Проблемы освоения остаточного углеводородного потенциала недр Центрального, Западного и Восточного Предкавказья

ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛА НЕДР ЦЕНТРАЛЬНОГО, ЗАПАДНОГО И ВОСТОЧНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

И.В. Истратов

Для повышения уровня добычи углеводородного сырья в общем балансе топливно-энергетического комплекса России важными являются научно обоснованная оценка и прогноз нефтегазо-носности новых перспективных районов, а также открытие и ввод в эксплуатацию залежей нефти и газа в старых добывающих регионах. Предкавказье - старейший нефтегазодобывающий регион страны, результаты его изучения за последние 100 лет отражены в многочисленных публикациях (И.О. Брод, Н.А. Еременко, В.И. Ермаков, Н.А. Крылов, А.И. Летавин, М.Ф. Мирчинк, Б.А. Соколов, Б.Г. Сократов, В.Е. Хаин, А.Н. Шарданов и многие другие). Однако его изученность в геологическом и нефтегазоносном отношениях по глубокозалегающим горизонтам остается еще достаточно низкой [1-5]. Поэтому территория Предкавказья продолжает оставаться благоприятным объектом-полигоном для выявления общих закономерностей генерации, миграции и распределения скоплений углеводородов, прогнозирования, поисков и изучения сложнопостроенных глубокозалегающих (более 4,5 км) ловушек нефти и газа, развития новых методических подходов к анализу и переинтер-претации имеющегося обширного фактического материала. В различных геоструктурных элементах территории и акваторий Азовского, Черного и Каспийского морей промышленная газонефтенос-ность приурочена к продуктивным горизонтам широкого стратиграфического диапазона - от пермо-триаса до плиоцена и простирается от первых сотен метров до глубин в 5,5-5,8 км. Актуальными остаются ряд задач, в том числе уточнение стратиграфических объемов верхнего яруса фундамента, предплитного и плитного комплексов осадочного чехла для решения проблем освоения остаточного углеводородного потенциала недр Предкавказья и обоснования дальнейших перспективных направлений ГРР, с учетом структурного соответствия поверхностей разреза, литологических, емкостных, фильтрационных и других особенностей горных пород на глубинах более 4500 м.

В настоящее время на основе историко-геологического принципа изучения вскрытого бурением стратиграфического комплекса отложений молодых плит Евразии сделан вывод о гетерогенности их фундамента. Материалы, полученные при бурении многочисленных скважин, показывают широкий стратиграфический диапазон пород, слагающих фундамент. В разновозрастном комплексе отмечаются докембрийские, палеозойские и даже раннемезозойские образования (триас). Отмеченная картина фундамента характерна для Скифской плиты (Предкавказья и передовых прогибов), что указывает на сложную историю их геологического развития.

Фундамент Предкавказья сложен блоками консолидированных пород байкальского, каледонского, герцинского этапов тектогенеза и имеет ярусное строение. В основном он представлен герцин-скими складчатыми образованиями, расположенными на байкальском цоколе. Каледониды вследствие геократического режима получили незначительное развитие.

Двухъярусный фундамент в пределах мегавала Карпинского представлен докембрийским и кар-бон-нижнепермским комплексами. Южнее в состав складчатого комплекса межплатформенного Манычского прогиба входят отложения от девона (на западе) до верхнего карбона (на востоке). В северной половине Ставропольского свода на докембрийском основании залегают породы девона и нижнего карбона, в южной его части и в пределах Восточно-Кубанского передового прогиба на байкальском цоколе присутствуют верхнедевонские и каменноугольные образования.

Западно-Кубанский прогиб, в основании которого заложен древний массив, отличается также двухъярусным строением фундамента - под байкалидами присутствует карельский цоколь. Здесь подошва земной коры опущена на 36-40 км, а поверхность фундамента находится на глубине 8-12 км. Аналогичное строение имеет и Терско-Каспийский прогиб.

Адыгейский, Минераловодский и Дагестанский структурные выступы (по доюрским породам), а также Северо-Кавказский краевой массив представлены байкальским складчатым комплексом, значительно переработанным в результате герцинского тектогенеза.

