Перспективы наращивания промышленных запасов углеводородного сырья в осадочно-породных бассейнах востока Сибирской платформы

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

УДК

Н. Н. Алексеев

ПЕРСПЕКТИВЫ НАРАЩИВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗАПАСОВ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ В ОСАДОЧНО-ПОРОДНЫХ БАССЕЙНАХ ВОСТОКА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

Рассмотрены закономерности размещения установленных и прогнозируемых зон нефте- и газонакопления в осадочнопородных бассейнах востока Сибирской платформы. Отмечена генетическая связь запасов уникальных и крупных месторождений в терригенно-карбонатных отложениях венда и галогенно-карбонатных отложениях нижнего кембрия с площадями развития мощных толщ соленосных отложений.

Обоснована необходимость комплексного изучения проблемы прогноза интервалов кавернообразования при оценке фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов в карбонатном разрезе.

Ключевые слова: нефтенакопления, газонакопления, карбонатные отложения, кавернообразование. воспроизводство запасов, углеводородные ресурсы, месторождения, добыча нефти, газа.

Ш N. Alekseev

Prospects for increasing the hydrocarbon potential of sedimentary basins in the eastern Siberian platform

The article considers mechanisms of the distribution of discovered and predicted zones of oil and gas accumulation in sedimentary-rock basins in the east of the Siberian platform. It is revealed genetic relationship between reserves of large unique fields of the Vendian terrigenous-carbonate and Lowe Cambrian halogen-carbonate deposits and the areas of the development of thick series of salt-bearing deposits.

It is explained the need for integrated study of problems to predict the intervals of cavern formation during the evaluation of the filtration-capacity properties of reservoir rocks in the carbonate section.

Key words: oil accumulation, gas accumulation, carbonate deposits, caving, reproduction supplies, hydrocarbon resources, field, extraction of oil, extraction of gas.

Первые серьезные шаги, предпринятые руководством РФ, по реализации грандиозного экспортоориентированного нефтегазового проекта «Восточная Сибирь — Тихий океан» ставят воспроизводство запасов промышленных категорий углеводородных ресурсов в Восточной Сибири в разряд наиболее приоритетных задач.

Анализ состояния сырьевой базы и прогнозная динамика добычи нефти в базовых месторождениях Восточной Сибири и Республики Саха (Якутия) позволяет прогнозировать добычу нефти к 2015 г. в объеме 30 млн. тонн в год. Как показывают расчеты, предстоящие поисково-разведочные работы в пределах

АЛЕКСЕЕВ Николай Николаевич - к.г.-м.н., в.н.с. лаборатории геологии месторождений нефти и газа ИПНГ СО РАН.

E-mail: vera@ipng.ysn.ru

базовых месторождений и месторождений-спутников могут обеспечить перевод запасов нефти из категории Со в категорию С: в объеме около 300 млн. тонн.

Для поддержания темпов роста добычи нефти, обеспечивающих постепенную загрузку экспортного трубопровода до уровня 56 млн. тонн в год в 2020 году и 80 млн. тонн в 2025 году, вышеприведенные объемы выявленных запасов являются явно недостаточными.

По расчетам специалистов, для сохранения заданного уровня добычи нефти в течение экономически рентабельного срока действия инвестиционного проекта необходимо дополнительно прирастить сырьевую базу углеводородов за счет перспективных и прогнозных категорий С3 и Д! в объеме 1,4 - 1,8 млрд. тонн.

Выявленные в данное время запасы месторождений природного газа Восточной Сибири и Республики Саха (Якутия) показывают, что годовой объем их добычи к

2020 году может составить около 100 млрд. куб. м в год, в том числе за счет промышленных запасов базовых месторождений (Чаяндинского и Ковыктинского) — 73.6 млрд. куб. м, месторождений-спутников

— 13,3 млрд. куб. м и ресурсов С3 — 16,7 млрд. куб. м. Этот прирост сырьевых ресурсов углеводородов (УВ) позволит поддерживать годовую добычу газа в объеме 100 млрд. куб. м до 2030 года без вовлечения в разработку7 запасов переходящих из ресурсов Дь В случае вовлечения запасов, получаемых из ресурсов прирост промышленных запасов природного газа оценивается в объеме 1,8 трлн. куб. м, что позволит сохранить прогнозируемый уровень добычи в течение достаточно продолжительного времени.

Вышеизложенные данные показывают, что проблемы воспроизводства минерально-сырьевой базы углеводородных ресурсов Восточной Сибири и Республики Саха (Якутия) для реализации экспортоориентированных инвестиционных проектов становятся весьма актуальными.

