Библиотека Дамирджана - Геология нефти и газа - 2003

ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВ ЧАРСКОЙ ВПАДИНЫ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ НА УГЛЕВОДОРОДНОЕ СЫРЬЕ

В.С. Салихов (ЧГТУ)

В настоящее время многие исследователи все чаще говорят о необходимости переосмысления теоретических основ образования залежей УВ-сырья, так как при освоении нефтегазовых месторождений, основанном на традиционных представлениях об их формировании, возникает ряд серьезных трудностей, сказывающихся на эффективности освоения и эксплуатации месторождений (Запивалов Н.П., 2000; Нестеров И.И., 2000; [1]). Новые представления должны повлечь за собой принципиальные изменения в методических установках нефтепоисковой геологии.

При нетрадиционном подходе к проблеме нефтегазообразования главный акцент ставится прежде всего на тектонической активности среды и термодинамических процессах образования УВ-сырья. У разных исследователей такой подход получил разные названия в зависимости от механизма, считающегося основополагающим: шарьяжно-надвиговый механизм (Казанцева Т.Т., Камалетдинов М.А. и др. 1995); геосолитонная концепция образования УВ и геосолитонная природа субвертикальных зон деструкции [1]; пульсационно-флюидо-геотермодинамическая модель (Дюнин В.И., Корзун А.В., 2003); модель "газовых труб” мантийного диапиризма (Адиев Я.Р., Гатаулин Р.М., 2003) или дислокационная теория нефтяных эманаций, предложенная американским геологом Ю. Коста; флюидно-динамическая теория образования нефти и газа (А.Н. Дмитриевский, Л.И. Лобковский, Б.А. Соколов и др., 1997).

Рассмотрим перспективы Чарской впадины на УВ-сырье прежде всего с позиций высокой динамической активности и динамических напряжений среды нефтегазообразования, генерации УВ в активных локальных пространственно-временных сейсмотектонических зонах при существенной вертикальной миграции УВ и многоэтапном процессе их формирования (наличие восходящей субвертикальной миграции нефти и газа под аномально высокими пластовыми давлениями установил один из основателей современной гипотезы неорганического происхождения нефти и газа Н.А. Кудрявцев).

Перспективы Чарской впадины основаны на следующем.

1. Впадина размером 130x30 км является частью внутриконтинентальной Байкальской рифтовой зоны (рис. 1), имеющей протяженность более 2 тыс. км при максимальной ширине 250 км. Структурное положение и развитие Байкальского рифта определяются его связью с зоной сочленения двух главных литосферных мезоплит Восточной Сибири - докембрийского Сибирского кратона и Центрально-Азиатского подвижного пояса (Логачев Н.А., 2003). Плиты имеют контрастные термомеханические свойства, а периодическая активность здесь устанавливается на протяжении более чем 2 млрд. лет, проявляется она и в настоящее время (в Байкальской рифтовой зоне ежегодно фиксируется до 5 тыс. различных землетрясений).

Тесная связь крупнейших бассейнов нефтегазонакопления и глобальной активности и сейсмичности известна и обоснована (Губерман Ш.А., Пиковский Ю.И., 1984). Так, крупнейшие месторождения Западной Сибири располагаются в зонах трехлучевого закрытого рифта и градиентного изменения теплового поля Земли, в областях тектонической напряженности и неотектонической активности (Шпильман В.И. и др., 1992), т.е. здесь более высокая плотность месторождений, а распределение залежей УВ имеет столбообразный характер, свидетельствующий о локальном проявлении миграционных процессов по зонам тектонических нарушений в новейшее время (Кругликов Н.М., Нелюбин В.В., 1992).

Имеются многочисленные и самые разнообразные доказательства тесной связи нефтяных месторождений и нефтегазоносных бассейнов с разрывными нарушениями и нефтеподводящими каналами [5].

Повышенная прогретость недр, отмечаемая в нефтегазоносных зонах, наблюдается и в Чарской впадине, где по ее северо-западному борту (сочленение с плечом рифта) в зонах сбросовых нарушений встречаются термальные источники с температурой 45-46 °С (азотно-гелиевые термы с небольшим количеством метана). В термах отмечаются радиоактивные элементы - торий, радий, которые нередко сопровождают УВ-сырье.

Исследования последних лет подтверждают также генетическую связь нефтегазоносности и континентального рифтогенеза, так как рифтообразование как результат воздействия плюмов предопределяет все главные условия для нефтеобразования и нефтегазонакопления (Соколов Б.А., 2001).

