- Науки о Земле и смежные экологические науки
Аннотация
Особенности состава и строения продуктивных отложений викуловской свиты Красноленинского свода и их влияние на фильтрационно-емкостные свойства
‘Московский государственныйуниверситет им.М.В. Ломоносова,Москва, Россия 2Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. ВернадскогоРАН,Москва, Россия
Ключевые слова: викуловская свита, продуктивный пласт, типы пород, обстановки осадконакопления, вторичные процессы
УДК 553.982
Введение
В пределах Красноленинского месторождения, расположенного в центральной части одноименного свода Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна, широкое распространение получили отложения викуловской свиты, которые являются продуктивными и имеют толщину до 300 м. Свита соответствует одноименному горизонту в стратиграфическом объеме среднего – верхнего апта. Викуловская свита перекрыта морскими глинами ниж-нехантымансийской подсвиты альбского возраста мощностью до 140 м.
В 1999-2001 гг. в викуловской свите разведочными скважинами вскрыта нефтяная залежь, в которой по промысловой номенклатуре выделены три продуктивных пласта ВКр ВК2, ВК3. Мощность продуктивной толщи достигает 60 м.
Целью настоящей работы являлась реконструкция обстановок осадконакопления продуктивной викуловской толщи, выделение различных генетических типов отложений с уточнением их минералогического состава, а также установление этапов формирования залежи, связанных с водонефтяными контактами в разрезах. Для этого ставились следующие задачи: 1) послойное описание керна; 2) выделение и описание основных литотипов по
результатам изучения петрографических шлифов и аналитическим данным; 3) построение одномерных моделей (литологическихразрезов) в масштабе 1:50; 4) выделение вертикальных рядов литофаций по соотношению основных литотипов; 5) анализ структурно-текстурных особенностей пород с последующим выделением генетических типов отложений; 6) интерпретация обстановок седиментации; 7) построение схем фациальной зональности пластов ВК[-ВК3; 8) выявление вторичных процессов и оценка их влияния на фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) пород.
Значимость литологических исследований для петрофизического анализа и корректной интерпретации комплекса ГИС при определении строения викуловской свиты
Детальные литологические исследования керна позволяют определить количественные и качественные критерии для установления литофизических типов, петро-физических зависимостей и выделения пород-коллекторов по комплексу ГИС. Литофизические типы по данным ГИС выделяются достаточно уверенно, основными критериями для их выделения являются структурные и текстурные особенности литотипов, степень однородности пород и процентное соотношение каждого литотипа, а также характеристика по геофизическим методам ПС (каротаж потенциалов самопроизвольной поляризации), ГК (гамма-каротаж) и НК (нейтронный каротаж).
Именно комплексные исследования дали возможность скорректировать представления о модели коллектора
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ НН
викуловскои свиты, что в конечном счете изменило представление о геологической модели, методах его разработки и структуре остаточных запасов.
Средняя эффективная толщина викуловской свиты составляет 24,6 м, эффективная нефтенасыщенная толщина- 13,7 м. Коэффициент пористости по нефтенасы-щенным коллекторам равен 24%, граничные значения пористости дифференцированы по литотипам: 20,8% для пород преимущественно алевролитового состава, 18% для песчаных разностей (Исакова и др., 2020 г).
Современные представления об условиях формирования викуловской свиты
Это несогласие, прослеживаемое на значительной части Красноленинского свода, характеризуется выраженным эрозионным рельефом. Речной эрозии подвергались дис-тальные штормовые отложения пластов ВК2-ВК5.
Методика и объект исследования
В ходе литологических исследований был изучен керн 11 скважин (рис. 1). Среди изученных скважин толща «врез» вскрыта 5 скважинами. Отложения продуктивных пластов ВК2 и ВК3 установлены в 3 скважинах, в то время как отложения продуктивного пласта ВК1 представлены во всех изученных скважинах.
Методика изучения керна основана на детальном послойном его описании. Под слоем понимается геологическое тело, сложенное относительно однородным материалом, отличающееся от смежных тел по каким-либо признакам и обычно ограниченное плоскостями наслоения. Слой прослеживается на достаточно большой площади и имеет толщину значительно меньшую, чем его протяженность. Ассоциации слоев, близкие по составу и структурно-генетическим признакам, объединяются в пачки, которые в дальнейшем рассматриваются каклито-фации. Под литофацией понимаются породные геологические тела, обладающие характерными свойствами. Эти геологические тела должны быть обособлены границами разделов, в пределах которых они имеют схожие цвет, состав, текстуру, структуру, деструкции, остатки фауны и флоры, признаки нефтенасыщения и другие свойства пород. Все эти характеристики относятся и к генетическим признакам отложений, которые связаны прежде всего с динамикой среды седиментации.
На литологических разрезах скважин, которые построены в масштабе 1:50, показаны состав, строение и характер чередования изученных литотипов, их основные текстурные особенности, а также включения. Помимо этого, на разрезах выделены литофации и обстановки
Рис. 1. Схемараспаложения скважин слитологическим описанием и изучением керна
ШШШ 8С1ЕМПР1СА7ЕСНМСА1..ХХЛ*Ц.
седиментации, интерпретация которых основывалась на принципе акгуализма.
Принцип актуализма применяется для реконструкции обстановок седиментации викуловской свиты путем выбора моделей современной и четвертичной континентальной, переходной и морской седиментации, описанных, например, в работах (Долотов, 1989; Чистяков и др., 2000; Шанцер, 1966), как основы для соответствующих построений изучаемых объектов.
Минеральный состав отложений толщи «врез» и пластов ВК1-ВК3
При описании основных типов пород уточнен их минералогический состав. Для алевролитово-песчаных пород отмечена постепенная смена состава: от граувакк к граувакковым аркозам, далее собственно к аркозам и олигомикговым разностям. Подобное «созревание» пород, упрощение их вещественного состава происходит обычно при неоднократных перемывах ранее образовавшихся осадков и переотложениях этого материала, что и ведет к последовательному исчезновению малоустойчивых компонентов и относительному обогащению кварцем (рис. 2). В нижних частях разрезов толщи «врез» песчаники обладают наибольшим распространением. Они имеют полимикговый состав, часто различаются по количеству и примеси растительного детрита, а также по наличию углистых разностей. В свою очередь, полимиктовые разности по соотношению основных породообразующих компонентов разделяются на граувакки и аркозы.
