ЛИТОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ дизъюнктивных ДИСЛОКАЦИЙ (ЛАТЕРАЛЬНЫХ ФЛЮИДОУПОРОВ) В ЮРСКИХ И НИЖНЕМЕЛОВЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Т.Е. Ермолова (ЗАО “МиМГО")
В последние годы все большее признание получают идеи об экранирующей роли дизъюнктивных дислокаций при формировании залежей УВ и их определяющем влиянии на геометрию нефтяных ловушек [3, 4]. Изучение строения значительного числа юрских и неокомских месторождений Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции показало наличие существенных скачков абсолютных отметок водонефтяных контактов в пределах кажущихся едиными нефтяных полей. Они фиксируются по результатам испытания скважин и данным ГИС и не связаны ни с антиклинальным контролем, ни с литологофациальным замещением пород-коллекторов. Альтернативой не нашедшей научного обоснования идее наклонных контактов являются модели дизъюнктивно-блокового строения природных резервуаров с горизонтальными контактами в пределах отдельных блоков. К блокам осадочного чехла приурочены самостоятельные тектонически экранированные залежи. Экранирование осуществляется не за счет контакта проницаемых и непроницаемых слоев, возникающего при смещении разрезов по ту и другую стороны от разлома, а за счет формирования узких зон уплотненных пород вдоль плоскости тектонического нарушения.
Механизм латерального ограничения нефтяных залежей дизъюнктивными дислокациями теоретически обоснован в работах [2, 5], в которых возможность экранирования связывается с дезинтеграцией горных пород под действием тектонических подвижек даже очень незначительной амплитуды с вероятными последующими преобразованиями этих пород. Такими преобразованиями являются: дробление (катаклаз) или пластические деформации зерен, вторичное минералообразование (например, кальцитизация), озокеритизация, “затекание” пластичных глин в ослабленные зоны и др. В результате этих процессов происходит резкое ухудшение фильтрационно-емкостных свойств пород вплоть до образования линейно выдержанных непроницаемых для нефти участков.
Развитие технологий сейсмического прогноза в настоящее время позволяет выделять и прослеживать не только высокоамплитудные тектонические нарушения, но и малоамплитудные и безамплитудные дизъюнктивы [4]. Их признаками являются сдвиги и разрывы осей синфазности, резкие изменения углов наклона осей синфазности и другие аномалии волнового поля. Однако прямым подтверждением сложной истории геологического развития того или иного района и периодического проявления тектонической активности, приводящей к формированию зон дезинтеграции в осадочном чехле, являются признаки тектонических нарушений, отмечаемые в керне глубоких скважин.
Автором проведено изучение керна из отложений юры и нижнего мела ряда месторождений Западной Сибири: Сергинского и Кислорско-Среднелыхминского (Шеркалинский мегапрогиб и Радомский мегавал), Песчаного (Каремпостская мегаседловина), Новопокурского (Южно-Вартовская моноклиналь), Лензитского (Северо-Надымский выступ), Восточно-Придорожного и Кустового (Ярсомовский прогиб), Восточно-Перевального (Северо-Сургутская моноклиналь), Сахалинского (Сургутский свод), Салекаптского (северная часть Нижне-Пурского мегапрогиба), Лодочного и Тагульского (Большехетская структурная терраса) и др. Были проанализированы данные макроскопических описаний керна, а также проведено микроскопическое изучение более 1500 шлифов, характеризующих разрезы 67 скважин.
При литологическом анализе каменного материала наблюдались следующие признаки дизъюнктивных нарушений.
К макропризнакам относятся такие часто встречающиеся проявления тектонической активности как зеркала скольжения и трещины.