Как показывает анализ материалов базовых месторождений нефти и газа Непско-Ботуобинской нефтегазоносной области (НГО), основные их запасы связаны с терригенно-карбонатными отложениями венда (талахский, хамакинский и ботуобинский горизонты) и галогенно-карбонатными отложениями нижнего кембрия (осинский горизонт), которые перекрываются мощной толщей соленосных отложений венда (торсальская пачка) и нижнего кембрия (юряхская свита).

В этой связи весьма важным фактом является то, что нефтегазоносные горизонты Юрубчено-Тохомской зоны нефтегазонакопления в пределах центральной части Камовского свода, выявленные в отложениях рифея так же как и в Непско-Ботуобинской НГО, перекрываются мощной толщей соленосных отложений венда и кембрия [1]. Нетрудно предположить, что уникальные не только по запасам, но и по степени сохранности гигантские и крупные месторождения УВ Непско-Ботуобинской НГО генетически связаны с ловушками УВ, сформированными при благоприятном взаиморасположении литофациальных комплексов на определенных этапах развития осадочно-породных бассейнов.

Согласно данным ретроспективного анализа пространственно-временного распространения зон генерации УВ. в отложениях рифея и венда в области современного сочленения Предпатомского прогиба с Непско-Ботуобинской антеклизой, а также на других приподнятых структурах платформы в пределах Непско-Ботуобинской НГО в термобарических условиях ГФН могла находиться только нижняя часть разреза этих отложений [2]. Тогда как все керогены в отложениях венда и рифея в пределах Байкитской антеклизы и Катангской седловины на западной части Сибирской платформы укладываются в единую систему и расположены преимущественно в области зрелых и исчерпывавших свой генерационный

потенциал пород. В частности, по данным Ю. А. Филипцова, стадия катагенеза ОВ в рифейских и вендских отложениях в пределах Катангской седловины варьируют в пределах МК'3 — МК^, а в рифейских отложениях Байкитской антеклизы стадия катагенеза органического вещества (ОВ) колеблется от стадии АК до Мг [3].

В этом аспекте следует заметить, что объемы разведанных запасов уникальных и крупных месторождений УВ в пределах западной части Сибирской платформы и в Непско-Ботуобинской НГГО позволяют предположить о сопоставимости степени реализации генерационного потенциала, равно как и катагенетической преобразованности ОВ в отложениях рифея и венда в обоих регионах.

Кажущиеся отличия в степени катагенетической преобразованности ОВ в отложениях рифея и венда в пределах Юрубчено-Тохомской зоны

нефтегазонакопления, полученные на основе определения элементарного состава керогена и тех же показателей, реконструированные путём определения палеоглубин этих отложений в Непско-Ботуобинской НГО, могут быть объяснены как следствие наложения на региональный палеотемпературный фон процессов воздействия высокотемпературного прогрева в определённых частях осадочно-породного бассейна (ОПБ) на разных стадиях его развития. Известно, что региональные высокотемпературные глубинные прогревы (РВГП) земной коры происходили многократно — ив докембрии, и в фанерозое [4].

Согласно концепции происхождения ряда полезных ископаемых В. А. Строганова, доказательством многократного проявления РВГП служат месторождения каменного угля, которые образовались, как и соленосные толщи, в быстро и интенсивно прогреваемых тектонических впадинах и прогибах [5].

Происхождение значительных скоплений каменной соли до сих пор считается во многом загадочным, хотя этой проблеме посвящен ряд работ [6, 7, 8 и др.]. В этой связи весьма неожиданными и неординарными

оказались результаты расчетов Н. В. Неволина по формированию солеродных бассейнов [9], Им подсчитано, что для накопления солей в Прикаспийском соленосном бассейне на площади 1 млн, кв. км потребовалось бы выпарить за

относительно короткий срок всю воду Северного Ледовитого океана, допустив при этом единственным источником тепла солнечное излучение.

Приняв за основу концепцию, что региональные высокотемпературные глубокие прогревы земной коры способствовали образованию мощных соленосных формаций в восточной части Сибирской платформы в рифтовых стадиях развития «каледонского» и

«герцинского» ОПБ, мы подходим к проблеме парагенезиса нефти и соли с несколько иных позиций.

Для формирования любого месторождения УВ обязательны три стадии: мобилизация полезного

компонента в материнской породе, его миграция и аккумуляция в залежи.

Нетрудно предположить, что высокотемпературные прогревы земной коры, способствовавшие неоднократному формированию мощных соленосных формаций на разных этапах развития ОПБ, становились одним из основных источников термального воздействия (в зоне катагенеза) на самом ответственном этапе эволюции органического вещества, где происходят основные процессы термального разложения более сложных соединений ОВ и превращения в менее сложные их разности [10].

