Проведен анализ распределения неантиклинальных ловушек разного типа в терригенных среднедевонско-нижнефранских отложениях Волго-Уральской провинции. Проведенные литолого-палеогеографические исследования позволили выявить размещения региональных зон выклинивания, дельтовых систем - обстановок, наиболее благоприятных для формирования неантиклинальных ловушек в среднедевонско-нижнефранском комплексе и дать рекомендации по прогнозированию залежей нефти и газа в неантиклинальных ловушках на изученной территории.
В настоящее время во всех нефтегазоносных провинциях России осуществляется переход от поисков залежей нефти и газа в структурных условиях к прогнозированию сложно построенных неантиклинальных и комбинированных резервуаров. Наиболее благоприятные условия для формирования неантиклинальных ловушек создавались на окраинах континентов в прибрежных и дельтовых обстановках. Такие обстановки были широко развиты на окраине Уральского палеоокеана, в пределах которой образовались крупные нефтегазоносные бассейны Европейской России: Тимано-Печорская, Волго-Уральская и Прикаспийская. Выделение нефтегазоносных областей (НГО) проводилось в соответствии с «Алтасом карт нефтегазоносности недр России» [1]. В Волго-Уральской провинции наблюдаются 13 НГО (рис. 1).
Среднедевонско-нижнефранский терригенный нефтегазоносный комплекс (НГК) является основным продуктивным комплексом на востоке Русской платформы. В Волго-Уральской провинции к нему приурочено гигантское Ромашкинское месторождение в Татарстане, которое эксплуатируется еще с 40-х годов, со времени открытия «Второго Баку».
Целью настоящего исследования было выявление зон выклинивания, дельтовых систем и неантиклинальных ловушек разного типа в среднедевонско-нижнефранском терригенном комплексе Волго-Уральской провинции и Российской части Прикаспийской провинции и изучение закономерностей их размещения. Эта проблема в настоящее время чрезвычайно актуальна в связи с тем, что степень разработанности Волго-Уральской провинции очень высока и здесь необходимо прогнозирование залежей нефти и газа именно в неантиклинальных сложнопостроенных объектах.
Геодинамическое формирование осадочных бассейнов тесно связано с развитием палеоокеанов, которое проходит в своем развитии несколько стадий от рифтинга, через спрединг, до коллизии. Волго-Уральская и Российская часть Прикаспийской провинции расположены на юго-восточной наиболее погруженной окраине Восточно-Европейской или Русской платформы и вместе с Тимано-Печорской провинцией формировались в западной прибрежной части Уральского палеоокеана. На развитие Прикаспийской НГП большое влияние оказывал также океан Палеотетис.
В развитии Уральского палеоокеана можно наметить несколько стадий, свойственных развитию всех океанов. Заложение или рифтовая стадия Уральского палеоокеана приходится на ордовикское время. К среднему девону в результате спрединга океан вошел в зрелую Атлантическую стадию. Происходило обрушение пассивной континентальной окраины с образованием ступенчатых листрических сбросов. По-видимому, в среднем девоне рифт заложился и в центральной части Прикаспийской впадины.
Согласно новым сейсмическим данным центральная часть впадины лишена гранитного слоя, здесь наблюдается «базальтовое окно».
Непосредственно под осадочным чехлом залегает высокоскоростной слой со скоростями около 7 км/с, по сейсмическим характеристикам близкий к океанической коре. По данным Л.П. Зоненшайна, Л.Г. Кирюхина, [4, 5] и других авторов океаническая кора образовалась в среднем девоне в результате рифтинга. К северо-западному окончанию рифта относится Припятско-Донецкий или Днепрово-Донецкий авлакоген, расколовший Сарматский щит на Воронежский и Украинский массивы. Рифтогенез сопровождался сильным вулканизмом, следы проявления которого наблюдаются как в Днепровско-Донецком прогибе, так и в окраинных частях центрального Прикаспия.
В девоне Волго-Уральская область представляла собой по-видимому окраинное море Уральского палеоокеана, в акватории которого были развиты островные поднятия, образовывавшие архипелаг. Между островами наблюдались некомпенсированные прогибания (Камско-Кинельская система прогибов). В океанической части уже в девоне были развиты отдельные острова, образовавшие позже островные дуги.
