Систематизация мегарезервуарных скоплений нефти и газа в осадочной толще

    Пунанова С.А., Самойлова А.В.


    Институт проблем нефти и газа РАН

    В статье на основе анализа и обобщения фактического материала проведена систематизация представлений о формировании мегарезервуаров нефти и газа в осадочном чехле нефтегазоносных бассейнов России и мира. Это скопления углеводородов, аккумулирующие крупные запасы как в традиционных коллекторах, так и в коллекторах нетрадиционных низкопоровых сланцевых формаций, в коллекторах с трудноизвлекаемыми запасами сверхвязких нефтей и залежами природных битумов, а также в резервуарах разуплотненных выступов кристаллического фундамента.
    Введение
    Переинтерпретация существующих воззрений и рекомендаций по основным направлениям развития нефтегазового комплекса страны, диверсификация и усложнение направлений и, следовательно, задач нефтегазовой геологии призваны способствовать увеличению активной части ресурсного углеводородного (УВ) потенциала и воспроизводству минерально-сырьевой базы. Приоритетные направления — научный и практический подход к классификационным особенностям комбинированных ловушек в связи с характеристиками нефтяных систем нефтегазоносных бассейнов (НГБ) и оценка научно-методических (геологических и геохимических) подходов к поискам мегарезервуаров с приуроченными к ним уникальными и гигантскими по запасам скоплениями нефти и газа.
    Рядом исследователей, с учетом рекомендаций академика А.Э. Конторовича, предлагается усилить направления развития России за счет технологий поисков, разведки и разработки месторождений традиционной нефти и освоения залежей нетрадиционной нефти (сланцевая нефть, тяжелая нефть, природные битумы и др.). Такой системный подход к оценке перспектив нефтегазоносности регионов охватывает разведку и разработку глубоких горизонтов в традиционных коллекторах, в плохопроницаемых коллекторах с нетрадиционными ресурсами, нефть в фундаменте, морскую разведку и добычу на шельфе, а также сланцевые формации — сланцевые нефть и газ.
    В настоящем исследовании на основе анализа существующих представлений и с использованием новых фактических материалов по проблеме формирования мегарезервуаров УВ в НГБ продолжены исследования по систематизации условий аккумуляции крупных и гигантских скоплений, уточнены и дополнены оценки геолого-геохимических факторов, связанные с их образованием и величиной масштабности скоплений УВ в породах-коллекторах разного генезиса — традиционных и нетрадиционных.
    Результаты и обсуждение
    Геологические объекты, содержащие крупные скопления углеводородов
    Значение понятия мегарезервуара, вместилища гигантских по запасам скоплений УВ [1, 2], определяется как природная емкость для нефти, газа и воды, соответствующая стратиграфическому объему их проницаемых комплексов, существование которой обусловлено соотношением коллектора с плохопроницаемыми породами, соответствует традиционным залежам с традиционными ловушками. Очевидно, что при включении в термин мегарезервуара более широкого спектра природных объектов его значение приобретает несколько иной смысл, чем локализованная залежь [3–5]. Это и нефтесборные площади, содержащие отложения, генерирующие УВ и их накапливающие (например, сланцевые формации), и отложения осадочного чехла, облекающие залежи в складчатых породах фундамента, и объемы нефтематеринских свит с высокими генерационными показателями и исходными УВ-скоплениями, приводящими при воздымании поверхности к образованию битумных песков и тяжелых высоковязких нефтей. Таким образом, по нашему мнению, мегарезервуары могут быть представлены УВ-скоплениями в различных природных геолого-геохимических средах, как в традиционных, так и в нетрадиционных коллекторах. В предыдущих исследованиях нами было подробно рассмотрены возможности скоплений больших объемов нефти в различного типа мегарезервуарах [6–8]. В обобщенном сконцентрированном варианте выводы представлены на рисунке 1, на котором в форме схемы-модели приведены четыре вида традиционных и нетрадиционных скоплений, приуроченные к мегарезервуарам осадочного чехла, даны графические примеры и некоторые характеристики.
