Закономерности распространения пород-коллекторов нижне-среднеюрской терригенной формации Восточного Устюрта (Республика Узбекистан)

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ НИЖНЕ-СРЕДНЕЮРСКОЙ ТЕРРИГЕННОЙ ФОРМАЦИИ ВОСТОЧНОГО УСТЮРТА

Ю.И. Заболотная (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»),

В.В. Рыбальченко

Используя определение «осадочная формация», авторы настоящей статьи опираются на трактовку

Н.С. Шатского, Н.П. Хераскова, В.П. Казаринова, Н.А. Крылова, А.К. Мальцевой, В.М. Цейслера и др. [1-6].

Осадочная формация - это крупное геологическое тело, литологически относительно однородное (с определенным набором постоянно чередующихся литологических элементов), обособленное в пространстве от смежных тел, образовавшееся в определенных палеотектонических и палеокли-матических условиях и соответствующее по стратиграфическому объему ярусу или отделу, реже -части яруса или нескольким отделам. Такой принцип выделения формаций обычно называют пара-генетическим, противопоставляя его генетическому принципу, в котором главным и определяющим критерием выделения формации являются условия ее образования.

По мере исчерпания запасов УВ в процессе выработки месторождений в Узбекистане обостряется проблема восполнения ресурсного потенциала газа. В геологоразведочный процесс поиска залежей нефти и газа в республике вовлечены российские и зарубежные нефтегазовые компании. ВосточноУстюртский регион, расположенный в западной части Каракалпакской области Узбекистана (рис. 1), относится к малоизученным территориям. В связи с этим стоит задача выбора и обоснования направлений поисков УВ.

Изучение внутреннего строения формации, выявление закономерностей группирования пород внутри ее тела, выяснение фациально-палеогеографических условий образования комплекса пород, изучение цикличности и ритмичности - все это элементы формационного анализа, составляющие научную основу прогнозирования распространения и качества коллекторов и покрышек.

Нижне-среднеюрская песчано-глинистая субугленосная формация Восточного Устюрта является частью одноименного геологического тела эпипалеозойской платформы. При существенном единстве общего облика формации на огромных территориях имеются и локальные отличия: в стратиграфическом объеме, соотношении различных фаций, геохимической характеристике пород и т.д. [4-9].

На исследуемой территории плато Устюрт отложения вскрыты всеми глубокими разведочными и опорно-параметрическими скважинами [7]. Породы залегают с угловым и стратиграфическим несогласием на различных горизонтах пермотриаса и палеозоя. Рассматриваемая формация представлена чередованием песчано-алевролитовых и глинистых пород с включением углистого вещества и карбонатных пород. Соотношение песчано-алевролитовых и глинистых пород изменяется по вертикальному разрезу, карбонаты появляются только в верхней части.

Формация характеризуется сильно дифференцированными толщинами в общем согласии со структурным планом платформенного чехла. Максимальные толщины несколько превышают 1 тыс. м (рис. 2). Терригенная формация в этом районе перекрывается маломощной терригенно-карбонатной формацией морского происхождения киммеридж-титонского возраста.

Формация включает отложения нижней и средней юры и нерасчлененную толщу келловей-оксфорда.

Нижняя юра представлена преимущественно песчаной толщей с редкими и маломощными прослоями глин. Породы серые, местами темно-серые с желтым оттенком. Доля глинистой составляющей от объема пород нижней юры составляет 30 %, песчаников и алевролитов - 70 %.

Отложения аален-байосса представлены часто чередующимися песчано-алевритовыми и глинистыми породами серого и темно-серого цвета с включениями и редкими прослоями угля (мощностью от нескольких сантиметров до десятков сантиметров). Доля глинистой составляющей от объема пород аален-байоса составляет 55 %, песчаников и алевролитов - 45 %.

Отложения бата представлены глинами, алевролитами, слабо карбонатными, местами гравели-тистыми, песчаниками. Доля глинистой составляющей от объема пород бата составляет 60 %, песчаников и алевролитов - 40 %.