Гравиметрические исследования, проведенные в Чарской депрессии, фиксируют наличие отрицательной аномалии силы тяжести, что свидетельствует о разуплотнении глубинного вещества впадины.

2. Рассматриваемая территория рассекает рифтогенную Кодаро-Удоканскую структурно-формационную зону, протягивающуюся в северо-западном направлении нарасстояние более 300 км и огибающую жесткие массивы докембрия (рис. 2). Области сочленения разноориентированных и разновозрастных структур - наиболее вероятные узлы генерации углеводородного и минерального сырья.

Формирование рифтогенной Чарской суходольной впадины имеет наряду с раздвиговой и широтную сдвиговую компоненту, что весьма благоприятно для формирования УВ-залежей. Сдвиг можно рассматривать как разрядку механических напряжений, усиливающих механо-химические преобразования органоминеральных веществ. В Чарской депрессии находят выходы и троговые структуры, имеющие меридиональное простирание (см. рис. 2).

3. Многочисленные проявления природных газов, нефти и битумов различные исследователи фиксируют по всему периметру оз. Байкал на протяжении уже более 250 лет [4].

В отдельных впадинах (депрессиях) Байкальской рифтовой зоны установлена промышленная нефтегазоносность, в частности в Усть-Селенгинской (Южно-Байкальской), являющейся мощным очагом генерации УВ-газов [2]. Причем выделение газов, места их выходов контролируются разломами, а интенсивность выделения (обычно импульсивная) подчиняется тектонической активности.

Нефтегазовые проявления известны в Баргузино-Чивыркуйском перешейке, а битумо- и нефтепроявления установлены также в Баргузинской и Баунтовской впадинах (Самсонов В.В., 1963).

4. Чарская впадина перспективна на УВ еще и потому, что в ее окружении имеются угольные месторождения (Апсат, Читканда) с высоким содержанием метана (сорбированная, свободная фазы). Последний может быть объектом самостоятельной добычи (углегазовый метод) в настоящее время и способствовать решению местных топливно-энергетических проблем, тем более что уже разработаны технологии получения высокооктанового бензина и моторного топлива из метана.

Выходы метана из-под зон многолетней мерзлоты установлены в ряде мест Чарской котловины; не исключено, что развитию многолетней мерзлоты способствует наличие здесь метана, обладающего положительным дроссельным эффектом, приводящим к понижению температуры горных пород. Так, мерзлотные пробки над месторождениями УВ устанавливаются на большинстве объектов [1], так что отрицательные температурные аномалии над УВ-залежами могут быть использованы в качестве поискового признака.

5. Наличие прямых источников УВ (нефтематеринских пород) в Чарской впадине в виде метаноносных углей в ее основании (рис. 3), а также углеродистых и графитизи- рованных отложений в низах разреза удоканской серии.

В формировании УВ-сырья принимает участие и местное ОВ впадины, в том числе прослои бурых углей миоцена (механохимическая природа метанообразования в активных зонах деструкции).

6. Широкое распространение надвигов в рассматриваемом районе (см. рис. 2), фронты которых имеют сложное чешуйчатое и блоковое строение, блоковый раздробленный преимущественно гранитоидный фундамент с мощной корой выветривания. Большинство крупных УВ-скоплений связаны с чередованием блоков разного напряженного состояния (с дополнительным горизонтальным сжатием) глубинных зон литосферы (Булин Н.К., Наливкин В.Д., 1999). В этих зонах создаются мощные электромагнитные и тепловые поля, способствующие высвобождению энергии неспаренных и гидратированных электронов (под действием эмиссии электронов деструктивной среды) и значительно усиливающие преобразование местного ОВ, о чем свидетельствуют многочисленные экспериментальные данные (Трофимук А.А., Черский Н.В., Царев В.П., Сороко Т.И., 1981), причем выход УВ имеет взрывной характер. Геодинамический режим в Чарской впадине также был неоднородным, как и во всей Байкальской рифтовой зоне.

Нелинейность распределения физических свойств горных пород по вертикали, чередование зон уплотнения и разуплотнения, имеющее волновой характер, значительно расширяют глубины возможного образования нефти и газа, что уже подтверждают результаты сверхглубокого бурения.

7. Особенное положение Чарской впадины: являясь термальной, она внедряется в тело Сибирского кратона (наиболее перспективного на УВ-сырье) на западной окраине Алданского щита (см. рис. 1), рассекая косо структуры фундамента кратона.