Азово-Кубанская и Каспийско-Кумская впадины включают зоны киммерийской складчатости. Здесь между жесткими консолидированными блоками байкальского тектогенеза получили развитие рифтовые зоны, сложенные верхнепермскими и триасовыми отложениями. Геологическое строе-

ние этих преимущественно широтных зон позволяет провести аналогию с подобными субмеридио-нальными геоструктурными образованиями Западно-Сибирской плиты. Используя схему историкогеологического принципа формирования фундамента и осадочного чехла, киммерийский комплекс относим к верхнему ярусу фундамента. На большей части территории рассматриваемых впадин развиты каменноугольные отложения.

Цоколь моноклинали северного склона Большого Кавказа (Лабинско-Малкинская, Черногорская, Нараттюбинская зоны) представлен пермо-триасовым комплексом. Выходы герцинского основания расположены в районах Передового и Главного хребтов.

Осадочный чехол Предкавказья состоит из нижнего и верхнего структурных ярусов в соответствии с двумя этапами истории его формирования - ранним (предплитный, тафрогенный ярус) и поздним (плитный ярус).

Нижний ярус плиты включает верхнекаменноугольные, пермские и триасовые отложения. В Западном Предкавказье комплекс начинается с нижнего триаса и заканчивается лейасовыми образованиями. Область его развития охватывает, кроме Азово-Кубанской впадины, Западно-Кубанский и Восточно-Кубанский прогибы. Аналогичные образования (верхняя пермь - верхний триас) распространены и в Восточном Предкавказье (Каспийско-Кумская впадина, Терско-Каспийский прогиб). В Центральном Предкавказье (Ставропольский свод) предплитный комплекс объединяет нерасчле-ненные пермо-триасовые отложения, характерные для Манычского прогиба и мегавала Карпинского.

Нижний структурный ярус предплитного (тафрогенного) комплекса осадочного чехла исследуемого региона включает верхнекаменноугольную-нижнепермскую сероцветную аргиллито-алевроли-товую формацию, верхнепермскую пестроцветную терригенную формацию, триасовую карбонатную формацию (индский ярус), карбонатно-терригенную сероцветную формацию (глинисто-карбонатная подформация - оленекский ярус; карбонатно-глинистая подформация - анизийский ярус), карбонатно-терригенную пестроцветную формацию (ладинский, карнийский ярусы), вулканогенно-осадочную пестроцветную формацию (норийский, рэтский ярусы).

Верхнекаменноугольно-нижнепермская сероцветная формация в пределах молодой плиты повсеместно характеризуется однообразием литофациального состава. Она представлена толщей глинистых сланцев, аргиллитов, алевролитов и частично песчаников, значительно пиритизированных. Алевролиты и песчаники имеют полимиктовый состав.

Вскрытая толщина - 360 м (скв. 1 Джанайская).

Верхнепермская пестроцветная терригенная формация вскрыта на ряде площадей мегавала Карпинского, Манычского прогиба, в рифтовых зонах Центрального, Восточного и Западного Предкавказья, сложена конгломератами, полимиктовыми и аркозовыми гравелитами, песчаниками, алевролитами и аргиллитами. Толщина формации меняется от 350 м (скв. 200 Северо-Ставропольская) до 595 м (скв. 1 Центральная).

Триасовая карбонатная формация вскрыта в пределах мегавала Карпинского (Ики-Бурульская площадь, скв. 12), восточной части Манычского прогиба и Каспийско-Кумской впадины (в субши-ротной рифтовой зоне). Формация представлена известняками массивными, плитчатыми с переслаиванием доломитов и мергелей. Максимальная толщина превышает 1000 м.

Карбонатно-терригенная сероцветная формация распространена в восточной части мегавала Карпинского и Манычского прогиба, в рифтовых зонах Азово-Кубанской и Каспийско-Кумской впадин. Литологически сложена известняками, доломитами, мергелями с переслаиванием аргиллитов, алевролитов и песчаников. Максимальная ее толщина установлена на востоке Манычского прогиба и превышает 800 м.

Карбонатно-терригенная пестроцветная формация получает такое же развитие, как и вышеописанная. Представлена бурыми аргиллитами и алевролитами, известняками и мергелями зеленоватосерыми и темно-серыми аргиллитами, алевролитами и песчаниками. Толщина ее составляет около 1500 м (Арзгирская зона Восточного Предкавказья).

Вулканогенно-осадочная пестроцветная формация распространена значительно шире предыдущих. Эффузивные образования включают лавы и туфы, терригенные выражены переслаиванием полимиктовых песчаников, гравелитов, конгломератов, алевролитов с эффузивными породами. Максимальная толщина вскрыта в пределах северного борта Терско-Каспийского прогиба - 1483 м (скв. 1 Бурунная).

