На правах рукописи СУВОРОВА Екатерина Борисовна ЛИТОЛОГИЯ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ КАРБОНАТНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВЕРХНЕВИЗЕЙСКО-

На правах рукописи
СУВОРОВА Екатерина Борисовна
ЛИТОЛОГИЯ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ
КАРБОНАТНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВЕРХНЕВИЗЕЙСКОНИЖНЕПЕРМСКОГО НЕФТЕГАЗОНОСНОГО КОМПЛЕКСА
ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ПЕЧОРСКОГО ШЕЛЬФА
Специальность: 25.00.06. – Литология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата геолого-минералогических наук
Санкт-Петербург
2013
Работа
выполнена
им. И.С. Грамберга»
во
ФГУП
«ВНИИОкеангеология
Научный руководитель:
доктор геолого-минералогических наук,
профессор Супруненко Олег Иванович
Официальные оппоненты:
Кузнецов Виталий Германович
доктор геолого-минералогических наук,
профессор,
РГУ
нефти
и
газа
им.И.М. Губкина, профессор
Маргулис Елена Алексеевна
кандидат геолого-минералогических наук,
ФГУП «ВНИГРИ»,
ведущий
научный
сотрудник
Ведущая организация -
ФГУП «ВНИГНИ»
Защита диссертации состоится «_22_» марта 2013 г. в 15 ч. 00 мин. на
заседании совета Д 216.008.01 при Федеральном государственном
унитарном
предприятии
«Всероссийский
нефтяной
научно-
исследовательский геологоразведочный институт» (ФГУП «ВНИГРИ») по
адресу: 191014 Санкт-Петербург, Литейный пр., д.39, зал заседаний
Ученого совета.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ВНИГРИ».
Автореферат разослан
«_18_»_февраля___2013 г.
Учёный секретарь диссертационного совета
кандидат геолого-минералогических наук
2
Г.А. Григорьев
Введение
Актуальность. Верхневизейско-нижнепермский нефтегазоносный
комплекс (НГК) считается одним из перспективных при поисках
месторождений углеводородного сырья на Печорском шельфе. Залежи в
этом комплексе установлены на всех месторождениях: Поморском,
Северо-Гуляевском, Долгинском, Приразломном, Медынское-море и
Варандей-море.
Фациальная принадлежность пород комплекса, залегающих на
глубинах от 1,0 до 2,5 км, варьирует как по латерали, так и по вертикали,
поэтому исследование литологического состава и условий накопления
отложений необходимо для прогноза распространения природных
резервуаров. Детальное изучение литологического состава отложений в
скважинах с наиболее полным выходом керна, какими являются скважины
месторождения Медынское-море, позволило провести реконструкцию
обстановок седиментации и выявить фациальную принадлежность пород,
способных аккумулировать углеводороды. Анализ накопленных
материалов по глубокому бурению и сопоставление с полученными
результатами по скважинам месторождения способствовал созданию
фациальной
модели
формирования
карбонатных
отложений
верхневизейско-нижнепермского НГК.
Актуальность работы состоит в том, что для верхневизейсконижнепермских отложений установлены закономерности распределения
природных
резервуаров,
что
повышает
эффективность
нефтегазопоисковых работ в одном из основных нефтегазоносных
комплексов Печорского шельфа.
Объект исследования: карбонатные отложения верхневизейсконижнепермского НГК месторождения Медынское-море. Предметом
исследования являлись литологический состав и условия образования
пород.
Цель исследования: детальное изучение разреза верхневизейсконижнепермских
отложений
месторождения
Медынское-море
и
реконструкция условий их формирования, установление характера
распределения в осадочном разрезе толщ, состав и свойства которых
определяют возможности аккумуляции углеводородов.
Основные задачи:
1. Изучение литологического состава карбонатных отложений
верхневизейско-нижнепермского НГК месторождения Медынское-море;
2. Проведение
корреляции
верхневизейско-нижнепермских
отложений месторождения Медынское-море и сопредельных площадей, с
привлечением литологических, промыслово-геофизических исследований;
3
3. Реконструкция
условий
формирования
верхневизейсконижнепермских отложений восточной части Печорского шельфа;
4. Выявление приуроченности продуктивных горизонтов к литологофациальным типам отложений верхневизейско-нижнепермского НГК
месторождения Медынское-море;
5. Прогноз
перспектив
нефтегазоносности
верхневизейсконижнепермского НГК восточной части Печорского шельфа.
Фактический материал. В основу работы положен материал
глубоких скважин шельфа, включая о. Колгуев. Изучены образцы
кернового материала, исследовано более 700 стандартных шлифов из
образцов керна и шлама морских и островных скважин (1-Бугринская, 202Северо-Западная, 4-Песчаноозерская, 1-Аквамаринская, 1-Поморская, 2-,
4-Медынское-море). Привлекались описания керна, палеонтологические
определения и данные геофизических исследований (ГИС) по морским и
островным скважинам, имеющиеся во ФГУП «ВНИИОкеангеология им
И.С. Грамберга».
По скважинам 2-, 4-Медынское-море описано 348 пог. м. керна, по 70
образцам выполнен анализ соляно-кислых вытяжек.
Использованы
результаты
палеонтологических
определений,
выполненных О.Л. Косовой (ФГУП «ВСЕГЕИ им. А.П. Карпинского») –
кораллы; В.И. Устрицким (ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С.
Грамберга») – брахиоподы; А.И. Николаевым, М.Н. Изотовой, М.Ф.
Соловьевой (ФГУП «ВНИГРИ»), Т.Н. Исаковой («ГИН РАН») –
фораминиферы; Л.В.Нехорошевой (ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С.
