Нефтематеринский потенциал юрских и меловых отложений Западного Предкавказья

Актуальность: Территория Западного Предкавказья, в пределах которого выделяют Азово-Кубанский и частично Восточно — Черноморский нефтегазоносные бассейны, административно приурочена к Краснодарскому краю. Это один из крупнейших нефтегазоносных регионов нашей страны, где поисковые работы на нефть и газ ведутся с конца XIX века и на протяжении всего XX века. На современном этапе большая часть месторождений утратили свою рентабельность. Поэтому поиски новых месторождений в старых нефтедобывающих районах, с хорошо развитой инфраструктурой в настоящее время особенно актуальны. Объектами поиска могут быть залежи в глубокопогруженных, менее изученных мезозойских отложениях, как в пределах континентальной части, так и в Азовском и Черном морях. Наличие месторождений нефти и газа в юрских, меловых отложениях, а так же полученные притоки нефти и газа на большей части территории, позволяют рассматривать их, как перспективные. Большой интерес представляют толщи верхне-юрского и мелового терригено — карбонатного комплекса, обнажающегося в пределах южного склона Большого Кавказа и предположительно слагающих нижнюю часть разреза вала Шатского в Черном море.

В Западном Предкавказье были выполнены наибоее ранние работы по изучению нефтематеринских свит. Геохимические исследования органического вещества (ОВ) пород и нефтей мезозойских отложений проводились многими исследователями (А.Я. Архипов, Т. А Ботнева, Болотов Е. Н., А. Н. Бочкарев, Н. Б. Вассоевич, А. А. Геодекян, Д. В. Жабрев, С. Т. Коротков, Ю. И. Корчагина, Е. С. Ларская, Т. Б. Микерина, Г. П. Парпарова, JI.A. Польстер, С. А. Пунанова, В. И. Ручное, В. Н. Сергеева, С. А Сидоренко, Скарятин В. Д., Б. А. Соколов, Н. М. Страхов, Н. П. Фадеева, В. А. Чахмачев и др.). По южному склону Кавказа геохимические исследования с применением современных методов, включающих пиролиз, газожидкостную хроматографию и хроматомасс-спектрометрию, проводятся впервые.

Цель работы: Основная цель данной работы — определение основных геохимических параметров нефтематеринских пород юрских и меловых отложений Западного Предкавказья с использованием современных геохимических методов, а так же условий формирования их нефтематеринского потенциала (НМП) и его реализации.

В работе проведена сравнительная оценка перспектив нефтегазоносности по критериям генерации. Для осуществления поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Определить xapaicrep распределения основных геохимических параметров (Сорг, ХБА, р, генетического потенциала, УВ состава битумоидов, включая биомаркеры);

2. Рассмотреть условия формирования нефтематеринского потенциала и реконструировать палеогеографические и геохимические обстановки седиментации.

3. Определить уровень катагенетической зрелости выделенных нефтематеринских толщвосстановить условия и время реализации нефтематеринского потенциала.

4. Дать качественную и количественную оценку перспектив нефтегазоносности по критериям генерации У В.

Научная новизна работы: На основании комплексного изучения юрских и меловых отложений, а также меловых нефтей Западного Предкавказья проведена сравнительная оценка НМЛ ОВ и пород разных стратиграфических подразделений юры и мела в различных районах Западного Предкавказья. Установлено, что в верхнеюрских и верхнемеловых отложениях есть нефтематеринские (НМ) породы, которые ранее не выделялись — наиболее повышенный потенциал свойственен локально распределенным толщам титона и сеномана.

