Н а правах рукописи СКРИПНЮК ОЛЕСЯ ВЛАДИМИРОВНАГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ МЕЗОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ЗОНЫ МАНЫЧСКИХ ПРОГИБОВ ИЮЖНОГО СКЛОНА КРЯЖА КАРПИНСКОГО Специальность 25.00.12 Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наукКраснодар – 2010 работа выполнена в ОАО «СевКавНИПИгаз» Научный руководитель: кандидат геол. – минерал. наук, доцент, академик МАМР, чл. – кор. АТН РФ Ярошенко Анатолий АндреевичОфициальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор Сианисян Эдуард Саркисовичкандидат геолого-минералогических наук Кичигина Тамара МихайловнаВедущая организация: ООО «ЛУКОЙЛ - ВолгоградНИПИморнефть», г. ВолгоградЗащита диссертации состоится «^ 22 » октябр^ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении сформулированы актуальность, научная новизна и основные задачи диссертационной работы, практическая ценность выбранной тематики.^ Глава 1. Состояние изученности мезозойских отложений Первая глава посвящена обзору комплекса геолого-геофизических исследований, направленных на изучение геологического строения и нефтегазоносности мезозойских отложений восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского. Решением этих задач в течение многих лет занимались такие производственные предприятия, как: «Ставропольнефтегаз», «Дагнефть», «Нижне-Волжскнефть», «Волгограднефтегеофизика», «Грознефтегеофизика», «Грознефть», «Астраханское УБР» и «Калмнефтегазразведка», различные научно-исследовательские организации (МГУ, ИГиРГИ, ВНИГНИ, ГГНИ, ОАО «СевКавНИПИгаз» и другие) и ряд отдельных исследователей (А.П. Карпинский, 1883 г., А.Д. Архангельский, 1903 – 1911 гг., Н.Ю. Успенская, 1932 – 1935 гг., И.О. Брод, 1941 – 1947 гг., Е.М. Борисенко, 1969 г., Б.П. Назаревич, И.А. Назаревич, 1980 – 1988 гг., Н.И. Воронин, 1992 г. и многие другие). На основании выполненного анализа ранее проведенного изучения мезозойских отложений определены цели диссертационной работы и задачи дальнейших исследований.^ Глава 2. Геологическое строение и нефтегазоносностьВ первом разделе главы дана литолого-стратиграфическая характеристика осадочного чехла мезозойских отложений (триасовая, юрская и меловая системы) восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского. Изучением проблем литологии и стратиграфии палеозойских и мезозойских отложений рассматриваемой территории занимались многие геологи: А.Г. Алексин, Г.И. Ажгирей, В.Э. Бембеев, Н.Б. Вассоевич, Г.Г. Гасангусейнов, А.И. Летавин, Д.А. Мирзоев, Е.Е. Милановский, М.Ф. Мирчинк, В.Е. Орел, В.Е. Хаин, А.А. Ярошенко и другие. Триасовый комплекс пород в пределах изучаемой территории имеет наиболее ограниченное распространение и представлен нижним, средним и верхним отделами. Отложения нефтекумской свиты нижнего триаса распространены повсеместно и характеризуются карбонатным составом, култайской и демьяновской свит нижнего триаса – карбонатно-терригенным (известняково-аргиллитовым), анизийского и ладинского ярусов (кизлярская и плавненская свиты) среднего триаса – преимущественно карбонатно-глинистым, ногайской свиты верхнего триаса – вулканогенно-осадочным. Отложения юрской системы, представленной всеми отделами, залегают с размывом на различных горизонтах палеозоя и триаса и выклиниваются в западном направлении. Отложения нижней (плинсбахский, тоарский ярусы) и средней (ааленский, байосский, батский, келловейский ярусы) юры включаются в юрскую терригенную платформенную формацию, а верхней юры (оксфордский, кимериджский, титонский ярусы) – в карбонатную формацию. Меловая система представлена нижним и верхним отделами. Породы этого возраста развиты на территории повсеместно и залегают с размывом на подстилающих отложениях. В составе нижнемелового отдела выделяются валанжинский и готеривский ярусы, имеющие наименьшую площадь распространения, представлены преимущественно карбонатными породами, барремский – терригенными с прослоями известняков, аптский и альбский – песчано-глинистым материалом. Верхний отдел (сеноманский, туронский, коньякский, сантонский, кампанский и маастрихтский ярусы) составляет карбонатную формацию, представленную известняково-мергельными, редко терригенными породами, местами с тонкими прослоями глин.