Рис. 1. Обзорная схема Восточного Устюрта

Рис. 2. Изменение толщин нижне-среднеюрской терригенной формации Восточного Устюрта

Отложения келловей-оксфорда в пределах всего Восточного Устюрта представлены преимущественно терригенными образованиями. Доля глинистой составляющей от объема пород составляет 70 %, песчаников и алевролитов - 30 %.

Характерной особенностью формации в Восточном Устюрте является отсутствие мощных регионально и зонально выдержанных глинистых покрышек внутри нее. При весьма значительной доле глинистых отложений они представлены многочисленными и в основном невыдержанными по простиранию прослоями небольшой толщины, перемежающимися с алевролитами и песчаниками. На рассматриваемой территории встречаются практически все типы тонкой слоистости осадочных пород - плоско-параллельная, косая, прерывистая, клиновидная и линзовидная.

В теле формации прослеживается ряд проницаемых песчаных пластов. В нижней юре в пределах Шахпахтинской ступени и Ассакеауданского прогиба выделяются XIII, XII, XI, X продуктивные пласты; на Куаныш-Коскалинском валу в рамках куанышского горизонта (снизу вверх) - КН10, КН9, КН8, КН7, КН6, КН5, КН4, КН3, КН2 и КН1 пласты.

В среднеюрских отложениях в пределах Шахпахтинской ступени и Ассакеауданского прогиба (снизу вверх) выделены коллекторские пласты: IX, VIII (аален-байос), VII, VI (бат), V, IV, III, I (кел-ловей), I3 (оксфорд). В северной части изученной территории в основании средней юры залегает пласт НКН (надкуанышский горизонт), выше по разрезу - акчалакский горизонт с продуктивными пластами АК1, АК2, АК3, АК4, АК5, АК6, АК7, АК8, АК9.

Нижнеюрские отложения накапливались преимущественно в континентальных условиях. В целом отмечается относительная выдержанность коллекторских горизонтов в нижнеюрских отложениях по сравнению со среднеюрскими (рис. 3, 4). В разрезе нижнеюрских отложений превалируют пласты и линзы песчаников - от мелко- до крупнозернистых серого, светло-серого и темно-серого цвета.

Аргиллиты и алевролиты образуют прослои между песчаниками. Пласты песчаников иногда хорошо выдержаны, но чаще имеют линзовидный характер. Толщины отдельных песчаных пластов достигают 15 м. Характерно наличие пластов, выклинивающихся на склонах крупных тектонических поднятий, что создает предпосылки для формирования литологических ловушек в зонах, примыкающих к линиям выклинивания. Перспективы нефтегазоносности и их значимость пока не вполне понятны из-за отсутствия эталонных нефтегазоносных объектов. Наиболее вероятными областями распространения подобных объектов являются северные склоны Яркимбайского и Агыинского выступов. Вскрытая скважиной ловушка Кульбай, расположенная в зоне перехода южного борта Кульбайской мульды в северный склон Яркимбайского выступа, оказалась непродуктивной.

Указанные особенности нижнеюрских отложений нашли отражение в волновой картине сейсморазведочных профилей. Нижнеюрский сейсмический подкомплекс характеризуется увеличением временной мощности в зонах прогибов (за счет наращивания снизу) и резким уменьшением, иногда вплоть до полного отсутствия осадков, в зонах поднятий (Актумсукская система дислокаций). Подкомплекс характеризуется динамически невыразительной волновой картиной с преобладанием непротяженных фаз малой и средней интенсивности, наличием элементов стратиграфических несогласий типа подошвенного налегания, небольших сбоев по фазам. Характерными седиментационными элементами являются литологические выклинивания (рис. 5) и палеорусла, выделяемые в основном в средней части нижнеюрского комплекса. Пример выделения палеорусла на временном сейсмическом разрезе нижнеюрских отложений представлен на рис. 6. Местами встречаются горизонты с аномально повышенными значениями амплитуд, приуроченными большей частью к зонам разрывных нарушений.