Грамберга») – мшанки; Л.А. Фефиловой (ФГУП «ВНИИОкеангеология им.
И.С. Грамберга») - спорово-пыльцевые комплексы.
Методы исследований: детальное описание и фотографирование
керна, петрографическое исследование пород в шлифах. Для
реконструкции условий осадконакопления пород применялся метод
фациального анализа. Анализ соляно-кислых вытяжек из карбонатных
пород сделан в химико-спектральной лаборатории отдела литологии и
геохимии ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга» Г.П.
Гринберг, Л.В. Тесановой, Н.Е. Трофимовой, В.С. Шубиной.
Защищаемые положения:
1.
В
отложениях
верхневизейско-нижнепермского
НГК
месторождения Медынское-море выделены литогенетические типы пород,
среди которых впервые охарактеризованы типы серпуховских
карбонатных брекчий.
2. Условия формирования пород месторождения Медынское-море на
протяжении поздневизейско-раннепермского времени сменились от
впадины мелководного шельфа до отмелей известняковых песков.
4
3. Разработаны литолого-фациальные модели, отражающие зональное
строение и этапы формирования верхневизейско-нижнепермских
отложений Печорского шельфа.
4. Продуктивные пласты верхневизейско-нижнепермского НГК на
месторождении Медынское-море связаны с верхневизейскими вторичными
доломитами и среднекаменноугольно-нижнепермскими биогермными и
органогенно-обломочными известняками.
Научная новизна результатов.
Впервые в
отложениях
верхневизейско-нижнепермского НГК месторождения Медынское-море
выделены литогенетические типы пород. Впервые выделены и
охарактеризованы типы серпуховских карбонатных брекчий. Разработаны
литолого-фациальные схемы верхневизейско-нижнепермских отложений,
которые создают основу для дальнейших палеогеографических
реконструкций. На основе литолого-фациальных построений осуществлен
прогноз перспектив нефтегазоносности отложений. Впервые установлено,
что нефтеносность верхневизейских отложений месторождения связана с
вторичными доломитами.
Практическая
ценность.
Полученные
данные
позволяют
осуществлять прогноз резервуаров и целенаправленный поиск залежей
углеводородов. Результаты исследования использованы при проведении
уточнения количественной оценки ресурсов нефти, газа и конденсата
шельфа Печорского моря по состоянию геолого-геофизической
изученности на 01.01.2009 г.
Апробация работы. Результаты исследования докладывались на
российских и международных конференциях, среди которых - «Рифы и
карбонатные псефитолиты», Сыктывкар, 2010; «Arctic Days — 2010»,
Тромсё (Норвегия), 2010; ICAM VI «The sixth International Сonference on
Arctic Margins», Alaska Fairbanks, 2011 (USA); 6-ое литологическое
совещание «Концептуальные проблемы литологических исследований в
России», Казань, 2011 и др.; в 3-х отчетах ФГУП «ВНИИОкеангеология
им. И.С. Грамберга».
По теме диссертации имеется 22 публикации, 4 из которых
представлены в журналах, реферируемых ВАК.
Личный вклад автора. Автор принимал участие в совместных
работах с ФГУП «Арктикморнефтегазразведка» по изучению и обработке
керна глубоких скважин 2 и 4 месторождения Медынское-море в период
2003 - 2006 гг. Материал новых скважин интересен тем, что на этой
площади наиболее полно освещается керном рассматриваемый интервал
разреза. Сделаны описания керна, шлифов, идентифицирован
геохимический состав пород. Проведен фациальный анализ отложений
месторождения
Медынское-море
и
реконструированы
условия
5
формирования пород. Осуществлен сбор и обобщение данных по
описанию керна, палеонтологическим определениям в скважинах
Печорского шельфа и о. Колгуев. Описаны образцы пород и шлифы.
Проведена корреляция разрезов скважин, построены литолого-фациальные
схемы, выполнен литолого-стратиграфический разрез верхневизейсконижнепермских
отложений.
Составлена
схема
прогноза
нефтегазоносности.
Структура и объем работы. Работа изложена на 176 страницах,
состоит из введения, 5-ти глав и заключения, сопровождается 54
рисунками, 5 таблицами, 1 приложением, списком литературы,
включающим 118 наименований.
Благодарности. Работа выполнена в секторе региональных и
нефтегазопоисковых исследований Баренцево-Карского шельфа, отдела
нефтегазоносности
Арктики
и
Мирового
Океана
ФГУП
«ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга» под руководством профессора,
доктора геол.-мин. наук О.И. Супруненко. Автор благодарен научному
руководителю за терпение и ценные советы, полученные во время
написания работы. Автор искренне благодарит научного консультанта д.г.м.н. В.И. Устрицкого за сделанные им замечания к работе. Глубокую
признательность автор выражает к.г.-м.н. К.Г. Вискуновой за поддержку,
оказанную в процессе исследования. Особую благодарность автор
выражает сотрудникам ФГУП «Арктикморнефтегазразведка», Мурманск –
Г.И. Кирееву, Э.В. Сопову. Неоценимы были советы и помощь к.г.-м.н.
О.Н. Зуйковой, д.г.-м.н. В.И. Петровой, Г.И. Батовой, Э.Н.
Преображенской,
Л.Г.
Повышевой,
к.г.-м.н.
В.В.Сусловой,
Т.Ю.Медведевой, С.Ф. Стоянова.
Глава 1. Геолого-геофизическая характеристика района исследований
Геолого-геофизическое изучение Печорского шельфа проводилось
различными организациями: ОАО «МАГЭ», ОАО «СМНГ», ФГУП
«Южморгеология», ФГУНПП «ПМГРЭ», ФГУП «ВНИИОкеангеология» и
др. По состоянию на 01.01.2010 г. сейсмическая изученность, в основном,
работами МОВ ОГТ 2D составляет чуть более 100 тыс. пог. км. В 2005 г.
