Некоторые аспекты региональной геологической модели верхнеюрских отложений Западной Сибири

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ РЕГИОНАЛЬНОЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЕРХНЕЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

О.М.Мкртчян, А.И.Варушенко, С.В.Потемкина

В связи с очередным уточнением прогнозной оценки нефтегазоносности Западно-Сибирской провинции и необходимостью ее геологического обоснования возникает потребность рассмотрения региональных моделей строения продуктивных комплексов.

Одним из основных нефтеносных комплексов провинции является верхнеюрский, занимающий второе место (после неокомского) по накопленной добыче и сохраняющий существенные перспективы открытия новых залежей и прироста запасов нефти.

Региональное строение верхнеюрских отложений Западной Сибири на основе анализа данных бурения и сейсморазведки приведено в работах известных исследователей (Л.Ш.Гиршгорн, В.Г.Елисеев, В.А.Корнев, Н.Х.Кулахметов, А.А.Нежданов, В.С.Соседков, В.С.Сурков, М.Я.Рудкевич, Г.Г.Шемин, Б.Н.Шурыгин, И.П.Цибу-лин и др.). Возрастающая буровая и сейсмическая освещенность рассматриваемых отложений позволяет дополнительно обосновывать или корректировать те или иные элементы существующих моделей, используемых в качестве региональной геологической основы для качественной и количественной оценок перспектив нефтегазоносности.

Верхнеюрские отложения, как и другие морские комплексы Западно-Сибирского мезозойского осадочного бассейна, в широтном его сечении характеризуются асимметричным строением. Оно обусловлено преимущественно односторонним сносом основной массы осадочного материала с восточного обрамления и как следствие существенным смещением к западу седиментационной оси, представленной чаще всего субмеридиональной региональной зоной неполной компенсации относительно глубоководными глинистыми фациями.

В существенной зависимости от положения на востоке основных источников, артерий, объема и интенсивности выноса материала на фоне трансгрессивно-регрессивной цикличности складывались особенности региональной литолого-фациальной и палеогеоморфо-логической зональности верхнеюрских отложений в восточной части седиментационного бассейна.

Литолого-фациальная изменчивость этих отложений послужила основой для их районирования (с той или иной степенью обоснованности) по типам разрезов и выделения латеральных свитных подразделений, закрепленных в существующей региональной стратиграфической схеме Западной Сибири, утвержденной МСК в 1991 г. Напомним, что согласно этой схеме верхнеюрские (келловей-оксфордские) образования выделены в даниловский надгоризонт, в составе которого они разделены (снизу вверх) на васюганский, георгиевский и баженовский горизонты. В последних по литолого-фациальным особенностям выделяются сменяющие друг друга по латерали толщи, свиты и подсвиты.

Для отложений, развитых к востоку от седиментационной осевой зоны бассейна, принято следующее подразделение горизонтов на свиты (с запада на восток). В васюганском горизонте — это васюганская свита, нижняя подсвита которой в более восточных районах (Турухан-Елогуйский подрайон) сменяется точин-ской свитой, верхняя — нижнесиговской подсвитой, а также нуанакская свита (Сильгинский и Ажарминский районы). Указанные свиты имеют весьма близкую лито-логическую характеристику, что позволяет вслед за рядом исследователей [4] рассматривать слагающие их терригенные отложения, содержащие основные продуктивные песчаные пласты группы Ю1( в качестве единой свиты. Наибольший интерес вызывает внутреннее строение васюганской свиты.

Наиболее значительными литолого-фациальными изменениями, сопровождающимися развитием погребенных форм аккумулятивного палеорельефа, характеризуются отложения георгиевского и баженовского горизонтов. Георгиевский горизонт на большей части рассматриваемой области бассейна представлен глинистыми отложениями небольшой мощности, выделенными в георгиевскую свиту, в основании которой местами на востоке встречаются песчаные линзы, названные ба-рабинской пачкой (пласт Ю").

ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА, Г2005

На востоке (Харампурский район и Турухан-Елогуй-ский подрайон) по мере приближения к источникам сноса происходит замещение георгиевской свиты постепенно разрастающимися в мощности также глинистыми отложениями нижней части марьяновской свиты, а затем (согласно стратиграфической схеме 1991 г.) — песча-но-глинистыми верхнесиговской подсвиты и нижней частью преимущественно песчаной яновстановской свиты.

Наконец, в баженовском горизонте битуминозные отложения баженовской свиты на востоке постепенно замещаются (начиная с нижних слоев) более мощными обычными глинами верхней части марьяновской свиты, а затем толщей песчаников большей верхней части яновстановской свиты.

Взаимосвязанные изменения литофаций и мощности сопровождаются латеральным (с востока на запад) наращиванием отложений, формированием клинотем (верхнесиговской, баженовско-марьяновско-яновста-новской), клиноформных поверхностей и соответствующих им наклонных сейсмических отражений, получивших индексы Бя. Отчетливо клиноформной програ-дационной моделью характеризуются здесь и неоком-ские отложения.

Существенно иная форма литолого-фациальных трансформаций георгиевской и баженовской свит в восточном направлении наблюдается южнее, на широте Среднего Приобья. Начиная с разрезов Александровского мегавала, мощность баженовской свиты на восток не увеличивается, а постепенно уменьшается, утрачивает битуминозность и замещается обычными глинами, теряя при этом литологическую выраженность верхней границы. В связи с этим, принимая глинистые отложения, заместившие баженов-скую фацию, за марьяновскую свиту, объем последней можно определить лишь условно. Отсутствуют здесь и признаки отложений, которые по своему положению в разрезе, литологическому составу и форме аккумулятивного тела могли бы указывать на развитие верхнесиговской подсвиты, выделенной в Туру-хан-Елогуйском подрайоне.

Итак, в отличие от восточной части рассмотренного более северного широтного профиля верхнеюрских отложений, здесь мы не обнаруживаем в них погребенных аккумулятивных тел клиноформного типа, как, впрочем, и практически в нижней части неокомского разреза. В последнем клиноформное строение начинает отчетливо проявляться лишь вблизи Александровской зоны и далее на запад.

Все это позволяет предполагать существенные различия в характере источников и динамике сноса осадочного материала, его составе и условиях накопления киммеридж-волжских отложений в южной и северной частях восточной зоны бассейна.

Как известно, основные верхнеюрские продуктивные песчаные резервуары, выявленные запасы и ресурсы нефти приурочены к васюганской свите, особенности регионального внутреннего строения которой заслуживает более детального рассмотрения. Ряд исследователей относит васюганский горизонт в целом к региональному келловей-оксфордскому циклиту, выделяя также георгиевский и баженовский [2, 3]. Согласно принципиальной схеме этого циклита, воспроизведенной также в работе В.А.Корнева [1], от регионального песчаного тела Ю1; занимающего верхнюю часть разреза, с востока на запад происходят отслаивание снизу отдельных песчаных пластов (Ю,4 -Ю]) и их последовательное выклинивание от нижних к верхним. По этой модели самым западным развитием пользуется наиболее молодой пласт Ю]. Васюганская свита характеризуется слабонаклонным на запад положением изохронных поверхностей. По мнению В.А.Корнева, это подтверждается также наличием на широтных сейсмопро-филях под горизонтом Б серии прерывистых, слабонак-лоненных на запад отражений. В связи с этим делается вывод, что отдельные песчаные пласты, составляющие горизонт Ю^ имеют двухстороннюю глинизацию, выраженную их седиментационным выклиниванием на восток и фациальным замещением, связанным с переходом в более глубоководные фации, — на запад.

Реальные разрезы васюганской свиты обычно расчленяют на ряд песчано-алевролитовых пачек, принимаемых за элементарные трансгрессивно-регрессивные циклиты, каждый из которых включает индексированные песчаные резервуары (пласты).