В среднеюрское время условия осадконакопления меняются с аллювиальных и озерно-болотных на прибрежные, авандельтовые и прибрежно-морские. Это привело к частому переслаиванию песчано-алевритовых пластов и разделяющих их глинистых покрышек. Слои характеризуются прерывистой линзовидной слоистостью, размывами, выклиниваниями, изменениями толщин. Толщины пачек преимущественно песчаного состава изменяются от десятков сантиметров до нескольких метров. Проницаемые пласты то соединяются друг с другом, объединяясь в единые пачки, то утоняются до отдельных пластов. В целом среднеюрские отложения характеризуются отсутствием мощных выдержанных песчаных прослоев.

Для среднеюрского волнового поля характерны динамические аномалии, непротяженные отражающие горизонты переменной интенсивности, линзовидные или клиновидные, иногда бугристые отражения.

Пример выделения авандельтовой седиментации, характеризующейся сложным непараллельнослоистым соотношением сейсмических отражений, приведен на рис. 7. На рис. 8 показаны примеры выделения аномалий типа «линза» и «бар».

4 ’"_1-Бакуии 1-Восточный Айтуз 1-Тедженгазган

Рис. 3. Фрагмент сейсмогеологического разреза нижне-среднеюрской терригенной формации по линии скв. 1-Бакуш -1-Восточный Айтуз - 1-Тедженказган. Соотношение песчано-алевролитовых и глинистых пачек в нижне-среднеюрской терригенной формации

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ НИЖНЕ-СРЕДНЕЮРСКОЙ ТЕРРИГЕННОЙ ФОРМАЦИИ ВОСТОЧНОГО УСТЮРТА (РЕСПУБЛИКА УЗБЕКИСТАН)_________________________________________________________________________________

юв сз

1-Кумой З-Джел

Рис. 4. Фрагмент сейсмогеологического разреза нижне-среднеюрской терригенной формации по линии скв. 1-Кумой - 3-Джел. Соотношение песчано-алевролитовых и глинистых пачек в нижне-среднеюрской терригенной формации

На территории Восточного Устюрта и сопредельной территории Южного Приаралья (Судочий прогиб) только нижне-среднеюрская терригенная субугленосная формация содержит промышленные запасы газа, если не считать мизерных залежей в кровельной части палеозоя на Куаныш-Коскалинском валу. Всего в регионе газовые залежи в пределах формации открыты на семи месторождениях.

Формация является основным объектом поисковых работ на газ, которые проводило ЗАО «Газпром зарубежнефтегаз» в соответствии с Соглашением между Правительством Республики Узбекистан и ОАО «Газпром». За период 2006-2011 гг. было пробурено двадцать глубоких скважин, достигнут

Рис. 5. Литологическое выклинивание пластов в отложениях нижней юры (по данным ОАО «Саратовнефтегеофизика»): а - временной разрез . ; 00207UZAGAK (неантиклинальные ловушки: 1 - Кульбай; 2 - Яркимбай);

б - разрез мгновенных фаз

01632339

Рис. 6. Пример выделения палеорусла в нижнеюрских отложениях (по данным ОАО «Саратовнефтегеофизика»): а - фрагмент временного разреза по профилю 0240711ЕМА; б - разрез мгновенных фаз

00707игЫААК 02807112ЫА 15508игЫА

т т т

10ОО 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 900010000 12000

12508игМА 04407игЫА 03207и2ЫА 11408и2ЫА

т т т т

14000 16000 18000 20000 X, м

00707игМААК 02807112ЫА 15508и2ЫА 12508112ЫА 04407игМА 03207и2ЫА 11408игЫА

т- т т т т т т

10002000300040005000600070008000900010000 12000 14000 16000 18000 20000 X, М

ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.