Накопление осадков в разных районах происходило в нормальном морском бассейне, с преимущественно водорослевым ОВ и с различной примесью континентального органического материала, что подтверждается характером распределения алкановых и полициклических УВ масляной фракции ОВ. Основным продуцентом в морях был фитопланктон, в меньшей степени фитобентос. Максимальное влияние суши отмечено в ОВ среднеюрских отложений Кавказа (разрез р. Мзымта, Адлер, Красная Поляна) и в северной части Восточно-Кубанской впадины (Константиновская площадь). Неустойчивая динамика вод и сложная морфология дна бассейна обусловили формирование разнообразных окислительно-восстановительных обстановок в осадке и, как следствие, большой диапазон диагенетических потерь ОВ. Результатом этого является крайне неравномерный (пятнистый) характер распределения ОВ и генерационного потенциала в пределах одновозрастных НМ горизонтов. Так, например, для одних и тех же литотипов пород выделены локальные участки в титонских и сеноманских отложениях, в которых значения Сорг и генетического потенциала отличаются на порядок и выше. Региональные особенности геологического развития региона в большей степени предопределили характер накопления ОВ, вследствии чего глобальные эпохи углеродистого накопления (конец титона и Oceanic Anoxic Events-2), приуроченнное к концу сеномана проявились локальноони фиксируется главным образом в пределах южного склона Кавказа.

Юрские нефтематеринские отложения преобразованы до уровня не менее чем среднего мезокатагенеза (МК2-МК3), большая их часть уже прошла главную зону нефтеобразования (ГЗН) и в основном реализовала свой НМЛ на жидкие УВмеловые (альбские) отложения находятся на уровне не ниже MKj что подтверждается данными органической геохимии и значениями отражательной способности (ОС) витринита. Преобладающие низкие значения водородного индекса Н1<100 мгУВ/гСорг, установленные в юрских и меловых НМ отложениях, характеризуют остаточный потенциал ОВ, который изначально был значительно выше в 2−5 раз. Стерановые показатели зрелости, хорошо согласующиеся с данными пиролиза и с ОС витринита, также указывают на достаточную преобразованность рассматриваемых отложений. Наиболее высокая степень зрелости ОВ, отвечающая главной фазе газообразования, отмечается для нижнесреднеюрских (Кавказ) и среднеюрских отложений (Хадыженский район).

В подавляющем большинстве нижнемеловые отложения отнесены к категории нефтепроизводящих с повышенным нефтегазоматеринским потенциалом, а нижне-среднеюрские, к категории нефтепроизводивших. В количественном отношении наибольший вклад в генерации жидких УВ внесли юрские и меловые отложения осевой части Индоло-Кубанского прогиба и Восточно-Кубанской впадины.

Практическая значимость: В работе проведена сравнительная оценка НМЛ ОВ и выявлено, что наиболее высокий потенциал свойственен линзам титона и сеномана, распространенным локально. Показано, что в большинстве нижнемеловые отложения отнесены к категории нефтепроизводящих, а нижне-среднеюрские — к категории нефтепроизводившихоценены масштабы генерации жидких УВ юрскими и меловыми отложениями Западного Предкавказья. Установлено генетическое сходство меловых нефтей с материнской толщей нижнего мела.

Апробация работы: Основные положения диссертации изложены в трех статьях и 3 тезисах, а также доложены на третьей Всероссийской студенческой конференции в. (г. Саратов 2002 г), Ломоносовские чтения (г. Москва, МГУ 2003 г.), на конференции молодых ученых (г. Москва, ГИН 2004 г).

Фактический материал: Автором были отобраны образцы из обнажений юры и мела южного склона Кавказа, использован каменный материал, непосредственно, отобранный в кернохранилище Ахтырского НГДУ (Краснодарский край, п. Ахгырский), а так же образцы керна, любезно предоставленные зав. кафедрой исторической геологии МГУ Никишиным Анатолием Михайловичем и зав. отделом региональной геологии НИПИОкеангеофизика (Краснодарский край, г. Геленджик) Мейснером Леонидом Борисовичем.