Во втором разделе главы рассмотрено тектоническое строение восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского – крупных тектонических элементов I порядка эпигерцинской Скифской плиты, согласно схеме тектонического районирования Северного Кавказа, разработанной А.И. Летавиным с соавторами (1987 г.).ЗМП представляет собой протяженную линейную структуру, осложненную системой линейно ориентированных и контрастно выраженных поднятий и опусканий в форме горстов и грабенов, в пределах которой расположен ряд более мелких структур. Поверхность фундамента верхнепалеозойского (девон-каменноугольного) возраста залегает на глубинах от 1000 м на северо-западе до 6000 – 7000 м на юго-востоке.^ Кряж Карпинского в структурном плане представляет собой мегавал (ширина более 120 км) запад-северо-западного простирания, имеющий сложное строение и осложненный структурами более низкого порядка. Северным ограничением кряжа Карпинского является южная окраина Русской платформы, западным – складчатые сооружения Донбасса. На востоке кряж Карпинского уходит в акваторию Каспийского моря. На юге сочленение кряжа с протяженной ЗМП происходит по системе сбросов, с амплитудами вертикального смещения 1,0 – 1,5 км. Глубина залегания фундамента изменяется от 800 м в центральной части кряжа Карпинского до 2900 м на востоке. В разрезе исследуемой территории установлены три тектонических этажа. Нижний структурно-тектонический этаж сложен породами палеозоя (складчатый фундамент). Верхний структурно-тектонический этаж (платформенный чехол) начинается с юрских отложений, которые полого погружаются на юг и юго-восток. Толща пород триасового возраста относится к переходному комплексу и занимает промежуточное положение между этажами.Третий раздел главы посвящен изучению нефтегазоносных комплексов мезозойских отложений и содержащихся в них углеводородных флюидов. Согласно принятой в работе схеме нефтегазогеологического районирования (А.И. Летавин, В.Е. Орел, С.М. Чернышев и др., 1987 г.) изучаемая территория относится к Северо-Кавказско-Мангышлакской нефтегазоносной провинции. Залежи нефти и газа приурочены к четырем мезозойским регионально нефтегазоносным комплексам (РНГК): триасовому, юрскому, нижнемеловому и верхнемеловому. Промышленная нефтегазоносность триасового РНГК связана с карбонатно-терригенными отложениями нефтекумской свиты нижнего триаса, карбонатно-глинистыми отложениями анизийского и ладинского ярусов среднего триаса. Нефтеносными в юрском РНГК являются нижне-среднеюрская песчано-алевритовая и верхнеюрская карбонатная толщи. В нижнемеловом РГНК нефтегазоносны терригенно-карбонатные отложения неокома, песчано-алевролитовые породы апта и альба. Нефтегазоносность верхнемелового РНГК приурочена к карбонатным породам; основные коллекторы, способные аккумулировать промышленные скопления УВ, имеются в кампанском и маастрихтском ярусах. Изучением геохимии, состава и свойств УВ мезозойских отложений в разное время занимались многие исследователи: Е. М. Борисенко, Т.А. Ботнева, Т.Л. Виноградова, Л.И. Джапаридзе, Н.Т. Копылов, Е.М. Ланда, Д.А. Мирзоев, А.Г. Милешина, Ф.Е. Окунькова, А.Н. Резников, К.Ф. Родионова, В.А. Чахмахчев, А.А. Ярошенко, З.В. Якубсон и др. Автором детально проанализированы результаты анализов устьевых и глубинных проб нефтей, газоконденсатов, попутных и свободных газов (всего 878 проб), проведенных в лабораториях ВНИГНИ, ИГиРГИ, ГрозНИИ, ОАО «СевКавНИПИгаз», ОАО «НК«Роснефть - Дагнефть», ОАО «НК«Роснефть - Ставропольнефтегаз», СФ «СевКавНИПИнефть». При обработке информации широко использовались методы математической статистики. Ряды распределения массива данных по каждому параметру представлялись графически в виде гистограмм. Результаты математической обработки основных параметров углеводородных флюидов приведены в таблице 1. В четвертом разделе главы рассматриваются гидрогеологические условия и термобарический режим мезозойских отложений. Триасовый водоносный комплекс характеризуется весьма анизотропным полем водообильности, застойным режимом, преимущественно хлор-кальциевым типом вод (согласно классификации В.