Зеркала скольжения отмечаются в керне из уплотненных глин, аргиллитов и глинистых песчаников. Трещины, выполненные кальцитом, доломитом или глинистым веществом, присутствуют как в песчано-алевритах или редких прослоях карбонатов, так и в плотных аргиллитах. Например, наличие зеркал скольжения зафиксировано в разных частях разреза на Лодочном (скв. 5) и Тагульском (скв. 7) месторождениях. Углы плоскости скольжения достигают 40-50°. О возможном развитии разрывных тектонических нарушений в этом районе также свидетельствует наличие разнонаправленных трещин в керне скв. 5 и 6 Лодочной площади и 6; 7; 10 и 13 Тагульской. “Протрассировать” по керну нарушения снизу вверх по разрезу удалось в двух скважинах: скв. 6 Лодочная с глубины от 2905 до 1750 м и скв. 5 Тагульская с глубины от 3004 до 1747 м.
На Талинском месторождении (Красноленинский свод) тонкослоистые песчаники шеркалинской свиты (нижняя юра) разбиты мелкими “затухающими” трещинами, фиксируемыми по смещению слойков и тонкому глинистому налету на плоскости нарушения (рис. 1, А).
На Новопокурском месторождении в макроописаниях отмечаются многочисленные зеркала скольжения в верхнеюрском разрезе скв. 271 и 233, приуроченные к прослоям темно-коричневого плитчатого аргиллита и темно-серого мелкозернистого глинистого песчаника, а в керне из горизонта встречены алевролиты и слабоглинистые песчаники, нарушенные трещинами с прожилками светлого кальцита. На Кустовом месторождении в разрезе этого же горизонта сильно сцементированные очень плотные и крепкие кварцевые песчаники с карбонатным цементом, переходящие в кровле пласта в тонкокристаллические известняки, также разбиты вертикальными трещинами, выполненными крупнозернистым кальцитом.
К признакам, отмечаемым при микроскопическом изучении шлифов, относятся прежде всего трещиноватость, проявляющаяся на уровне породы, и катаклаз, или дислокационный метаморфизм, захватывающий отдельные обломочные зерна.
Микротрещины, как и трещины, наблюдаемые макроскопически, могут быть выполнены вторичным кальцитом, глинистым веществом или измельченным, перетертым, неотсортированным и неокатанным обломочным материалом. В шлифах чаще фиксируются микротрещины, ориентированные перпендикулярно или под некоторым углом к напластованию, но иногда наблюдаются горизонтальные и разнонаправленные трещины. Так, на Восточно-Перевальном месторождении вертикальные трещины отмечены в прослое микрозернистого алевритистого известняка, приуроченного к подошве неокомского шельфового пласта АС9 (скв. 291), где они выполнены более светлым и более крупнозернистым, чем матрикс, кальцитом (см. рис. 1, Б, В). На Кислорском месторождении (скв. 160) наблюдались залеченные кальцитом субгоризонтальные трещинки, как бы “просвечивающиеся” на общем более темном фоне среднезернистого углисто-глинистого известняка, образующего прослой в среднеюрских песчаниках горизонта Ю4. “Затекание” глинистого материала в трещины и разуплотненные, трещиноватые участки отмечено как в юрских песчаниках (Песчаное месторождение), так и нижнемеловых (Кустовое месторождение). На рис. 1, Г показан шлиф из однородного мелко-среднезернистого песчаника шеркалинской свиты с участком неправильной формы, выполненным темным глинистым веществом с неокатанными и неотсортированными обломками кварца и полевых шпатов алевритовой и мелкопсаммитовой размерности. Такое выполнение явилось, по-видимому, результатом дробления и перетирания основной породы под действием тектонических напряжений и выдавливания в разуплотненную зону (или полость трещины) пластичной глинистой массы.
Иногда в шлифах тонкослоистых пород отмечаются микросбросы. На рис. 1, Д, Е представлены примеры наклонных трещинок в мелкозернистых углисто-глинистых алевролитах горизонта Ю1 Новопокурского месторождения, полость которых выполнена темно-коричневым глинистым веществом. О небольших подвижках вдоль нарушения свидетельствует смещение относительно друг друга тонких горизонтальных углистых прослоев по разные стороны от плоскости трещины.