ФГУНПП «Севморгео» отработан региональный геотраверс 3-АР (Матвеев
и др., 2006). Бурение на шельфе ведется с 1981 г. На подготовленных
структурах пробурена 21 скважина (рис.1). На о. Колгуев пробурено 7
параметрических и чуть более 80 поисковых и разведочных скважин.
6
Рис.1. Карта расположения глубоких скважин в Печорском море
и островной суше
1-глубокие скважины; 2-глубокие скважины по которым изучен каменный материал,
шлифы, данные геофизических исследований скважин (ГИС); 3-глубокие скважины, по
которым привлекались описания керна и данные ГИС
Месторождение Медынское-море, открытое в 1997 г., является
разведываемым, на нем пробурено четыре скважины. В тектоническом
отношении структура приурочена к Медынскому валу МедынскоСарембойской антиклинальной зоны, входящей в Варандей-Адзьвинскую
структурную зону. В рассматриваемом НГК установлена залежь тяжелой
нефти (Вендельштейн и др., 2001).
Верхневизейско-нижнепермские карбонатные породы входят в
верхнедевонско-нижнепермский
сейсмостратиграфический
комплекс
(Малышев, 2002), кровлей которого считается опорный отражающий
горизонт «Iа».
По структурной поверхности этого горизонта проводится структурнотектоническое районирование осадочного чехла. Существует несколько
вариантов проведения границ элементов: (Государственная…, 2003)
принятый в работе и (Прищепа и др., 2011). На шельфе в состав Печорской
синеклизы входят элементы первого порядка: Коргинская региональная
ступень, Малоземельско-Колгуевская моноклиналь, Денисовский прогиб,
Колвинский мегавал, Хорейверский прогиб, Варандей-Адзьвинская
(ВАСЗ)
и
Гуляевско-Долгинская
(ГДСЗ)
структурные
зоны,
соседствующие с севера с Северо-Печорской моноклиналью.
Глава 2. Литолого-стратиграфическое описание верхневизейсконижнепермских отложений
В рассматриваемый НГК входят карбонатные породы стратиграфия
которых охватывает диапазон от верхневизейского подъяруса нижнего
7
карбона до ассельско-сакмарского и частично артинского ярусов нижнего
отдела перми.
С запада на восток выделяется три типа разрезов верхневизейских
отложений: прибрежно-морской, мелководно-шельфовый и впадины на
мелководном шельфе.
Прибрежно-морской тип выделен во всех скважинах о. Колгуев - 1Бугринская, 202-Северо-Западная, 1-Западно-Песчаноозерская и др. Разрез
представлен переслаиванием кварцевых песчаников, алевролитов, светлосерых известняков, доломитов, мергелей. Мощность пород 29 – 84 м.
Мелководно-шельфовый тип разреза выделен в морских скважинах,
расположенных
восточнее
о. Колгуев.
Керном
породы
не
охарактеризованы, но по данным ГИС в них отмечается увеличение доли
карбонатных прослоев. Мощность отложений 140 – 154 м.
Разрез впадины мелководного шельфа, установлен в районе ВАСЗ,
где наблюдаются максимальные мощности пород - 230-237 м. В
литологическом составе пород преобладают тонкозернистые криноиднобрахиоподовые и криноидно-мшанковые известняки в различной степени
доломитизированные, часто содержащие крупные раковины брахиопод
Gigantoproductus и обломки колониальных кораллов.
В нижнесерпуховских породах выделяется два типа разреза:
прибрежно-морской, лагунный. Мощность отложений возрастает в
восточном направлении от 22 до 153 м.
Прибрежно-морской тип выявлен в скважине 1-Бугринская и
представлен переслаиванием бежевых и светло-зеленых доломитовых
брекчий,
конгломерато-брекчий,
доломитов
с
известковистыми
кварцевыми песчаниками.
Лагунный тип разреза, выделенный в большинстве скважин шельфа и
на о. Колгуев, характеризует условия засолоненной лагуны и сложен
переслаиванием доломитов и ангидритов, с редкими прослоями
карбонатных брекчий. Наибольшая мощность пород в скв. 1-Приразломная
- 153 м.
Верхнесерпуховские
отложения
представлены
породами
протвинского горизонта, мощность которых возрастает с запада на восток
от 0-11 до 68 м. Преобладает мелководно-шельфовый тип разреза,
сложенный светло-серыми известняками, содержащими фауну брахиопод,
кораллов, губок, водорослей.
На шельфе в скважинах отмечается перерыв между отложениями
нижнего и среднего карбона, частично отсутствуют горизонты верхнего
подъяруса серпуховского яруса и нижнего подъяруса башкирского яруса
(Государственная..., 2003). В восточном направлении происходит
сокращение стратиграфического объема несогласия.
8
В
среднекаменноугольных
отложениях
выделяется
разрез
мелководно-шельфового типа, сложенный серыми и бежевыми тонко- и
мелкозернистыми фораминиферово-водорослевыми известняками со
стяжениями кремней. Мощность пород от 41 до 151 м.
Верхнекаменноугольные отложения имеют минимальные мощности в
ВАСЗ – 22 м, а максимальные – 135 - 150 м в северной части о. Колгуев.
Выделено три типа разрезов: относительно-глубоководный, органогенных
построек и известняковых песков окраины карбонатного шельфа.
В большинстве скважин представлен относительно-глубоководный
тип - бежевые и зеленовато-серые алеврит-глинистые известняки,
содержащими целые раковины брахиопод, обломки мшанок до 4-5 см и
членики криноидей.