Имеется некоторый опыт использования и сек-венс-стратиграфического анализа отложений васюганской свиты в юго-восточной части Западной Сибири, в которых выделено четыре осадочных секвенса третьего порядка с соответствующими системными трактами. Внутри большинства разрезов хорошо опознаются следы региональных и локальных перерывов (размывов) [5].

Вместе с тем, как справедливо отмечают многие исследователи, все еще остаются в той или иной степени дискуссионные вопросы строения васюганских отложений, касающиеся их дробной корреляции, взаимоотношений разнофациальных типов разрезов, их объемов, границ распространения циклитов, основных песчаных пластов и др. В работе [4] васюганский горизонт также расчленен на четыре, а весь верхнеюрский комплекс на десять так называемых зональных циклитов, которые распространены шире, чем свиты и подсвиты. При этом предполагается, что в западном и северо-за-падном направлениях происходит удревнение кровли

OIL AND GAS GEOLOGY, 1'2005

(точнее поверхности) верхневасюганской и нижнеси-говской подсвит "за счет сокращения стратиграфических объемов сверху вниз по разрезу". Последнее сопровождается уменьшением их мощности, которое "в основном обусловлено выклиниванием пластов песчаников в верхней части разреза" (т.е. верхних циклитов васюганской свиты) или в результате поздневасюган-ского перерыва (т.е. эрозионного их срезания). Все это позволяет согласиться с имеющимся представлением о диахронности верхней границы васюганской свиты [4].

Нельзя не заметить очевидное противоречие в заключительном выводе работы [4]. Сначала подчеркивается, что сокращение с востока на запад верхней существенно песчаной части васюганской свиты происходит сверху вниз по разрезу, а несколько далее — за счет уменьшения толщин и глинизации пластов группы Ю-| снизу вверх от восточного типа разреза к западному. Последнее утверждение приходится воспринимать как редакционную ошибку, поскольку оно не согласуется с авторским вариантом корреляций.

Итак, приведены две принципиально различные модели внутреннего строения васюганской свиты, первую из которых можно отнести к проградацион-ной регионально косослоистой, а вторую — к ретро-градационной, отличающейся прежде всего особенностями распространения основных песчаных пластов группы Ю^.

Возникает вопрос, какая из этих моделей является наиболее адекватной, отражающей реальные пространственные взаимоотношения различных слоев и фаций внутри васюганского горизонта?

В связи с этим обратимся к результатам детальной субширотной корреляции верхнеюрского комплекса, выполненной по разрезам нескольких сотен скважин, расположенных в Пурпейском, Харампурском и Туру-ханском районах.

Нижняя часть комплекса, представленная васюганской свитой, к которой мы относим и отложения так называемой нижнесиговской подсвиты, характеризуется последовательным с востока на запад, в сторону палео-осевой части бассейна, уменьшением общей мощности от 140-150 до 25-30 м. Закономерное быстрое сокращение мощности терригенных отложений к центру бассейна и их замещение более глубоководными фациями прежде всего свидетельствуют о дефиците сносимого с восточного обрамления осадочного материала.

В представленных на схеме корреляции восточных разрезах васюганской свиты (Ютырмальском, Кыпа-кынском) могут быть выделены четыре глинисто-песча-ных элементарных трансгрессивно-регрессивных цик-лита. Распространение нижнего из них (Ю1^) ограничено восточной частью бассейна, где он имеет мощность

58-64 м и включает значительные песчаные пласты (рис. 1, 2). В западном направлении общая мощность циклита быстро сокращается, песчаники утоняются и выклиниваются, и, наконец, западнее Харампурской зоны он целиком замещается 3-5-м слоем глин.

