На правах рукописи

Ли Юнхун

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ

НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ЮГО-ВОСТОЧНОГО БОРТА

ПРИКАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ И ЕЁ ОБРАМЛЕНИЯ

специальность 25.00.12 – геология, поиски и разведка

горючих ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

Москва 2006

Работа выполнена на кафедре геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук профессор Бурлин Юрий Константинович

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук профессор Шлезингер А.Е. (ГИН РАН) кандидат геолого-минералогических наук Ярошенко А.В. (РГУ нефти и газа им. Губкина)

Ведущая организация: Всероссийский Научно-исследовательский Геологоразведочный Нефтяной Институт

Защита диссертации состоится 20 октября 2006 года в 14 на заседании диссертационного совета Д.501.001.40 при геологическом факультете МГУ им.

М.В. Ломоносова по адресу 119992, Москва, Ленинские горы, МГУ, Геологический факультет (аудитория 829).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ, сектор А, 6 этаж

Автореферат разослан « 19 » сентября 2006 года

Ученый секретарь диссертационного совета доктор геолого-минералогических наук Е.Е. Карнюшина

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Юго-восточный борт Прикаспийской впадины и её обрамления являются важной областью поисков и разведки нефти и газа (рис. 1).

В последние 30 лет подсолевые палеозойские отложения рассматриваемой территории являются основным объектом нефтегазопоисковых работ.

Подсолевой комплекс в стратиграфическом диапазоне вскрыт многими глубокими скважинам в юго-восточной части Прикаспийской впадины. В этой области открыты уникальные месторождения Тенгиз и Кашаган, на других площадях открыты более мелкие месторождения и отмечено наличие признаков нефтегазоносности различной интенсивности.

Рис. 1. Обзорная схема с выделением района исследований.

Юго-восточная часть Прикаспийской впадины является также областью распространения месторождений нефти в мезозойских отложениях. Здесь промышленные залежи нефти и газа известны и эксплуатируются с начала прошлого века. В течение последних 20 лет открыто почти 15 нефтяных месторождений, среди которых наиболее крупнее Кенбай. Это свидетельствует о том, что потенциал нефтеносности мезозойских отложений не раскрыт полностью, и существует возможность значительных дальнейших открытий.

В настоящее время благодаря международному сотрудничеству геологоразведочные работы на нефть и газ в рассматриваемой территории усиливаются. Китайская нефтехимическая компания (СИНОПЕК) имеет лицензию на Адайский участок, включающий такие крупные структуры как Биикжальский свод. Существуют разные точки зрения на строение и перспективы нефтегазоносности в подсолевом комплексе, и выбор разведочных объектов в надсолевом комплексе, поэтому изучение геологического строения и перспективы нефтегазоносности юго-восточного борта Прикаспийской впадины и её обрамления имеет важное и актуальное значение.

Цель настоящей работы заключалась в анализе нефтегазогеологических характеристик юго-восточной части Прикаспийской впадины для определения нефтегазоносного потенциала и перспективных территорий и выделение новых наиболее интересных объектов, главным образом в пределах Адайского лицензионного участка.

1. Проведение сопоставления разрезов, вскрытых бурением в разных структурно-фациальных зонах.

2. Проведение исследований структурных особенностей территории исследований.

3. Анализ нефтегазогеологических характеристик разреза, и установление закономерностей размещения углеводородов подсолевых и надсолевых комплексов.

4. Определение нефтегазоносного потенциала и перспективных территорий, и выделение наиболее интересных объектов.

Научная новизна проведенных исследований:

1. На основе проведенной корреляции составлены разрезы в разных тектонических элементах и показан характер литологических изменений в юговосточной части Прикаспийской впадины;

2. Составлены структурные карты по отражающим горизонтам, на которых показаны особенности тектонического строения подсолевых отложений;

углеводородов подсолевого и надсолевого комплексов;

4. Дан прогноз перспектив нефтегазоносности и выделены конкретные объекты в разных нефтегазоносных районах на юго-востоке Прикаспийской впадины.