В позднем девоне и карбоне океан по-видимому вошел уже в Тихоокеанскую стадию. По его окраине были развиты островные дуги (Магнитогорская, Урал-тау), а на территории островных архипелагов были развиты рифовые системы. В ранней перми началось постепенное закрытие океана в результате столкновения островных дуг с окраиной Восточно-Европейской платформы (Средиземноморская стадия). На востоке образовалось Уральское складчатое сооружение, а на юге - кряж Карпинского, которые превратили Прикаспийский бассейн в замкнутую впадину, по краям которой возникли протяженные рифовые системы.
К ним приурочены многочисленные месторождениями углеводородов, покрышками для которых служат соли. Подсолевой комплекс Прикаспийской впадины пока еще мало изучен, в то время, как те же отложения в Волго-Уральской области разрабатываются уже давно.
В Волго-Уральской НГП нижний отдел встречается спорадически в Юрезано-Сылвенской впадине (Средне-Предуральская НГО), на восточном склоне Южно-Татарского свода, в Нижневолжской НГО в пределах Волгоградской области и в Пачелмском прогибе. Обычно средний девон залегает непосредственно на кристаллическом фундаменте, представленном архейскими и протерозойскими породами.
В эйфельском ярусе развиты в основном койвенский и бийский горизонты. Койвенский встречается в крайних восточных и юго-восточных районах. Внизу он представлен пачкой гравийных разнозернистых кварцевых песчаников. Мощность горизонта обычно до
обозначения к рис. 1:
Нефегазоносные области: 1 - Верхнекамская НО, 2 - Прикамская НО, 3 - Северо-Татарская НО, 4 - Мелекесская НО, 5 - Южно-Татарская НО, 6 - Уфимская НО, 7 - Пермско-Башкирская НО, 8 - Средневолжская НО, 9 - Бузулукская НГО, 10 - Оренбургская ГНО, 12 - Средне-Предуральская НГО, 13 - Нижне-Волжская НГО. 1 - границы нефтегазоносной провинции, 2 - границы нефтегазоносных областей, 3 - номера нефтегазоносных областей, 4 - месторождения: а -нефти, б - газа, 5 - границы литолого-фациальных зон, 6 - равнина холмистая, островная суша, 7 - равнина низменная, аккумулятивная, 8 - прибрежная равнина, заливавшаяся морем, 9 - море, мелкая часть шельфа, 10 - море, глубокая часть шельфа, 11 - море, батиальная область, 12 - «базальтовое окно», океаническая кора, 13 - граница рифта, 14 - граница Камско-Кинельской системы прогибов, 15 - границы размывов, 16 - дельтовые системы, 17 - границы зоны распространения тектонически экранированных ловушек: а - среднедевонских, б - нижнефранских, 18 - региональные зоны выклинивания: а - среднедевонские, б - нижнефранские, 19-галогенные покрышки.
В крайних юго-восточных районах Оренбургской НГО и на юго-востоке Южно-Татарского свода под бийскими отложениями залегает вязовский горизонт, представленный доломитизированными известняками и песчаниками мощностью
Живетский ярус представлен песчаниками, алевролитами и глинами с маломощными прослоями мергелей и известняков, разделяется на афонинский и старооскольский горизонты. Афонинский горизонт развит в Бирской седловине и Бузулукской впадине и сложен известняками, согласно залегающими на бийских карбонатных породах, включающих прослой мергелей и кремнистых сланцев доманикового облика Мощность их 10 -
Верхний отдел девона начинается отложениями франского яруса, который разделяется на нижний и верхний подъярусы, из которых нижний - в основном терригенный (пашийский и кыновский горизонты). Мощность пашийско-кыновских отложений изменчива и достигает
Пашийский горизонт отсутствует западнее линии Котельнич-Ульяновск-Пугачев и на отдельных участках к востоку от этой линии. В Казанско-Кожимском прогибе он сложен мелкозернистыми песчаниками с прослоями алевролитов и темно-серых аргиллитов мощностью 80 -
В центральной части провинции на Южно-Татарском своде, юго-восточном склоне Северо-Татарского свода, в Мелекесской впадине, Абдуллинском прогибе пашийские отложения представлены песчаниками, алевролитами и аргиллитами. На Южно-Татарском своде мощность пашийских отложений составляет 50 -
Мелекесской впадины развита преимущественно нижняя часть горизонта мощностью 12-
Кыновский (тиманский) горизонт распространен не везде, он отсутствует по западным окраинам Мелекесской впадины и на северо-западной окраине Жигулевско-Пугачевского свода. Представлен карбонатно-глинистыми породами с прослоями известняков общей мощностью в несколько десятков метров. На севере в Казанско-Кажимском прогибе мощность его достигает
Отложения в восточной и западной частях провинции также различаются значительно. В западной части в Нижневолжской НГО широко развиты дельтовые обстановки осадконакопления, которые отмечались ранее многими исследователями,.Очертания дельты менялись с течением времени, но общее направление рукавов палеодельты было юго-восточное, вдоль Волжской моноклинали к центральной части Прикаспийского бассейна.