Разнообразные проявления катаклаза были детально изучены и описаны А.В. Копелиовичем (1965). В Западно-Сибирском нефтегазоносном бассейне процессам катаклаза, или дробления, в изученных нами комплексах подвержены главным образом отложения юрских природных резервуаров. В шлифах можно наблюдать разные стадии этого преобразования. Так, в обломочных зернах кварца и полевых шпатов напряженное состояние часто обнаруживается в появлении сначала волнистого погасания зерен, а затем их грануляции и, наконец, дроблении (рис. 2). В приразломных зонах катаклаз часто фиксируется по локализации на определенных участках породы зерен, подвергшихся интенсивному растрескиванию. Это явление иллюстрируется рис. 2, А, на котором представлены сильно раздробленные или гранулированные зерна кварца в песчанике шеркалинской свиты на Сергинском месторождении (скв. 33). Реже дробление зерен отмечается в песчаниках неокомского возраста (Салекаптское месторождение, скв. 4) (см. рис. 2, Б). Образовавшиеся в зернах трещины могут впоследствии заполняться вторичным кальцитом (Лодочное месторождение, скв. 6 (см. рис. 2, В), Песчаное месторождение, скв. 616 (см. рис. 2, Д) или залечиваться кварцем (Песчаное месторождение, скв. 616 (см. рис. 2, Г).
Наиболее отчетливо результаты дислокационного метаморфизма (катаклаза) фиксируются в изменениях зерен плагиоклазов с двойниковым строением. Они отображаются в виде изгибания двойниковых швов, появления двойников скольжения, при котором происходит смещение двойниковых индивидуумов относительно друг друга, или расслоение зерен по двойниковым швам, с дроблением двойниковых индивидуумов на более мелкие части. На рис. 2 приведены примеры изгибания двойниковых швов и поперечного растрескивания зерен плагиоклаза в песчаниках тюменской свиты Песчаного и Лензитского месторождений со смещением (см. рис. 2, Д) и без видимого смещения отдельных двойниковых индивидуумов (см. рис. 2, Ж), а также расслоения зерен по двойниковым швам (Новопокурское месторождение, горизонт Ю1 (см. рис. 2, Е).
Другим следствием напряжений, возникающих в приразломных зонах, является уплотнение пород с формированием конформных контактов и инкорпорационных структур [1], а также пластических деформаций некоторых минералов, в частности слюды. На Среднелыхминском месторождении в песчаниках горизонта Ю6 (тюменская свита) явления прорастания и вдавливания (инкорпорации) зерен кварца в измененные зерна полевых шпатов отмечены в скв. 257, расположенной в непосредственной близости к откартированному по данным сейсморазведки тектоническому нарушению (см. рис. 2, рис. 3 на с. 3 обложки).
Образование дизъюнктивных дислокаций является следствием активного тектонического режима. О периодичном характере проявлений тектонической активности в юрское и раннемеловое время свидетельствуют признаки вулканических процессов, отмечаемые в керне в виде прослоев вулканогенно-осадочных пород или примеси пирокластического материала в терригенных отложениях.
Иногда такие проявления отмечаются в пределах одной площади на разных стратиграфических уровнях разреза. Так, на Восточно-Перевальном месторождении в шлифах из тюменской свиты описан мелкозернистый известковый туффит, значительная часть зерен которого представлена кристаллокластами кварца, полевых шпатов и вулканическими литокластами, в той или иной степени корродированными кальцитовым цементом (см. рис. 3, А). В баженовской свите непосредственно над продуктивным горизонтом Ю0 встречен прослой плохо отсортированного алевритово-глинистого туфопесчаника. Пепловые частицы представлены копьевидными, оскольчатыми и идиоморфными зернами кварца и полевых шпатов без следов окатанности (см. рис. 3, Б ).
