The role of tectonic structures and fracture systems in the formation of reservoir rocks in the pre-Jurassic formations .pdf Введение В настоящее время прирост запасов нефти и газа возможен только в результате привлечения новых недостаточно изученных ранее объектов. К таковым относятся палеозойские карбонатные образования Западно-Сибирской тектонической плиты (ЗСТП). Вся территория распространения доюрских отложений в пределах ЗСТП на основании изучения их литологического состава и палеонтологических определений возраста обнаруженных в породах органических остатков, подразделена на 23 структурно-фациальн^іх района (СФР) | Решения _ 1999] (рис. 1). Герцинская складчатиость и триасовый рифтогенез Герцинская складчатость на территории ЗСТП проявилась в формировании двух гигантских, вытянутых в меридиональном направлении зон, разделенных участком, консолидированным при проявлении каледонской складчатости. Зоны показаны на тектонических картах ЗСТП [Тектоническая2000]. Этим двум зонам соответствуют огромные участки ЗСТП, для которых, при проведенном нами анализе мощностей образований доюрского комплекса, выявлена повышенная мощность как в целом палеозойского разреза (рис. 2), так и суммарно карбонатных и кремнесодержащих образований. Третья зона повышенных мощностей доюрского разреза расположена на западном обрамлении Восточной Сибири и представлена в основном докембрийскими образованиями [Конторович и др., 2008]. Герцинская складчатость, как нам представляется, проявилась при начавшемся сближении материков как окружающий участок существовавшего до конца карбона палеозойского Западно-Сибирского моря. Таких материков, по данным ряда исследователей [Дубато-лов, Краснов, 2000], было три: Ангарида (ВосточноСибирский материк), Казахстания (область каледонид на юге ЗСТП) и Русская платформа (см. рис. 2). Вероятно, герцинская складчатость - это отражение сближения этих материков относительно друг друга. При этом между Ангаридой и Казахстанией сформировались герцинские складки северо-западного, а при сближении Русской платформы и Казахстании - северо-восточного простирания. © Ковешников А.Е., Стреляев В .И., 2019 DOI: 10.17223/25421379/11/4 Рис. 1. Подразделение палеозойских образований Западно-Сибирской тектонической плиты на структурно-фациальные районы (СФР) [Решения^ 1999] СФР: 1 - Бованенковский; 2 - Новопортовский; 3 - Тагильский; 4 - Березово-Сартыньинский; 5 - Ярудейский; 6 - Шеркалин-ский; 7 - Шаимский; 8 - Красноленинский; 9 - Тюменский; 10 - Косолаповский; 11 - Уватский; 12 - Салымский; 13 - Усть-Балыкский; 14 - Ишимский; 15 - Тевризский; 16 - Туйско-Барабинский; 17 - Варьеганский; 18 - Нюрольский; 19 - Никольский; 20 - Колпашевский; 21 - Вездеходный; 22 - Тыйский; 23 - Ермаковский Fig. 1. The division of the Paleozoic formations of West Siberian Tectonic Plate on the structural-facial areas (SFA) ∣Resheniya^ 1999] SFA: 1 - Bovanenkovskiy; 2 - Novoportovskiy; 3 Tagilskiy; 4 - Berezovo-Sartininskiy; 5 - Yarudeyskiy; 6 - Sherkalinskiy; 7 - Sha-imskiy; 8 - Krasnoleninskiy; 9 - Tyumenskiy; 10 - Kosolaposkiy; 11 - Uvatskiy; 12 - Salimskiy; 13 - Ust-Balykskiy; 14 - Ishimskiy; 15 - Tevrizskiy; 16 - Tuisko-Barabinskiy 17 - Varieganskiy; 18 Vezdehodniy; 22 - Tyiskiy; 23 - Ermakovskiy - Nyurolskiy; 19 - St. Nicholskiy; 20 - Kolpashevskiy; 21 - При формировании герцинской складчатости (см. рис. 2) эти три материка выступали как стабильные площадки. Во время их сближения палеозойские отложения, расположенные в пределах Нюрольского СФР (рис. 2), ранее залегающие близко к горизонтальному положению, были смяты в складки северозападного простирания и вся территория ЗСТП длительное время (в перми-триасе) представляла собой сушу, подвергающуюся интенсивному воздействию процессов поверхностного выветривания. Затем в раннем триасе произошло заложение континентальной системы грабен-рифтов, с формированием наложенных структур в среднем и позднем триасе (рис. 2). Рассматриваемый нами Межовский срединный массив (Нюрольского СФР) расположен к востоку от южного окончания Колтогорско-Уренгойского гра-бен-рифта, между юго-западными окончаниями Усть-Тымского и Чузикского грабен-рифтов. Триасовый рифтогенез заключается во внедрении больших масс вулканитов туринской серии. При извержении вулканитов туринской серии окончательно сформировались и тектонические структуры Межов-ского срединного массива. 64 А.Е. Ковешников, В.