Аномалия типа «линза»

Рис. 7. Авандельтовая седиментация в среднеюрских отложениях

высокий вынос керна из перспективной части разреза (до 100 %), расширен комплекс ГИС. В результате этих работ в 2009 г. было открыто месторождение Джел.

Для более детального анализа и выявления закономерностей распределения коллекторских свойств пород по площади и разрезу изучаемую территорию Восточного Устюрта условно можно разделить на две части: северную и южную. К южной части можно отнести Шахпахтинскую ступень и примыкающий к ней Ассакеауданский прогиб. Соответственно северная часть включает Яркимбайский выступ, Аланскую депрессию, Барсакельмесский прогиб, Агыинский выступ, Куаныш-Коскалинский вал, Кульбайско-Аторбайский прогиб, осложненный одноименными мульдами, Актумсукскую систему поднятий, Харойский, Байтерек-Теренгкудукский и Кассарминский валы.

С куанышским промысловым горизонтом нижнеюрских отложений связаны газовые залежи в северной части Устюрта (месторождения Куаныш, Акчалак, Кокчалак, Западный Барсакельмес), в южной части Устюрта на Шахпахтинской ступени продуктивны Х-ХШ горизонты (месторождение Джел).

амплитуды,

усл.ед.

амплитуды,

усл.ед.

аномалия типа «линза» о аномалия типа «бар»

Рис. 8. Аномалии типа «линза» и «бар» в среднеюрских отложениях (по данным ОАО «Саратовнефтегеофизика»): а - фрагмент временного разреза по профилю 02030103; б - фрагмент разреза мгновенных фаз по профилю 02030103;

в - фрагмент временного разреза по профилю 06020100

86000 85000 8-400083000 82000 81000 80000 79000 78000

X, м

ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.

В среднеюрских отложениях (акчалакский промысловый горизонт) отсутствуют залежи на Куанышском месторождении, но имеются газовые залежи на остальных вышеперечисленных месторождениях (в том числе на Шахпахты), однако скважины здесь характеризуются более низкими дебитами. К отложениям оксфорда приурочены небольшие газовые залежи на месторождениях Джел, Шахпахты (промысловый горизонт 1а), Акчалак. В структурном отношении залежи газа связаны с антиклинальными складками, однако значительную роль в их строении играет и литологический фактор (наличие или отсутствие проницаемых песчаников). Выявленные залежи относятся к пластовым сводовым, литологически ограниченным, комбинированным.

Отложения характеризуются сильной фациальной изменчивостью по латерали. Однако отдельные песчаные пачки прослеживаются на значительные расстояния.

Для анализа характера изменения фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) пород-коллекторов нижне-среднеюрской песчано-глинистой формации были использованы данные о пористости и проницаемости, полученные в результате исследования керна скважин, пробуренных в 2006-2011 гг. (1п-Восточный Айтуз, 1п-Северный Аламбек, 1п-, 2п-, 3р-Джел, 1п-Жиес, 1п-Кассарма, 1п-Кубла Ассакеаудан, 1п-Картпай, 1п-Тлеукудук, 1п-Северный Джангызсу, 1п-Тедженказган, 1п-Разломная, Аторбай, Кульбай, Кумой, Тамарлы) и до 2006 г. (1-, 2-Агыин, 2-Айжанкос, 1-, 2-Курлук, 1-, 2-, 3-Чибелли, Северный Караумбет, 1-, 2-, 5-, 6-, 7-Аламбек, 1-Чингиз, Кызылкаир, 1-Западный Кызылкаир, 1-Кибир, 5-, 6-Каракудук, 1п-Восточный Каракудук, 1-Башчуак, 1-Сарытекиз, Южный Куаныш, 1-Восточный Куаныш, 1-Акманказган, 1оп-Тулей, 1-, 3-Николаевская, 1-Отынчи, 1-, 2-, 3-, 5-, 6-Западный Шахпахты, 1-Тасоюк, 1-Киндыксай, 1-, 2-, Чинк, 1п-Кокчалак, 1-Аджибай, 1п-Мурун).