Граувакки описаны в нижних частях толщи в скважинах ХХ56 и ХХ791. В скв. ХХ56 они относятся к классу кварцево-полевошпатовых граувакк. Среди последних преобладают главным образом мелкозернистые разности, но встречаются и среднезернистые. Для граувакков характерна средняя и хорошая сортировка обломочного материала, присутствие полуокатанных, окатанных, реже угловатой формы обломочных зерен. Количество зерен кварца составляет 30-32%, полевых шпатов – до 35%, обломков пород – 28-30%, слюд – 5%. Содержание углистого детрита и растительных остатков в углистых разностях превышает 10% (рис. 3, а-г).
Количество глинистого цемента в песчаниках редко превышает 5-8%, среди глинистых минералов отмечены гидрослюда, хлорит и каолинит с преобладанием. Количество карбонатного цемента (кальцита) переменчиво, обычно составляет 1-2%, но иногда достигает и 20-25%.
В то же время в отложениях толщи «врез» присутствуют и аркозовые песчаники. Аркозы описаны во всех изученных разрезах. Представлены подклассом граувак-ковых аркоз. Повсеместно среди песчаников преобладают мелкозернистые разности, в различной степени алеврити-стые, иногда углистые, количество растительных остатков и детрита в них составляет 10%, иногда и более. Но общим для всех является преобладание хорошей сортировки и окатанности обломочного материала, незначительное содержание глинистого цемента (5-9%), причем в его составе явно доминирует аутигенный каолинит (рис. 3, д-о).
В составе пород встречаются кварц (40-45%), полевые шпаты (35-40%), обломки пород (15-20%), слюды (3-5%) (рис. 2). Среди аутигенных минералов присутствуют
Кварц
1 – мономикговые кварцевые;
2 – олигомикговые;
3 – аркозы: За – собственно аркозы, 36 – граувакковые;
4 – полевошпатовые; од 3 – кварцевые граувакки; ‘
6 – полевошпатовые
граувакки;
7 – граувакки 50,
Обломки пород
90 Полевые шпаты
Рис. 2. Классификация песчано-алевролитовых пород по их минерально-петрографическому составу (по (Шванов, 1987)). Стрелками показаны направления «созревания» обломочного материала в зоне седиментогенеза
хлорит (установлен по слюдам и слюдистым компонентам обломков пород), сидерит, каолинит. Вторичные процессы обычно связаны с глинизацией (преимущественно с каолинизацией) полевых шпатов, а также с их выщелачиванием. Реже процессы выщелачивания связаны и с выносом неустойчивых компонентов обломков пород (преимущественно эффузивов). Вторичные процессы ведут к формированию вновь образованной (вторичной) внутризерновой пористости в песчаниках и тесно связаны с формированием аутигенного каолинитового цемента в породах, который обычно развит неравномерно, а иногда образует более крупные пакеты (сростки).
В строении пластов ВК1-ВК3 участвуют следующие типы пород: 1 – песчаники; 2 – алевролитово-песчаные и песчано-алевролитовые породы и ритмиты; 2 – алевролиты крупно-мелкозернистые и алевролитовые ритмиты; 3 – алевролиты мелкозернистые; 4 – ритмиты алевро-литово-глинистого и глинисто-алевритового состава. Все породы этой группы пластов имеют полимикговый состав и относятся к классу аркоз, редко встречаются олигомикговые разности. Обращает на себя внимание резкое изменение состава пород: от полимиктового до олигомикгового, что, вероятно, связано с различными условиями их формирования.
Количество пленочно-порового, существенно глинистого цемента составляет 5-10%, а карбонатный (кальцит, сидерит) редко превышает первые проценты. Седиментационный глинистый цемент (хлорит-гидрослюдистый) обычно составляет первые проценты от количества всех глинистых минералов, кроме того, преобладает аутигенный каолинит, обычно формирующийся за счет разрушения нестойких компонентов (полевых шпат, некоторых обломков пород). Отметим повышенное содержание растительного детрита в алевролитовых породах. Растительный детрит часто имеет структурные параметры, аналогичные медианному диаметру зерен в породах и может рассматриваться как один из породообразующих компонентов вместе со слюдами. Собственно присутствие повышенного содержания растительного детрита придает иногда алевролитам более темные окраски, что обычно интерпретируется как «глинистость».
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
иЗнЯЕ0
Рис. 3. Типы пород: а, б – песчаник мелкозернистый, алевритовый, полимиктовый (кварцево-полевошпатово-граувакковый) с глинисто-карбонатным цементом, скв. ХХ56, глубина 1518,45 м; в, г песчаник мелкозернистый, углистый, полимиктовый (кварце-во-полевошпатово-граувакковый) с глинистым цементом, пористый, скв. ХХ56, глубина 1511,2 м; д, е песчаник мелкозернистый, полимиктовый (граувакковый аркозовый) с глинистым цементом, пористый, скв. ХХ56, глубина 1501,75 м; ж, з песчаник мелкозернистый, полимиктовый (граувакковый аркозовый) с глинистым цементом, пористый, скв. ХХ56, глубина 1504,43 м; и, к песчаник мелкозернистый, полимиктовый (граувакковый аркозовый) с карбонатно-глинистым цементом, пористый, скв. ХХ791, глубина 1520,95 м; л, м песчаник мелкозернистый, полимиктовый (граувакковый аркозовый) с поровым глинистым цементом, пористый, скв. ХХ006, глубина 1505,25 м; н, о песчаник мелкозернистый, граувакковый аркозовый с незначительным содержанием глинистого цемента, пористый, скв. ХХ47, глубина 1571,7 м; п, р песчаник крупно-среднезернистый олигомиктовый, скв. ХХ28, глубина 1490,93 м
Олигомиктовые обломочные породы встречены в разрезах ряда скважин. Представлены крупно-среднезер-нистыми песчаниками, для которых характерны средняя и хорошая сортировка, а также окатанность обломочного материала, незначительное содержание седиментационно-го глинистого цемента, который обычно имеет линзовид-ный характер распространения. Аутигенный цемент (до 2%) представлен каолинитом, который иногда образует сростки размером 0,01-0,03 м. Более тонкий обломочный материал алевро-псаммитовой размерности обычно расположен в межзерновом пространстве песчаников, распределен неравномерно, выполняет роль заполнителя. В составе песчаников количество зерен кварца достигает 70-75%. Зерна обычно обладают волнистым погасанием, но заметную роль играют разности блочнопогасающего кварца метаморфического происхождения. Среди полевых шпатов (15-20%) преобладают калишпаты, которые обычно пелитизированы. Среди обломков пород отмечается преобладание обломков метаморфических пород, которые часто хорошо окатаны или полуокатаны. Обломки
эффузивов часто очень хорошо окатаны, встречаются в подчиненном количестве. Единично наблюдаются хорошо окатанные литокласты глинистых пород. Эти песчаники содержат многочисленные межзерновые поры, диаметр которых нередко равен диаметру преобладающих обломочных зерен (рис. 3, п, р).