О близком источнике вулканогенного материала свидетельствует как периодичность появления вулканокластов в определенном районе, так и некоторые специфические особенности состава пород и морфоструктуры вулканических компонентов. Например, на Сергинском месторождении прослои вулканогенно-осадочных образований и продуктов их конседиментационного разрушения и переотложения приурочены к прикровельным частям ярусов (тоарского, ааленского и байосского). Эти породы представлены туффитами, туфопесчаниками и туфоаргиллитами. Для них характерно значительное содержание пирокластики: идиоморфных или копьевидных зерен кварца и полевых шпатов, сидеритизированных обломков пемзы с флюидальной или псевдофлюидальной текстурой и другой тефры (см. рис. 3, В). В туфопесчаниках, помимо терригенных зерен, присутствуют полуокатанные и хорошо окатанные вулканические обломки, образовавшиеся в результате конседиментационного размыва и переотложения слабо литифицированного осадка (см. рис. 3, Г). В вулканогенно-осадочных породах отмечается большое количество углефицированного детрита, свидетельствующее о массовой гибели растительного мира во время извержений. С привносом органики связаны восстановительные условия в бассейне седиментации, способствовавшие сидеритизации илового осадка на ранней стадии диагенеза. Прослои вулканогенно-осадочных пород на Сергинской площади образуют маркирующие горизонты. Они отображаются в виде реперов R1, R2 и R3 на диаграммах акустического каротажа и, таким образом, имеют большое значение для корреляции разрезов.
Примером синхронного проявления вулканизма в удаленных друг от друга частях Западно-Сибирского региона является обнаружение в кровле тюменской свиты на Песчаном (Каремпостская мегаседловина) и Новопокурском (Южно-Вартовская моноклиналь) месторождениях прослоев карбонатизированной вулканогенно-осадочной породы с очень характерными образованиями, представляющими собой, по-видимому, описанный Л.Н. Ботвинкиной (1974) “пепловый град”. Неизмененные кальцитизацией градины имеют форму сфероидов и представляют собой стекловидные, почти нераскристаллизованные кремниевые образования с тонкой концентрически-слоистой внешней оболочкой (см. рис. 3, Д, Е). Предполагается, что они образовались в результате слипания тончайших пепловых частиц при их взаимодействии с водяным паром. Большинство сфероидов полностью или частично замещены кальцитом. В центре иногда сохраняется стекловидная масса. В качестве “затравки” часто присутствуют пепловые песчинки, сложенные кварцем, или вулканические обломки. Пепловые градины сохраняются в осадке при незначительном переносе и быстром захоронении. Помимо сфероидов, пирокластика в породе представлена чистыми, ненапряженными зернами кварца с идиоморфными гранями или с характерными оплавленными либо оскольчатыми очертаниями, связанными с вулканическим взрывом, обломками вулканических пород, сложенных микролитами плагиоклаза, и нитевидными осколками стекол с характерной поперечной трещиноватостью (см. рис. 3, Е-1).
Вулканогенные и вулканогенно-осадочные образования отмечаются и в нижнемеловых продуктивных комплексах. С вулканическими процессами часто связана карбонатизация осадка. В карбонатизированных туффитах из отложений пласта БУ14 Салекаптского месторождения (скв. 6) присутствует пирокластика в виде оскольчатых и идиоморфных удлиненных зерен кварца и плагиоклазов (см. рис. 3, Ж). В других частях шлифа содержатся обломки пемзы. Аналогичные образования изучены в шлифах из пласта АС11 Сахалинского (скв. 6) месторождения. В отложениях нижнехетской и яковлевской свит на Лодочном месторождении были изучены прослои витрокристаллокластического туфа, туффитов и туфопесчаников. Туф представлен слабо отсортированной породой, состоящей из зерен кварца (20 %), плагиоклазов (15 %), калиевых полевых шпатов (10 %), обломков эффузивных пород и вулканических стекол (5 %). Обломки погружены в кремнисто-глинистую основную массу с тончайшими иголочками серицита, являющуюся продуктом замещения тонких пепловых частиц (см. рис. 3, 3). Наблюдается характерная для вулканического происхождения форма кварцевых зерен.