Разрез органогенных построек выделен по данным ГИС и результатам
описания керна в верхней, гжельской, части разреза скв.202-СевероЗападная и представлен светлыми пористыми органогенными
известняками с обломками мшанок, брахиопод, фораминифер, криноидей,
тубифитесов.
Третий тип разреза - известняковые пески окраины карбонатного
шельфа, выделен в ГДСЗ и ВАСЗ. В районе Долгинского вала описаны
водорослевые, органогенно-обломочные и брекчиевидные известняки
(Дзюбло, Зонн, 2004).
В нижнепермских отложениях выделено два типа разреза –
относительно глубоководный и органогенных построек.
Относительно глубоководные разрезы выявлены в скважинах
о. Колгуев скв. 3-Песчаноозерская (Бро, 1995) и скв. 1-Бугринская
(Вискунова,
Супруненко,
Преображенская,
2002).
Отложения
представлены известняками зеленовато-серыми глинистыми, серыми и
бежевыми с целыми раковинами брахиопод и крупными до 5 см
обломками мшанок.
Разрезы органогенных построек установлены на о.Колгуев в скв.202Северо-Западная, 1-Западно-Песчаноозерская и др. (Преображенская,
Устрицкий, Чувашов, 1993), в ВАСЗ - скв. 1-Приразломная, 1, 2-Варандейморе, в ГДСЗ - скв. 1-Северо-Долгинская, 1-Южно-Долгинская. Породы
сложены белыми и светло-серыми пористыми органогенными
известняками с детритом мшанок, фораминифер, тубифитесов, брахиопод,
криноидей, палеоаплезин. Мощность построек на о. Колгуев 130-160 м, в
ВАСЗ и ГДСЗ 70-73 м.
Глава 3. Литолого-стратиграфическая характеристика отложений
верхневизейско-нижнепермского НГК месторождения Медынскоеморе
9
Разрез верхневизейско-нижнепермских отложений наиболее полно
охарактеризован на месторождении Медынское-море, где он может
рассматриваться в качестве опорного для восточной части Печорского
шельфа.
Стратиграфия
На рассматриваемом месторождении в верхневизейских отложениях в
скважинах 2 и 4 определены окские фораминиферы: Endothyra ex gr. similis
Raus. et.Reitl., E. crassa (Brady), Globoendothyra cf. ovalis (Gan.) и др.
Кораллы: Siphonodendron junsum (Fleming), Palaeosmilia stutchburyi (M.Ed.
et Haime) и др.; брахиоподы: Gigantoproductus ex gr. moderatus (Schw.),
Spirifer ex gr. Atrigonalis Mart. и др.; фрагменты строматопороидей.
В породах нижнесерпуховской части разреза из глинистых прослоев
определен комплекс миоспор: Knoxisporites cinctus (Waltz) Butterworth and
Williams,
Stenozonotriletes
aff.spetcandus
Naumova,
Tetraporina
spp.cf.horologia (Staplin) Playford и др. (Суворова, Фефилова, 2010).
Верхнесерпуховские породы в объеме протвинского горизонта
выделены по фораминиферам: Depratina paratimanica (Raus.), D. chernovi
(Raus.), Endothyra similes (Raus. et Reitl.) и др. Найдены кораллы:
Caninophyllum patulum Tom., Palaeosmilia depressa Gorsky, Gangamophyllum
boreale Gorsky, и др., губки Chaetetidae. Присутствуют продуктиды
Stratifera ex gr striata Fisch .В составе спорово-пыльцевых комплексов
представлены: Cyclogranisporites commodus Playford, Hymenozonotriletes
willosus Ischenko и др. Определены минерализованные обломки древесин
Stigmaria ficoides. В глинистых прослоях в кровле серпуховского яруса
установлен богатый комплекс миоспор, в котором встречены нижне- и
среднекаменноугольные виды: Sporonites unionus (Horst) Dybova et
Jachowicz, Torispora speciosa Dybova Jachowicz, Tetraporina horologia
(Staplin) Playford, Acantotriletes cf.trichaenthus (Luber) и др.
В среднекаменноугольной части разреза башкирские отложения
охарактеризованы комплексом фораминифер - Bradyina cribrostomata Raus.
et Reitl., Eostaffella postmosquensis Kir., Pseudostaffella cf.antiqua (Dutk.)
(северокельтменский горизонт) и др. В породах московского яруса
определены фораминиферы: Pulchrella pulchra (Raus. et Bel.), P. cf.
pokojamiensis (Leb)., Profusulinella cf. pararhomboides Raus. et Bel., и др;.
кораллы: Bothrophyllum pseudoconicum Dobr., Amygdalophylloides ivanovi
Dobr., Profischerina aff. stuckenbergi Dobr. и др.; брахиоподы: Neospirifer
poststriatus Nik., Brachythyris cf. ufensis Tschern.
В отложениях, отнесенных к верхнему карбону, определены
фораминиферы: Triticites ex gr. patschoricus Raus. et Bel., Montiparus sp.,
Rauserites sp. и др.; фузулиниды: Rugisifusulina ex.gr.prisca (Ehernb. Et
10
Moell.), Usvaella porivera Rem.; кораллы: Timania dobrolyubovae Koss.
(гжельския ярус), Siedleckia cf. longiseptata Greek и др. Присутствуют
разнообразные виды верхнекаменноугольных брахиопод - Reticullatia cf.
ivanovi Lap., Linoproductus ex gr.cora Orb., Cancrinella cancriniformis
Tschern. и др.
Нижнепермские породы, мощностью 24 м достоверно установлены в
скважине 1 (Киреев и др., 2004).