Обстановки седиментации
В аптский век на территории Западно-Сибирской па-леоравнины располагался обширный полуизолированный мелководно-морской бассейн, который узкими проливами в позднеаптское время соединялся с северными борреаль-ными морями (Конторович и др. 2014).
Отложения пластов группы ВК1-ВК3 накапливались преимущественно в пределах верхней и нижней частей подводного берегового склона бассейна. Смена обстано-вок седиментации, отраженная в структурно-текстурных особенностях отложений, связана с изменениями относительного уровня моря. С наиболее низким уровнем моря связаны образования пляжа. Чередование и сочетание
Обычно эстуарий занимает обращенную к морю часть затопленной врезанной долины и содержит отложения, сформированные под влиянием приливных, волновых и речных процессов. Головная часть эстуария
ограничивается распространением действия приливных процессов на суше, а его устьевая часть фиксируется зоной распространения прибрежных отложений (Ва1гутр1е 1992).
На Каменной площади комплекс отложений врезанных долин (толща «врез») вскрыт в южной, юго-западной и северо-восточной частях, выделены следующие обстановки осадконакопления: аллювиальные, эстуариевые (дельтовые, приливно-отливные) и прибрежно-морские, которые соответствуют определенным стадиям развития врезанной долины.
Аллювиальный комплекс отложений
Аллювиальные отложения описаны в скважинах ХХ56, ХХ47 и ХХ04. В скв. ХХ56 аллювиальные отложения имеют мощность 12,7 м (рис. 5). В строении разреза участвуют две литофации: субугленосно-грубообломочно-алевро-песчаная (7,16м) и субугленосно-грубообломочно-песчаная (5,54 м).
Субугленосно-грубообломочно-алевритово-песчаная литофация (7,16 м) состоит из двух частей. Ее нижняя часть (4,28 м) сложена песчаными накоплениями русел и прирусловых валов, где слоистость обычно подчеркнута тонкими пропластками насыщенными черным углефи-цированным растительным детритом (УРД). Отложения русел представлены косослоистыми средне- и мелкозернистыми песчаниками, которые нередко насыщены интракластами уплощенных углистых алевролитов диаметром от 0,2 до 0,5 см, длиной до 5 см (рис. 6, а). В то время как отложения прирусловых валов обычно сложены горизонтально-слоистыми песчаниками мелкозернистыми, часто алевритовыми и углистыми, а также песчаными ритмитами (рис. 6, б).
Накопления грубообломочных отложений обычно приурочены к склоновым частям русел и могут быть связаны с обрушениями берегов этих русел. Грубообломочные породы часто залегают по неровным эрозионным границам, сложены косослоистыми интракластовыми брекчиями, реже дресвяно-гравийными породами, которые иногда в кровле размыты (рис. 6, в, г). Среди интракластов обнаружены обломки песчано-алевролитовых пород и ритмитов, алевролитов и алевролитовых ритмитов. Диаметр обломков варьирует от 1 до 9-10 см. Отмечается неравномерное распределение (от 5% до 40-50%) песчаного заполнителя.
В верхней части (2,88 м) литофации преобладают песчано-алевролитовые ритмиты, имеющие тонкую горизонтальную и горизонтально-линзовидную текстуру, нередко нарушенную взмучиванием, переотложением и микротектоническими процессами сбросового характера, которые связаны с первичным уплотнением осадка (рис. 6, д). Накопление данного комплекса отложений, вероятно, происходило в пределах затапливаемых частей пойм.
Субугленосно-грубообломочно-песчаная литофация (толщиной 5,54 м) состоит из трех циклитов, имеющих схожее строение. В основании каждого цикла залегают косослоистые интракластовые брекчии и интракластовые дресвяно-гравийные породы склонов аллювиальных русел. Заполнитель песчаный, гравийно-песчаный. Среди интракластов преобладают обломки алевролитов, в том числе углистых.
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ ВМ
ЩШШШЗШм
Породы*
=| Алевролиты глинистые / П Алевролиты
. Песчано-алевритовые и алевролитово-песчаные ~~;;] Песчаники
. . ; ] Песчаники _”_] среднезернистые
: : . п Песчаники
крупнозернистые
Грубообломочные интракластовые породы Дресвяно-
Примечания:
* – для рнтмнтов правое ограничение знака зубчатое Границы
– Ровные
^ Неровные Преобладающий цвет пород
Б – бежевый, С – серый, Бур – бурый, 3 – зеленый, Ж – желтый, Ч – черный, Бел – белесый. Оттенки: Ст – темно-серый, Бсв – светло-бежевый; сочетание цвета через «-», например Б-С – бежево-серый; чередование цветов показано через «/»
Текстура**
1 Ъризонтальная параллельная волнистая оо линзовидная Косослоистая а) 5) параллельная, под углом:
разнонаправленная
контакты внедрения «оплывины» сбросы
$ биотурбация ^ трещиноватость А брекчирование Прочие виды
знаки ряби ;;; градационная О пятнистая Примечания:
** – чередование различных текстур показано через «/»
Включения
Минеральные:
(р) пирит
(Г) кальцит
(§) сидерит
, . битуминозное “” вещество Обломки осадочных пород:
___ песчаных и
1-1 алевролитовых
Органические: ,, углефицированный ~ растительный детрит ¿¿. углефицированные растительные остатки Литофации сУГрП – субугленосно-гравийно-песчаная сУГрАП – субугленосно-гравийно-алевро-песчаная сУАП – субугленосно-алевро-песчаная П- песчаная АП – алевро-песчаная ПА – песчано-алевритовая ПГА – песчано-глинисто-алевритовая А – алевритовая ГА – глинисто-алевритовая
АГ – алевритово-глинистая
Комплексы отложений***
Эстуариевый русла, прирусловые | | дельта залива валы
равнина
приливная ,-, прибереговые
дельта |-1 кяпы бяпы
затапливаемая часть ^^ залив |_| г
поймы .