Следует отметить что, поскольку вулканогенно-осадочные породы образуют хотя и маломощные, но достаточно выдержанные прослои в нефтеносных толщах, проявления вулканизма, указывающие на активный тектонический палеорежим, при микроскопическом изучении керна глубоких скважин фиксируются чаще других признаков дизъюнктивных дислокаций. Проявления катаклаза имеют локальный или точечный характер и выявляются труднее. Они наблюдаются, как уже отмечалось, главным образом в юрских отложениях. Количество зерен, подвергшихся катаклазу, увеличивается в скважинах, расположенных вблизи тектонического нарушения. Значительно реже в поле шлифа попадают микротрещины.
География изученных месторождений позволяет говорить о повсеместном и иногда синхронном проявлении тектонической активности на территории Западной Сибири. Следствием этих процессов являются периодическое “оживление” глубинных разломов и проникновение вызванных ими импульсов в верхние слои осадочного чехла, что приводит к формированию малоамплитудных и безамплитудных дизъюнктивных дислокаций, вдоль которых на определенных участках могут образовываться зоны латеральных флюидоупоров, способных экранировать залежи нефти.
Литература
1. Бакун Н.Н. Анализ эпигенеза мезозойско-кайнозойских отложений в разрывных зонах на локальных структурах восточных районов Средней Азии // Вопросы методики изучения литологии в нефтегазоносных областях: Тр. ВНИГНИ. - М., 1970. - Вып. 91. - С. 93-160.
2. Еременко Н.А., Чилингар Г.В. Геология нефти и газа на рубеже веков. - М.: Наука, 1996.
3. О роли малоамплитудных дизъюнктивных дислокаций в формировании скоплений углеводородов в природных резервуарах Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна / В.С. Славкин, Н.С. Шик, М.В. Дахнова, Е.С. Назарова // Геология нефти и газа. - 2002. - № 1. - С. 37-41.
4. Славкин В.С., Шик Н.С., Сапрыкина А.Ю. К вопросу о дизъюнктивно-блоковом строении природных резервуаров Западно-Сибирского НГБ // Геология нефти и газа - 2001. - № 4. - С. 40-46.
5. Jielding G., Freeman В., Needham D. Quantitative Fault Seol Prediction // AAPG Bulletin. - 1997. - Vol. 81. - P. 897-917.
© Т.Е. Ермолова, 2003
Recently, ideas about the determining effect of low-amplitude disjunctive dislocations on oil traps geometry has gained a large recognition. Formation of tectonic screens (lateral impermeable layers) is associated with processes of disintegration and subsequent rock consolidation in the narrow zone confined to the faulting plane. Lithological analysis carried out by the author including microscopic study of more that 1500 samples characterizing sections of 67 wells from 12 fields of West Siberia allowed the author to reveal and describe various indications of disjunctive dislocations demonstrating the periodic activization of tectonic regime in Jurassic and Early Cretaceous time. Among them are gliding planes and fissures noted at macro- and microlevels, different manifestations of cataclasm, formation of conformal and incorporation contacts as well the appearance of interlayers of volcanogene and volcanogene-sedimentary rocks in the section.