В восточной части провинции условия осадконакопления отличались большей мористостью, здесь преобладали прибрежно-морские отложения, среди которых располагались островные поднятия, образующие архипелаг. На южном склоне Южно-Татарского свода на Ромашкинском месторождении на основании проведенных исследований дробного гранулометорического состава девонских пород с применением динамо-генетической диаграммы Г.Ф. Рожкова [6] были установлены отложения, переходные от морских к континентальным, среди которых выявлены речные фации. Реконструировано существование в южной части Татарского свода палеодельты и действие процессов лавинной седиментации, в результате которых массы обломочного материала сносились в Бирскую седловину и в сторону Уральского палеоокеана.
Снос терригенного материала осуществлялся с северо-запада, с Русской платформы и с островных поднятий. Поскольку размывались и переотлагались породы фундамента, материал поступал кварцевый, в процессе переноса он приобретал хорошую отсортированность и соответственно высокие коллекторские свойства. Песчаные породы пашийского горизонта в основном кварцевые с небольшой примесью глинистого материала, их пористость 15-20 %, проницаемость до нескольких тысяч дарси. В результате изучения глубокозалегающих среднедевонских отложений на Гаршинском и Росташинском месторождениях Бузулукской НГО было установлено, что их коллекторские свойства значительно ухудшались в результате катагенетических изменений.
В Волго-Уральской провинции намечаются два ряда зон выклинивания: среднедевонские располагаются ближе к более глубоким частям бассейна. Они прослеживаются на склонах Пермско-Башкирского и Южно-Татарского сводов, на Сокской седловине, и на восточном склоне Жигулевско-Пугачевского свода (рис. 1). Что же касается более молодых пашийско-кыновских (тиманских) отложений, то их зоны выклинивания располагаются дальше к северо-западу. Соответственно и залежи углеводородов в среднедевонских отложениях встречаются в более углубленных частях бассейна в Бузулукской впадине, в Южно-Татарской НГО к югу от Южно-Татарского свода. В Саратовкой области они тяготеют к прибортовой зоне Прикаспийской впадины. Залежи в
пашийско-кыновских отложениях распространены гораздо шире; они встречаются севернее Южно-Татарского свода, проникая в Северо-Татарскую НГО.
Дельтовые отложения в девоне Волго-Уральской области отмечались ранее другими авторами [2]. В Саратовской области в Нижне-Волжской НГО они развиты широко и прослежены как в среднем девоне, так и в кыновско-пашийское время. Конкретные очертания их изменялись со временем, общая же ориентировка вдоль регионального палеосклона на юго-восток сохранялась.
Предыдущими исследованиями было показано, что доля неантиклинальных ловушек среди уже открытых месторождений Волго-Уральской провинции составляет в среднем 36,4 %, причем распределение в разных НГО очень различается, а в среднедевонско-нижнефранском НГК составляет 52,5 %. Знание закономерностей размещения неантиклинальных ловушек разного типа по площади способствует повышению эффективности геолого-разведочных работ.
Ловушки неантиклинального типа составляют в терригенном среднедевонско-нижнефранском НГК Волго-Уральской области 52.5 % [8]. Из этих ловушек 71,1 % составляют литологически экранированные, 9,1 % - литологически ограниченные, 0,6 % -стратиграфически экранированные, 19,0% - тектонически экранированные. Проанализировано количество ловушек в каждой из 13 нефтегазоносных областей (табл. 1).