С ‘убаэралыюго берегового склона пляж
валы, бары, отливная дельта
Примечания:
***чередование обстановок осадконакопления [^Д
Рис. 5. Литолого-фациалъныйразрез толщи «врез» скв.ХХ56. Условные обозначения крис. 5, 7, 9, 11
Грубообломочные породы обычно перекрываются русловыми косослоистыми песчаниками, содержащими интракласты глинистых и алевролитовых пород, а выше также косослоистыми алевролитами прирусловых валов.
Границы между отдельными слоями часто неровные, эрозионные (рис. 5).
В скв. ХХ47 (рис. 7) аллювиальный комплекс отложений представлен субугленосно-алееро-песчаной литофа-цией (мощностью 3,15 м), которая сложена косослоистыми
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
и реже волнисто-слоистыми средне- и мелкозернистыми песчаниками (рис. 6, е, ж) с обильным УРД на плоскостях напластования (рис. 6, з), которые неравномерно расслоены углистыми алевролитово-песчаными породами и ритмитами.
Этот комплекс отложений был также описан в нижней части толщи «врез» скв. ХХ04, который выделяется в объеме алевритово-песчаной литофации (мощностью 3,13 м).
Ее нижняя часть (1,41 м) сложена русловыми косос-лоистыми бежево-серыми песчаниками средне-мелкозернистыми, которые насыщены интракластами глинисто-алевролитовых ритмитов, а также содержат единичные гравийные зерна кварца. Размер интракластов снизу вверх увеличивается от (0,5-0,6) х 0,2 см до 0,8 х (0,5-1) см. Интракласты ориентированы под углом 25° к горизонту. Верхняя часть литофации (вскрытая мощность 1,4 м) сформирована песчано-алевролитовыми породами и ритмитами зарастающих прирусловых валов, для которых характерны линзовидная, косолинзовидная и нарушенная корневыми системами текстура (рис. 8, а, б).
Комплекс отложений эстуария
Субаэральной и субакеальной дельты залива. Отложения дельты залива описаны в разрезе верхней части толщи «врез» в разрезе скв. ХХ56 (рис. 5). Они обладают признаками смешанного речного, волнового и приливно-отливного осадконакопления и выделяются в составе песчаной литофации.
Отложения этой литофации (6,4 м), сформированные фронтом дельты, имеют генетические признаки накоплений флювиальных русел, валов, баров, а в верхней части – залива, в пределы которого и разгружалась дельта. Ее нижняя часть (4,3 м) представлена песчаными накоплениями, для которых характерны пологая косая и горизонтальная текстура, которая нередко подчеркнута обилием УРД на плоскостях напластования, а верхняя (1м) – чередованием песчаников мелкозернистых, песча-но-алевролитовых ритмитов, а также алевролитов, для которых свойственна тонкая пологая косая и косоволнистая слоистость, сформированная волновой рябью (рис. 6, и). В кровле (1,1 м) залегают тонкослоистые алевролитовые ритмиты с многочисленными включениями мелкого УРД, сформировавшиеся, вероятно, в пределах залива.
Песчаная литофация (2,75 м) описана и в разрезе скв. ХХ47 (рис. 7), где представлена косослоистым и волнисто-слоистым чередованием средне-мелкозернистых песчаников и маломощных углистых алевролитово-песча-ных ритмитов (рис. 6, к, л). Песчаники нередко содержат пропластки толщиной (1-3 мм), сложенные глинистым веществом. Эти пропластки образуют в различной степени выдержанные волнистые серии через 1-1,5 см.
Внутри этих серий иногда наблюдаются текстуры мелкой асимметричной ряби течений, которая формирует валики амплитудой до 3 мм (рис. 6, м). Алевролитово-песчаные и песчано-алевролитовые ритмиты обладают повышенной слюдистостью и углистостью (рис. 8, в, г). В основании отдельных прослоев встречаются единичные неокатанные интракласты алевролитов темно-серых размером 2^3 см.
К дистальным частям фронта дельты можно отнести накопления ал евро-песчаной (2,69 м) и песчано-алевритовой
Рис. 7. Литолого-фациальныи разрез толщи «врез» скв. ХХ47. Условные обозначения см. нарис. 5
Рис. 8. Фото петрографических шлифов: а, б – алевролит глинистый с нарушенной корневыми системами текстурой, скв. ХХ04, глубина 1508,6 м; в, г -ритмит песчано-алевролитовый, углисто-слюдистый, полимиктовый (граувакковый аркозовый), скв.ХХ47, глубина 1562, 8 м
(6,3 м) литофаций, описанных в нижней части разреза скв. ХХ006, для которых характерно появление тонких (0,1-0,15 м) песчаных прослоев с косослоистой текстурой (рис. 9).
Преобладающими генетическими типами отложений являются аккумулятивные формы рельефа, такие как валы и гряды.
Приливные дельты. Комплекс отложений приливной дельты также формировался в пределах залива. В разрезах рассматриваемых скважин этот комплекс обусловлен накоплением песчаных и алевро-песчаных литофаций. Постепенная проградация приливной дельты в сторону суши приводит к заполнению эстуария осадочным материалом и к формированию в последующем обширной приливной равнины (рис. 4), охватывающей всю территорию эстуария.