А. Сулина), резкой недонасыщенностью вод углеводородными газами. Минерализация вод изменяется от 60 до 179 г/л. Водонапорная система юрских отложений исследуемой территории характеризуется двумя гидрогеологическими зонами водообмена: весьма затрудненного и свободного. Величина минерализации увеличивается с запада на юго- и северо-восток от значений менее 100 г/л до 142 г/л. Нижнемеловой водоносный комплекс на исследуемой территории имеет большую площадь распространения. Отличительной его особенностью является существенное расширение влияния области инфильтрации. Наряду с двумя зонами: свободного и весьма затрудненного водообмена здесь появляется третья – обширная зона затрудненного водообмена, занимающая западную часть ЗМП. Тип вод – хлор-кальциевый. Минерализация изменяется в пределах от 63,5 до 147,7 г/л, составляя в среднем 100 г/л. По своим гидрогеологическим характеристикам верхнемеловой водоносный комплекс близок к нижнемеловому. Главное отличие заключается в дальнейшем расширении влияния инфильтрационных вод, в снижении минерализации (до 60 г/л). Тип вод – хлор-кальциевый.Таблица 1^ Характеристика физико-химических свойств и состава нефтей, газоконденсатов и газов мезозойских отложений Параметры Регионально нефтегазоносные комплексы Триасовый Юрский Нижнемеловой Верхне-меловой Нефти Плотность в поверхностных условиях, кг/м3 832 819 837 858 Плотность в пластовых условиях, кг/м3 688 672 728 734 Содержание смол и асфальтенов, % 3,8 3,4 7,9 11,9 Содержание парафинов, % 26 25 14 6 Н.к – 2000С, % 20,3 24,6 25,7 25,5 Газонасыщенность, м3/т 97,7 140,1 98,2 49,0 Давление насыщения, МПа 12,8 15,3 11,3 6,6 Газоконденсаты Плотность, кг/м3 760 780 761 - Содержание парафинов, % 11,3 5,9 5,7 - Н.к – 3500С, % 87,0 84,0 84,5 - ^ Попутные газы Относительная плотность газа по воздуху, д.ед 0,996 0,930 1,016 1,096 СН4, % 54,7 56,5 52,0 49,6 С2+высш, % 36 27 39 44 СО2, % 7 12 6 4 N2, % 2,3 4,5 3,0 2,4 ^ Свободные газы Относительная плотность газа по воздуху, д.ед - - 0,763 - СН4, % - - 77 95 С2+высш, % - - 15,8 0,2 СО2, % - - 4,6 0,3 N2, % - - 2,6 4,5 ^ Водорастворенные газы Относительная плотность газа по воздуху, д.ед - - 1,036 1,080 СН4, % 51,0 52,3 52,7 49,9 С2+высш, % 11,4 10,1 40,5 44,2 СО2, % 25,6 26,2 4,3 4,4 N2, % 12,0 11,4 2,5 1,5 Геотермический режим мезозойских отложений исследуемой территории изучен на основании фактических замеров (более 2000) температуры пластов. Составлены карты геоизотерм в кровле триасовых, юрских и меловых отложений. Установлено, что более интенсивным геотермическим режимом характеризуется наиболее погруженная часть исследуемой территории – Восточно-Манычский прогиб. В направлении на север и северо-запад (южный склон кряжа Карпинского) напряженность теплового поля закономерно снижается. На основании замеров пластовых давлений (Рпл, МПа) в скважинах площадей исследуемой территории изучена зависимость пластовых давлений от глубины. Градиент пластового давления в среднем для ЗМП составляет 1,06 МПа/100 м, для южного склона кряжа Карпинского – 1,08 МПа/100 м. Для изучения характера изменения пластовых давлений были составлены карты начальных пластовых давлений в триасовых, юрских и меловых отложениях. Начальные пластовые давления в залежах УВ, приуроченных к мезозойским отложениям, в основном соответствуют гидростатическим, за исключением залежи в нижнем триасе на Озерном месторождении (коэффициент аномальности, Ка = 1,49) и предполагаемого скопления УВ на Бойчаровской площади (Ка = 1,77 ÷ 1,85). Юрские отложения характеризуются давлениями, близкими к нормальным гидростатическим. Значения давлений изменяются в пределах от 5 МПа до 35 МПа и увеличиваются в южном и юго-восточном направлениях. Локальных зон развития Ка не наблюдается. Аналогично вышеописанным комплексам рост значений пластовых давлений в нижне- и верхнемеловых отложениях наблюдается в сторону регионального погружения пород.^ Глава 3. Литолого-фациальные и палеогеографические условия формирования мезозойских отложений и накопления органического вещества Литолого-фациальному анализу и изучению палеогеографической обстановки формирования отложений мезозойского комплекса в течение триасового, юрского и мелового периодов были посвящены работы В.А. Гроссгейма, И.О. Брода, И.А. Конюхова, В.Т. Фролова (60 – 70-е гг.), А.С. Горкушина, В.В. Стасенкова, Н.Ф. Фролова (1974 г.), П.С. Жабревой, Б.С. Данкова, Г.Т. Юдина (1975 г.), Н.Т. Копылова, Г.Н. Чепака и др. (1976 г.), Б.