Рис. 1. Трещины, участки дробления и микросбросов в керне (А) и шлифах (Б-Е) из юрских и нижнемеловых отложений
А “затухающая” трещина в тонкослоистых песчаниках шеркалинской свиты, нижняя юра, Талинское месторождение, скв. 7612, глубина 2669 2707 м; Б, В кальцитизированные прожилки в субвертикальной трещине в пелитоморфном известняке, неоком, пласт АС9, Восточно Перевальное месторождение, скв. 291, глубина 2385,5 м; Г трещиноватый участок дробления песчаника шеркалинской свиты, нижняя юра, пласт Ю10/2, Сергинское месторождение, скв. 33, глубина 2415 м; Д, Е микросбросы в углисто глинистом алевролите, верхняя юра, васюганская свита, пласт Ю1/1; Новопокурское месторождение
Рис. 2. ПРОЯВЛЕНИЯ КАТАКЛАЗА (А-Ж) И РАЗВИТИЕ СТРУКТУР УПЛОТНЕНИЯ (3 ) В ЮРСКИХ И НИЖНЕМЕЛОВЫХ 1ЕСЧАНИКАХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАЛОЖЕНИЙ
А дробление и грануляция зерен песчаника, нижняя юра, пласт Ю10/2, Сергинское месторождение, скв. 33, глубина 2413-2426 м; Б растрескивание зерна микроклина без смещения двойников, неоком, пласт БУ14, Салекаптское месторождение, скв. 4, глубина 3334-3349 м; В катаклаз зерен туфопесчаника с последующей кристаллизацией кальцита, нижний мел, нижнехетская свита, плacт НХ-1, Лодочное месторождение, скв. 6, глубина 2753 м; Г растрескивание и последующее залечивание трещин в зернах кварца, средняя юра, тюменская свит, горизонт Ю2, Песчаное месторождение, скв. 616, глубина 2299-2308 м; Д изгиб и смешение двойников в зерне плагиоклаза, нижняя юра, тюменская свит, горизонт Ю2, Песчаное месторождение, скв. 616, глубина 2308-2318 м; Е расслоение и смещение обломков двойников в зерне плагиоклаза, верхняя юра, васюганская свит, горизонт Ю1 Новопокурское месюрождение, скв. 249, глубина 2830-2836 м; Ж поперечный разлом зерна плагиоклаза, средняя юра, тюменская свита, Лензитская площадь, скв. 76, глубина 3506-3511 м; З инкорпорация зерен кварца и полевого шпата при уплотнении песчаника, средняя юра, тюменская свит, горизонт Ю6, Среднелыхминское месторождение, скв. 257, глубина 2070 2082 м
Рис. 3. Признаки вулканизма в юрских и нижнемеловых отложениях как свидетельства тектонической активности, вызывающей формирование дизъюнктивных дислокаций:
А - мелкозернистый туффит с кристаллокластами кварца и полевых шпатов, корродированными кальцитом,средняя юра, тюменская сеита, Восточно-Перевальное месторождение, скв. 311, глубина 3228,2 м;
Б- копьевидные и оскольчатые кристаллкласты кварца в углистом туфопесчанике, верхняя юра, баженовская свита, Восточно-Перевальное месторождение, скв. 311, глубина 3169,6 м;
В - реликты флюидольной текстуры в уплощенных обломках тефры, нижняя юра, кровля тоарского яруса, Сергинское месторождение, скв. 24. глубина 2405-2418 м;
Г- пирокластика и окатанные обломки сидеритизированной тефры в углистом туфопесчанике,средняя юра, байосский ярус, репер R3, Сергинское месторождение, скв. 25, глубина 2256 м;
Д- окремнелые сферокласты с обломочными ядрами в сидеритизированной вулканогенно-осадочной породе, средняя юра, тюменская свита, горизонт Ю2, Песчаное месторождение, скв. 616, глубино 2299-2308 м,
Е- нитевидныи осколок (Е-1) и сфералит вулканического стекла (Е-2), средняя юра, кровля тюменской свиты, Новопокурское месторождение, скв. 281, глубина 2906-2915 м;
Ж- пирокластика (игольчатые, идиоморфные и оскольчатые зерна кварца и полевых шпатов) в известковом туфопесчанике, неоком, пласт БУ14, Салекаптское месторождение, скв. 6, глубина 3321-3325 м;
З- витрокристаллокластический туф с копьевидными |3 -1|, идиоморфными и 'оплавленными' (3 -2) зернами кварца; тончайший пепловый матрикс преобразован в кремнисто-глинистый агрегат, нижний мел, нижнехетская свита. Лодочное месторождение, скв. 6, глубина 2757,5 м