Так, в разрезе скв. ХХ47 накопления приливной дельты связаны с песчаной литофацией (мощность 3,79 м), которая сложена пологокосо-слоистыми мелкозернистыми песчаниками (рис. 7). Здесь также наблюдается сложная разнонаправленная косослоистая текстура, вероятно, сформированная в результате приливных процессов.
В скв. ХХ006 (рис. 9) нижняя часть (4,0 м) алевро-песчаной литофации (6,65 м), а также нижняя часть (3,35 м) песчаной (4,45 м) сложены песчаными наносами приливной дельты. В песчаниках преобладает разнонаправленная косоволнистая слоистость с элементами волновой ряби.
Залив эстуария. Отложения залива наиболее часто встречаются в разрезе скв. ХХ006. Они представлены гомогенными алевролитами горизонтально-линзовидными, а также ритмитами алевролитового и глинисто-алевроли-тового состава. Отличительной чертой этих отложений является первичная карбонатность (рис. 6, н).
Приливно-отливная равнина. Алевритовая лито-фация (3,74 м) в скв. ХХ47 тесно связана с приливно-отливными процессами, развивающимися в пределах прибрежной равнины. Эта часть разреза сложена алев-ролитовыми ритмитами, для которых характерны гори-зонтально-линзовидные текстуры с многочисленными текстурами нагрузки в основании. Такие перемещения осадка происходили в сжиженно-пластичном состоянии и в одноактном режиме привноса материала, иногда не затрагивающем матрикс (рис. 6, о) (Алексеев, 2014). Обычно такие «инъекционные» внедрения более грубого материала формируют мелкие промоины (рис. 6, п). Алевролиты периодически расслаиваются песчаными накоплениями приливных отмелей и гряд.
Характерным признаком приливной равнины являются формирующиеся в пределах ритмично чередующихся пород алевролито-песчаные оплывины, которые связаны с оползанием материала, находящегося в пластичном состоянии, с Б-образными изгибами и закручиваниями в колобки (рис. 6, р) (Алексеев, 2014).
В скв. ХХ56 (рис. 5) комплекс отложений приливной равнины представлен песчано-алевритовой литофацией (3,04 м), которая в основании сложена косослоистыми песчаниками, а выше состоит из переслаивания алевролитов, алевролитовых ритмитов и мелкозернистых песчаников, волнисто- и косоволнисто-слоистых, обладающих иногда разнонаправленной косой слоистостью. Такие песчаные тела формируют в пределах равнины мелкие аккумулятивные формы – валы и гряды.
Береговые валы, бары, отливная дельта. В этой части эстуария формируется сложный комплекс отложений береговых валов, баров, дюн, приливно-отливных каналов и промоин, с которыми связаны различные генетические типы пород. Этот комплекс описан в скв. ХХ47, где выделяется в пределах апевро-песчаной литофации (4,22 м). В ее основании (1,51 м) располагаются косослоистые углистые мелкозернистые песчаники, которые выше (2,7 м) перекрываются алевролитово-песчаными накоплениями береговых валов (рис. 6, с), содержащих промоины (рис. 6, т), сформированные сгонно-нагонными течениями.
Комплекс прибрежных и мелководно-морских отложений
Современные представления об условиях формирования викуловской свиты и практический опыт изучения керна ее продуктивной толщи позволяет нам рассматривать процессы образования этих отложений в рамках модели прибрежной области водного бассейна (Долотов, 1989; Каплинидр., 1991; Крашенинников, 1971; Обстановки…, 1990).
Прибрежная область состоит из двух взаимосвязанных элементов: берега и подводного берегового склона (ПБС), граница между которыми обозначается урезом воды. Берег – это полоса земной поверхности, прилегающая к береговой линии со стороны суши, то заливаемая водой бассейна под воздействием прибойного потока, приливов и нагонов, то осушаемая при отливах и сгонах. Береговой склон – это верхняя часть шельфа. При характеристике строения прибрежной области нами использованы следующие термины, характеризующие обстановки осад-конакопления в направлении суша – море: субаэральный береговой склон и подводный береговой склон (рис. 10).
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
Рис. 9. Литолого-фациалъныи разрез скв.ХХООб. Условные обозначения см. нарис. 5
В условиях высокой гидродинамической активности среды осадконакопления мелководного внутреннего морского бассейна при широком распространении штормов и большой амплитуде волн наблюдаются контрастные изменения с достаточно частым чередованием обстановок осадконакопления.
Субаэральная часть берегового склона. Верхний (субаэралъный) пляж. Отложения верхнего пляжа (субаэрального) в разрезах пластов ВК1-ВК3 распространены локально и имеют наибольшее распространение в разрезе скв. ХХ28 (рис. 11). Их появление приурочено к отложениям алевритово-песчаных и песчано-алевритовых литофаций. Присутствующие крупно- и среднезернистые песчаники с перекрестной разнонаправленной косой слоистостью имеют толщину от 0,1до1 м.
Небольшая мощность этих накоплений, видимо, связана с широким развитием штормовых процессов, которые приводили к их интенсивной эрозии. Отложения нижнего пляжа постепенно переходят в фациальную зону берегового склона и даже могут их перекрывать.(рис. 12, а). При этом песчаные накопления пляжа резко отличаются по составу от алевролитово-песчаных осадков подводной части берегового склона, и, в отличие от последних, здесь преобладают олигомиктовые разности (рис. 13, а, б). Среди генетических типов встречаются отложения береговых валов, дюн, реже межгрядовых понижений.
Подводный береговой склон. Верхняя часть подводного берегового склона включает нижнюю (затопляемую) часть пляжа и его предфронтальную (предпляже-вую) зону, граница между которыми проводится не всегда однозначно. Эти зоны рассматриваются совместно и в разрезах скважин выделяются как верхняя часть подводного берегового склона.
На этом участке преобладают процессы прибоя, обрушения, взмучивания, часто дополняемые течениями и штормами. Широко распространены симметричные и ассиметричные волновые знаки ряби в песчано-алевроли-товых и алевролитовых накоплениях, а также перекрестная косая слоистость. Среди основных аккумулятивных подводных форм преобладают подводные валы, в меньшей степени рифели (песчаные волны) (рис. 12, б).