В свете вышеизложенной трактовки о роли высокотемпературных прогревов земной коры и генетически связанных с ним солеродных бассейнов в формировании месторождений нефти и газа, на наш взгляд, весьма показательным является мировой опыт открытия гигантских скоплений УВ. В частности, гигантское месторождение нефти Хасси-Мессауд с извлекаемыми запасами 713 млн. т было открыто в 1956 г. в С ахаро-Ливийском нефтегазоносном бассейне (НРБ) в пределах Западно-Алжирской НГО [11]. Здесь основные запасы нефти обнаружены в отложениях кембрия и экранируются аргиллитами ордовика.

Общим и уникальным признаком в геологическом строении Талаканского и Верхнечонского нефтегазоконденсатных месторождений, Непско-Ботуобинского НГО, а также гигантского месторождения нефти Хасси-Мессауд является идентичное расположение мощных толщ каменной соли по отношению продуктивных горизонтов этих месторождений.

Одним из важнейших проблем в нефтяной геологии является установление закономерностей изменения фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов нефтегазоносных горизонтов. Коллекторские свойства последних определяются их генезисом и последующими катагенетическими процессами, Условия седиментогенеза формируют направленность и интенсивность дальнейших преобразований терригенных пород при их погружении и предопределяют принципиальные различия в строении их пустотного пространства.

Качественным показателем стадиальных

преобразований терригенных пород являются их физические свойства [12, 13], Комплексное

сопоставление глубин залегания стадиальных преобразований осадочных пород Кптерригенных коллекторов нефти и газа, а такие РОВ и ОСВ углей показало, что резкие изменения этих параметров приурочены к определенным гипсометрическим уровням и четко трассируются на глубинах 3 - 4 км [14]. Выше этих глубин в нефтегазоносных областях преимущественно развиты гранулярные коллекторы с нормальными гидростатическими давлениями, а нижняя часть разреза НГО характеризуется значительным развитием порово-трещинных и трещинных коллекторов. Следовательно,, при

проведении геолого-разведочных работ с целью воспроизводства минерально-сырьевой базы углеводородных ресурсов следует учесть, что ниже глубин палеопогружения более чем на 3 - 4 км в терригенных коллекторах ожидать скопления нефти и газа с уникальными и крупными запасами не приходится.

Уплотнение карбонатных пород в отличие от терригенных не оказывает решающего влияния на формирование пустотного пространства, что связано с наличием жесткого каркаса, его первичной неоднородностью и высокой растворимостью карбонатных минералов.

Анализ литературных источников [15, 16]

показывает, что многие годы внимание исследователей было приковано к проблеме формирования коллекторских свойств доломитов и

доломитизированных известняков. В частности, в соответствии с оценочно-генетической классификацией карбонатных коллекторов К. И. Багринцевой выделяются три крупные группы: А — каверно-поровые и поровые, Б — поровые и трещинно-поровые и В — трещинные коллекторы [16]. Группы А и Б представлены преимущественно доломитами и доломитизированными известняками. Их

коллекторские свойства определяются генезисом и последующими эпигенетическими процессами. Особенностям строения карбонатных коллекторов Западной Якутии посвящены работы Т. И. Гуровой и др., [17], А. Ф. Сафронова и др., [18], М. М. Потловой [19]; Л. С. Черновой [20] и др.

Не подвергая сомнению научную ценность и практическую значимость этих работ в отношении выяснения закономерностей изменения

фильтрационно-ёмкостных свойств карбонатных коллекторов в нефтегазоносных горизонтах в Непско-Ботуобинской и Предпатомской НГО отметим, что в них не нашли отражения последствия процессов карстообразования. которые имели широкое

распространение в карбонатных литокомплексах в периоды продолжительных во времени и значительных по денудационному срезу перерывов в осадконакоплении. В этом аспекте представляют определенный интерес данные по обнаружению гротов в древних карбонатных породах Малоботуобинского алмазоносного района (МБАР) и прилегающих территориях, приведенные Р. Т. Родионовым [21].

В частности, в центральной части МБАР погребенные под нижнеюрскими отложениями цокольные карбонатные отложения представлены поверхностями выравнивания [22]. Здесь на временных сейсмических разрезах (ВСР) нижнепалеозойские отложения отражаются в виде четких субгоризонтальных «строчек». Среди них уверенно выделяются маркирующие волноотражающие горизонты с местными условными индексами КВ, III, I и К. При этом карты изохрон по этим

волноотражательным горизонтам выявляют их значительное расхождение.