    Рис. 1. Схема-модель мегарезервуаров
    в традиционных и нетрадиционных коллекторах и на примере конкретных регионов
    Можно привести много примеров скоплений с гигантскими запасами УВ в традиционных коллекторах. Таковыми являются залежи нижне-среднеюрских, верхнеюрских и меловых отложений (верхний продуктивный нефтегазоносный комплекс)
    Надым-Пур-Тазовского междуречья северных регионов Западно-Сибирского НГБ, наиболее нами изученных в плане масштабности скоплений [7, 8].
    Скопления битумных песков и тяжелых окисленных гипергеннопреобразованных высоковязких нефтей, представляющие, как правило, результат естественной деградации исходной традиционной нефти, являются промышленно ванадиеносными и рассматриваются как комплексное сырье добычи УВ и сопутствующих им металлов [9, 10].
    Подобные мегарезервуары известны в Волго-Уральском (Республика Татарстан), Прикаспийском (Республика Казахстан) регионах, в Восточной Сибири, в Западно-Канадском, Восточно-Венесуэльском НГБ и других районах. В мировом масштабе запасы битума и тяжелой нефти оцениваются в 5,6 трлн баррелей в более чем 70 странах.
    Сланцевые формации распространяются на обширных площадях, обладают высоким содержанием ОВ, высокими генерационными способностями при определенных стадиях катагенетического прогрева (нефтяное и газовое окно) и огромными ресурсами [11]. Подсчитанные нами коэффициенты обогащения сланцев микроэлементами по отношению к кларкам глин (кларки взяты по А.П. Виноградову) показывают, что концентрации в сланцах Sc, Ce, As, Cs, Au, U, Ge, V, W, Zn, Nb, Re, Se, Ag, Mo, Hg выше, чем кларки глин (на сухую массу сланцев) более чем в 1,4 раза, при этом содержания Re, Se, Ag, Mo, Hg превосходят кларковые для глин более чем в 3,5 раза [12].
    Огромный интерес к «фундаментным» нефтям вызван, с одной стороны, казалось бы, незапланированным (как бы случайным) открытием крупных скоплений нефти и газа во Вьетнаме и Йемене, а с другой стороны, появлением современных скважинных инструментов, внедрением новых сейсмических методик с использованием 2D–3D локальной сейсмотомографии и усложненными способами бурения. Месторождения Белый Тигр (Вьетнам), Мара и Западная Мара (Венесуэла), Ланкастер (Англия), Оймаша (Казахстан), Ауджила Нафура (Ливия), Набрайя (Йемен), Субан (Индонезия), Ла Пас (Венесуэла) и многие другие с гигантскими запасами локализованы в трещиноватых гранитных блоках-коллекторах сложного комбинированного типа, массивных, тектонически и эрозионно экранированных, в разуплотненных порово-кавернозных выступах кристаллического фундамента [13, 14].
    В России к настоящему времени не обнаружено крупных скоплений УВ с большими запасами в залежах фундамента. Можно упомянуть Юрубчено-Тохомское месторождение в Восточной Сибири, в Западно-Сибирском НГБ на Красноленинском своде — Рогожниковское месторождение и др. Так, по данным грави- и магниторазведки, а также по материалам сейсморазведки на Рогожниковском месторождении широко развиты многочисленные тектонические нарушения и разломы, разграничивающие крупные блоки фундамента. Безусловно, необходимо разобраться в причине неоткрытия скоплений УВ с большими запасами в отложениях фундамента на территории российских НГБ, которые в геолого-геохимическом плане вполне сопоставимы с зарубежными, например с Кыулонгским бассейном Вьетнама [14]. Представляется, что причины могут быть следующего плана: недостаточно мощная техника бурения; малые глубины забоя скважин по фундаменту; недостаток геологического материала и сейсмических атрибутов; большие запасы в осадочных отложениях, сдерживающие стремление к выявлению и разведке глубинных структур по фундаменту. Над этой проблемой предстоит еще много работать.
    Накопление в мегарезервуарах осадочного чехла гигантских и уникальных по запасам скоплений нефти и газа объясняется рядом благоприятных факторов — структурных, лито-фациальных, катагенетических, геохимических, разработанных на настоящий момент достаточно детально. Совершенно очевидно, что при прочих равных условиях, для скопления больших запасов УВ необходимы большие нефтесборная площадь, объем пород осадочного выполнения, мощность осадочного чехла. Самые крупные мегабассейны по этим параметрам, такие как Арабо-