И. Стреляев Рис. 2. Взаиморасположение участков повышенной мощности палеозойского разреза в пределах ЗСТП, три палеоматерика, смещение которых обусловило проявление герцинской складчатости, система расположения триасовых грабен-рифтов 1 - карбонатные платформы; 2 - палеоконтиненты по [Дубатолов, Краснов, 2000]: Восточный - Ангарида; Южный - Казахста-ния; Западный - Русская платформа (показаны приблизительно); 3 - триасовые грабен-рифты; 4 - территория Межовского срединного массива между расположенным западнее Усть-Тымским и восточнее Чузикским грабен-рифтами Fig. 2. The relative positions of areas of increased power Paleozoic section within WSTP, three of the paleocontinent, a shift which led to the manifestation of Hercynian folding system at the Triassic Graben-rift 1 - carbonate platform; 2 - the paleocontinents, according to [Dubatolov, Krasnov, 2000]: East Angarida; South Kazakhstaniya; West Russian platform (shown approx); 3 - Triassic Graben-rift; 4 - territory Mezhovskiy middle massif, located between is located between of Ust-Tymsky and Chulymsky of the Graben-rift Межовская синклинальная складка Наиболее детально в пределах ЗСТП нами изучено строение Нюрольского СФР и особенно Межовского срединного массива, для которого в последующие годы предложено наименование: «Чузикско-Чижапская зона нефтегазонакопления» [Конторович, 2007]. Доюрские образования ЗСТП накапливались от конца венда до конца карбона, а на территории Межовского срединного массива (Нюрольский СФР) установлено развитие доюрских отложений начиная с позднего ордовика и заканчивая началом среднего карбона. Для Межовского срединного массива нами на основании данных КМПВ и детального изучения разрезов более 50 скважин построена геологическая карта Межовского срединного массива [Контрович и др., 1991, Ковешников, Недоливко, 2012а, 2012b; Ковеш-ников, 2013а, 2013b; Koveshnikov, Nesterova, Dolgaya, 2016], согласно которой палеозойские образования смяты в серию сближенных антиклинальных и синклинальных складок третьего порядка, являющихся единой Межовской складкой второго порядка (рис. 3). На карте (см. рис. 3) палеозойские образования объединены в группы: ордовикско-силурийские, нижнедевонские, средне-верхнедевонские и нижне-карбоновые. По приведенному схематическому геологическому разрезу видно, что осям антиклинальных складок соответствуют выходы на доюрскую поверхность образований нижнего девона, а осям синклинальных складок, соответственно, - образований нижнего карбона. Условные об^іка^іи» D-¾⅛ ■ < ⅛⅛ vasyuganski and Elizarovski formation; 5 - granites: a - map; b - on section; 6 - basites; 7 - deposits of oil and gas [Kontorovich et al., 1991]: 8A - tectonic faults; 8B - is a schematic arrangement of the formations of the Bazhenov formation; 9 - exploratory areas: 1 -Urmanski; 2 - Archinski; 3 - Nizhnetabaganski; 4 - Yuzhno-Tabaganski; 5 - Solonovki; 6 - Luginetski; 7 - Sapadno-Luginetski; 8 -Kulginski; 9 - Amurski; 10 - Selivanovski; 11 - Gerasimovski; 12 Ostaninski; 16 - Yuzhno-Tambeiski; 17 - Shirotni - Severo-Kalynovi; 13 - Kalynovi; 14 - Severo-Ostaninski; 15 - На схематическом геологическом разрезе показаны тела вулканитов триасового возраста: базитов и прорывающих их риолитов, составляющих терин-скую серию, слагающую триасовые грабен-рифты, а также представленн^іе в виде обособленных тел вулканитов. Ближайшими от территории Межовско-го срединного массива грабен-рифтами являются Усть-Тымский, Чузикский и несколько более удаленным - Колтогорско-Уренгойский грабен-рифт (рис. 2). Породами, благоприятными для формирования пород-коллекторов в пределах Межовского срединного массива, являются преимущественно карбонатные образования рифогенно-аккумулятивного комплекса, (в основном известняки девонского возраста) и кремнисто-глинистые образования бассейнового комплекса (кремнеаргиллиты и радиоляриты чагин-ской свиты верхнедевонского возраста), диагенетипород палеозойского моря и последующих процессов диагенеза и прогрессивного катагенеза (прогрев пород при их погружении и перекрытии вышележащими образованиями). Здесь по слабоизмененным породам устанавливаются низкие значения фильтрационно-емкостных свойств. Вторым этапом является собственно герцинское складкообразование, завершившееся формированием складок северо-западного простирания, слагающих Межовский срединный массив. Здесь по дневной поверхности проявились интенсивные процессы поверхностного выветривания (гипергенеза). В результате 66 А.