П. Назаревича (1973 г.), Л.М. Савельевой (1971, 1978 гг.) и других. Для выяснения характера распространения пород, изменения их литологического состава и оценки палеогеографических условий образования, а также условий накопления и захоронения ОВ по имеющимся данным была построена серия схематических карт литофаций и геохимической характеристики различных подразделений мезозойских отложений в пределах восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского. Первый раздел главы посвящен изучению обстановки осадконакопления в триасовое время. Основная часть территории представляла собой область интенсивного прогибания, с повсеместным переходом от терригенного к карбонатному осадконакоплению. Формирование этих отложений происходило в условиях переменного климата. Толща нижнего триаса представлена известково-глинистыми породами, сформировавшимися в обстановке нормального умеренно глубоководного морского бассейна с резко восстановительной средой осадконакопления, а также песчано-алевролито-глинистыми и карбонатными образованиями, накопление которых происходило в условиях мелководного солоноватого водоема и опресненных лагун в слабовосстановительной, временами окислительно-восстановительной обстановках. Осадконакопление сопровождалось многостадийным проявлением вулканизма. Анализ распространения литофаций нефтекумской свиты показал, что в пределах изучаемой территории выделяются области двух основных литолого-фациальных комплексов: нормального открытого морского бассейна и биогермного (рифогенного). Микроскопическим изучением пород нефтекумской свиты установлено присутствие смешанного (преимущественно сапропелево-гумусового) типа ОВ во всех изученных шлифах. В култайское и демьяновское время темп прогибания в области развития биогермного (рифогенного) комплекса значительно усиливается и мелководное осадконакопление сменяется образованием глинистых и известково-глинистых илов в условиях постепенно нарастающей глубоководности, в резко восстановительных условиях диагенеза. Отложения кизлярской свиты среднего триаса распространены в виде двух участков – северо-западного и юго-восточного (рис. 1). По литолого-фациальным условиям отложения кизлярской свиты разделяются на две структурно-фациальные зоны. ^ Условные обозначения: Области развития литофаций: 1 – относительно глубоководных алевролитово-аргиллитовых; 2 – глубоководных вулканогенно-алевролитово-глинистых; 3 – мелководных известняковых с подчиненными алевролитами и аргиллитами; 4 – мелководных аргиллитово-алевролитово-известняковых; 5 – мелководных алевролитово-аргиллитовых с подчиненными известняками. Границы: 6 – литофаций; 7 – докизлярских отложений;10 – тектонических элементов I порядка. Области распространения: 8 – образований складчатого фундамента; 9 – докизлярских отложений. 11 – изолинии равного содержания Сорг в породе, %; 12 – среднее значение содержания Сорг в породе, %Рис. 1. Литолого-фациальная схематическая карта отложений кизлярской свиты В южной части ЗМП получила распространение первая структурно-фациальная зона, представленная преимущественно карбонатно-терригенно-аргиллитовым типом пород. Ее формирование происходило в застойных условиях, лишь временами сменявшимися условиями слабой подвижности водной массы, что отвечает внешней части шельфа с глубинами от первых десятков до 100 – 200 м. В северной части территории исследования располагается вторая структурно-фациальная зона монотонного развития алевролитово-аргиллитовой толщи, образовавшаяся в условиях котловинной части бассейна осадконакопления и характеризующаяся существенно большей глубоководностью и застойной гидродинамической обстановкой. К началу раннеладинского времени на севере ЗМП образовалась гористая суша вулканического происхождения, которая являлась поставщиком кластического вулканомиктового материала. Накопление ОВ анизийских и ладинских образований происходило в условиях мелководного солоноватого и опресненного бассейна в слабовосстановительной, временами окислительно-восстановительной и окислительной обстановках. Микроскопическое изучение шлифов пород среднетриасового возраста показало наличие смешанного (сапропелево-гумусового) генетического типа ОВ. Отложения ногайской свиты верхнетриасового возраста характеризуются большим разнообразием