Литология
Верхневизейские отложения, мощностью 236 - 240 м, представлены в
основном серыми плотными в различной степени доломитизированными
известняками, местами с обильным содержанием раковин брахиопод
Gigantoproductus. В верхней части разреза породы представлены
чередованием
массивных
бежевых
шламовых
известняков
с
мелкодетритовыми известняками, выше которых появляются светлобежевые доломитизированные известняки и доломиты. Породы
постепенно переходят в доломиты насыщенные нефтью. Верхневизейский
разрез завершается толщей чередования слоев перекристаллизованных
«строматолитоподобных» известняков и слабо доломитизированных
органогенно-обломочных известняков.
В разрезе серпуховского яруса выделены тарусско-стешевский
горизонты и протвинский горизонт. Тарусско-стешевские отложения
представлены
карбонатными
брекчиями
в
переслаивании
с
ненарушенными слоями доломитизированных известняков и доломитов,
присутствуют редкие прослои аргиллитов. Мощность пород 30 - 47 м.
Породы протвинского горизонта имеют мощность 64-77 м. Разрез
представлен плотными бежевыми известняками с фауной брахиопод и
кораллов. Для верхнесерпуховских пород характерно присутствие
интервалов трещиноватости, к которым приурочены примазки тяжелой
нефти и битума. В верхней части разреза протвинских отложений
отмечены темно-серые глинистые известняки и глинистые мергели. В
результате изучения литологического состава пород, палеонтологических
определений споро-пыльцевых комплексов и микрофауны возраст этой
толщи условно принят как позднесерпуховский – раннебашкирский
(Суворова, Фефилова, 2011).
Отложения
башкирского
яруса
несогласно
залегают
на
нижнекаменноугольных породах и представлены светлыми известняками,
в которых отмечены пористые и кавернозные нефтенасыщенные
интервалы. Породы московского возраста сложены массивными,
тонкослоистыми, полого- и косослоистыми в разной степени
нефтенасыщенными известняками бежево-серого цвета. Тонкодетритовые
11
известняки сменяются более крупнодетритовыми. Отмечены стяжения
кремней.
В основании верхнекаменноугольного разреза чередуются слои
детритовых и глинистых известняков. Преобладают нефтенасыщенные
полого- и косослоистые детритовые известняки, в которых размер детрита
увеличивается вверх по разрезу. Наблюдаются маломощные темно-серые
глинистые прослои, содержащие в некоторых интервалах переотложенные
обломки среднекаменноугольных кораллов. Между слоями пород
отмечаются неровные границы.
Нижнепермские породы, установленные в скважине 1, представлены
серыми известняками, несогласно перекрытыми отложениями нижнего
триаса (Киреев и др., 2004).
Геохимическая характеристика
Верхневизейские и нижнесерпуховские отложения характеризуются
присутствием доломитов и доломитизированных известняков, содержание
MgO 12,22 – 20,29 %, СаО 30,1 - 36,7 % (на возд.-сухое вещ.). В
верхнесерпуховском разрезе преобладают чистые известняковые разности
(СаО 53,5 - 55 %), а в его верхней части присутствуют алевритистоглинистые известняки и мергели, с содержанием нерастворимого остатка
от 23 до 59 %. В разрезе средне-верхнекаменноугольных пород
установлены чистые известняки (СаО 52,9 - 55,9 %), в подчиненном
количестве глинистые известняки, реже мергели (СаО 20,7 %, Н.О.- 56,7
%).
Петрография
Петрографическое описание отложений проведено по классификации
В.Г. Кузнецова (Систематика..., 1998).
В верхневизейских отложениях основные литологические типы пород
представлены
органогенно-обломочными
фораминиферововодорослевыми,
криноидно-брахиоподовыми
известняками
с
микрокристаллическим
цементом,
водорослево-фораминиферовыми
известняками с яснокристаллическим цементом, кристаллическими
«строматолитоподобными» средне-крупнозернистыми известняками, в
различной
степени
доломитизированными
фораминиферововодорослевыми известняками, доломитами. В результате исследований
установлено, что верхневизейские доломиты являются вторично
образованными. Выделено несколько структурных разновидностей
доломитов, формирование которых происходило в различные стадии
литогенеза: гипидиоморфнозернистые, микрозернистые метасоматически
образованные, ксеноморфнозернистые (диагенез) и идиоморфнозернистые
(поздний
диагенез-катагенез)
(Суворова.
2011).
В
«строматолитоподобных» известняках, перекристаллизованных в стадию
12
катагенеза, найдены реликтовые строматолитовые структуры, что
позволило установить первичную природу пород.
Среднекаменноугольные отложения представлены биогермными
водорослевыми известняками, органогенно-обломочными полифитными и
фораминиферово-водорослевыми известняками с яснокристаллическим и
микритовым цементом. В башкирских известняках преобладают
биогермные водорослевые известняки, основными породообразующими
организмами которых являются багряные водоросли Ungdarella.
Известняки московского яруса сложены мшанково-криноидными,
криноидными известняками с микрокристаллическим цементом и
фораминиферово-криноидными известняками с яснокристаллическим
цементом.
В верхнекаменноугольных отложениях преобладают органогенно—
обломочные
криноидно-мшанковые
и
фузулинидово-криноидные
известняки с яснокристаллическим цементом и бесцементные, в
подчиненном
количестве
присутствуют
известняки
с
микрокристаллическим цементом.
Нижнепермские породы сложены пористыми органогеннообломочными известняками с остатками мшанок, брахиопод, криноидей,
водорослей (Киреев и др., 2004)
Наибольшей пористостью, подсчитанной по шлифам, обладают
биогермные среднекаменноугольные известняки 15 - 25 %. В
верхневизейских доломитах и средне-верхнекаменноугольных известняках
средняя величина пористости составляет 5-15 %.