8. Имеется немало примеров промышленной нефтегазоносности в межгорных мезо-кайнозойских впадинах (Китай, Скалистые горы, Венесуэла и др.), в том числе и в неморских фациях. Отметим, что возможность образования нефти в субаквальных континентальных условиях была признана официально еще в 1958 г. на Всесоюзном совещании по проблеме происхождения нефти (Самсонов В.В., 1963).

Изложенное позволяет оценить ресурсы УВ-сырья в Чарской впадине исходя из следующего: специалистами ИПКОН РАН ресурсы природного газа (свободный, сорбированный, связанный) на угольном месторождении Апсат оценены в 160-180 млрд. м³ (гидрогеологические исследования на месторождении нередко фиксируют самоизлив скважин, сопровождаемый выбросами метана; воды слабосолоноватые с минерализацией до 3,9 г/л.). Площадь месторождения составляет 100 км², мощность угольных пластов до 12 м и более с высокой плотностью ресурсов метана рабочих угольных пластов. Площадь юрско-мелового угленосного бассейна была значительно большей, занимая территорию современной Чарской впадины. Последующие дифференцированные подвижки привели к захоронению угленосных толщ на дне Чарской котловины и их площадь составляет не менее 700 км²; объем и качество продуктивных накоплений не ниже, чем на Апсате, о чем свидетельствуют палеогеографические построения и прямой выход угленосных толщ значительно восточнее (месторождение Читканда) в пределах Верхнекаларского грабена (см. рис. 2).

Сопоставление продуктивности Апсата и его площади с таковыми дна Чарской котловины позволяет оценить ресурсы последней на природный свободный газ не менее чем в 1 трлн, м³. Деструкция же и метаморфизм углей и угленосных толщ (закрытая система) приводят к усилению генерации УВ и многократному увеличению объемов сырья с его накоплением в ослабленных зонах и коллекторах.

В зонах субвертикальной деструкции (флюидомиграции) идут интенсивно процессы метасоматических преобразований с формированием вторичных коллекторов; меняются фильтрационно-емкостные свойства пород в связи с активизацией тектонических процессов, причем коллекторы могут стать покрышками и наоборот.

Собственно перспективы нефти в Чарской депрессии более скромные, в пределах среднего месторождения, что находит подтверждение на примере Усть-Селенгинской впадины Байкальского рифта [4]. Продуктивными отложениями на нефть в депрессии могут быть подугленосные накопления и кора выветривания гранитоидного фундамента с его трещинно-каверновыми вторичными коллекторами.

Связь УВ-сырья с угленосными отложениями известна для многих бассейнов (например, прямые высачивания нефти в угольных шахтах Кизеловского бассейна Урала). Отметим, что И.М. Губкин ставил вопрос о поисках нефти в подугленосных толщах Кузбасса еще в 30-е гг.; не снят этот вопрос и по сей день. Отметим, что ОВ ископаемых углей является источником нефтяных УВ, которые легко выделяются даже при непродолжительном тепловом воздействии.

Наиболее распространенными типами ловушек нефти и газа в Чарской впадине на основании вибросейсмических работ могут быть тектонически и литологически экранированные (рис. 4). Не исключаются и стратиграфически экранированные ловушки, связанные с несогласиями при смене тектонического режима. Показателен, например, эпизод сжатия на границе миоцена и плиоцена, имевший переломное значение для всей истории Байкальского рифта (Логачев Н.А., 2003).

Региональным флюидоупором наряду с местными покрышками является многолетняя мерзлота мощностью до 500 м. Наличие последней не исключает нахождение в подмерзлотных толщах Чарской впадины газогидратов (новое, еще не востребованное энергетическое сырье), широко распространенных в котловине оз. Байкал и установленных в осадках пресноводного бассейна впервые в мире (Кузьмин М.И. и др., 1998).

Ресурсная оценка мерзлотной аккумуляции и промышленной значимости газоносности криолитозоны регионов Крайнего Севера России, генетически и физически связанной с угленосными и субугленосными автономными газогенерирующими осадочно-породными системами, приведена в работе [3].

Исключительная подвижность УВ-сырья и мобильность нефтяных флюидодинамических систем, быстрый рост и высокая скорость накопления УВ, особенно в сейсмоактивных зонах (Соколов Б.А., 1994), позволяют говорить о возобновляемости этого вида сырья, в том числе и в Чарской депрессии. Так, в Усть-Селенгинской впадине ежегодная эманация метана составляет около 20 млн. м³ только в виде пропарин во льду, а количество выделяющейся нефти на юго-восточном побережье оз. Байкал оценивается в 500 т/год [2].