Весь этот комплекс отложений формирует группы литофаций: песчано-алевритовую, глинисто-песчано-алев-ритовую и алевритово-песчаную (рис 11). В предпляжевой зоне алевролитовые и смешанные алевролитово-песчаные и песчано-алевролитовые накопления в условиях чередования спокойных и штормовых условий характеризуются распространением нарушенных текстур (биотурбирова-нием, взмучиванием), обычно насыщены интракластами алевролитов, песчаников, прослои которых образуют грубообломочные интракластовые интервалы, которые иногда выполняют эрозионные врезы проток, распространенных локально (рис. 12, в).
Более детальное строение штормогенных отложений можно рассмотреть на примере разреза верхней части викуловской свиты скв. ХХ791. В нижней части интервала 1483,95-1485,0 (1,05 м) описаны песчаные отложения, содержащие линзы (размером 0,19 м), включающие интракласты песчаников и алевролитов, которые выше по разрезу перекрыты алевролитово-глинистыми породами с текстурой знаков волновой ряби (0,11 м). Перекрывающие
Рис. 10. Идеализированный профиль субаэральной и подводной частей берегового склона
их мелкозернистые песчаники включают линзы, заполненные интра-, реже литокластами алевролитов дресвяно-гравийной структуры (0,46 м). Эти накопления выше (0,18 м) перекрыты алевролитово-глинистыми ритмитами с включениями дресвяно-гравийных интракластов песчаного состава с нарушенной взмучиванием текстурой и следами эрозии в кровле. Такое строение разреза связано с эпизодами усиления и затухания штормогенных процессов в пределах верхней части подводного берегового склона.
Нижняя часть подводного берегового склона включает переходную и дальнюю зоны, граница между которыми проводится не всегда однозначно. Эти зоны рассматриваются совместно и в разрезах скважин выделяются как нижняя часть подводного берегового склона.
Переходная зона располагается между средним базисом спокойных вод и средним базисом штормовых вод. Это определяет накопления в ее пределах осадков соответственно высокой и низкой энергии волн. В пределах переходной зоны в спокойных условиях из взвеси выпадает тонкозернистый материал, который подвержен интенсивной биотурбации, а во время штормов в пределы этой зоны выносится более грубый материал, в том числе и псаммитовой размерности. Эти отложения формируют темпеститы – штормовые осадки (рис. 13, в) (Жемчугова, 2014).
Преобладающими литотипами, которые встречаются в пределах этой части подводного берегового склона, являются алевролиты крупно-мелкозернистые, алевролиты мелкозернистые, часто слюдисто-углистые, а также смешанные породы глинисто-алевролитового состава, которые также обычно насыщены тонким растительным детритом. Среди текстур преобладают линзовидная, горизонтально-линзовидная, градационная, которые часто нарушены биотурбированием и взмучиванием. Перечисленными особенностями обладают отложения, которые имеют собственное название «рябчик» (рис. 12, г, рис. 13, г) (Алексеев, 2014).
Описанный комплекс пород формирует глинисто-алевритовую и алевритово-глинистую, песчано-глини-сто-алевролитовую литофации (рис 10). Нередко здесь встречаются линзы и прослои изогнутой формы, которые
сложены алевритовым, иногда псаммо-алевритовым материалом и формируют мелкие подводные формы рельефа (рифели) (рис. 12, д).
Дольная зона нижней части подводного берегового склона сложена алевролитовыми и алевролитово-глинистыми осадками, где влияние штормов было неравномерно. Среди текстур преобладают горизонтальная, тонкая, линзовидная (толщина до 1 см), градационная с постепенными сменами гранулометрических типов пород. Обращает на себя внимание и крайне слабая биотурби-рованность отложений с преобладанием единичных горизонтальных ходов илоедов (рис. 12, е). Преобладающая литофация – алевритово-глинистая.
В пределах этой фациальной зоны встречаются пачки, сложенные отложениями карбонатно-алевролитового алевролитового состава, которые иногда образуют чередования (скв. ХХ73). Особенностью таких отложений являются отсутствие выраженной слоистости, преобладание нарушенных текстур (переотложение, смятие, элементы конволютной слоистости), многочисленные интракласты и оползневые фрагменты алевролитов и алевролитовых ритмитов внутри иногда гомогенной алевролитовой или карбонатно-алевролитовой массы. Алевролиты раз-нозернистые глинистые обладают плохой сортировкой обломочного материала. Количество глинистого и карбонатного цемента в их составе иногда достигает 50% и более, что отмечается появлением смешанных пород карбонатно-алевролитового состава. Формирование этого комплекса отложений, вероятно, связано с дистальными частями подводного берегового склона в условиях, когда действовали течения, в том числе гравитационные (рис. 12, ж, рис. 13, д, е).
Все выделенные фациальные зоны берегового склона описаны во всех скважинах Каменного месторождения, которые вскрыли пласты групп ВК1-ВК3.
Распределение фациальных зон по площади Каменного месторождения группы пластов ВК1-ВК3
В результате проведенного литолого-фациального анализа были выделены следующие фациальные зоны:
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
1 – субаэральной части берегового склона (пляжа); 2 -верхней части подводного берегового склона; 3 – нижней части подводного берегового склона. Распределение обстановок осадконакопления показано на рис. 14, а-в.
Пласт ВК-ВК3. Отложения пласта отсутствуют в южной, юго-западной, частично центральной и северной частях территории исследования, что установлено данными сейсморазведки и бурения, но встречены в юго-восточной и восточной частях. Характер распределения обстановок седиментации на время окончания формирования пласта ВК2-ВК3 связан с максимальной регрессивной частью соответствующего уровня седиментации (рис. 14, а).
С востока на запад различаются следующие фациаль-ные зоны: субаэральной части берегового склона (пляжа) и верхней части подводного берегового склона. Последняя зона, вероятно, занимала значительную часть месторождения, но сохранилась от эрозии речными долинами только в его юго-восточной и восточной частях.
