Значения плотности (рис.20) соответствуют по М.Е. Каплану среднему катагенезу, а по Н.Б. Вассоевичу - МК3 и более (Каплан, 1970).

Применительно к отложениям Крестовой структуры можно только отметить, что налицо уменьшение пористости с глубиной (от 10,9% на глубине 1740 м до 2,1% на отметке в 2400 м), тем не менее, как было сказано выше и ввиду малого количества данных выявление каких-либо закономерностей катагенетических преобразований практически невозможно.

Рис.19. Изменение общей пористости глинистых пород с глубиной. Скважина Адмиралтейская-1. Красным выделена зона позднего катагенеза, синим - зона среднего катагенеза.

Рис.20. Изменение плотности глинистых пород с глубиной. Скважина Адмиралтейская-1. Красным выделена зона позднего катагенеза.

По показателям преломления витринита в диапазоне глубин 1620-1775 м (табл.4) для отложений Адмиралтейской структуры устанавливается степень катагенетической преобразованности, соответствующая стадии МК2. Граница между градациями МК2 и МК3 устанавливается приблизительно на глубине 2000 м. В скважине Крестовая-1 (рис.21) граница между ранней и поздней стадией (МК2 и МК3) также устанавливается примерно на этой глубине, то есть на 2000-2100 м.

Эмпирически было установлено, что величина R° витринитов триасово-нижнемеловой части разреза осадочного чехла в Баренцевоморском мегапрогибе связана линейной зависимостью с глубиной погружения и геотермической интенсивностью: R°=f(H). Угол наклона кривой R° определяется глубиной палеопогружения и связанной с ней интенсивностью кондуктивного тепломассопереноса (Грамберг, Евдокимова и др., 2001). В таком случае, если не принимать во внимание те значения показателя отражательной способности, которые кажутся завышенными в силу причин, о которых речь шла выше, то аппроксимирующая остальные фактические данные прямая (рис.21) устанавливает для отложений Крестовой структуры прогнозную границу между зонами градаций МК2 и МК3 на глубине 2800 м. Определение стадийности катагенеза по отражательной способности является наиболее надежным, но к использованию данного критерия в нашем случае нужно подходить осторожно.

Рис.21. Соответствие значений отражательной способности витринита градациям катагенеза по Н.Б. Вассоевичу. Скважина Крестовая-1. Черная линия - аппроксимирующая фактические данные ОСВ без учета возможно завышенных ее значений.

Результаты метода Rock-Eval неприменимы для оценки степени катагенетического преобразования, так как статистически какое-либо заключение крайне некорректно ввиду малого количества значений параметра Tmax. Здесь можно говорить о том, что исследуемые отложения триаса и верхнего палеозоя характеризуются очень низким нефтегазоматеринским потенциалом.

Полученная характеристика по метилфенантреновым индексам (MPI) (табл.9) свидетельствует о прохождении отложений Адмиралтейской структуры стадии «нефтяного» окна, начиная уже с глубины 1850 м. Метилфенантреновый индекс приобрел в настоящее время самостоятельное значение для определения степени катагенеза органического вещества (Соболева, 2003), потому его использование занимает важное место для оценки преобразованности ОВ исследуемых отложений.

Таким образом, исследуемые триасовые отложения Адмиралтейской и Крестовой структур находятся на средней и поздней стадиях катагенеза (рис.22,23). Катагенетическая измененность глинистых и песчаных пород различается (рис.22,23). В песчаных породах она проявляется с глубиной медленнее, чем в глинистых. И это различие связано с природой вещества: в песчаных отложениях оценка катагенеза исходит из характеристик минерального вещества, в глинистых породах степень катагенеза устанавливается по органическим компонентам. Интересно привести данные, полученные автором в ходе исследования верхнепалеозойских песчаных отложений Северного блока архипелага Новая Земля, наблюдаемых в обнажениях. Отложения нижнего девона, верхнего девона, нижнего карбона и перми характеризуются степенью катагенетической преобразованности, соответствующей позднему катагенезу - раннему метагенезу (МК3-АП2). То есть дотриасовые отложения на примере отложений сопредельного к Адмиралтейскому мегавалу архипелага Новая Земля характеризуются стадиями катагенеза, которые закономерно следуют за стадиями, выявленными для отложений Адмиралтейского мегавала, вскрытых скважинами - триасовыми и пермскими отложениями.