Практическая значимость работы. Проведенные автором исследования имеют большое практическое значение. Новые данные, полученные в результате проведенных исследований, позволили в значительной степени уточнить геологические строение, выявить нефтегазоносность рассматриваемой территории, рекомендовать благоприятные районы для постановки поисковоразведочных работ на нефть и газ. Эти данные могут быть использованы организациями, осуществляющими исследовательские и поисково-разведочные работы в юго-восточной части Прикаспийской впадины, особенно результаты исследований могут быть использованы компанией СИНОПЭК в разведочной работе и выборе объектов в юго-восточной части Прикаспийской впадины.

Фактический материал. В основу работы положены исследования, проведенные автором в Казахстане в отделе зарубежных разведок компании СИНОПЭК, у которой есть несколько лицензионных разведочных блоков в юговосточной части Прикаспийской впадины. При написании диссертации автор использовал результаты ранее выполненных анализов керна, сейсмические профили, промыслово-геофизические разрезы скважин, материалы нефтегазоносности подсолевых и надсолевых отложений, данные анализа месторождений в надсолевых отложениях.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано три работы, одна находится в печати, сделан доклад на кафедральном семинаре.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 164 наименований. Общий объем работы – 152 страниц, включая 30 иллюстраций.

Работа была выполнена на кафедре геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета Московского университета под руководством доктора геолого-минералогических наук Ю.К. Бурлина, которому автор выражает свою глубокую признательность. В процессе работы над диссертацией автор пользовался консультациями преподавателей и коллег кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ. Всем им автор выражает искреннюю благодарность за оказанную помощь и поддержку.

Сбор материалов для диссертации был бы невозможны без помощи президента Сюй Чуаньхуя и сотрудников компании FIOC Ду Тинцзюня и Б.А.

Ескожей, заместителя директора научно-исследовательского института Восточно-Китайской нефтяной компании Чянь Гвыхуой, которым автор выражает свою благодарность. Работа выполнена при поддержке директора Цзин Чжицзюня, зам. директора Чжан Мина, и зам. главного геолога Янь Щянбина и Ван Цзюня научно-исследовательского института по разведке и разработке нефти компании СИНОПЭК.

Глава 1. Краткая история геологического изучения История исследования Прикаспийской впадины и её юго-восточной части насчитывает примерно полтора столетия. Нефтяная промышленность Прикаспийской впадины имеет столетнюю историю.

Первое нефтяное месторождение Эмбы – Доссор открыто в апреле года, и с этого времени начинается систематическое открытие месторождений и изучение солянокупольной территории. 1978-2002 годах в юго-восточной части Прикаспийской впадины были открыты уникальные и крупные месторождения Тенгиз, Королевское и Кашаган.

Результаты фактических исследований обобщены в работах Х.Б.

Абилхасимова, Г.Е.-А. Айзенштадта, А.А. Аксенова, М.С. Арабаджи, К.И.

Багринцевой, Ю.А. Воложа, Э.С. Воцалевского, В.П. Гаврилова, Р.Г. Гарецкого, И.Ф. Глумова, И.Б. Дальяна, Б.А. Ескожей, Ш.Е. Есенова, Б. Жаскленова, Г.Ж.

Жолтаева, А.К. Замаренова, Г.П. Золотухиной, Ю.А. Иванова, К.А. Клещева, А.С. Кожабаева, Л.Г. Кирюхина, Н.А. Крылова, В.Г. Кузнецова, Н.Я. Кунина, Е.К. Курмашева, Л.И. Лебедева, Н.В. Неволина, А.А. Новикова, Н.Д. Павлова, Б.К. Прошлякова, Р.Б. Сапожникова, Б.В. Сенина, Б.А. Соловьева, В.Е. Хаина, А.Е. Шлезингера, А.Л. Яншина и других. В этих работах рассмотрены разнообразные вопросы стратиграфии, тектоника, нефтегазоносности и перспективы юго-восточной части Прикаспийской впадины.

Глава 2. Стратиграфия В осадочном чехле юго-восточной части Прикаспийской впадины выделяются три крупных части разреза, отражающие различные этапы тектонического развития: подсолевой, соленосной и надсолевой (рис. 2). В подсолевой части разреза выделены нижнепалеозойские и среднедевонсконижнепермские отложения.

Рис. 2. Геологический профиль через юго-восточную часть Прикаспийской впадины. 1 – терригенные отложения; 2 – терригенные отложения с карбонатными; – карбонатно-терригенные; 4 – карбонатные; 5 – соли и ангидриты; 6 – поверхность фундамента; 7 – отражающие границы; 8 – разломы.