Наибольшее количество ловушек, а следовательно и залежей, приходится на Южно-Татарскую НГО (39,2 %), следующая НГО - Бузулукская (17,9 %). Уфимская НГО стоит на третьем месте (12,7 %). Оставшиеся 30 % приходятся на 10 остальных НГО. В разных НГО процент неантиклинальных ловушек от общего их количества различен.
Максимальное количество неантиклинальных ловушек (89,7 %) приходится на Уфимскую НГО за счет широкого развития тектонически экранированных ловушек, в Пермско-Башкирской НГО неантиклинальные ловушки составляют 77,3 %, из них 67,2 % приходится на литологически экранированные и 13,8 % - тектонически экранированные. В Оренбургской НГО процент неантиклинальных ловушек составляет 56,8 %, из них 50 % приходится на литологически экранированные и 50 % на тектонически экранированные. Все перечисленные НГО своими юго-восточными частями представляют окраину Восточно-Европейской платформы, которая претерпевала обрушение в стадию спрединга. Поэтому | появление тектонически экранированных ловушек здесь вполне правомерно.
Полоса тектонически экранированных ловушек продолжается на запад в Бузулукскую НГО, где основные месторождения Гаршинское, Росташинское, Зайкинское и Вишневское также связаны с тектоническим экранированием [7]. Еще западнее в Камелик-Чаганской [ зоне дислокаций Разумовское и Западно-Степновское месторождения также содержат [ тектонически экранированные ловушки. Таким образом, отмечается ограничение окраины [ Восточно-Европейской платформы поясом обрушения, где преобладают тектонически I экранированные ловушки.
В Нижневолжской НГО также присутствуют тектонически экранированные ловушки, I составляющие 52,8 % от всех неантиклинальных ловушек, общее количество которых I составляет 47,2 %, причем тектоническое экранирование наблюдается не только на юго-I восточном борту платформы, но и на юго-западном. Очевидно, это связано с тем, что еще | вовремя рифтинга происходило обрушение и юго-восточного склона Воронежского свода.
Литологически экранированные ловушки широко развиты в Южно-Татарской НГО, где I они составляют 89,9 %, причем они связаны как с живетскими отложениями среднего I девона, выклинивание которых происходит на северном и западном крыльях Ромашкинского [ месторождения, так и с пашийско-кыновскими горизонтами, выклинивание которых происходит северо-западнее. Большое количество литологически экранированных ловушек наблюдается также в Бузулукской НГО (84,5 %), Пермско-Башкирской НГО (67,2 %), Уфимской НГО (43,8 %). Все эти ловушки принадлежат региональным зонам выклинивания среднедевонско-нижнефранских терригенных отложений, которые можно разделить на две зоны - среднедевонскую и нижнефранскую.
В Нижневолжской НГО литологически экранированные ловушки также присутствуют и составляют 47,2 %, но региональной зоны выклинивания они не образуют. Для этой НГО характерно формирование дельтовых отложений, также перспективных на поиски неантиклинальных ловушек. Более высокие перспективы связываются обычно с той частью дельты, которая при формировании находилась под уровнем моря (авандельта). Такие обстановки существовали на территории юго-восточной части НГО, на северном борту Прикаспийской впадины.
Таким образом, на востоке Русской платформы, которая была в среднедевонско-нижнефранское время пассивной окраиной Восточно-Европейской плиты, широко представлены региональные зоны выклинивания и дельтовые комплексы, с которыми ассоциируется формирование неантиклинальных ловушек и связанных с ними залежей углеводородов.
Большой интерес представляет зона распространения тектонически экранированных залежей, которая протягивается по всей юго-восточной окраине Русской платформы и северному борту Прикаспийской впадины. Выделенная зона тектонически экранированных ловушек перспективна для поисков месторождений, так как тектонические нарушения в ловушках нередко служат не только экранами, но и подводящими каналами для миграции в них углеводородов.
Изучение типов ловушек необходимо не только при прогнозировании, но и при доразведке уже открытых месторождений, поскольку залежи могут быть обнаружены на склонах структур, на продолжении русел палеодельт, на опущенных блоках или под надвигами при тектонических нарушениях. Для выявления новых неантиклинальных объектов необходимо тщательное изучение палеогеографических условий накопления отложений и изучение характера ловушек.
Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт (ВНИГРИ), Санкт-Петербург, Россия