Лабораторные исследования керна скважин, пробуренных в 2006-2011 гг., проводились в ОАО «ИГИРНИГМ» (г. Ташкент).

Анализ пород южной части территории выполнялся по результатам определения ФЕС в 1500 образцах керна, северной части - по результатам определения в 2500 образцах.

На рис. 9 представлена сравнительная характеристика пористости и проницаемости пород Ф для северной и южной частей Восточного Устюрта. Коллекторские свойства пород Ф в южной части отличаются лучшими ФЕС характеристиками, чем коллектора северной части Восточного Устюрта.

В большей части исследованных образцов нижней юры южной части Восточного Устюрта открытая пористость изменяется в диапазоне от 6 до 15 %, в то время как открытая пористость коллекторов северной части находится в диапазоне от 0 до 10 %. Проницаемость коллекторов южной части изменяется от 0,01 до 100 мД, в то время как проницаемость большей части пород северной - от

0,01 до 10 мД.

Значения открытой пористости и проницаемости коллекторов средней юры южной части Восточного Устюрта выше, чем коллекторов его северной части (рис. 9). В южной части значения открытой пористости основного объема образцов лежат в интервале от 6 до 25 %, в то время как образцы северной части имеют пористость от 0 до 15 %. Проницаемость образцов керна южной части Восточного Устюрта выше, чем проницаемость пород-коллекторов его северной части.

Относительно хорошими ФЕС обладают коллектора аален-байоса, бата и келловей-оксфорда Байтерек-Теренгкудуского вала (площади Байтерек и Теренгкудук) и коллектора аален-байоса и бата Куаныш-Коскалинского вала (площадь Аламбек, месторождение Западный Барсакельмес и др.).

Коллектора нижней и средней юры на площадях Кульбайско-Аторбайской депрессии в северной части Восточного Устюрта, на которую возлагались большие надежды в части открытия новых, прежде всего газовых месторождений, характеризуются пониженными ФЕС.

Подводя итог, необходимо отметить, что распространение пород-коллекторов и изменение ФЕС в нижне-среднеюрской терригенной формации Восточного Устюрта характеризуется следующими особенностями:

• плохой выдержанностью пластов песчаников, для которых характерен линзовидный характер. При этом пласты нижней юры относительно более выдержаны и имеют большие толщины по сравнению с горизонтами средней юры;

• увеличением в южной части Восточного Устюрта количества выдержанных коллекторских горизонтов, содержащих газовые залежи, по сравнению с его северной частью (возможно, это связано с принадлежностью их к двум разным нефтегазоносным провинциям);

100 -І 90 80 70 60 50 40 ЗО 20 10 О

100 -90 80 70 60 50 40 ЗО 20 10 О

Средняя юра

1% ш 1%

4РРРВ - 40* У

11-15 16-20

Пористость, %

100 90 80 -70 60 -50 40 -30 20 -10

21-25 26-30

0,01-1

Нижняя юра

100 і 90 80 -70 60 50 40 -30 20 -10

74%

6-10 11-15

Пористость, %

0,01-1

20%

8% I

і I

1,01-10 10,01-100 Проницаемость, мД

35%

1,01-10 10,01-100 Проницаемость, мД

| Северная часть Южная часть

Рис. 9. Распределение пористости и проницаемости пород-коллекторов в нижне-среднеюрских отложениях Восточного Устюрта

8%

5% 1 1%

пт

ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.