Среднедевонские отложения несогласно перекрывают на палеозойские отложения. Они в основном представлены карбонатно-терригенными отложениями. Предполагается, что они в Гурьевском и Биикжальском сводах также сложены терригенно-карбонатными породами. Верхнедевонскосредневизейские отложения в Южно-Эмбинской складчатой зоне представлены аргиллитами, алевролитами и песчаниками, на отдельных участках известняками с большим количеством грубообломочных гравелитов и конгломератов. К северу в Тугаракчанском прогибе обломочные отложения верхнедевонскосредневизейского возраста по составу близки граувакковым породам, кроме того, в разрезе присутствуют известняки. По сейсмическим материалам предполагается, что в пределах Гурьевского и Биикжальского сводов развиты верхнедевонско-турнейские карбонатные отложения. В Кашаган-Тенгизской зоне развиты среднефранско-средневизейские карбонатные отложения.

Органогенные рифовые известняки распространены в пределах крупных структур, таких, как Приморского вала, Королевской, Тенгизской, Огайской и др. Можно допустить, что на остальной территории этой зоны карбонатные отложения сменяются органогенно-обломочными склоновыми, а затем замещаются одновозрастными глубоководными шельфовыми глинистыми известняками и глинами.

Отложения верхнего визе – ассельского возраста характеризуются широким развитием карбонатных пород. В пределах Южно-Эмбинского поднятия они залегают с размывом на подстилающих и перекрываются артинскими образованиями нижней перми. В северо-восточной части поднятия в полосе Сарыкум – Уртатау-Сарыбулак разрез целиком сложен известняками с органогенными постройками. Вдоль свода Южно-Эмбинского поднятия происходит уменьшение мощности карбонатных образований от 2,5 км на площадях Тортай и Туресай до 1 км на площади Караой. На северо-западе Южно-Эмбинского поднятия каменноугольные и частично ассельские карбонатные породы образуют бортовой карбонатный уступ, с которым могут быть связаны рифогенные постройки.

Среднекаменноугольная часть и низы верхнекаменноугольной части разреза к северо-западу от Южно-Эмбинского поднятия утоняются до 150-200 м и расслаиваются терригенным материалом, они протягиваются далеко на север и северо-запад, распространяясь на обширных пространствах юго-восточной периферии Прикаспийской впадины. Среднекаменноугольные отложения в связи с предверейским перерывом во многих местах размыты до нижней части башкирского яруса. В Кашаган-Тенгизской зоне наблюдаются карбонатные отложения окско-среднекаменноугольного возраста, а верхнекаменноугольные отложения здесь отсутствуют.

В пределах Южно-Эмбинской моноклинали прислоняются докунгурские нижнепермские (в основном артинские) терригенные отложения, сложенные преимущественно глинами и аргиллитами с прослоями песчаников и алевролитов. Здесь развиты крупные конусы выноса, отложения которых представлены грубообломочными осадками. Артинские отложения имеют повсеместное распространение также в пределах Кашаган-Тенгизской зоны. Они залегают несогласно на подстилающих породах. Общая мощность изменяется от 10-30 м на сводах структур до 110-115 м на их склонах и до 400-500 м в более погруженных участках. На Биикжальском и Гурьевском сводах артинские отложения сложены аргиллитами с прослоями алевролитов и известняков.

Кунгурский ярус нижней перми характеризуется широким развитием в пределах Прикаспийской впадины мощных соленосных (до 3 км и более в центральной части) толщ каменной соли, гипсов и ангидритов. Вдоль юговосточного обрамления бассейна на Южно-Эмбинской поднятии отсутствуют соленосные толщи.

Надсолевой разрез преимущественно представлен песчано-глинистыми и грубообломочными породами в различном сочетании в диапазоне от позднепермского возраста до современных. Верхнепермские и триасовые отложения, часто красноцветные, залегают несогласно и имеют максимальную толщину в межкупольных пространствах. Юрские, меловые и палеогеннеогеновые слои сложены терригенными и карбонатными породами в разных сочетаниях.