Обобщая все вышеприведенные выводы по каждому из рассмотренных литолого-геохимических критериев (рис.22, 23), можно говорить о том, что исследуемые отложения Адмиралтейской и Крестовой структур различаются по характеру катагенетических изменений. Для отложений Адмиралтейской структуры наиболее вероятным представляется проведение границы между зонами раннего и позднего катагенеза (между МК2 и МК3 по Н.Б. Вассоевичу) в интервале глубин 1800-2200 м (рис.22), т.е. в среднем, на глубине 2000 м, ориентируясь в первую очередь на такие критерии, как отражательная способность витринита, минеральный состав глинистой фракции, физические свойства. По значениям метилфенантренового индекса (MPI-1) в толще разреза структуры Адмиралтейская устанавливается зона катагенеза, начиная с градации МК4, уже с глубины примерно 1850 м.

Для отложений Крестовой структуры (рис.23) также возможно условное проведение границы между средним и поздним катагенезом (между МК2-МК3) в среднем на глубине 2800 м, ориентируясь в первую очередь на такие критерии, как отражательная способность витринита и минеральный состав глинистой фракции. Согласно прогнозным значениям ОСВ (рис.21) представляется возможным проведение границы между МК3-МК4 в разрезе Крестовой структуры на глубине 3800 м (приложение 3).

Итак, граница между зонами МК3 и МК4 для отложений Крестовой структуры устанавливается на глубине 3800 м. При проведении границы между зонами МК3 и МК4 параллельно границе МК2-МК3 в разрезе Адмиралтейской структуры граница между МК3-МК4 устанавливается примерно на глубине 3000 м (приложение 3). Что является вероятным, учитывая нахождение отложений на этих глубинах ниже «нефтяного окна», то есть на стадиях МК4 и более (согласно значениям метилфенантренового индекса).

Устанавливаемая граница между средним и поздним катагенезом проводится по различным критериям. Если говорить о соотношении выявленных границ по каждому критерию катагенеза между собой, то видно, что они не совпадают, хотя располагаются довольно близко друг от друга. Это иллюстрирует «ступенчатая» характер границы между зонами катагенеза, установленной различными критериями катагенеза (рис.22,23). Таким образом, использование какой-либо одной шкалы для определения стадии катагенеза некорректно. Только несколько критериев может дать нам более вероятное представление о тех стадиях, на которых изучаемые отложения находятся. Это наиболее важно, учитывая, что изучаемые породы представлены в большинстве своем глинистыми отложениями, обедненными органическим веществом. То есть выявляется необходимость использования для оценки стадий катагенеза изучаемых отложений комплекса литолого-геохимических критериев. Если мы проводим целевые работы, например, оценка измененности органического вещества в связи с определением главной фазы нефтеобразования (ГФН), то необходимо использовать соответствующие критерии - геохимические. Но в случае отсутствия или малого количества органического вещества по полученным данным, возможно, заменить их на минералогические.

Сравнивая степени катагенетической измененности пород между структурами, видно, что отложения Адмиралтейской структуры были подвержены более сильным катагенетическим изменениям. По степени катагенеза, ориентируясь по границе между средним и поздним катагенезом, отложения Крестовой структуры как бы «отстают» от пород Адмиралтейской структуры на 800 м (приложение 3).

Таким образом, из тех критериев катагенеза, которые были рассмотрены выше, для оценки катагенетической измененности отложений Адмиралтейской и Крестовой структур используются отражательная способность витринита, метилфенантреновый индекс (MPI), физические свойства, минеральный состав глинистой фракции, степень уплотненности песчаных пород и характеристики, выявленные при петрографическом анализе (инкорпорационные, конформные и микростилолитовые швы). При этом менее приоритетными для установления границ между зонами катагенеза являются последние два критерия ввиду небольшого количества представленных к изучению шлифов песчаных отложений.

6.2 Оценка тектонических движений Адмиралтейского мегавала на основании стадиального анализа

Полученные данные относительно степени катагенетической преобразованности пород позволяют сравнить изучаемые отложения Адмиралтейского мегавала с находящимися с ними на одном гипсометрическом уровне отложениями сопредельных с мегавалом структур. Для такой сравнительной характеристики рассмотрим структуру Баренцевоморского мегапрогиба - Штокмановско-Лунинский порог, который является крупной поперечной структурой, разделяющей Южно- и Северо-Баренцевскую синеклизы. По данным Т.Н. Вишневской и Г.М. Парпаровой (Арктические и дальневосточные моря, 2004), использовавших показатель преломления и отражательную способность витринита, степень преобразованности рассеянного органического вещества граница между зонами МК2 и МК3 устанавливается примерно на глубине 4 км. То есть граница между средним и поздним катагенезом в пределах Штокмановско-Лунинского порога располагается примерно на 1,2-2 км ниже, чем в Адмиралтейском мегавале (на 1,2 км ниже границы в Крестовой структуре, на 2 км ниже - в Адмиралтейской структуре). То есть очевидна разница между степенью преобразованности отложений Адмиралтейского мегавала и таковых сопредельного Штокмановско-Лунинского порога.