Отложения следующего циклита Ю"' распространены на запад значительно шире, приближаясь к зоне развития абалакской свиты. С востока на запад мощность его сначала нарастает от 30 до 50-60 м, а затем постепенно уменьшается до 10 м. При этом депоцентр существенно смещен к западу (внутрь бассейна) относительно нижнего циклита Ю',у. На востоке верхняя часть циклита Ю"1 сложена достаточно монолитной пес-чано-алевролитовой пачкой. В западном направлении она испытывает медленный седиментационный наклон, постепенно погружаясь относительно кровли циклита, давая место новому песчаному пласту. Среди песчаников намечаются, в частности, тела русловой формы, выполняющие эрозионные каналы (скв. Харампур-ская-321), барьерные баровые тела (Верхне-Часель-ская, Кыпакынская площади) и др. Региональное распространение на запад нижнего песчаного пласта циклита Ю1" ограничивается примерно меридианом Запад-но-Харампурской площади, выклинивание верхнего происходит более западнее.

Более молодой циклит Ю" имеет несколько меньшую и более выдержанную мощность, медленно сокращающуюся от 30-35 м на востоке до 10 м на западе в зоне перехода васюганской свиты в абалакскую. Песча-но-алевролитовые образования этого циклита распространяются существенно западнее, чем в циклите Ю'". При этом отмечается и северо-западная ундуляция в плане границы их выклинивания, проходящая непосредственно южнее Хадырьяхинской, Юмантыльской, Губкинской и Ярейской площадей.

Предполагается, что песчаники образуют несколько пластов, вероятно, проградирующих и выклинивающихся на запад последовательно от более ранних к более молодым (т.е. снизу вверх по разрезу). В конкретных разрезах выделяются от одного до трех песчаных пластов. В отложениях этого циклита местами также встречены аномальные песчаные тела, выполняющие эрозионно-русловые формы. Так, на Западно-Ха-рампурской площади (скв. 554) локальный эрозионный врез, очевидно, захватывает и верхнюю часть подстилающего циклита Ю',".

Наконец, самый верхний циклит Ю', также характеризуется постепенным сокращением общей мощности от 30-35 м на востоке до 10-12 м на западе, при его переходе в абалакскую свиту. В разрезах большинства скважин песчаники циклита представлены одним, иногда двумя пластами, часто осложненными участками глини-

ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА, 1'2005

OIL AND GAS FIELDS STRUCTURE

зации, создающей условия для образования литологи-чески экранированных ловушек. Преобладающие значения общей мощности песчаников составляют 5-10 м, лишь в самых восточных разрезах возрастая до 15-20 м. Песчаные фации циклита Ю^ также далеко продвинуты на запад до линии полного замещения васюганской свиты абалакскими глинами с определенным расширением области их распространения на север.

Итак, выделенные циклиты васюганского горизонта обнаруживают определенные различия в первичной аккумулятивной форме региональных осадочных тел, а также в положении западных границ слагающих их отложений и приуроченных к ним песчаных фаций. Песчано-глинистые отложения циклита Ю'^, ограниченно развитые лишь на востоке, слагают фронтальную часть ранней клинотемы с наклоненной на запад клиноформной поверхностью — новообразованным аккумулятивным восточным бортом бассейна, большая центральная часть которого оставалась некомпенсированной тонким слоем глинистых осадков.

Следующий циклит Ю"' в значительной степени представляет собой комплекс латерального наращивания, основная центральная часть которого представляет собой пологую широтно растянутую клинотему, существенно заполнившую восточную область некомпенсированного бассейна Ю'/.

Более молодые циклиты Ю" и Ю^ накапливались уже на фоне более сглаженного аккумулятивного рельефа бассейна. Они образуют близкие по форме аккумулятивные тела, медленно утоняющиеся к оси бассейна с дальнейшим определенным латеральным наращиванием на запад верхней части васюганской свиты. При этом песчаные фации в циклитах Ю" и Ю^ оказались

наиболее далеко продвинутыми на запад. В целом комплекс отложений двух верхних циклитов может быть отнесен к проградационно-аградационному.

Важно отметить, что основная региональная направленность изменения мощности циклитов с востока на запад осложнена четко выраженными субширотными чередующимися зонами большей и меньшей их мощности как общей, так и песчаников. Очевидно, указанная дифференциация мощностей отражает положение основных путей субширотного переноса осадков, особенно песчаных, внутрь бассейна с восточного его обрамления. Таковыми, вероятно, служили субаквальные части дельт, различные их протоки, сопровождавшиеся развитием каналовых, баровых и других погребенных аккумулятивных песчаных тел, признаки которых отмечаются в разрезах.