Фациальный анализ
Для идентификации фациальных обстановок выделенных литотипов
(рис. 2) были использованы стандартные типы микрофаций (Уилсон,
1980).
Накопление пород нижней части верхневизейского разреза
происходило в условиях сублиторали, мелководной зоны шельфа, ниже
зоны волновых воздействий. Об этом свидетельствуют тонкозернистость
пород и обилие фауны брахиопод, предпочитавшей условия сублиторали.
В верхней части разреза представлены более мелководные известняки.
В конце поздневизейского времени здесь имели место крайне
мелководные условия литорали.
13
Рис. 2. Сводный разрез верхневизейско-нижнепермских отложений
месторождения Медынское-море
1 – аргиллиты; органогенно-обломочные известняки: с микрозернистым цементом и
размером форменных элементов менее 2 мм (2 – содержание форменных элементов 10-50 %; 3 –
содержание форменных элементов более 50 %); с яснокристаллическим цементом и
содержанием форменных элементов более 50 % (4 – размер форменных элементов менее 2 мм; 5
– размер форменных элементов более 2 мм); 6 – биогермные водорослевые известняки; 7 –
строматолитовые известняки; 8 – доломитизированные известняки; 9 – доломиты; 10 –
глинистые известняки; 12 – линзы кремней; 13 – жеоды ангидрита. Примечание:* - механизм
формирования пород
14
Отложения периодически попадали в зону осушения и здесь
происходили процессы эогенетического выветривания, которые привели к
образованию верхневизейских доломитов. Брекчии тарусско-стешевского
горизонтов были описаны по ряду морфологических и текстурных
признаков (табл. 1) и отнесены к седиментационному типу. Их
образование могло происходить в результате размыва и обрушения пород
вблизи приподнятой области морского дна.
Формирование полого- и косослоистых, большей частью хорошо
сортированных органогенно-обломочных известняков московского яруса
обусловлено воздействием шельфовых течений.
Строение разреза верхнекаменноугольных отложений месторождения
Накопление верхнекаменноугольных пород происходило в областях
песчаных отмелей под воздействием течений, с периодическими
кратковременными осушениями пород, на что указывают неровные
границы, размывы между слоями известняков. По данным (Киреев и др.,
2004) нижнепермские известняки относятся к мелководной отмельной
фации,
следовательно,
обстановки
отмелей
сохранялись
до
раннепермского времени. Все это указывает на постепенное обмеление
этой части бассейна.
Глава 4. Условия формирования верхневизейско-нижнепермских
пород, фациальные обстановки седиментации
В рассматриваемом регионе в начале поздневизейского времени
преобладали условия мелководного шельфа, исключая его западную часть,
где существовали прибрежно-морские условия (рис.3) (Суворова, 2012).
Судя по литологическому составу пород и их значительной мощности, в
районе ВАСЗ на протяжении поздневизейского времени существовала
впадина мелководного шельфа, где накапливались известняковые илы. В
раннесерпуховское время в западных районах еще сохранялись
прибрежно-морские обстановки, а в остальной части бассейна
сформировалась засолоненная лагуна, периодически затапливаемая
морскими водами нормальной солености. В позднесерпуховское время в
условия нормальной солености восстановились, о чем свидетельствует
обилие кораллов, брахиопод, известковых водорослей и губок.
15
Типы серпуховских карбонатных брекчий
Таблица 1
Рис. 3. Литолого-стратиграфический разрез верхневизейсконижнепермских отложений Печорского шельфа
Литология: 1 – аргиллиты; 2 – алевролиты; 3 – песчаники; 4 – гравий, галька; 5 – линзы углей; 6 –
известняки органогенно-детритовые; 7 – глинистые известняки; 8 – доломиты; 9 – карбонатные
брекчии; 10 - ангидриты; 11 – кремнистость; 12 – известковистость. Обстановки накопления:
13 – континентальные; 14 – прибрежно-морские; 15 – мелководного шельфа; 16 – впадины на
мелководном шельфе с компенсированным осадконакоплением; 17 – засолоненной лагуны; 18 –
островного мелководья; 19 - органогенные постройки; 20 – умеренно-глубоководного шельфа; 21
– континентального склона. 22 – стратиграфическое несогласие. 23 – глубокие скважины: 1-БГ 1-Бугринская; 4-ПО - 4-Песчаноозерская; 202-СЗ - 202 Северо-Западная; 1-ЗП - 1-ЗападноПесчаноозерская; 1-Пом - 1-Поморская; 1-Пах - 1-Паханческая; 1-СГ - 1-Северо-Гуляевская; 1-СД
- 1-Северо-Долгинская; 1-ЮД - 1-Южно-Долгинская; 1-Прр - 1-Приразломная; 1, 2-ВМ – 1, 2Варандей-море; 2, 3, 4-ММ - 2, 3, 4-Медынское-море
17
Визейско-серпуховское
время
ознаменовано
формированием
органогенных построек, о чем свидетельствует их присутствие на
территории, прилегающей к Печорскому шельфу. На Приполярном Урале
известна крупная постройка - Большенадотский риф (Елисеев, 1978).
Палеогеографическое положение рифа приурочено к краевым частям
шельфа, к границе Елецкой (карбонатной, шельфовой) и Лемвинской
(карбонатно-кремнистой, глубоководной) структурно-формационных зон
(СФЗ). На Пай-Хое массивные рифогенные известняки мощностью 100150 м известны в бассейнах рек Сибирчата и Хей-Яга (Антошкина, 2003;
Кузнецов, Антошкина, 2005). В обнажениях Южного острова арх. Новая
Земля на полуостровах Выпуклый и Соколова выявлены многочисленные
иловые холмы, мощностью до 70 м (Новая Земля..., 2004), положение
которых приурочено к зоне сочленения мелководных, шельфовых
отложений Южноновоземельской СФЗ и глубоководных, склоновых
Карской СФЗ.