и различным генезисом, с резко выраженной неоднородностью. Единого бассейна не было, а существовали изолированные пресноводные лагуны и озера. Осадконакопление протекало в континентальных условиях, в аридном климате и сопровождалось многостадийным проявлением вулканизма. К концу ногайского времени произошло затухание вулканической деятельности и прекращение красноцветного терригенного осадконакопления. Изучение генетического типа ОВ в породах верхнетриасового возраста под микроскопом позволяет сделать вывод о наличии в них гумусовой и сапропелевой органики. Тип ОВ определен как смешанный (преимущественно сапропелево-гумусовый).^ Во втором разделе главы рассматриваются условия формирования юрских отложений. Накопление нижне-среднеюрских (тоар-ааленских) отложений происходило в прибрежных, мелководных и умеренно глубоководных условиях. Образование конгломератов и песчаников (составляющих самую малую часть разреза) проходило в окислительной среде, а глин и алевролитов – в восстановительной, о чем свидетельствует содержание в них сульфатов (до 0,3 %) и присутствие пирита. В конце раннеюрской и начале среднеюрской эпох в восточной части ЗМП (Восточно-Манычский прогиб) развивались опускания, сопровождавшиеся накоплением алевролито-глинистых отложений. Осадконакопление в тоар-ааленское время в пределах южного борта прогиба происходило в континентальной обстановке, отвечавшей озерно-болотно-аллювиальной равнине со значительно расчлененным рельефом водосбора, а в северо-восточной его части формировались преимущественно мелководные морские отложения. В начале ааленского времени произошло интенсивное воздымание территории источника сноса на западе, откуда в больших количествах поступал грубообломочный материал. В раннебайосское время эрозия захватывает залегавшие глубже и не обнаженные ранее метаморфические толщи. Вместе с тем продолжали размываться древние осадочные толщи и в небольших количествах почвы и коры выветривания, сохранившиеся на водоразделах. В начале позднебайосского времени рельеф континентального массива в значительной степени пенепленизируется. В бассейн сносится тонкий материал: глины и алевролиты. На территории исследования выделяются три основные литолого-фациальные области (прибрежная песчаная, мелководная глинисто-алевролитовая и мелководная глинисто-известняковая), которые сменяют друг друга в направлении с запада на восток. Формирование пород протекало в восстановительных и частично резко восстановительных условиях, на что указывает черный цвет осадков и превалирование закисных форм железа над окисными. В конце батского времени значительная часть территории исследования представляла собой сушу. В келловейское время происходило накопление преимущественно терригенного материала только в юго-восточной части территории исследования, в условиях нормального мелководного морского бассейна. Верхнеюрская карбонатная формация в стратиграфическом отношении включает оксфордские, кимериджские и титонские отложения. Она формировалась в условиях завершения региональных тектонических движений, сопровождавшихся складчатостью и приведших к коренной перестройке геотектонического плана изучаемой территории. В относительно неспокойный морской водоем, испытывавший различные по масштабу и месту проявления колебательные движения, на смену терригенному стал поступать преимущественно карбонатный, местами хемогенный материал. При нисходящих движениях условия седиментации приближались к мелководно-морским, а во время преобладания восходящих движений – к лагунным. Осадки представлены известняками, доломитами, в основном, в верхней части разреза. Непостоянные мелководные условия, частая смена солености вод, жаркий аридный климат препятствовали расцвету органического мира, устойчивому развитию восстановительных обстановок. Проведенные исследования под микроскопом шлифов пород юрского возраста позволяют сделать вывод о преимущественно гумусовом типе ОВ пород нижне-среднеюрского (тоар-ааленского) возраста и смешанном (сапропелево-гумусовый, гумусово-сапропелевый) генетическом типе ОВ пород среднеюрского (байос-батского) и верхнеюрского возрастов. В третьем разделе главы приводятся результаты литолого-фациальных исследований меловых отложений, имеющих наибольшее распространение