• преимущественно невысокими показателями ФЕС песчано-алевролитовых пород вследствие их плохой отсортированности, первичной глинистости, а также интенсивных катагенетических преобразований. (Отложения существенно преобразованы под влиянием процессов уплотнения и растворения обломочных зерен под давлением. В результате терригенные породы значительно уплотнились, усложнилась морфология их порового пространства, образовались конформная и инкор-порационная структуры, приведшие к ухудшению емкостных и фильтрационных свойств. Наряду с уплотнением отмечается гидратация слюдистых минералов, обусловившая значительное изменение форм, а иногда и минералогического состава. Хлоритизации подвергнут в основном гидрослюдистый цемент песчано-алевролитовых пород. Нередко наблюдается хлоритизация минералов слюд, реже обломков зерен кварца и полевых шпатов. Различные минеральные новообразования в породах-коллекторах отмечаются повсеместно. Положительным фактором является процесс се-рицитизации полевых шпатов (плагиоклаз, микроклин), развитый в основном в южных районах Устюрта (Шахпахты). При замещении алюмосиликатов полевого шпата серицитом в измененных зернах возникает интергранулярная пористость, в результате чего увеличивается общая пористость вмещающих пород [8, 10]);

• лучшими ФЕС коллекторов южной части Восточного Устюрта по сравнению с северной;

• лучшими ФЕС коллекторов средней юры по сравнению с нижней;

• приуроченностью коллекторов с лучшими ФЕС к русловым, прибрежно-морским и, вероятно, дельтовым фациям.

Результаты проведенного анализа ФЕС коллекторов нижне-среднеюрской формации Восточного Устюрта позволяют сделать вывод о целесообразности продолжения дальнейших поисково-разведочных работ на газ и газовый конденсат в пределах Шахпахтинской ступени и Ассакеауданского прогиба.

Список литературы

1. Гафаров Н.А. Новый взгляд на перспективы нефтегазоносности Восточного Устюрта / Н.А. Гафаров, В.Л. Гулев, С.М. Карнаухов и др. // Научно-техническая библиотека ЗАО «Газпром зарубежнефтегаз». - Т. I. - М.: Недра, 2010. - 261 с.: ил.

2. Королюк И.К. Формационный и фациальный анализы в нефтяной геологии / И.К. Королюк, М.В. Корж, С.И. Филина // Геология нефти и газа. - 1994. - № 6. - С. 14-21.

3. Королюк И.К. Нефтегазоносность осадочных формаций / И.К. Королюк, Н.А. Крылов,

A.К. Мальцева. - М.: Наука, 1987. - 150 с.

4. Крылов Н.А. Юрские субугленосные формации эпигерцинских плит и их нефтегазоносность / Н.А. Крылов, М.С. Зонн, М.В. Корж и др. // Формационный анализ в нефтяной геологии. - М.: ИГиРГИ, 1981. - С. 21-39.

5. Мальцева А.К. Формационный анализ в нефтяной геологии / А.К. Мальцева, Н.А. Крылов. -М.: Недра, 1986. - 184 с.

6. Цейслер В.М. Геологические формации. Вопросы выделения и тектонического анализа /

B.М. Цейслер. - М.: Наука, 1979. - 140 с.

7. Акрамходжаев А.М. Опорные и параметрические скважины Устюрта / А.М. Акрамходжаев, Ж.Ю. Юлдашев, Х.Х. Авазходжаев. - Ташкент: ФАН УзССР, 1981. - 128 с.

8. Ибрагимов З.С. Коллекторы нефти и газа юрских отложений Устюрта / З.С. Ибрагимов, Ж.С. Саманов, А.Ю. Гульмухамедов, УМ. Мамбетов. - Ташкент: Фан УзССР, 1973. - 135 с.

9. Крылов Н.А. Юрские отложения запада Средней Азии и их нефтегазоносность / Н.А. Крылов, А.К. Мальцева. - М.: Наука, 1967. - 160 с.

10. Рыбальченко В.В. Породы-коллекторы нижне-среднеюрской песчано-глинистой формации Восточного Устюрта / В.В. Рыбальченко, Ю.И. Заболотная // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. - М.: ВНИИОЭНГ, 2011. - № 4. - С. 10-15.