Е. Ковешников, В.И. Стреляев сформировалась зона контакта доюрских и перекрывающих их юрских образований, или нефтезоносный горизонт зоны контакта [Конторович, 2007]. Для нефтезоносного горизонта зоны контакта характерны повышенные значения ФЕС, в основном в кремнистоглинистых и вообще в кремнесодержащих породах, в меньшей степени изменению подверглись известняки, ввиду их неустойчивости к процессам физического выветривания. Третьим является этап гидротермального преобразования палеозойских образований, при котором по системе тектонических нарушений гидротермальные растворы, продуцированные образованиями туринской серии: базитами и риолитами, привели к развитию процессов гидротермальной доломитизации (по известнякам) или гидротермального выщелачивания (по кремнесодержащим породам). Этот этап нами [Ковешников, 2013а, 2013b] предложено именовать вторично-катагенетическим. Формирование тектонических структур Межовского серединного массива По построенной нами по доюрским образованиям Межовского срединного массива геологической карте и схематическому геологическому разрезу (рис. 3) видно, что в целом рассматриваемая территория представляет собой синклинальную складку (Межовская складка второго порядка), по периферии которой на доюрскую поверхность выходят нерасчлененные од-ровикско-силурийские образования. Эта складка разделена на несколько смежных антиклинальных и синклинальных складок третьего порядка. Расположение антиклиналей подчеркивается выходом на доюрскую поверхность образований нижнего девона. Залегающие выше по разрезу средне-верхнедевонские образования - это уже синклинали, представленные карбонатными и кремнисто-глинистыми породами; ядра синклиналей слагают кремнесодержащие образования нижнего карбона. При рисовке схематического геологического разреза, в основании палеозойского комплекса нами показаны протерозойские образования, бурением в пределах изученной территории не вскрытые, но указанные в основании палеозойского разреза на смежных СФР (Туйско-Барабинском, Колпашев-ском и ряде других) [Решения 1999]. При рассмотрении расположения залежей нефти и газа, открытых в палеозойских образованиях Межовского срединного массива, видно, что они приурочены к определенным, четко трассируемым линиям, соответствующим осям антиклиналей и синклиналей третьего порядка и вкрест простирания складки второго порядка (рис. 4). Их расположение мы рассмотрим более подробно (см. рис. 4). Рис. 4. Схема расположения осей антиклиналей и синклиналей Межовской складки второго порядка и слагающих ее складок третьего порядка 1 - залежи нефти газа; 2 - скважины; 3 - разлом^і; 4 - оси антиклиналей; 5 - оси синклиналей; зона поперечной оси Межов-ской складки второго порядка Fig. 4. The scheme of location of the axes of anticlinal and synclinal Mezhovsky fold of the second order and composing its folds of the third order 1 - gas-oil deposits; 2 - wells; 3 - faults; 4 - axes of anticlines; 5 - axes of sinklines; zone of the transverse axis of the Interline fold of the second order 68 А.Е. Ковешников, В.И. Стреляев Трещинные зоны и их влияние на размещение залежей нефти и газа Для анализа истории тектонического формирования палеозойских образований в пределах Межов-ского срединного массива, с тем, чтобы определить для залежей нефти и газа возможную роль в их формировании как герцинской складчатости, так и расположенных поблизости грабен-рифтов, нами была предпринята попытка построить эллипсоиды деформаций отдельно для герцинской складчатости и для Усть-Тымского грабен-рифта, как пространственно наиболее близко расположенного к Межовской син-линали второго порядка тектонической структуры. Для этого для доюрских образований Межовского срединного массива наряду с юго-западными оконечностями Усть-Тымского и Чузикского грабен-рифтов нами вынесены расположение осей синклиналей (линии синего цвета) и антиклиналей (линии зеленого цвета) третьего порядка, зоны, приблизительно соответствующей участку повышенной трещиноватости, расположенной вкрест простирания Межовской складки второго порядка (рис. 5). Кроме этого, на рисунке показано расположение тектонических нарушений и выявленных по палеозойским образованиям залежей нефти и газа. При анализе геометрии проявления трещинных систем широкое распространение получила практика построения эллипсоидов деформаций, при которой устанавливаются оси максимального растяжения (σ1) и максимального сжатия (σ 3) подвергающихся деформации пород. При этом в сечении со значениями σ1 и σ3 располагаются возникающие при деформации трещины скола и трещин отрыва, которые могут быть проявлены в геологической структуре как тектонические нарушения (см. рис. 5). В геологической литературе общеприняты следующие обозначения тектонических нарушений [Naylor, Mandl, Spesteij, 1986; Sylvester, 1988]: горизонтальный сдвиг по вертикали, сопровождаемый или горизонтальным сжатием, это транспрессия, или горизонтальным растяжениями, это транстенсия. К этим понятиям [Ко-роновский и др., 2009] предложили добавить трансламинацию, или горизонтальный сдвиг одновременно по вертикали и горизонтали, и [Тимурзиев, 2014] структуры горизонтального сдвига (СГС), или горизонтальные сдвиги. Со структурами горизонтального сдвига связаны проявления трещинных зон и [Тимурзиев, 2014] перспективы открытия в палеозойских образованиях ЗСТП новых месторождений нефти и газа. При рисовке эллипсоидов деформации герцин-ской складчатости нами в правом нижнем углу рис. 5 сделана врезка, обозначающая угол блок-диаграммы, и нарисован эллипсоид деформаций, для которого показаны оси максимального растяжения (σ1) и максимального сжатия (σ3). Из приведенных рисунков видно, что максимальное сечение, в котором присутствуют значения σ1 и σ3, располагается на плоскости, перпендикулярной простиранию складок, показанной на схематическом геологическом разрезе, и ориентирована вверх (см. рис. 3). Для таких сечений, согласно правилам построения эллипсоидов деформаций, рисуется профиль расположения трещин скола и трещин отрыва, которые могут быть проявлены в геологической структуре как тектонические нарушения. Трещины скола, имеющие такое расположение, как показано на рис. 4, проявятся на доюрской поверхности как вертикальные или наклонные разломы, вытянутые вдоль простирания осей герцинских складок, а трещины отрыва должны были сформировать СГС или субгоризонтально секущие палеозойские образования зоны гидротермальной проработки доюрских карбонатных и кремнесодержащих пород. Вторым по времени проявления является этап триасового рифтогенеза. Для Усть-Тымского грабен-рифта (см. рис. 5) в верхней части рисунка показано обозначение угла блок-диаграммы и помещен эллипсоид деформаций (показан сиреневым цветом), в котором сечение с осями σ1 и σ3 расположено в горизонтальной плоскости. Трещины скола и отрыва в этой ситуации могли проявиться как зона, показанная на продолжении осевой линии трещинной зоны, проведенной вкрест простирания Межовской синклинали второго порядка. Выявленным трещинным зонам соответствует следующая геологическая интерпретация. При излиянии лав вулканитов Усть-Тымского грабен-рифта эллипсоид деформаций проявился в некотором растяжении, результатом которого явилось формирование как самих грабен-рифтов, так и формирование зоны разуплотнения на изученной территории. Последняя параллельна одной из систем трещин скола сформированного при триасовом рифтогенезе эллипсоида деформаций. Эта зона как раз и соответствует зоне сгущения выявленных в палеозойских образованиях залежей нефти и газа в зоне, поперечной простиранию Межовской синклинали второго порядка. При этом только в центральной Калиново-Западнолугинецкой синклинали и в Солоновско-Западнотамбаевской антиклинали отдельные залежи нефти и газа расположены вне этой поперечной зоны. Это является еще одним подтверждением того, что рассматриваемые пять складок являются единой синклиналью второго порядка, так как они трассируют ось Межовской синклинали второго порядка. Таким образом в доюрских образованиях Межов-ской складки второго порядка (и слагающих ее складок третьего порядка) выявлено две системы расположения залежей нефти и газа: герцинская северо- РОЛЬ ТЕКТОНИЧЕСКИХ СТРУКТУР И ТРЕЩИННЫХ СИСТЕМ 69 западного простирания, расположенная вдоль осей складок второго и третьего порядка; активизации Устьт-Тымского грабен-рифта северо-восточного простирания, или система, соответствующая расположению одной из систем трещин скола, возникших при формировании Усть-Тымского грабен-рифта, и выразившаяся в вытянутой поперек простирания Межовской синклинали второго порядка. Формирование пород-коллекторов при вторичном катагенезе При активизации тектонических нарушений, сопряженных с простиранием находящихся в непосредственной близости от Межовского срединного массива грабен-рифтов, установлено проявление