Граница между мелководно-шельфовыми и глубоководными
отложениями прослеживается вдоль Пай-Хоя и побережья арх. Новая
Земля (Соболев, Устрицкий, Черняк, 1985), именно на востоке
располагался глубокий морской бассейн.
В конце серпуховского времени началась регрессия, в результате
которой часть нижнекаменноугольного разреза была уничтожена.
В начале башкирского века морская седиментация постепенно с
востока на запад охватила регион. В западных районах морское
осадконакопление началось только со второй половины московского века,
а к концу среднего карбона условия мелководного шельфа установились во
всем регионе. В районе Медынского вала были заложены обстановки
песчаных отмелей окраины шельфа.
Позднекаменноугольный бассейн характеризовался тем, что его
большая часть представляла собой умеренно-глубоководный шельф
(рис.3). На о. Колгуев во второй половине позднекаменноугольного
времени начинают формироваться органогенные постройки. В восточных
районах, таких как Долгинский и Медынский валы, существовали
отмельные фации известняковых песков края карбонатного шельфа.
В ассельско-сакмарское время обстановки умеренно глубокого
шельфа сохранялись. Широкое развитие получили органогенные
постройки. По данным сейсморазведки зона органогенных построек
прослеживается на Колвинском мегавале, в Хорейверской впадине
18
(Вискунова, Супруненко, Преображенская, 2002), на юго-западном борту
Денисовской впадины, в Гуляевско-Долгинской и Варандей-Адзьвинской
структурных зонах (Маргулис, 2009).
В истории развития Тимано-Печорской провинции переломным
моментом считается серпуховское время, так как с ним связано изменение
тектонического режима края платформы и заложение Предуральского
краевого прогиба (Салдин, 2006). Отголоски этих событий запечатлены в
литологической летописи площади Медынское-море, где на известняках
формировавшихся в обстановках впадины мелководного шельфа залегают
строматолитовые известняки, характерные для крайнего мелководья.
Варандей-Адзьвинская структурная зона, в которую входит Медынский
вал считается инверсионной структурой (Богданов и др., 2003). Ее
формирование началось в среднедевонско-раннефранское время в
результате растяжения земной коры и завершилось в доманиковое время
образованием впадины с некомпенсированным осадконакоплением. Эта
впадина была унаследована и существовала в поздневизейское время.
Время инверсии структурной зоны относится к раннепермскому (Богданов
и др., 2003). Однако, по данным литолого-фациального моделирования
получен вывод о том, что дифференцированная инверсия ВарандейАдзьвинского палеорифта началась уже в конце визейского времени, когда
восточный борт палеовпадины, которому в современных координатах
соответствует Медынский вал, начал испытывать воздымание (Суворова,
2012). Постепенно в этой области образовалось островное мелководье. В
позднем карбоне и в начале ранней перми в районе Медынского вала были
развиты песчаные отмели, которые образовались на положительных
формах рельефа, унаследованных с раннекаменноугольного времени.
Проведенные реконструкции позволили выделить два крупных этапа
осадконакопления
верхневизейско-нижнепермских
отложений
–
поздневизейско-серпуховский и среднекаменноугольно-раннепермский
(Суворова, 2012). В поздневизейско-серпуховское время на Печорском
шельфе преобладали прибрежно-морские и мелководно-шельфовые
обстановки. В среднекаменноугольно-раннепермское время доминировали
мелководно-шельфовые условия, постепенно сменившиеся относительно
глубоководными шельфовыми.
Этапы
ознаменованы
развитием
органогенных построек, которые располагались в областях перехода от
мелководных шельфовых к глубоководным склоновым отложениям.
Простирание зоны расположения построек в раннекаменноугольное время
19
имело северное и северо-восточное направление, а в раннепермское время
– северо-западное и западное.
Глава 5. Перспективы нефтегазоносности
Нефтегазопроизводящие толщи
Предполагается (Гордадзе и др., 2001), что основными
нефтегазоматеринскими
толщами
для
залежей
верхневизейсконижнепермского НГК месторождения Медынское-море могут служить
отложения фаменского яруса верхнего девона и турнейского яруса
нижнего карбона.
Верхневизейско-нижнепермский НГК
В верхневизейско-нижнепермском НГК выделяется два региональных
продуктивных пласта – коллектора: пласт I в верхнесерпуховскихнижнепермских; и пласт II+III в визейско-нижнесерпуховских отложениях
(Федоровский, 2007).
Пласт II+III продуктивен только на месторождении Медынское-море
и представлен вторично-каверно-поровыми коллекторами, КпГИС 10,4 %
(Вендельштейн и др., 2001, Федоровский, 2007), приуроченными к
верхневизейским вторичным доломитам (Суворова, 2011).
Кровля серпуховских отложений на месторождении Медынское-море
находится на глубинах 1,4 км. В известняках протвинского возраста по
ГИС установлен продуктивный горизонт III пласта I с коллекторами
каверново-порового типа, КпГИС 9% (Федоровский, 2007). Горизонт в
большей степени связан с зонами трещиноватости (Суворова, Вискунова.
Преображенская. 2010).