Глава 3. Тектоническое строение и история геологического развития Юго-восточная часть Прикаспийской впадины относится к бассейну сочленения древней платформы и герцинского складчатого сооружения ЮжноЭмбинского поднятия. Южно-Эмбинская герцинская складчатая зона разделяет Прикаспийскую впадину и Северо-Устюртский массив. Она представляет очень узкое (от нескольких километров до первых десятков километров) погребенное приразломное инверсионное поднятие, сложенное интенсивно-складчатым средним палеозоем. В позднем палеозое она испытала сильное сжатие и поднятие, с юры была покрыта чехлом мезокайнозойских отложений.

В пределах юго-восточной части Прикаспийской впадины поверхность фундамента залегает на глубинах от 7.0 до 13 км. На севере рассматриваемой территории расположены Гурьевский и Биикжальский своды. По изогипсу минус 7.0 км размеры Гурьевского свода составляет 70х90 км, Биикжальского – 100х70 км. Южнее протягивается Южно-Эмбинский прогиб на расстоянии более 300 км, ширина его от 40 до 70 км. В пределах Южно-Эмбинского прогиба поверхность фундамента от бортов, где глубины – 9.0-10.0 км, погружается к осевой зоне до глубины 12.0-13.0 км.

Внутренняя структура подсолевого комплекса В подсолевом комплексе выделяются несколько отражающих горизонтов (П3, П2 и П1), приуроченных к верхнепалеозойским отложениям.

Отмечается резкое несоответствие структурных планов в юго-восточной части Прикаспийской впадины: нижнепалеозойские и девонсконижнекаменноугольные отложения погружаются регионально с севера на юг, а верхняя часть нижнекаменноугольных и среднекаменноугольно-нижнепермские, также выше кунгурские соленосные и перхнепермско-триасовые отложения, наоборот, погружаются с юга на север. Юрско-палеогеновые отложения характеризуются общим моноклинальным залеганием погружением на юг (рис.

2).

Строение поверхности досреднефранских отложений (горизонт П3) Горизонт П3 прослеживается на Гурьевском и Биикжальском сводах на отметках минус 6.5-7 км, постепенно погружается на юг и юго-восток до 9-10 км.

Выделяются три крупные рельефно выраженные положительные геотектонические элементы: Кашаган-Тенгизская зона поднятий, Гурьевский и Биикжальский своды.

Строение поверхности нижне-среднекаменноугольных отложений По горизонту П2 структурный план юго-востока Прикаспийской впадины претерпевает значительные изменения. Так, не фиксируются такие важнейшие элементы, как Астраханско-Актюбинская система поднятий и Южно-Эмбинский (Тугаракчанский) прогиб. Фиксируется крупная инверсионная структура – Южно-Эмбинское поднятие. В связи с интенсивным ростом рифовых построек более контрастно проявляется Кашаган-Тенгизская зона поднятий. Погружение бортовых и прибортовых частей к северу носит четно выраженный ступенчатый характер, при этом наиболее протяженной является Южно-Эмбинская моноклиналь.

В северо-западном склоне Южно-Эмбинского поднятия и прилегающей к нему Южно-Эмбинской моноклинали в пределах отметок 3.0-4.0 км выделяется ряд брахиантиклинальных поднятий: Тортай, Равнинная, Шолькара, севернее выделяются приподнятые зоны Кумшеты, Ушмола и Ю.З. Улькентобе. На югозападной периферии Южно-Эмбинского поднятия выделяются локальные структуры Елемес и Маткен.

Рельеф поверхности подсолевого ложа (горизонт П1) Структура поверхности подсолевых отложений подчинена строению его обрамления, определяемому Южно-Эмбинским поднятием. Южно-Эмбинское поднятие – инверсионная структура с размерами 25х35 км при длине 250-280 км.

В его осевой части под отложениями юры с стратиграфическим и угловыми несогласием залегают верхнепалеозойские породы.

С юго-востока на северо-запад от Южно-Эмбинского поднятия поверхность докунгурских отложений моноклинально погружается в сторону внутренних зон Прикаспийской впадины с глубин 2.0-2.2 км до 5.6-6.0 км в пределах Гурьевского и Биикжальского сводов. В пределах Южно-Эмбинского моноклинали изолинии поверхности подсолевых отложений имеют общее северо-восточное простирание, по горизонту П1 малоамплитудные поднятия имеют низкую достоверность.