Таким образом, очевидны признаки дифференциации тектонических движений в системе сопредельных структур и в пределах Адмиралтейского мегавала в прошлом. Как говорит О.В. Астафьев (1993), в современном структурном плане Адмиралтейская площадь гипсометрически приподнята относительно Крестовой площади на 2 км и более по отложениям нижнего триаса и верхней перми. Как показала палеореконструкция, в дотриасовый период Крестовая и Адмиралтейская площади находились примерно на одном гипсометрическом уровне, а глубина залегания верхнепалеозойских отложений возможно была значительно больше современной. О.В. Астафьев пришел к выводу, что палеоглубина погружения кровли карбонатов каменноугольного возраста к концу триасового периода предположительно составляла не менее 5,5-6 км. В позднепермско-триасово-юрский этап развития Адмиралтейского мегавала произошло дифференцированное воздымание. В центральной (Адмиралтейская структура) и северной (Пахтусовская структура) частях мегавала накапливались верхнепермско-триасовые отложения значительно меньшей мощности, чем на Крестовой площади. Позднее, в палеогене указанные участки мегавала были выведены на базис эрозии, в результате чего юрские и часть триасовых отложений были размыты. (Астафьев, 1993). По данным ВНИИОкеангеология Адмиралтейская структура в позднепермское время был достаточно высокой структурой, куда могли доноситься в виде взвеси только наиболее тонкие фракции, поднимающиеся при сползании и обрушении олистостром и других аллохтонных образований. Это привело к формированию за этот отрезок времени однородной толщи преимущественно пелитовых пород мощностью в 10-15 раз меньше, чем в бассейне и на его склонах.

По словам В.В Обметко, Т.А. Жемчуговой и др. «в тектоническом плане Адмиралтейский мегавал представляет собой стабильную конседиментационную структуру, существовавшую в виде поднятия с раннего палеозоя…. В пределах Адмиралтейской и Пахтусовской структур отложения верхнего-среднего палеозоя находятся на глубинах 3-5 км….Отложения юрско-мелового и кайнозойского комплексов отсутствуют в результате позднемелового аплифта и размыва пород (около 1,5 км по реконструкциям авторов)» (Обметко, Жемчугова и др., 2008).

Таким образом, точки зрения относительно тектонического развития Адмиралтейского мегавала аналогичны, но различие состоит во времени его образования. Полученные данные по стадиальному анализу также подтверждают принципиальное развитие структуры, т.е. дифференцированные тектонические движения в пределах мегавала. Но, по нашему мнению, первоначально накопленные мощности отложений Адмиралтейской и Крестовой структур были одинаковы, т.е. мощность накопленных отложений Адмиралтейской структуры не была меньше, чем в Крестовой. Другими словами, предполагается наличие депрессии или опущенной (по сравнению с Крестовой площадью) Адмиралтейской площади. На это указывают различные степени катагенеза практически в одновозрастных отложениях.

6.3 Перспективность нефтегазоносности Адмиралтейского мегавала

Говоря о перспективности нефтегазоносности Адмиралтейского мегавала, стоит обозначить те проблемные вопросы, с которыми сталкиваются исследователи различных нефтегазовых компаний и организаций. В числе основных проблемных вопросов выделяются следующие: строение и литолого-фациальный состав пород палеозойского комплекса северо-восточной части Баренцева моря; история формирования структур Адмиралтейского мегавала и прилегающих областей; распространение и потенциал нефтегазоматеринских толщ этой части бассейна, палеотемпературы, время генерации, пути миграции УВ, их аккумуляция в ловушках; сохранность и фазовое состояние УВ в ожидаемых залежах.

Несмотря на круг проблемных вопросов, большинство исследователей сходятся во мнении (О.В. Астафьев (1993), Ю.В. Федоровский (2006) и многие др.), что крупные (около 3000 км2) структуры Адмиралтейского мегавала, а именно Адмиралтейская и Пахтусовская, являются перспективными на обнаружение углеводородных скоплений. Различны мнения о фазовом состоянии УВ в ожидаемых залежах.