таких трещинных гидротермальных процессов, как доломитизация и выщелачивание. Оба этих процесса имеют, несомненно, гидротермальную природу, но если выщелачивание может затронуть любой тип пород, то проявление процесса доломитизации осуществлялось только по известнякам, и только известняки, не имеющие примеси глинистого материала, могли сформировать и сформировали доломиты замещения, ставшие породами-коллекторами. При доломитизации глинистых известняков в результате процесса метасоматоза, пустотное пространство заполняется имеющимися в составе изменяемых отложений глинистыми минералами, и порода-коллектор не формировалась. Аналогичная система установлена и для кремнесодержащих образований доюрского комплекса, с той только разницей, что для них также установлено значительное положительное влияние на формирование пород-коллекторов процессов гипергенеза, по которым в гидротермальных этапах преобразования пород возникли либо одна, либо обе выявленные трещинные системы. Заключение Проведенный анализ проявления эллипсоидов деформации и соответствующих трещинных систем позволил установить, что при появлении герцинской складчатости в палеозойских образованиях возникли вертикально ориентированные трещины (разломы) северо-западного простирания, расположенные параллельно осям складок (трещины скола). При проявившемся позднее триасовом рифтогенезе трещины скола и трещины отрыва ориентированы вертикально, и одна из систем трещин скола почти вкрест сечет Межовскую синклиналь второго порядка и все входящие в нее складки третьего порядка. При наложении трещинной системы, проявившейся при рифтогенезе на трещинную систему, возникшую ранее при осуществлении герцинской складчатости, возник участок сгущения залежей нефти и газа, открытых в палеозойских образовниях Межовской складки второго порядка. Все трещинные зоны, выявленные при анализе расположения эллипсоидов деформаций, в той или иной степени проявились в разломах, пересекающих изученную территорию. Залежи нефти и газа в палеозойских образованиях приурочены как к осям складок третьего порядка, так и к зоне, ориентированной вкрест складки второго порядка. Их взаимо-наложение проявилось в максимальном сгущении залежей нефти и газа в палеозойских образованиях данной территории. Это является несомненным подтверждением того факта, что все залежи нефти и газа в палеозойских образованиях сформировались во вторично-катагенетический этап преобразования палеозойских пород, когда проявление таких гидротермальных процессов, как выщелачивание и доломитизация, сформировали основную часть пород-коллекторов, с последующим проявлением в их пределах залежей нефти и газа в палеозойских образованиях Межовской складки второго порядка. На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы: 1. При проявлении герцинской складчатости происходило сближение палеоматериков, окружающих территорию Западной Сибири в конце палеозоя, и в результате доюрские образования существовавшего ранее палеозойского моря, залегающие до этого почти горизонтально, были смяты в антиклинальные и синклинальные складки, имеющие северо-западное простирание, соответствующее взаиморасположению этих палеоматериков. 2. Герцинская складчатость сопровождается формированием трещин скола , проявившихся в виде вертикально и наклонно ориентированных разломов, и трещин отрыва , проявленных как система горизонтально ориентированных трещин или СГС, ориентированных параллельно прости -ранию складок и сопровождаемых залежами нефти и газа. При формировании Усть- Тымского грабен-рифта, одна из систем трещин скола наложилась на зону, перпендикулярную простиранию Межов-ской синклинали второго порядка, в результате чего сформировалась зона максимально сгущения залежей нефти и газа. 3. Породы - коллекторы в палеозойских образованиях Межовского срединного массива (Нюроль-ский структурно-фациальный район) и соответствующие им залежи нефти и газа сформировались при проявлении таких гидротермальных процессов, как доломитизация и выщелачивание. Эти процессы проявились по двум трещинным системам: первой, параллельной простиранию герцин-ской системе складок, и второй, сопряженной с зоной воздействия Усть-Тымского грабен-рифта, 70 А. Е . Ковешников, В. И . Стреляев ориентированной вкрест простирания герцинской складчатости. При наложении одной системы на другую отмечается максимальное сгущение залежей нефти и газа.

Скачать электронную версию публикации