланцы, угольные прослои) установлены и на других стратиграфических уровнях подсолевых отложений; они также вносят вклад в нефтегазоносный потенциал рассматриваемого региона.
Образование изученных концентрированных форм органического вещества подсолевых отложений региона отличает многообразие литолого-фациальных условий седиментации: от морских (доманиковые породы) до континентальных аллювиально-дельтовых (визейские угли). Они выделяются сложным строением, для них характерна высокая литологическая неоднородность, разнообразие постседиментационных преобразований; приуроченные к ним природные резервуары отличаются своеобразием морфологии и структуры.
Повышенные концентрации ОВ и вовлечение его в постседиментационную трансформацию осадочного материала рассматриваемых отложений предопределили плотностную, прочностную анизотропию содержащих его пород, особенности формирования вторичного пустотного пространства, трещиноватости, специфику литификации и децементации отдельных разностей, резервуарные и экранирующие свойства коллекторов и покрышек, а также повышенные нефтегазогенерирующие свойства.
Дополнительный интерес выявления и изучения таких объектов, как пласты концентрированного угольного органического вещества, заключается в возможности их использования как маркеров континентальных отложений при интерпретации геолого-геофизических материалов и моделировании структуры и свойств природных резервуаров.
Юсупова И.Ф.

Институт проблем нефти и газа РАН, Москва, Россия

abukova@ipng.ru
Выявление роли органического вещества высокоуглеродистых пород в перераспределении минерального материала в диагенезе, темпах его литификации, в формировании вторичной пустотности и трещиноватости. Особенности проявления угольного органического вещества в эрозионно-карстовых палеоврезах, его роль в децементации аллювиальных песчаников. Рассматривалась возможность использования угольных пластов в качестве индикаторов континентальных отложений при корреляции геолого-геофизических данных.
прикаспийская впадина, подсолевые отложения, доманикиты, визейские угли, органическое вещество
Юсупова И.Ф. Некоторые особенности литогенеза концентрированных форм органического вещества подсолевых отложений Прикаспийской впадины и сопредельных территорий // Экспозиция Нефть Газ. 2024. № 6 С. 57–63. DOI: 10.24412/2076-6785-2024-6-57-63
23.09.2024
УДК 553.2.624.131
DOI: 10.24412/2076-6785-2024-6-57-63

Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (495) 414-34-88