На фоне регионального погружения горизонта П1 выделяется КашаганТенгизская зона поднятий. По сравнению с горизонтом П2 здесь структурный рельеф горизонта П1 более сглаженный, наблюдаются следующие локальные поднятия: Приморский вал, Королевское, Тенгизское, Огайское и Кашаганское.

Соленосные осадки в пределах рассматриваемой территории имеют широкое развитие. Характерной особенностью солевого комплекса является широкое развитие соляного тектогенеза. Соли оказывают влияние на характер залегания пород и их преобразование, они образуют соляные купола и штоки, оказывающие сильное воздействие на формирование локальных структур в надсолевых отложениях. Над куполами и вблизи них формируются ловушки углеводородов разных типов.

Надсолевой разрез юго-восточной части Прикаспийской впадины четко подразделяется на три крупных структурных этажа: верхнепермско-триасовый, юрско-палеогеновый и неоген-четвертичный. Современная структура надсолевых отложений существенно осложнена солянокупольной тектоникой.

Между верхнепермско-триасовым и юрско-палеогеновым этажами отмечается несоответствие структурных планов. Поверхность нижнего этажа погружается от Южно-Эмбинского района на север и северо-запад, а юрскопалеогеновых отложений – от севера на юг.

Анализ структурных планов показывает, что Гурьевский и Биикжальский своды развивались в основном унаследованно в течение палеозоя, мезозоя и кайнозоя.

Структура юго-восточной части Прикаспийской впадины сформировались в зоне сочленения края Восточно-Европейской платформ и северной части Устюртского блока. В конце венда – раннем кембрии началось формирование Южно-Эмбинского рифта. Со среднего карбона происходили движения сжатия, в результате это в процессе герцинского тектогенеза создалось Южно-Эмбинское поднятие. В Прикаспии предположительно с конца среднего девона начинаются процессы интенсивного погружения, формируется впадина. Трансгрессия в поздневизейско-башкирское время привела к расширению бассейна на юг в сторону Северного Устюрта, накоплению карбонатов на денудированной поверхности Южно-Эмбинского поднятия и образованию карбонатной платформы. Предмосковский перерыв привел к размыву верхней части башкирского яруса, а на отдельных участках – и более глубоких горизонтов. В среднем и верхнем карбоне в пределах Южно-Эмбинского поднятия продолжалось накопление карбонатов, которые вглубь Прикаспийского бассейна сменялись относительно глубоководными карбонатно-глинистыми отложениями.

В раннепермское время в краевой части Южно-Эмбинского поднятия развивались конусы выноса. К началу кунгурского века Прикаспийская впадина становится замкнутой со всех сторон структурой. В кунгурский век началось заполнение бассейна мощной толщей эвапоритов. В позднепермское время происходит образование моласс. В мезозойско-кайнозойское время в изучаемой территории в основном происходит накопление карбонатных и терригенных отложений, формируется осадочный платный чехол, в результате процессов соляной тектоники слои платного чехла были сильно нарушены.

Глава 4. Нефтегазогеологические характеристики Нефтегазоматеринские породы и генерации УВ В верхнепалеозойских отложениях юго-востока Прикаспийской впадины широко развиты мощные высококачественные нефтегазоматеринские толщи (НГМТ) среднепозднего девона, являющиеся основным генерационным комплексом, в этой НГМТ установлено высокое содержание сапропелевого и гумусового органического вещества, способного генерировать жидкие и газовые УВ. Кроме того, в рассматриваемой территории развиты НГМТ ранне-среднего карбона и докунгурской нижней перми. Эти отложения находились в благоприятных палеогеотермических условиях, способствовавших преобразованию органического вещества в углеводороды. Можно предполагать, что нефтегазоносность изучаемой территории обусловлена реализацией генерационного потенциала палеозойские отложений.

Важное значение имеет преобладание процессов вертикальной миграции углеводородов, которые и обусловили продуктивность надсолевых отложений в юго-восточной части Прикаспийской впадины.

В подсолевом комплексе скопление углеводородов отмечает в отложениях широкого стратиграфического диапазона: от верхнедевонских до артинских отложений включительно. Выделены четыре регионально нефтегазоносных комплекса (НГК):