в пределах изучаемой территории. В начале мелового периода основная часть южного склона кряжа Карпинского и северо-западная часть изучаемой территории ЗМП представляли собой сушу. Остальная часть территории исследования испытывала погружение в юго-восточном направлении, где в прибрежных и мелководных условиях накапливались неокомские терригенно-карбонатные отложения. Колебательный режим морского бассейна и наличие течений не способствовали хорошей сохранности поступающего ОВ. Невысокие содержания ОВ в породах и значительное количество окисного железа в них, указывают на окислительные или близкие к ним условия осадконакопления. Исключением является площадь Каспийская, где в резко восстановительных условиях происходило накопление глин. В аптское время морской бассейн осадконакопления значительно расширился. В пределах территории исследования в восстановительных и слабо восстановительных условиях мелководья накапливались отложения с характерным постоянством литологического состава – чередование сравнительно мощных пачек глинистых и алевролитово-песчаных пород. ЗМП с начала аптского и до конца всего нижнемелового времени характеризовалась большей глубиной и несколько большей скоростью осадконакопления по сравнению с южным склоном кряжа Карпинского. В альбское время существовали самые благоприятные условия для развития и захоронения органического материала в восточной части территории исследования (Восточно-Манычский прогиб, Камышанско-Каспийская ступень), где продолжали накапливаться мелководные (прибрежные) отложения. Распределение значений окисных и закисных форм железа, показатель сульфатности позволяют предполагать накопление глин, алевролитов, песчаников в восстановительной обстановке, а глинисто-мергелистой толщи альба – в сильно восстановительной обстановке. Тип ОВ хорошо увязывается с палеогеографическими условиями осадконакопления. Исследования керогена под микроскопом в отраженном и проходящем свете показали преимущественное распространение облаковидных форм сапропелевого ОВ. Однако в ряде шлифов отмечается присутствие растительных остатков, то есть гумусовая природа исходного ОВ. Верхнемеловые отложения накапливались в условиях углубления морского бассейна, образуя карбонатную формацию с обилием фораминифер, и распространены на большей части территории исследования (частично на Ачинерской ступени). Наиболее обогащены ОВ глины. Однако их содержание в общем объеме пород верхнемелового возраста ничтожно мало. Глава 4. Оценка нефтегазоматеринского потенциала пород В первом разделе главы приводится геохимическая характеристика ОВ пород по данным химико-битуминологического анализа (рис. 2). Имеющаяся геохимическая информация свидетельствует о том, что на современном этапе геологического развития исследуемой территории триасовые отложения, получившие свое распространение в пределах восточной части ЗМП, в целом обеднены Сорг и битумоидами. Битумоиды в основном сингенетичны вмещающему их ОВ.Рис. 2. Геохимическая характеристика ОВ пород по данным химико-битуминологического анализаБитуминологические характеристики юрских отложений разных районов территории исследования сильно отличаются друг от друга. Наиболее обогащены Сорг и битумоидами юрские отложения в восточной части ЗМП. Породы повсеместно характеризуются присутствием гуминовых кислот в ничтожных концентрациях, которые исчезают уже к глубинам 1400 – 1500 м. Генетический тип битумоидов – преимущественно автохтонный вмещающему их ОВ. В западной части территории исследования выявлены остаточные битумоиды (коэффициент битуминозности, βхб = 2 ÷ 3 %). Статистика распределения Сорг в нижнемеловых отложениях ЗМП показывает, что максимальные средневзвешенные его значения характерны для аргиллитов (0,56 %) и алевролитов (0,54 %), а минимальное для песчаников (0,34 %). Содержания ХБ и СББ в породах нижнемелового возраста южного склона кряжа Карпинского близки между собой. Генетический тип битумоидов нижнего мела определен как преимущественно автохтонный. Значительно также содержание аллохтонных битумоидов (30 %). На долю остаточных битумоидов приходится 20 %. Степень битуминизации ОВ в ЗМП увеличивается на юг, в сторону Прикумской системы поднятий. В отложениях верхнего мела наиболее обогащены Сорг терригенно-глинистые разности пород. В отдельных образцах алевритовых глин и глинистых известняков содержание Сорг достигает 7 % (среднее 0,74 %), а в карбонатных глинах – 1 %. Мергели содержат Сорг в среднем 0,32 %. Эти отложения характеризуются наиболее низкой степенью битуминизации ОВ из всех рассмотренных выше отложений.