Дело в том, что комплексы ненарушенных «строчек» на временных сейсмических разрезах, очевидно, представленные жесткими нерастворёнными породами, характеризуются постоянными мощностями. А мощности отложений, представленные нарушенными (скачущими) строчками зон интерференции волн (ЗИВ) вследствие отсутствия в них волноотражающих плоскостей, весьма изменчивы.

В этой связи, не вступая в дискуссию об объективности подобного рода интерпретации поведения «строчек» на ВСР, в противовес мнению некоторых специалистов [23], которые считают эти участки в записи сейсмоволн отражением технических помех, отметим, что изучение последствий процессов карстообразования в карбонатных литокомплексах разного рода геофизическими методами является вполне правомочным. Несомненно, изучение современного состояния карстопораженных участков в карбонатных литокомплексах геофизическими методами, придаст мощный дополнительный импульс в процессе познания закономерностей изучения фильтрационно-емкостных свойств карбонатных пород коллекторов нефтегазоносных горизонтов в Западной Якутии.

В заключение отметим, что ретроспективный анализ геологоразведочных работ, проведенных за все предыдущие годы с учетом предлагаемой концепции о роли региональных высокотемпературных прогревов земной коры в формировании гигантских и крупных месторождений УВ показывает весьма высокие перспективы открытия подобных месторождений как в восточной, так и в западной частях Сибирской платформы.

Высокие перспективы открытия новых месторождений УВ в осадочно-породных бассейнах Сибирской платформы, в частности в Западной Якутии, позволяют сделать вывод о том, что воспроизводство минерально-сырьевой базы углеводородных ресурсов для реализации такого грандиозного

экспортоориентированного проекта как «Восточная Сибирь — Тихий океан» вполне реальна.

Литература

1. Ефимов А. С.. Коиторович А. А., Красильникова Н. Б.. Геологическое строение Юрубчено-Тохомской зоны нефтегазонакопления — крупнейшего центра будущей нефтяной и газовой промышленности Восточной Сибири //Актуальные вопросы геологии нефти и газа Сибирской платформы. Сборник научных статей. Якутск: ЯФ изд-ва СО РАН,2004. -С. 130-139.'

2. Сафронов А. Ф. История развития осадочно-породных бассейнов востока Сибирской платформы //Актуальные вопросы геологии нефти и газа Сибирской платформы. Сборник научных статей. - Якутск: ЯФ изд-ва СО РАН, 2004. -С, 79-91. '

3. Филипцов Ю. А., Петришина Ю. В., Богородская Л. И., Конторович А. А., Кринин В. А. Оценка катагенеза и нефтегазогенерационных свойств органического вещества отложений рифея и венда Байкитской и Катангской нефтегазоносных областей // Геология и геофизика. - 1999. Т. 40. №9.-С. 1362-1374.

4. Кудрявцев Н. А. О закономерностях накопления ископаемых солей (к вопросу о парагенезе нефти соли). Л Советская геология. - 1966. - № 7. - С. 17-35.

5. Строганов В. А. Как образовались полезные ископаемые? // Вестник Российской Академии наук. - 1998. -Т. 68,-№ 12.-С. 1081-1085.

6. Яншин А. Л. О глубине солеродных бассейнов и некоторые вопросы формирования соленосных толщ // Геологияи геофизика. - 1961. -№ I, -С. 3-15.

7. Страхов Н. М. Избранные труды. - М.: Наука, 1983. -639 с.

8. Калинко М. К. Соленакопление, образование соленосных структур и их влияние на нефтегазоносность. М.: Недра. 1973,- 131 с.

9. Геологическое строение и перспективы нефтегазоносности солянокупольных бассейнов материков по геофизическим данным. / Под редакцией Н. В. Неволина, Н. Я. Кунина М.: Недра, 1977. - 343 с.

10. Захарова С. С. Основные концепции происхождения нефти и газа // Наука и техника в Якутии. № 1 (94). - 2003. -С. 16-22.

11. Справочник по нефтяным и газовым месторождениям зарубежных стран. Книга 2. М.: Недра, 1976. - С. 185

12. Граусман А. А. Закономерности изменения поровых коллекторов при погружении. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1984.- 136 с.

13. Сафронов А. Ф.. Граусман А. А. Прогноз емкостных свойств глубоко залегающих песчаников Лено-Вилюйской нефтегазоносной области // Сборник научных трудов. -Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1986. - С. 56-62.'

14. Алексеев Н. Н.. Михайлов В. А., Гаврильев Н. Н. Зона критических глубин терригенных пород в катагенезе //Докл. АН СССР. - 1990. Т. 311.-№1.-С. 164-167.