По данным ОАО «Роснефть» в рассматриваемой части бассейна нефтематеринскими являются силурийские, верхнедевонские, раннепермские (ассельско-сакмарские) отложения, газоматеринскими - триасовые, верхнеюрские (Обметко, Жемчугова, 2008). По данным же ЗАО «Синтезнефтегаз» Адмиралтейский мегавал испытал совместное влияние двух нефтематеринских свит - нижнесилурийских и верхнедевонских доманикитов; на соседнем с мегавалом северо-западном крыле Новоземельского орогена в карбонатных палеозойских отложениях установлены многочисленные проявления природного битума. Возникновение этих проявлений связано с восходящей миграцией углеводородов из сопредельного мегапрогиба и шедшей через северную часть Приновоземельской ступени. (Федоровский, 2006).

По словам Ю.В. Федоровского (2006), испытание верхнепалеозойских отложений в скважине Адмиралтейская-1 не проводилось, но было доказано наличие покрышки хорошего качества в триасовых отложениях, которая обеспечивает условия для сохранения АВПД. Наличие структур-ловушек Пахтусовской и Адмиралтейской, выявленных сейсморазведкой, не вызывает сомнений. Имеется лишь неопределенность с фильтрационно-емкостными свойствами палеозойских карбонатных коллекторов.

По данным, полученным автором в ходе исследований, можно предполагать отсутствие в верхнепалеозойских отложениях залежей жидких углеводородов, вертикальной мигрировавших из более древних отложений в связи с еще более высокой степенью катагенетического преобразования ОВ и пород изучаемых триасовых отложений. То есть изучаемая верхнепермско-триасовая толща, скорее всего, не представляется перспективной на «свою» и вертикально мигрировавшую нефть из более древних отложений. Гораздо вероятнее обнаружение скоплений газовых углеводородов, образовавшихся в ходе вертикальной миграции. Образование залежей вертикально мигрированных УВ-газов в верхнепалеозойских отложениях возможно, но только при условии, что верхнепалеозойские отложения являются хорошими коллекторами. Вопрос о коллекторских свойствах, как было сказано выше, стоит в ряду основных. При петрографическом изучении карбонатных отложений в шлифах автором отмечалась массивность текстуры, сильное окремнение, т.е. верхнепалеозойские карбонатные отложения коллекторами не являются.

Таким образом, стоит отметить, что Адмиралтейский мегавал является объектом, к которому приковано пристальное внимание со стороны многих организаций, которые, используя имеющийся фактический и аналитический материал, иногда по-разному дают предположения относительно перспектив нефтегазоносности; поэтому исследования в этом направлении остаются актуальными и имеющими под собой практический интерес.

Заключение

В ходе проделанной работы были сделаны следующие основные выводы:

1. Определены литолого-геохимические критерии для оценки степени катагенеза и выделения стадий и показано различие их применения.

2. Построена модель вертикальной катагенетической зональности отложений Адмиралтейской и Крестовой структур Адмиралтейского мегавала, согласно которой устанавливается граница между средним (МК2) и поздним катагенезом (МК3) на глубинах примерно 2000 м и 2800 м соответственно в разрезах Адмиралтейской и Крестовой структур; граница между зонами МК3 и МК4 проводится на глубинах 3800 м и 3000 м соответственно.

3. Отложения Адмиралтейского мегавала характеризуются более глубокой катагенетической преобразованностью по сравнению с отложениями сопредельных с ним структур.

4. Показаны возможности использования стадиального анализа при тектонических реконструкциях.

5. Верхнепалеозойские и триасовые отложения Адмиралтейского мегавала, вероятно, не являются перспективными на жидкие углеводороды, которые вертикально мигрировали из нижележащих более древних отложений. Более вероятным представляется нахождение залежей газовых углеводородов, вертикально мигрировавших из дотриасовых отложений, а также образовавшихся за счет латеральной миграции из сопредельных структур. За счет латеральной миграции также возможны скопления жидких углеводородов. Эти предположения имеют основание при наличии прочих обязательных условий для образования УВ залежей.

Список использованной литературы

Опубликованная.

1 Астафьев О.В. Геологические предпосылки выявления залежей углеводородов в верхнепалеозойско-мезозойских отложениях Приновоземельского шельфа // Сборник научных трудов. СПб.: 1993;

2 Баренцевская шельфовая плита. Под ред. И.С. Грамберга. - Л.: Недра, т.196, 1988.