Связь Чарской впадины с глубинными мантийными источниками подтверждается высокими содержаниями гелия (> 1 %) в источнике “Кислый ключ” (Некрасов Н.И., 1966).

Последний можно рассматривать как попутное сырье при добыче УВ. В сейсмически активных зонах имеются и прямые наблюдения восходящих потоков природных газов (в том числе метана), особенно интенсивные в эпицентре событий.

Высокая реакционная способность нефтяных флюидодинамических систем (особенно при повышенных температурах) вносит корректировку в вопрос о коллекторах нефти вообще и в Чарской впадине в частности, что отвечает бытующему мнению среди нефтяников - “нефть сама создает себе коллекторы” в напряженно-деформированных зонах.

Таким образом, перспективы Чарской впадины на УВ-сырье исходят из ее геодинамических и структурно-тектонических особенностей. Геодинамический механизм способствует генерации сырья, созданию зон разуплотнения, фильтрационно-емкостных свойств (первичные и вторичные коллекторы) в полном объеме и образованию малоразмерных структурно-тектонических ловушек, имеющих дискретно-мозаичное площадное распределение.

Учитывая, что на севере Забайкалья предстоят полномасштабные работы по созданию мощного территориально-промышленного комплекса (в регионе имеются уникальные месторождения меди (Удокан), ванадийсодержащего титаномагнетитового сырья и платиноидов (Чина), редкоземельных элементов и криолита (Катугино), сынныритов (Саку и др.), УВ будут востребованы не только в местных целях, но и могут стать сырьем для создания здесь собственно нефтехимической отрасли. Следует обратить внимание на высокое содержание гелия в северо-западном борту Чарской впадины (источник “Кислый ключ”), который может стать объектом попутной добычи.

Установлено, что планетарные запасы и ресурсы высококачественного газогелиевого сырья с содержанием гелия более 0,1 % связаны с газопродуктивностью древних платформ (Якуцени В.П., 2001). Отмечается, что на юге Сибирской платформы, окаймленной Байкальским рифтом, сосредоточены практически все запасы и ресурсы природных гелийсодержащих газов не только России, но и всего Евразийского континента.

Наиболее перспективными участками Чарской впадины на УВ-сы- рье с попутным гелием являются особо напряженные локальные участки (узлы) глубинной субвертикальной разломной зоны сочленения депрессии с плечами рифта и наиболее погруженные участки раздробленного дна впадины (см. рис. 4), включая кору выветривания грани- тоидного фундамента.

Определенными перспективами обладает и северная часть Верхнекаларского грабена, в районе Читкандинского угольного бассейна (см. рис. 2). Нефтегазопроизводящей формацией здесь могут быть юрско-меловые угленосные отложения и морские образования венда и раннего палеозоя, представляющие здесь южный край Сибирской платформы. Перспективна и наиболее напряженная (западная) часть Березовского прогиба (см. рис. 2) как краевая платформенная депрессия с шарьяжно-надвиговыми структурами. Отметим, что в аналогичных структурах Якутии известна газоконденсатная залежь на Бысахтахской площади (Микуленко К.И., Тимиршин К.В., 1997).

Изложенное позволяет заключить, что термальная Чарская впадина Байкальской рифтовой зоны является вторым после Усть-Селенгинской крупным вместилищем УВ-сырья.

Литература

1. Бембель Р.М., Бембель С.Р., Мегеря В.М. Геосолитонная природа субвертикальных зон деструкции // Геофизика. - 2001. - С. 36-50.

2. Исаев В.П., Коновалова Н.Г., Михеев П.В. Природные газы Байкала // Геология и геофизика. - 2002. - Т. 43, № 7. - С. 638-643.

3. Клейменов В.Ф., Качалов Ю.М. Газоносность криолитозоны регионов Крайнего Севера России, экологические аспекты ее изучения // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. - 2002. - N° 3. - С. 260-265.

4. Новые данные о нефтегазоносности Байкала / В.И. Сизых, А.А. Дзюба, В.П. Исаев и др. //Докл. РАН. - 2003. - Т. 389, Ns Z - С. 227-230.

5. Трофимов В.А., Корчагин В.И. Нефтеподводящие каналы: пространственное положение, методы обнаружения и способы их активизации // Георесурсы. - 2002. - № 1. - С. 18-23.

В.С. Салихов, 2003