Верхний структурный ярус осадочного чехла повсеместно охватывает стратиграфический интервал от нижней юры до полигенетических образований четвертичной системы включительно. Исключение составляют передовые прогибы (лейас вместе с верхним триасом входит в нижний ярус) и Ставропольский свод (где юрские отложения отсутствуют, а разрез верхнего яруса начинается с мелового комплекса).

Верхний структурный ярус анализируемой территории в рамках платформенного (плитного) чехла изучаемого разреза включает нижнеплатформенную формацию (нижне-среднеюрскую терригенную подформацию, верхнеюрскую карбонатную подформацию (часто с сульфатно-галогенными образованиями), терригенно-карбонатную подформацию нижнего мела) и верхнеплатформенную преимущественно карбонатную формацию верхнего мела - палеоцен-эоцена. Более молодые формации осадочного чехла образовались в орогенный этап геологического развития региона. Раннеорогенная формация четко подразделяется на нижнюю подформацию (олигоцен-нижний миоцен) и верхнюю (средний-верхний миоцен). Молассовая формация объединяет отложения верхнего сармата-антропогена.

Отмеченные стратиграфические объемы фундамента и осадочного чехла могут служить основой для уточнения распределения остаточного углеводородного потенциала и последующей количественной оценки перспектив газонефтеносности разреза.

Так, моноклиналь северного склона Большого Кавказа характеризуется значительным развитием среднепалеозойских толщ. Структурные элементы субмеридионального простирания (Адыгейский, Минераловодский, Дагестанский выступы, а также Западно-Кубанский, Восточно-Кубанский, Терско-Каспийский передовые прогибы) отличаются большими объемами юрских и неогеновых отложений.

Для Предкавказья (Азово-Кубанской и Каспийско-Кумской впадин), Манычского прогиба и мега-вала Карпинского показательны объемы каменноугольных, раннемезозойских и мел-палеогеновых образований. Ставропольский свод - область значительных объемов горных пород каменноугольного и палеогенового возрастов (рис. 1).

На рис. 2 отражена литолого-стратиграфическая схема соотношения формаций и газонефтеносных комплексов Предкавказья. Представлены особенности газонефтеносности стратиграфических подразделений разреза (верхнего яруса фундамента, предплитного и плитного комплексов осадочного чехла) различных геоструктурных элементов - моноклинали северного склона Б. Кавказа и передовых прогибов, молодой плиты и южной зоны обрамления Восточно-Европейской платформы.

120

Ъ

У 100

.о

I-

80 60 40 20

О

С2 СЗ

Р1

Р2

ТІ Т2

ТЗ

Л

12

13

Терско-Каспийский прогиб -Восточно-Кубанский прогиб, Азово-Кубанская впадина Мегавал Карпинского

К1 К2 Р£ N1 N2 О Время

Западно-Кубанский прогиб Каспийско-Кумская впадина Ставропольский свод Манычский прогиб

Рис. 1. Объемы стратонов тектонических элементов Северного Кавказа

в

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13

Рис. 2. Нефтегазоносные комплексы стратиграфического разреза.

Залежи: а - нефть; б - газ; в - нефть и газ. Горные породы: 1 - глины; 2 - песчаники; 3 - глинистые песчаники; 4 - известковистые глины; 5 - алевролиты; 6 - мергели; 7 - известняки; 8 - глинистые известняки; 9 - доломиты; 10 - туфопесчаники; 11 - гипсы, ангидриты; 12 - аргиллиты; 13 - конгломераты, брекчии

ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛА НЕДР... ПРЕДКАВКАЗЬЯ

Пик добычи природного газа на рассматриваемой территории был достигнут в 1968 г. (49 млрд м3), нефтедобычи - в 1971 г. (35 млн т). По естественным причинам уровень добычи стал снижаться, и в 2000 г. добыча газа составила 3,7 млрд м3, нефти - 3,1 млн т. За 2005 г. было добыто только около 4,3 млрд м3 газа. Предполагается, что ежегодный уровень в 3-4 млрд м3 газа сохранится в целом до 2030 г. Накопленная добыча газа превысила 700 млрд м3 (580 млрд м3 приходится на Западное и Центральное Предкавказье). Учтено 321 месторождение нефти и газа, в том числе 68 газовых, 50 газонефтяных (в том числе 3 месторождения с выработанными запасами свободного газа из газовых шапок), 38 газоконденсатных и 27 нефтегазоконденсатных (в том числе 3 месторождения с выработанными запасами свободного газа). Из 185 месторождений свободного газа (включая газ газовых шапок) наибольшее их количество в настоящее время известно в Западном Предкавказье - 113 (из них, по классификации 1983 г., 110 мелких, 3 средних), в Краснодарском крае - 87 (86 мелких, 1 среднее), в Ростовской области - 21 (20 мелких, 1 среднее), в Адыгее - 5 (4 мелких, 1 среднее), в Центральном Предкавказье (Ставропольский край) - 24 (22 мелких, 2 средних, крупнейшее - СевероСтавропольское - выработано), в Восточном Предкавказье - 48 (Дагестан - 22 (мелкие), Калмыкия -21 (мелкие), Чечня - 4 (3 мелких, 1 среднее), Ингушетия - 1 (среднее)).

Из общего объема НСР газа по суше (2,7 трлн м3) и шельфу (0,8 трлн м3) степень разведанности в целом составляет 37,4 % (для Центрального Предкавказья - более 2/3), выработанность разведанных запасов - 36,63%, по суше - 40 %. Однако прогнозные ресурсы всего Предкавказья (по официальным оценкам) остаются достаточно высокими и в целом составляют 69 % от НСР. Значительная доля прогнозных ресурсов связана с шельфовыми зонами Азовского и Каспийского морей. Запасы природного газа в 185 месторождениях составляют около 280 млрд м3 кат. А+В+С1 и 110 млрд м3 кат. С2. Ведущее место по запасам кат. А+В+С1 (48,9 %) и по добыче (60,6 %) газа занимает Западное Предкавказье. Далее по запасам и добыче промышленных категорий следуют Восточное (соответственно 24,3 и 22,6 %) и Центральное (соответственно 26,8 и 16,8 %) Предкавказье. Все еще сравнительно высокими остаются неоткрытые ресурсы (кат. С3+Д) природного газа Восточно-Манычского прогиба и прилегающего каспийского шельфа (Республика Калмыкия) - 695,8 млрд м3, Азово-Кубанской впадины (Краснодарский край - 350,0 млрд м3, Ростовская область - 165,2 млрд м3, Республика Адыгея -27,0 млрд м3), Каспийско-Кумской впадины (Республика Дагестан - 140,7 млрд м3, Чеченская Республика - 80,2 млрд м3, Республика Ингушетия - 12,2 млрд м3) и Центрального Предкавказья (Ставропольский край - 132,7 млрд м3).

Выделенные формации стратиграфического разреза и остаточный потенциал углеводородного сырья использованы для ранжирования перспектив и обоснования новых направлений поисковоразведочных работ на нефть и газ не только в глубокопогруженных отложениях осадочного чехла передовых прогибов, но и в верхнем ярусе фундамента Западного, Центрального и Восточного Предкавказья (рис. 3).

Горные породы верхнего яруса фундамента, представленные различными сланцами ранней стадии метаморфизма с прослоями песчаников, алевролитов, известняков, на территории Предкавказья (по сравнению с естественными обнажениями Б. Кавказа, где эти породы представлены высокой степенью метаморфизма) могут обладать удовлетворительными фильтрационно-емкостными свойствами. Особенно благоприятные параметры породы-коллекторы получат в зонах развития глубинных дизъюнктивов и зон мезотрещиноватости. Что касается надежности пород-флюидоупоров, то в их качестве могут выступать лишь локальные глинисто-карбонатные покрышки пермо-триаса и нижнего мела. Анализ прогнозных показателей позволяет заключить, что Центральное Предкавказье в своей основной части (Ставропольский свод, Минераловодский выступ) по прогнозным ресурсам является низкоперспективным.

В этой связи представляются перспективными поиски залежей углеводородов в узких локальных сводовых поднятиях при- и надразломного характера, а также в ловушках литологического замещения и регионального выклинивания палеозойских отложений на площадях, связанных с погружением Ставропольского сводового поднятия, и пограничных с ним прогибах и впадинах. В число перспективных можно включить: Манычский прогиб, Чернолесскую мульду, Петровско-Благодарненский блок, тяготеющий к Мирненско-Малкинскому региональному разлому, Расшеватский и Невинномысско-Армавирский блоки (также приуроченные к крупным глубинным дизъюнктивам). Объектами опоискования должны стать девонские и каменноугольные отложения.