Таким образом, отложения васюганского горизонта в целом, как и приуроченные к нему песчаные пласты, представляют собой комплекс проградационного наращивания, в процессе которого наибольшее распространение на запад получили верхние циклиты и заключенные в них песчаные фации.

ос

2  S -т

0

1 2

1 1 1

1ЭВ1/у 2 2

lML/>mf| 2 Нй S

IHOEHdOJ 'вхиаз иииэ -аон -эжед и -аэи ИНЭ 1 ИИНЭ Y jdoaj| -HBJCMDBg |-н квнэ юиснх

Выполненная детальная широтная корреляция не позволяет согласиться с утверждением о сокращении с востока на запад стратиграфического объема васюганской свиты сверху вниз по разрезу и диахронности ее верхней границы за счет проявления поздневасюган-ского перерыва [4]. Если и говорить о сокращении стратиграфического объема, то не за счет верхних, а, возможно, отчасти нижних циклитов, утоняющихся и глинизирующихся в западном направлении внутрь бассейна. Вместе с тем, на взгляд авторов данной статьи, отсутствуют основания для выделения перерыва и эрозионного среза верхов васюганских отложений, тем более в центральной, относительно более погруженной, части седиментационного бассейна. Еще раз подчеркнем, что общее уменьшение мощности и последовательная глинизация снизу вверх отложений в западном направлении особенно на ранних этапах цикла и, как следствие, недостаточная компенсация центральной части бассейна явились результатом дефицита сносимого в него терригенного материала.

Более молодые отложения георгиевского и баже-новского горизонтов также испытывают в широтном раз-

резе изменения фаций и мощности, обусловленные прежде всего односторонним дефицитным поступлением в бассейн осадочного материала с восточного обрамления, а также формирующимся существенно дифференцированным аккумулятивным рельефом дна. С запада на восток 4-6-м пачка глин, слагающих георгиевский горизонт (свиту), сначала медленно, а затем более резко увеличивается в мощности, сопровождаясь дифференциацией разреза (по ГИС), которая обеспечивает дробное расчленение и региональную корреляцию составляющих его слоев и пачек. При этом нижняя граница горизонта (с васюганской свитой и так называемой нижнеси-говской подсвитой) остается литологически резко выраженной. При движении на восток в разрезе георгиевских глин выделяется, в частности, маломощный нижний слой, который постепенно разрастаясь включает песча-но-алевролитовые прослои и, наконец, преобразуется в песчано-глинистую толщу мощностью более 160-170 м, именуемую верхнесиговской подсвитой. Последняя образует типично клиноформное тело, замещающееся западнее на большей части бассейна тонким слоем более глубоководных глин. Следовательно, трансгрессивное

Рис. 2. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ СТРОЕНИЯ ВЕРХНЕЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ

1 - битуминозные глины баженовской свиты; 2 - преимущественно песчаные породы ^-ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА, Г2005-

начало нового цикла сопровождалось резким ретрогра-дационным смещением седиментационного депоцентра к восточному борту и последующим (вторым после ран-некелловейского) расширением относительно глубоководной области некомпенсации. Как отмечалось, южное ограничение верхнесиговской клиноформы (конуса выноса) пока четко не закартировано.

Параллельно с разрастанием на восток мощности георгиевских глин происходит замещение снизу вверх по разрезу битуминозных фаций баженовского горизонта обычными глинами, образующими единую коррелируемую георгиевско-баженовскую глинистую пачку, выделенную в марьяновскую свиту. Далее на восток прослеживается самый верхний слой баженовской свиты, поверхность которой характеризуется здесь существенным седиментационным наклоном. Наконец, еще далее марьяновская толща глин, соответствующая самому восточному (по объему) разрезу баженовской и большей верхней части георгиевской свит, замещается песча-но-глинистыми, а затем преимущественно песчаными отложениями, именуемыми яновстановской свитой.