    Персидский, Западно-Сибирский и Восточно-Сибирский, являются наиболее богатыми и по запасам УВ-сырья [15, 16]. Месторождение Гавар в Саудовской Аравии — крупнейшее месторождение нефти в традиционных коллекторах с геологическими запасами до 12 млрд т нефти и 1,01 млрд м3 газа имеет размеры от 280×30 км, а месторождение Абкайк с запасами 2 млрд расположено на площади 550 км2 (рис. 2).
    Рис. 2. Крупнейшие месторождения нефти в России, США и Саудовской Аравии [17]
    В России месторождение Самотлорское — седьмое по размеру в мире с геологическими запасами нефти 7,1 млрд т и размерами 47×78 км и площадью 2 516,9 км2. В США газонефтяное месторождение Прудо-Бэй (штат Аляска) имеет геологические запасы нефти 3,1 млрд т,
    а газа 730 млрд м3 при площади 864,2 км2, причем основная промышленная залежь (с газовой шапкой) имеет площадь 607 км2 и высоту ловушки до 180 м, пористость 23–25 %, а проницаемость до 300 мД. Высокие фильтрационно-емкостные свойства коллекторов также способствуют масштабности скоплений. Результаты проанализированных материалов по 26 крупнейшим нефтегазовым месторождениям мира, детально описанные в [4], подтверждают связь масштабности резервуаров с площадью, пористостью и проницаемостью коллектора.
    Природные факторы, влияющие на масштабность скоплений УВ в мегарезервуарах осадочного бассейна, относимые к четырем выделенным геологическим объектам, мы формулируем следующим образом:
    • благоприятные сочетания геодинамических, литофациальных и геохимических процессов генерации, миграции, аккумуляции и сохранности залежей. Для образования подобных месторождений требуются «отличные» нефтематеринские свиты с соответствующими генерационными показателями и значительные объемы осадочного выполнения бассейна;
    • восходящие движения в НГБ как регионального, так и локального плана и активная субвертикальная или восходящая латеральная миграция нефтей по пластам, открытым к зонам гидрогеологической разгрузки, способствуют попаданию нефтей в зоны гипергенеза. Основная движущая сила этих процессов — геодинамическая активность НГБ и первичная высокая нефтегенерация исходных нефтематеринских свит;
    • определенные тектонические и палеофациальные обстановки морского мелководного или глубоководного бассейна некомпенсированного прогибания с ураганным накоплением ОВ и последующей катагенетической преобразованностью его до стадии нефтяного или газонефтяного окна при влиянии вулканических и гидротермальных процессов;
    • совмещение больших объемов разуплотненных с хорошими фильтрационно-емкостными свойствами коллекторов в выступах фундамента и больших объемов осадочного выполнения и площадей исходных нефтематеринских отложений, способных генерировать большие массы УВ, обтекающие выступы или соседствующие с ними.
    Пунанова С.А., Самойлова А.В.

    Институт проблем нефти и газа Российской академии наук,
    Москва, Россия

    punanova@mail.ru
    База аналитических и научных данных по геолого-геохимическим особенностям скоплений углеводородов с гигантскими и уникальными запасами в различных нефтегазоносных бассейнах мира. Анализ и сопоставительная оценка качественных особенностей приуроченности масштабных скоплений УВ к определенным природным объектам.
    мегарезервуары, месторождения нефти и газа, масштабность скоплений, коллекторы, сланцевые формации, выступы кристаллического фундамента
    Пунанова С.А., Самойлова А.В. Систематизация мегарезервуарных скоплений нефти и газа в осадочной толще // Экспозиция Нефть Газ. 2023. № 5. С. 16–19. DOI: 10.24412/2076-6785-2023-5-16-19
    31.07.2023
    УДК 553.98
    DOI: 10.24412/2076-6785-2023-5-16-19
    Рекомендуемые статьи
    Геология
    Типизация процессов испытания скважин
    Подход к процессам испытания поисковых и разведочных скважин в обсаженном и открытом стволах
    Геология
    Ресурсный потенциал Якутии
    Освоение северных и северо-восточных территорий Западной Сибири
    © Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
    +7 (495) 414-34-88
    office@runeft.ru