Объектами аналитических исследований явились менее распространенные темноцветные разности пород, которые были отобраны из скважин, вскрывших мезозой в пределах Восточно — Кубанской впадины, Адыгейского выступа, Западно-Кубанского и Керченско ~ Таманского прогибов, а также из обнажений Западного Предкавказья и Западного Кавказа (рис.1). Были выполнены определения содержаний Сорг — 70 образцов и ТОС — 111 образцов, пиролиз пород по методу Рок-Эвал -111 образцов, химико-битумологический анализ (горячая и холодная экстракция -37образцов), хроматогафический анализ — 37 образцов, хроматомасс-спектрометрия — 20 образцов. Большая часть анализов выполнена в лабораториях кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых. Пиролиз пород проведен в ООО «Недра» (г. Ярославль) научным сотрудником Д. А. Кузьминым и во ВНИГНИ (г. Москва) Хроматомасс — спектрометрические исследования выполнены в МГУ (руководитель — старший научный сотрудник кандидат геолого-минералогических наук Абля Э. А) и в Институте геологии Коми филиала Уральского отделения РАН старшим научным сотрудником Д. А. Бушневым.

Объем и структура работы: Диссертация общим объемом 159 страницы состоит из введения, 5 глав и заключения, содержит 32 рисунка, 16 таблиц.

Список литературы

содержит 88 наименований. Диссертация выполнена на кафедре геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ.

Заключение

.

На основание комплексного изучения ОВ юрских и меловых отложений и меловых нефтей Западного Предкавказья с использованием современных методов органической геохимии, нами было подтверждено наличие нефтематеринских пород в юрских и меловых отложениях.

1. Проведенные исследования позволили уточнить стратиграфическую приуроченность НГМ горизонтов, дифференцировать их по величине потенциала, определить количественные характеристики нефтематеринских толщ юрских и меловых отложений Западного Предкавказья.

2. Установлено, что в верхнеюрских и верхнемеловых отложениях есть НМП, которые ранее не выделялись. Впервые в титонских и сеноманских отложениях выделены локально распространенные толщи с повышенным потенциалов на жидкие УВ (Si+S2) = 4,5 кг УВ/т породы и Сорг =8−10%, (S1+S2) = 46−72 кг УВ/т породы. Причем, в сеноманских отложениях южного склона Кавказа (район Туапсе-Новороссийск) установлен наиболее высокий потенциал ОВ и пород. Картирование данных участков представляет наибольший интерес, так как есть основание предположить присутствие высоко потенциальных отложений титона и сеномана в восточной части акватории Черного моря.

3. Определен генетический тип и биомаркерный состав УВ нефтематеринских пород. Вариации условий накопления нефтематеринских толщ периодами были незначительны. В результате одновозрастные нефтематеринские горизонты и нефти не имеют характерных отличительных биомаркерных признаков. Тип ОВ смешанный (гумусово-сапропелевый), с различной долей примеси континентального ОВ. Максимальное влияние наземного органического материала отмечено в ОВ среднеюрских отложений Кавказа (разрез р. Мзымта, Адлер, Красная Поляна) и в северной части Восточно-Кубанской впадины (Константиновская площадь). Наилучший тип вещества свойственен локально распространенным линзам титона и сеномана: HI — 365 и 690 мг УВ/г Сорг.

4. Накопление осадков происходило в нормальном морском бассейне, где основным продуцентом был фитопланктон, при различной доли терригенного ОВ, что подтверждается характером распределения алкановых и полициклических УВ. Несмотря на то, что основным продуцентом был фитопланктон, в изученных разрезах отсутствуют доманикитные фации. Неустойчивая динамика вод и сложная морфология дна бассейна обусловили формирование разнообразных окислительно-восстановительных обстановок в осадке и, как следствие, большой диапазон диагенетических потерь, что предопределило крайне неравномерный характер распределения ОВ и генерационного потенциала в пределах одновозрастных НМ горизонтов. Высокие скорости накопления осадков, достигающие 35 см/1000 лет (и более) в бассейнах Западного Предкавказья отразились на концентрации ОВ: с одной стороны, они содействовали быстрому выводу ОВ из зоны аэробного окисления, предотвращая тем самым его разрушение, а с другой — способствовали «разубожеванию» органического материала и препятствовали формированию доманикитных концентраций ОВ.