Астрахань о

Сальск

Краснодар

о Ставрополь

Армавир

рск

ТКпр Грозный

Владикавказ

ахачкала

Рис. 3. Основные геоструктурные элементы Предкавказья:

1 - высокоперспективные земли: Азово-Кубанской впадины (АКвп), Каспийско-Кумской впадины (ККвп), Адыгейского выступа (АВ), Терско-Каспийского прогиба (ТКпр) и Манычского прогиба (Мпр); 2 - перспективные земли: Западно-Кубанского прогиба (ЗКпр), Восточно-Кубанского прогиба (ВКпр), мегавала Карпинского (МВК); 3 - низкоперспективные земли: Ставропольского свода (Сев), Минераловодского выступа (МВ) и Дагестанского выступа (ДВ); 4 - бесперспективные земли: Северо-Кавказского краевого массива (СКкм),

Мегантиклинория Большого Кавказа

ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛА НЕДР... ПРЕДКАВКАЗЬЯ

С большой долей уверенности нужно ожидать открытия новых скоплений, приуроченных к глубоким горизонтам, с доказанной газоносностью верхней части разреза.

Перспективные объекты нижнего структурного яруса - предплитного комплекса в основном уже опоискованы в районах максимального развития толщин отложений - в рифтовых зонах АзовоКубанской и Каспийско-Кумской впадин выявлен ряд месторождений, где пермо-триас оказался промышленно нефтеносен. Однако остались территории, где новые месторождения еще могут быть обнаружены - Арзгиро-Мирненская зона (Бойчаровская площадь), Восточно-Манычский прогиб (Надеждинская). Высокоперспективным остается верхний структурный ярус платформенного (плитного) чехла, где поиски нефтегазовых скоплений следует в основном сосредоточить в нижнемеловых терригенно-карбонатных и верхнеюрских карбонатных отложениях Западно-Кубанского, Восточно-Кубанского и Терско-Каспийского прогибов; здесь же перспективны для последующих ГРР терригенные образования нижней-средней юры. Остаются перспективными на газ олигоцен-нижнемиоценовые и плиоценовые песчано-глинистые комплексы Каспийско-Кумской и АзовоКубанской впадин.

Таким образом, проблемы освоения остаточного углеводородного потенциала недр Предкавказья в выделенных перспективных зонах и стратиграфических интервалах связываются не только с большими глубинами залегания еще не выявленных залежей (в основном это будут мелкие, реже - средние по запасам скопления) в передовых прогибах, но и с возможным «заражением» нефти и газа верхнеюрских продуктивных пластов кислыми агрессивными компонентами - сероводородом и углекислым газом; прогнозируются также и аномально высокие пластовые давления. Более благоприятные геотехногенные условия обнаружения углеводородных скоплений будут на платформенных участках (глубины не более 5 км). Однако здесь основные проблемы поисков и освоения запасов связываются с отсутствием надежных покрышек и незначительными объемами углеводородного сырья в залежах. Только в акваториях Черного и Каспийского морей возможны достаточно крупные открытия.

В связи с этим приведенные официальные оценки потенциальных и прогнозных ресурсов газа, а также жидких углеводородов нуждаются в существенном уточнении по отмеченным стратиграфическим комплексам и тектоническим элементам Предкавказья.

Список литературы

1. Истратов И.В. Горная геометрия и газонефтяная геология Северного Кавказа / И.В. Истратов. -2-е изд. - М.: ООО «Издательский Дом «Грааль», 2004. - 378 с.

2. Коротков Б.С. К вопросу освоения глубокозалегающих перспективных горизонтов на нефть и газ / Б.С. Коротков, И.В. Истратов: сборн. докл. - СПб.: ВНИГРИ, 1999. - С. 37-39.

3. Летавин А.И. Фундамент молодой платформы юга СССР / А.И. Летавин. - М.: Наука, 1980. -153 с.

4. Масляев Г.А. Платформенные и орогенные формации осадочного чехла Предкавказья и их палеоструктура / Г.А. Масляев // Геотектоника. - 1980. - № 5. - С. 59-68.

5. Сёмов В.Н. Глубинное строение Юга СССР / В.Н. Сёмов. - М.: Недра, 1980. - 228 с.