Пласт ВКГ На рис. 14, б показано распределение фа-циальных зон по площади месторождения, откуда видно, что эти зоны тесно связаны со следующим падением относительного уровня моря и накоплением продуктивных пластов ВК13 и ВК12.
Приведенная схема реконструирует обстановки седиментации отложений берегового склона внутреннего морского бассейна на момент окончания формирования пластов ВК13 и ВК12. Выделяется обширная зона пляжа
Рис. 11. Литолого-фациальный разрез ске. ХХ28. Условные обозначения см. нарис. 5
Рис. 12. Генетические типы: а – отложения пляжа и верхней части ПБС, ске. ХХ73; б – отложения верхней части ПБС, скв.ХХ73; в – отложения верхней части ПБС (нижнего пляжа и его предфронталъной зоны), ске. ХХ95; г – отложения типа «рябчик», ске. ХХ73; д – мелкие подводные формы рельефа нижней части ПБС, ске. ХХ73; е – отложения нижней части ПБС, ске. ХХ73; ж – отложения гравитационных течений в пределах нижней части ПБС, скв.ХХ73
Гк’ – ‘
. *
ц,
2 ник., ув. 10х – ша
Рис. 13. Фото петрографических шлифов: а, б – песчаник крупно-среднезернистый олигомиктовый с незначительным и неравномерным содержанием глинистого цемента, скв. ХХ28, глубина 1490,93 м; в – примесь псаммитового материала в алевролите, скв. ХХ73, глубина 1509,23 м; г – ритмит алев-ролитово-глинистый, скв. ХХ73, глубина 1510,28 м; д, е кар-бонатно-алевролитовая порода, скв.ХХ73, глубина 1525,74 м
на востоке и севере территории исследования и, предположительно, в его южной части. Зона пляжа обрамлена зоной верхней части подводного берегового склона, к ней приурочены подводные аккумулятивные тела (валы, косы и т.д.). В центре и на северо-западе распространена зона нижней части подводного берегового склона.
Последний этап связан с накоплением пласта ВКД формирование которого приурочено в целом к повышению относительного уровня моря (рис. 14, в). При этом значительную часть территории занимали отложения нижней части подводного берегового склона.
Следующий этап существенного изменения относительного уровня моря связан с этапом завершения формирования пласта ВК11, поверхность максимального затопления территории приурочена к накоплению глинистых отложений вышележащей ханты-мансийской свиты.
Вторичные преобразования в породах-коллекторах викуловской свиты
На формирование ФЕС пород-коллекторов викуловской свиты оказали влияние как седиментологические факторы, так и вторичные процессы литогенеза. К последним относятся пелитизация, деструкция и выщелачивание полевых шпатов; каолинитизация полевых шпатов, а также формирование аутигенного хорошо окристаллизо-ванного каолинита; гидратация, хлоритизация и сидери-тизация биотита; формирование аутигенных карбонатных минералов в пустотном пространстве пород; регенерация зерен кварца. Из всех перечисленных процессов наибольшее влияние на ФЕС полимиктовых пород-коллекторов имеют процессы деструкции и выщелачивания зерен
Рис. 14. Схемы фациальной зональности: а – максимальной регрессивной части цикла седиментации и накопления продуктивных пластов ВК2-ВК3; б – максимальной регрессивной части цикла седиментации и накопления продуктивных пластов ВК13 и ВК]2; в -максимальнойрегрессивной части цикла седиментации и накопления продуктивного пласта ВК]1
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
полевых шпатов (по соотношению к общему количеству всех зерен полевых шпатов); формирование аутигенного каолинита в составе глинистых минералов цемента пород; появление аутигенных карбонатных минералов (сидерита, кальцита).
Так, количество аутигенного сидерита в породах коллекторах варьирует от 0,5% до 10%. Нередко процесс формирования аутигенного сидерита тесно связан с изменениями слюдистых минералов в полимиктовых терригенных породах, а именно биотита. Одним из основных процессов изменения биотита является хло-ритизация, которая сопровождается его гидратацией. Железо, освободившееся при гидратации биотита, в основном фиксируется в виде сидерита. Поэтому максимальное содержание сидерита обычно отмечается в продуктивных отложениях пластов ВК1-ВК3, где часто наблюдается повышенная слюдистость алевролитовых пород (рис. 15, а).
Нередко аутигенный сидерит не только развивается по биотиту, но и формирует микроконкреционные образования в породах (рис. 15, б).
В отложениях толщи «врез» фоновое содержание кальцита (в цементе обломочных пород) обычно не превышает первых процентов. При этом встречаются образцы, где количество аутигенного порового или порово-базаль-ного кальцитового цемента составляет 20-40% и более (рис. 15, г, д).
Структура карбонатного вещества может различаться по следующим причинам: 1) в породе встречен кальцит с микритовой и яснокристаллической структурой; 2) преобладает яснокристаллический кальцит. Генезис кальцита может быть обусловлен как процессами седиментогенеза, так и эпигенеза. Появление аутигенного яснокристаллического кальцита, возможно, сопряжено с наличием залежей углеводородов, в том числе вторичной цементацией пород на водонефтяном контакте (ВНК) в условиях бактериального окисления нефтей и изменения состава пластовых вод. На это указывают изменения изотопного состава углерода (513С), вызванные появлением значительно облегченного бикарбоната, который образуется в процессе анаэробного окисления метана (Леин, 2004). Такие случаи отмечены в отложениях толщи «врез» в ряде скважин, но наиболее контрастно проявились в разрезе скв. ХХ006. На рис. 16 показаны уровни появления кальцита в цементах алевритово-песчаных пород.