15. Киркинская В. Н., Смехов Е. М. Карбонатные породы

- коллекторы нефти и газа. - Л.: Недра, 1981. -255 с.

16. Багринцева К. И. Карбонатные породы-коллекторы нефти и газа. М.: Недра, 1977. -231 с.

17. Гурова Т. П.. Чернова Л. С., Замятин М. А. Особенности распределения карбонатных коллекторов на локальных структурах Непско-Ботуобинской антеклизы. // Новые данные по геологии и нефтегазоносности Лено-Тунгусской провинции. - СНИИГГиМС. - 1982. — С. 58-72.

18. Сафронов А. Ф.. Москвитин И. Е.. Бубнов А. В.. Кондратьева Л. А.. Куприянов Я. И. Литологическая характеристика продуктивных горизонтов Бысахтахского газоконденсатного месторождения Березовской впадины. // Проблемы поисков, разведки и разработки месторождений нефти и газа в Якутии. - Якутск: ЯНЦ СО РАН. - 1993. - С. 74-84.

19. Потлова М. М. Характеристика структуры порового

пространства пород осинского горизонта Непско-

Ботуобинской области. // Коллекторы нефти газа в

палеозойских и мезозойских отложениях Сибирской

платформы. -Новосибирск. 1978. - С. 72-78.

20. Чернова Л. С. Сравнительная характеристика пород

осинского и юряхского продуктивных горизонтов Непско-Ботуобинской НГО // Геология и нефтегазоносность

Сибирской платформы. - Новосибирск, 1981. - С. 80-87.

21. Родионов Р. Т. Древний карст Ботуобинского поднятия (Якутия) и его роль в локализации россыпей // Геоморфология. - 1991. -№4-С. 26-31.

22. Родионов Р. Т. Рудоконтролирующее значение древнего карста и его отражения на временных сейсмических разрезах // Россыпи, источники, их генезис и перспективы:

материалы конференции, посвященной 92-летию со дня рождения И. С. Рожкова и Ю. Н. Трушкова. - Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН. 2000. - С 92-101.

23. Квартальная Г. Д., Сухенко А. X. Возможности сейсморазведки МОГТ при изучении трубок взрыва // Советская геология. - 1988. - № 3. - С. 88-94.

УДК: 550.837.82+52-17

Ю. А. Ним

СТАНОВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОСЛОИСТОЙ ДИСПЕРГИРУЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ЕЁ ВОЗБУЖДЕНИИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ МАГНИТНЫМ ДИПОЛЕМ

Рассмотрено становление электромагнитного поля горизонтального магнитного диполя в горизонтально - слоистой среде аппроксимированной системой плоскостей с эквивалентными комплексными электрофизическими параметрами.

Приведено аналитическое решение прямой задачи импульсного электромагнитного зондирования с учетом комплексности и дисперсии электрофизических параметров геологической среды применительно к технологиям зондирования и каротажа горизонтальных стволов нефтегазовых скважин.

Ключевые слова', импульс, электромагнитное поле, горизонтальный диполь, дисперсия, параметр, технология, геологическая среда, каротаж, модель.

Yu. A. Nim

The process of formation of electromagnetic field in the horizontal - layer dispersion environment under disturbance of the horizontal magnetic field

It is considered the process of formation of electromagnetic field of horizontal magnetic dipole in the horizontal - layer environment. The environment is approximated with the System of planes with the equivalent complex electro - physics parameters.

It is represented the analytical solution of the direct task of the impulse electro - magnetic sounding. The solution is taken with complexity and dispersion of the electro - physics parameters of the geological environment implementing to technologies of sounding and logging of the horizontal boreholes of gas and oil wells.

Key words', impulse, electromagnetic field, horizontal dipole, disperse, parameter, technology, geological environment, logging, model.

В практике импульсной электроразведки самостоятельная наземная технология

электромагнитного зондирования геологической среды

НИМ Юрий Александрович — д.г.-м.н., профессор кафедры геофизических методов поисков и разведки МПИ ГРФ СВФУ им. М. К. Аммосова.

E-mail: gmpirmpi и. mail, ru

при ее возбуждении горизонтальным магнитным диполем применяется редко [1, 2]. Теоретический анализ электромагнитного поля этого возбудителя в гармоническом и импульсном режимах хотя достаточно обширен, но ограничен рассмотрением общих закономерностей распространения поля в электропроводящей среде [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]. Расширение сферы поисково-картировочных и оценочных исследований, связанных с решением задач инженерно-геокриологического, горно-геофизичес-кого, геоэкологического и т. п. характера.