5. Региональные особенности геологического развития региона явились определяющими в накоплении ОВ. Вследствии этого глобальные эпохи углеродистого накопленич (титонский этап накопления сапропелевого ОВ и сеноманское Океаническое бескислородное событие — 2), проявились в регионе локально и фиксируется главным образом в пределах южного склона Кавказа. Здесь в разрезах установлены линзы титона и сеномана с повышенными концентрациями ОВ.

6. В количественном отношении основной вклад в образование жидких и газообразных УВ обеспечили нижне-среднеюрские и нижнемеловые нефтегазоматеринские (НГМ) толщи, имеющие алевритово-глинистый состав и большие мощности (более 3 км).

7. Наиболее высокая степень зрелости ОВ, отвечающая главной фазе газообразования, отмечается для нижне-среднеюрских отложений южного склона Каказа и юго-восточной части Восточно-Кубанской впадины и для среднеюрских отложений Западно-Кубанского прогиба в Хадыженском районе. Эти отложения в основном реализовали свой НМЛ на жидкие УВ.

8. Различный тектонический и геотермический режимы предопределили растянутую катагенетическую зональность, особенно в южных частях региона. Так, например, кровля ГЗН располагается по разным районам Западно-Кубанского прогиба на следующих глубинах: Керченско-Таманский район — 4,35 км, Джигинско-Варениковский район — 4,2−4,3 км, Хадыженский район — 2,63,2 км, для площадей Восточно-Кубанской впадины и Каневско — Березанского вала верхняя граница ГЗН (кровля нефтяного окна) фиксируется на глубине около 1,5 км, подошва в интервале 4- 4,5 км. Максимальные глубины кровли ГЗН отмечаются в наиболее прогнутой части Индоло-Кубанского прогиба, характеризующейся развитием грязевого вулканизма и криптодиапировых складок.

9. На основании исследования характера распределения алкановых и полициклических УВ в ОВ юрских, меловых отложений и меловых нефтей Западного Предкавказья установлено, что изученные нефти генетически более сходные материнской толщей нижнего мела.

10. Несмотря на общий более низкий генерационный толщи нижнего мела по сравнению с юрской, вклад ее в формировании современной нефтегазоносности мезозойских отложений более значителен. Вероятность сохранности залежей нефти в меловых отложениях по сравнению с юрскими больше. Юрские отложения в большинстве случая находятся в ГЗГ и могли играть роль как источника флюида-растворителя для УВ вышележащих меловых толщ при реализации их НМ потенциала.

11 Определена плотность эмиграции жидких УВ и проведено районирование по критерию их генерации и эмиграции.

12. Пиролитические показатели зрелости Т шах пиролиза в отдельных случаях, как например, в меловых отложениях Северо — Таманского вала не соответствуют прочим показателям зрелости — УВ показатели (Ki, К’зр), физические свойства пород и палеоглубины погружения.

В работе защищаются следующие положения:

1. Резкие вариации величин генетического потенциала ОВ юрских и меловых пород определены комплексом биоценотических, седиментологических, диагенетических и гидродинамических факторов.

2. Установлено, что в верхнеюрских и верхнемеловых отложениях есть нефтематеринские толщи, которые ранее не выделялись. Высокий нефтегазоматеринский потенциал свойственен локально распространенным линзам титона и сеномана.

3. Различная тектоническая активность в разных районах региона предопределила растянутую катагенетическую зональность, особенно в южных частях региона. Следствием этого является резкая дифференциация в распределении катагенетических зон и широкий диапазон возможной нефтеносности как по уровню зрелости ОВ — от MKi до МК4, так и по глубине (от 2−3 — до 6 км) — газоносности до 9 км.

4. На основании генетического сходства меловых нефтей с ОВ НМ толщи альба и по комплексу показателей зрелости определен источник меловых нефтей.