Второй раздел главы посвящен геохимической характеристике ОВ пород по данным экспресс-пиролиза на установке «Rock-Eval II» 122 образцов триасовых, 18 – среднеюрских и 14 – нижнемеловых отложений. В результате получены данные о доле исход- Рис. 3. Диаграмма зависимости HI от Tmax, характеризующая эволюцию керогена (по результатам пиролиза ОВ пород) ного генетического потенциала, который реализован в УВ – «битумоидная» составляющая (параметр S1), о количестве УВ, которое кероген может еще произвести в процессе последующей эволюции при полной реализации нефтематеринского потенциала, содержащегося в породе ОВ – «керогеновая» составляющая (параметр S2), о температуре максимального выхода УВ в процессе крекинга керогена (Тmах), об общем содержании Сорг в породе (ТОС). На основе полученных параметров рассчитывались: HI = S2/ТОС – водородный индекс; РР = S1+S2– полный нефтегазогенерационный потенциал породы. Проведенный автором детальный анализ результатов интерпретации пиролитического метода изучения ОВ пород по диаграмме HI – Tmax с учетом влияния на ОВ минеральной матрицы породы показал, что мезозойские отложения южного склона кряжа Карпинского и восточной части ЗМП содержат ОВ I, III и преимущественно II типов (рис. 3). В третьем разделе главы проведено выделение нефтегазоматеринских пород (НГМП) и дана характеристика их генерационного потенциала. Для отнесения изучаемых отложений к категории нефтегазоматеринских и оценки их качества в работе использована классификация НГМП по ряду пиролитических параметров (ТОС, S1, S2, РР и HI), предложенная K.E. Peters (1986г) и геологами Французского института нефти (IFP), а также результаты химико-битуминологического, литолого-фациального и палеогеографического анализов. По совокупности изученных геохимических параметров (содержание в глинистых и карбонатных породах Сорг и ХБ, степень его восстановленности, степень битуминизации ОВ, характер геохимических фаций, пиролитические характеристики и др.) к НГМП на территории восточной части ЗМП и южного склона кряжа Карпинского отнесены (рис. 4): карбонатно-терригенные отложения нижнего и среднего триаса (нижняя нефтегазоматеринская толща); сероцветные терригенные отложения нижней и средней юры (средняя нефтегазоматеринская толща); терригенные отложения нижнего мела (верхняя нефтегазоматеринская толща). Рис. 4. Геохимическая характеристика мезозойских отложений В четвертом разделе проведена геохимическая типизация нефтей и газов. С использованием 42 анализов группового углеводородного состава бензиновых фракций установлено, что все нефти и газоконденсаты триасового нефтегазоносного комплекса являются метановыми, а юрского и нижнемелового – метановыми и метано-нафтеновыми. Все образцы нефтей триаса образованы из континентального ОВ, отложенного в мелководных бассейнах различного типа. Газоконденсаты и нефти юры образованы из континентального и морского ОВ. Нефти и газоконденсаты нижнего мела образованы из ОВ с высокой планктоногенной составляющей (рис. 5). Исследования показали также, что основной тенденцией превращения нефтей и газоконденсатов мезозоя является их термическое созревание. По данным 117 анализов свободных и попутных газов мезозоя, в триасовых отложениях выделяются легкие, а в юрских и нижнемеловых отложениях – также преимущественно легкие и незначительное количество тяжелых углеводородных газов (площади Пушкарская, Колодезная, Безводненская и др.). Водорастворенные газы мезозоя территории исследования (37 анализов) относятся преимущественно к классу углеводородных газов. Однако имеются пробы водорастворенных газов из триасовых и юрских отложений с содержанием неуглеводородных компонентов от 50 до 75 %. Рис. 5. Геохимическая типизация нефтей и газоконденсатов Пятый раздел главы посвящен вопросу корреляции нефтей и РОВ пород. В основе выявления генетического родства УВ из рассеянного ОВ и нефтей лежит сходство нефтяных УВ по структуре с некоторыми биологическими предшественниками (Ильинская, 1985 г., Бурштар М.