Таким образом, верхнесиговско-яновстановско-ма-рьяновские отложения образуют трансгрессивно-рег-рессивный комплекс, замещающийся в западном направлении одновозрастными более глубоководными ба-женовско-георгиевскими фациями фондотемы. В целом, по мнению авторов данной статьи, намечаются два основных завершенных трансгрессивно-регрессивных цикла накопления верхнеюрских отложений — васюган-ский (келловей-оксфордский) и георгиевско-баженов-ский (киммеридж-волжский). Трансгрессивные стадии циклов в условиях дефицита осадочного материала сопровождались формированием обширных относительно глубоководных некомпенсированных бассейнов, лишь на востоке обрамленных аккумулятивными склонами ранних клиноформ. На следующих этапах преобладали процессы проградационного (с различным латеральным наращиванием) заполнения этих бассейнов осадками.

В заключение необходимо еще раз подчеркнуть, что в соответствии с общей проградационной моделью строения продуктивного васюганского комплекса имеет место последовательное (снизу вверх по разрезу) продвижение к оси бассейна западной границы разви-

тия песчаных пластов и их нефтеносности. Наиболее широко распространены залежи в песчаниках Ю1,, что дополнительно обеспечивается их положением под региональной глинистой покрышкой.

Наконец, отметим, что положение северо-запад-ных и северных границ распространения верхнеюрских циклитов и приуроченных к ним песчаных фаций требуют дальнейшего изучения.

Вопрос о целесообразности и обоснованности выделения в верхнеюрских отложениях ряда свитных подразделений нуждается в специальном рассмотрении.

В целом, на современном уровне буровой и сейсмической освещенности верхнеюрских отложений для реализации их геологической модели, обоснования прогнозной оценки и повышения эффективности поисковых работ необходимо осуществить на всей территории провинции картирование границ распространения циклитов, приуроченных к ним песчаных фаций и отдельных проградирующих пластов. Решение этой задачи очевидно требует объединения усилий ряда научных коллективов.

Литература

1. Корнев В.А. Прогнозирование объектов для поисков залежей углеводородного сырья по сейсмогеологическим данным (на примере осадочного чехла Западной Сибири). — Тюмень: ТюмГНГУ, 2000.

2. Нежданов A.A. Некоторые теоретические вопросы циклической седиментации (литмологические закономерности размещения резервуаров и залежей углеводородов). — Новосибирск: Наука, 1990.

3. Нежданов A.A. Сейсмогеологический прогноз и картирование неантиклинальных ловушек нефти и газа в Западной Сибири. — М: ЗАО "Геоинформарк", 1992. — Ч. 1, 2,

4. Шемин Г.Г. Детальная корреляция нефтегазоносных отложений келловея и верхней юры северных районов Западной Сибири / Г.Г.Шемин, А.Л.Бейзель, М.А.Левчук и др.// Геология и геофизика. — 2000. — Т. 41. — № 8.

5. Шурыгин Б.Н. Сиквенс-стратиграфическая интерпретация келловея и верхней юры (васюганский горизонт) юго-востока Западной Сибири / Б.Н.Шурыгин, О.В.Пинус, Б.Л.Ни-китенко. // Геология и геофизика. — 1999. — Т. 40. — Na 6.

О О.М.Мкршчян, А.И.Варушенко, С.В.Потемкина, 2005

The article is devoted to the important for West Siberia problem of selecting adequate regional model of Upper Jurassic sedimentary structure as geological basis for oil and gas potential evaluation and HC forecast resources.The authors state the existence of principally different progradational and retrogradational models of corresponding to them pecularities of productive sandy beds distribution of different age, first of all in Vasugan horizon. By investigation results, it is drawn a conclusion about predominant regionally cross-layered progradational model of Upper Jurassic complex responsible for the major regularities of different argillaceous beds distribution and areals of oil and gas potential.

OIL AND GAS GEOLOGY, 1'2005