Рис. 15. Фото петрографических шлифов: а – сидеритизация биотита, скв. ХХ006, глубина 1496,13 м; б – конкреционные образования сидерита, скв.ХХ73, глубина 1509,23 м; в – карбо-натно-алевролитовая порода, скв.ХХ73, глубина 1525,74 м; г -песчаник мелкозернистый алевритовый полимиктовый (грау-вакковый аркозовый) с глинисто-карбонатным цементом, скв. ХХ006, глубина 1504,13 м; д – алевролитово-песчаная порода с глинисто-карбонатным цементом, скв. ХХ006, глубина 1496,03м; е-участки выщелачивания карбонатного цемента вмелкозернистом песчанике, скв.ХХООб, глубина 1500,82 м
Для уточнения природы кальцита были привлечены методы изотопной геохимии, с помощью которых установлены различия в содержании изотопов углерода и кислорода в кальците (табл. 1)
Рис. 16. Схема вторичных преобразований и типы коллекторов в отложениях викуловской свиты по данным скв. ХХ006
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
ХХ006 96004 1496,03 Алевролитово-песчаная порода с глинисто-карбонатным цементом -12,8 -18,9
ХХ006 28044 1500,8 Песчаник мелкозернистый с глинисто-карбонатным цементом -13,7 -20,2
ХХ006 28054 1503,07 Алевролит с карбонатным цементом -3,5 -15,8
Табл. 1 Содержание изотопоеуглерода и кислорода
Для термически преобразованных зон характерны большие изменения коэффициента пористости (увеличение ФЕС) за счёт уменьшения содержания кальцита в цементе пород, которое связано с растворением кальцита в процессе формирования залежи. Это обусловлено присутствием углекислоты, которая является неизбежным продуктом метаболизма микроорганизмов и обладает растворяющим действием на кальцит.
Коррозия кальцита является результатом медленного непрерывно-прерывистого формирования залежи, в результате чего происходит улучшение емкости пород-кол-лекгоров в пределах нефтегазоносной зоны (Сахибгареев, 1989).
Все это стало причиной неоднородного распределения коллекторов различного типа, а также локальных уровней с крайне низкими значениями ФЕС.
На рис. 16 показаны глубины, где встречены коллекторы разного типа, а также слабопроницаемые участки. Диаметр пор выщелачивания в карбонатизированных алевролитово-песчаных породах может составлять 0,50,8 мм и более и формировать микрокаверны (рис. 15, е).
Заключение
В результате проведенного исследования изучены терригенные отложения викуловской свиты, которые формировались как под воздействием речных систем, так и вне их действия.
Установлено, что в строении толщи «врез» участвует сложнопостроенный комплекс отложений, этапы развития которого отражают смену обстановок осадконакопления от аллювиальных до переходных эстуариевого комплекса.
В разрезах скважин выделены различные генетические типы отложений, сформированных разнообразными процессами: флювиальными, приливно-отливными, волновыми, в результате которых образуются тела различной морфологии и толщины.
Отложения пластов группы ВК[-ВК3 накапливались преимущественно в пределах верхней и нижней частей подводного берегового склона, где преобладали штормовые процессы. Смена обстановок седиментации отражена в структурно-текстурных особенностях пород и обычно
связана с изменениями относительного уровня моря. При наиболее низком уровне стояния моря образуются отложения пляжа и лучшие породы-коллекторы.
Уточнен минералогический состав основных типов пород. Для алевролитово-песчаных пород отмечена постепенная смена состава: от граувакк к граувакковым аркозам, далее собственно к аркозам и олигомиктовым разностям. Высокое содержание растительного детрита в тонкозернистых породах, а также его структурные параметры, часто соизмеримые с преобладающим диаметром зерен, позволяют рассматривать этот компонент как один из породообразующих совместно со слюдами. При этом растительный детрит часто придает алевролитам темные окраски, что визуально интерпретируется как «глинистость».
Отмечены вторичные процессы литогенеза, которые оказывали как положительное, так и отрицательное влияние на ФЕС пород-коллекторов.
Разнообразная картина распределения проницаемых, слабопроницаемых и практически непроницаемых пород нередко обусловлена наложенными процессами при формировании залежи углеводородов.
Благодарность
Литературы
Александров В.М., Казанская Д.А., Белкина В.А. (2015). Особенности геологического строения темпеститов в отложениях викуловской свиты. Территория «Нефтегаз», (2), с. 36-43.
Алексеев В.П. (2014). Атлас субаквальных фаций нижнемеловых отложений Западной Сибири (ХМАО-Югра). Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 236 с.
Долотов Ю.С. (1989). Динамические обстановки прибрежно-мор-ского рельефообразования и осадконакопления. М.: Наука, 269 с.
Жемчугова В.А. (2014). Практическое применение резервуарной седиментологии при моделировании углеводородных систем. М.: Рос. гос. ун-т нефти и газа им. И.М. Губкина, 341 с.
Карнюшина Е.Е., Коробова Н.И., Серпикова В.М. (2003). Аптский нефтеносный комплекс месторождения Каменное (Западная Сибирь). ВестникМосковскогоуниверситета. Серия 4. Геология, (3), с. 8-15.
Леин А.Ю. (2004). Аутигенное карбонатообразование в океане. Литология и полезные ископаемые, (1), с. 3-35
Шишлов С.Б. (2016). Позднеаптские речные долины в пределах Красноленинского свода Западной Сибири (верификация сейсмофаци-альной модели результатами структурно-генетического анализа керно-вого материала). Осадочные комплексы Урала и прилежащихрегионов и их минерагения: Мат. 11 Урал, литолог. совещания. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, с. 289-292.
Хуснуллина Г.Р. (2014). Геологическое строение и условия формирования продуктивных пластов викуловской свиты Красноленинского месторождения нефти (Западная Сибирь): Дис. канд. геол.-мин. наук. Тюмень: ТГНГУ, 195 с.
Наталия Ивановна Коробова – ассистент кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Россия, 119234, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1
Евгения Емельяновна Карнюшина – доктор геол.-мин. наук, профессор кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия, 119234, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1
Роман Сергеевич Сауткин – кандидат геол.-мин. наук, старший научный сотрудник кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия, 119234, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1
Елизавета Андреевна Краснова -кандидат геол.-мин. наук, старший научный сотрудник, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; старший научный сотрудник, Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН
Россия, 119234, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1
Статья поступила вредакцию 06.04.2023; Принята к публикации 26.05.2023; Опубликована 30.06.2023
НАУЧНО-ТЕХН ВЕСКИЙ ЖУРНАЛ