С., Милешина А.Г., 1970 г., Пунанова С.А. 1989 г. и др.). Такое сходство устанавливается по характеру относительного распределения определенных компонентов – хемофоссилий или биологических маркеров. Результаты проведенных в различные годы исследований по корреляции нефть – материнская порода по данным об изотопах серы (Р.Г. Панкина), структурно-группового состава метано-нафтеновых УВ, спектральных исследований и изучения изотопов углерода (Т.А. Ботнева), тонкоструйной люминесцентной спектроскопии (Т.А. Теплицкая), капиллярной газожидкостной хроматографии для изучения УВ фракции С9 – С30 (В.А. Чахмахчев, С.В. Атанасян), по отношению пристан/фитан (К.Ф. Родионова, Г.И. Сафонова), показывают несомненное сходство углеводородного состава нефтей триаса, юры и нижнего мела с битумоидами пород соответственно триасового, юрского и нижнемелового возраста, что свидетельствует о существовании в толще мезозойских отложений нескольких источников генерации УВ. Это подтверждает мнение о существовании трех типов нефтей – триасовых, среднеюрско-нижнемеловых и верхний альб-палеогеновых. В тоже время имеют место перетоки УВ из отложений одного возраста в другие при переформировании залежей. ^ Глава 5. Условия генерации углеводородов и формирования их скоплений В первом разделе главы рассматриваются факторы генерационной зональности УВ, модель генерации УВ мезозойских отложений и катагенез ОВ пород. Оценка степени катагенетической превращенности ОВ мезозойских отложений проводилась углепетрографическим методом с использованием значений отражательной способности витринита (R0, %), замеренных в разное время в лабораториях ВНИГРИуголь, ИГиРГИ, КИМС, ВолгоградНИПИнефть, треста «Артемгеология» и др. При изучении катагенетической эволюции ОВ, кроме параметра R0 использовался также пиролитический параметр, отражающий значение температуры максимального выхода УВ в процессе крекинга керогена – Тmах. Зависимости между параметрами R0и Тmах установлены во многих нефтегазоносных и угленосных районах мира – для углей Кузбасса, олигоценовых отложений бассейна Южный Коншон, углей западной Европы, сланцев Green River и мезозойских отложений Западной Сибири. В результате обработки 280 данных по мезозойским отложениям территории Восточного Предкавказья, содержащим ОВ гумусового, сапропелевого и смешанного типов, между параметрами R0 и Тmах было получено следующее уравнение корреляционной зависимости: R0 = (Тmах – 381,03)/99,459; r = 0,957 (1) Наличие такой зависимости позволяет использовать традиционно применяемую шкалу и номенклатуру градаций катагенеза ОВ. Анализ изменения комплекса аналитически определяемых пиролитических параметров экспресс-пиролиза в модификации «Rock-Eval» – S1, S2, ТОС и Tmax РОВ смешанного типа мезозойских НГМП в пределах изучаемой территории позволил обосновать эмпирическую модель катагенетических преобразований РОВ, происходящих в недрах Земли (рис. 6). Рассмотрение этой модели показало, что с ростом ^ Tmax изменение параметров S1 и Рис. 6. Эволюция ОВ пород в процессе пиролиза «Rock-Eval» S2 происходит по сложному закону, так как процесс катагенеза РОВ и генерации УВ раз-вивается неравномерно. Переломным является интервал Tmax ~ 420÷457 0С, соответствующий периоду максимальной реализации нефтематеринского потенциала ОВ. Использование результатов пиролиза ОВ, рассеянного в НГМП, позволяет достаточно точно определять граничные интервалы проявления ГФН в процессе катагенеза и выявлять положение ГЗН как в разрезе отложений, так и в плане на территории их распространения. Для мезозойских отложений значения Тмах и R0, определяющие начало ГФН, равны соответственно 420 0С и 0,47 %, а конец ГФН – 457 0С и 1,07 %. При изучении глубинной зональности катагенеза весь фактический материал был разделен по литологическому и стратиграфическому признакам. Для мезозойских отложений ЗМП и южного склона кряжа Карпинского построен график зависимости (рис. 7) между глубиной их залегания (НMZ, м) и отражательной способностью витринита (R0, %). Рост значений R0 с глубиной описывается следующим уравнением:ln R0=(HMZ–3379,2)/2530,3; r=0,891 (мезозойский комплекс) (2) Рис. 7. Зависимость отражательной способности витринита (R0,%) от глубины залегания пород мезозой