3 Вассоевич Н.Б. Литология и нефтегазоносность. - М.: Наука, 1990;

4 Гаврилов В.П., Федоровский Ю.Ф., Тронов Ю.А. и др. Геодинамика и нефтегазоносность Арктики. - М.: Недра, 1993;

5 Геология и полезные ископаемые России. Т.5. Арктические и дальневосточные моря. Кн.1. Арктические моря / под ред. И.С. Грамберга. - СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2004;

6 Грамберг И.С., Евдокимова Н.К., Супруненко О.И. Катагенетическая зональность осадочного чехла Баренцевоморского шельфа в связи с нефтегазоносностью // Геология и геофизика, 2001. т. 42. №11-12. С. 1808-1820;

7 Каплан М.Е. Критерии, используемые при выделении зон катагенеза в терригенных отложениях // Известия Академии Наук СССР. Серия геологическая, 1970. №11. С.122-131;

8 Лебедев Б.А. Геохимия эпигенетических процессов в осадочных бассейнах. - Л.: Недра, 1992.

9 Логвиненко Н.В. Постдиагенетические изменения осадочных пород. - Л.: Наука, 1968.

10 Логвиненко Н.В., Орлова Л.В. Образование и изменение осадочных пород на континенте и в океане. - Л.: Недра, 1987;

11 Лопатин Н.В., Емец Т.П. Пиролиз в нефтегазовой геохимии. М.: Наука, 1987;

12 Обметко В.В., Жемчугова Т.А., Малышев Н.А. Перспективы нефтегазоносности Адмиралтейского мегавала // Тез докл. IV Междунар. научн.-практич. конф. «Нефть и газ Арктического шельфа, 2008;

13 Орлова Л.В. Оптико-геометрическое определение коэффициента уплотненности песчаных пород. Методические рекомендации. - СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 1993;

14 Осипов В.И., Соколов В.Н., Еремеев В.В. Глинистые покрышки нефтяных и газовых месторождений. - М.: Наука, 2001;

15 Парпарова Г.М., Жукова А.В. Углепетрографические методы в изучении осадочных пород и полезных ископаемых. - Л.: Недра, 1990;

16 Парпарова Г.М., Неручев С.Г., Жукова А.В. и др. Катагенез и нефтегазоносность. - Л.: Недра, 1981.

17 Платонов М.В., Тугарова М.А. Петрография обломочных и карбонатных пород. - СПб.: Изд-во СПбГУ, 2003;

18 Прозорович Г.Э. Покрышки залежей нефти и газа / Под ред. П.К. Куликова // Тр. Зап.-Сиб. НИГНИ. Вып.49.М.: Недра, 1972;

19 Соболева Е.В. Состав хемофоссилий - геолого-геохимическая история нефти // Вестник Моск. ун-та. Серия 4.Геология. 2003. №2. С.29-37;

20 Соколов Б.А. Нефтегазоносность больших глубин в свете эволюционно-динамической концепции нефтегазоносности недр // Условия нефтегазообразования на больших глубинах. - М.: Наука, 1988. - С.7-13;

21 Справочник по геохимии нефти и газа. - СПб: Недра, 1998;

22 Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. Т.2. - М.: Изд-во АН СССР, 1960;

23 Супруненко О.И., Тугарова М.А. Геохимия нафтидов. - СПб: Изд-во СПбГУ, 2003;

24 Федоровский Ю.В. Перспективы нефтеносности карбонатных верхнепалеозойских отложений в прибортовых частях Восточно-Баренцевского мегапрогиба // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений, 2006. №11. С. 18-24;

25 Хант Дж. Геохимия и геология нефти и газа. - М.: Мир, 1982;

26 Япаскурт О.В. Аспекты теории постседиментационного литогенеза // Литосфера, 2005. №3. с.3-30;

27 Япаскурт О.В. Катагенез осадочных горных пород. - М.: Изд-во МГУ, 1991;

28 Япаскурт О.В. Основы учения о литогенезе. - М.: Изд-во МГУ, 2005;

Фондовая литература.

1. Бро Е.Г (отв. исполнитель). Геологическое строение и нефтегазоносность отложений осадочного чехла на шельфах Баренцева и Карского морей. I том. Отчет 1993 г. - Фонды ВНИИОкеангеология, СПб, 1993;

2. Вискунова К.Г. (отв. исполнитель). Создание каркасной сети бассейнового моделирования с целью оценки перспектив нефтегазоносности акватории Баренцева моря. Отчет. Книга 1. Геологическое строение акватории Баренцева моря по системе региональных профилей. - Фонды ВНИИОкеангеология, СПб, 2006.

Размещено на Allbest.ru