Кровля среднекаменноугольно-нижнепермских отложений
на
месторождении погружается до 1,3 км. По данным бурения скважины 4 в
среднекаменноугольно-нижнепермских
породах
установлены
два
продуктивных горизонта (Гор.II 1327,9-1415 м; Гор.I 1307,6-1315,2 м верхний карбон-нижняя пермь), КпГИС в среднем 11,2 %. При испытании
среднекаменноугольно-нижнепермских отложений в скважине 1 получен
приток тяжелой нефти дебитом 39,36 м3/сут, на штуцере диаметром 8 мм
(Дзюбло, 2000). Коллекторы порово-кавернового типа представлены :
Гор.II – биогермными и органогенно-обломочными; Гор.I - органогеннообломочными известняками.
20
Покрышкой для залежей верхневизейско-нижнепермского НГК на
месторождении являются глинистые породы триаса.
Прогноз перспектив нефтегазоносности
Формирование
пород-коллекторов
продуктивных
пластов
рассматриваемого НГК на месторождении Медынское-море связано с
различными механизмами: породы пласта II+III образовались за счет
постседиментационных процессов, а наличие пористых отложений пласта
I прежде всего обусловлено первичными обстановками осадконакопления.
Ожидается что в Медынско-Сарембойском нефтегазоносном районе
(НГР) Варандей-Адзьвинской нефтегазоносной области (НГО), на
участках, где имеется сокращенная мощность серпуховских отложений,
наряду с пластом I. будет продуктивен и пласт II+III. Таким образом,
стратиграфический
интервал
нефтеносности
верхневизейсконижнепермского НГК в этом районе будет увеличен.
Заключение
Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы.
1.
В
отложениях
верхневизейско-нижнепермского
НГК
месторождения
Медынское-море
выделено
двадцать
семь
литогенетических типов пород, среди которых впервые охарактеризованы
типы серпуховских карбонатных брекчий.
2. Впервые установлено, что в районе Медынского вала в конце
раннекаменноугольного
времени
произошла
смена
условий
осадконакопления: на месте впадины мелководного шельфа постепенно
образовалась область островного мелководья. В среднекаменноугольное
время были заложены обстановки песчаных отмелей, которые получили
развитие в позднекаменноугольное время.
3. Для верхневизейско-нижнепермских отложений Печорского
шельфа выделены два крупных этапа осадконакопления – поздневизейскосерпуховский и среднекаменноугольно-раннепермский. В поздневизейскосерпуховское время преобладали прибрежно-морские и мелководношельфовые обстановки. В среднекаменноугольно-раннепермское время
доминировали мелководно-шельфовые условия, постепенно сменившиеся
относительно глубоководными шельфовыми. Оба этапа характеризуются
развитием органогенных построек, располагавшихся в областях перехода
от мелководных шельфовых к глубоководным склоновым отложениям.
21
4. Породы пласта II+III месторождения Медынское-море
образовались за счет постседиментационных изменений, а наличие
пористых отложений пласта I обусловлено, в основном, обстановками
осадконакопления.
5. Прогнозируется, что наиболее перспективными в отношении
нефтегазоносности будут Гуляевско-Долгинская и Варандей-Адзьвинская
НГО, где распространены органогенно-обломочные и биогермные
известняки. Ожидается, что в Варандей-Адзьвинской НГО, на участках,
где имеется сокращенная мощность серпуховских отложений, будут
присутствовать вторичные доломиты пласта II+III.
Публикации по теме диссертации
1.
Эволюция
обстановок
осадконакопления
ПечороБаренцевоморского региона в палеозое в связи с оценкой перспектив
нефтегазоносности //Геология и минеральные ресурсы европейского
северо-востока России: Материалы XIV Геологического съезда Р-ки Коми.
T. III. Сыктывкар: Геопринт, 2004, С.64-65. (Супруненко О.И., Вискунова
К.Г., Повышева Л.Г., Преображенская Э.Н.)
2. Сравнительная характеристика палеозойских отложений
норвежского
сектора
Баренцева
моря
и
Тимано-Печорской
нефтегазоносной провинции в связи с прогнозом нефтегазоносности
Кольско-Канинской моноклинали // Геология и минеральные ресурсы
европейского северо-востока России: Материалы XIV Геологического
съезда Республики Коми. T. III. Сыктывкар: Геопринт, 2004, С.100-102.
(Вискунова К.Г., Журавлев В.А., Кириллова Т.А.)
3. Циклостратиграфический анализ карбонатных нижнепермских
отложений севера Тимано-Печорской провинции (о. Колгуев) //Тезисы
докладов XVI Международной школы морской геологии. Геология морей
и океанов.- М., ГЕОС, 2005. Т2. С.113.
4. Genesis research of carboniferous dolomitic rocks from Kolguev island,
Barents sea //Geovestnik. Priloha casopisu Mineralia Slovaca, 2007, roc.39, c.2,
p.18.
5. Paleozoic Paleogeography and oil and gas potential in the Barents sea.//
Absracts and Proceedings of the Geological Society of Norway. NGF, n.2. 2007.- p. 217. (Viskunova K.G., Povisheva L.G., Preobragenskaya E.N.,
Mirolubova E.S., Ustritckiy V.I., Zuikova O.N.).
22
6. Эволюция обстановок осадконакопления Баренцево-СевероКарского палеобассейна в фанерозое //Нефтегазовая геология. Теория и
практика. Т. 4. №1. - http://www.ngtp.ru/rub/2/3_2009.pdf (Басов В.А.,
Василенко Л.В., Вискунова К.Г., Кораго Е.А., Корчинская М.В.,
Куприянова Н.В., Повышева Л.Г., Преображенская Э.Н., Пчелина Т.М.,
Столбов Н.М., Супруненко О.И., Суслова В.В., Устинов Н.В., Устрицкий
В.И., Фефилова Л.А.) – 44 с.
7. Строение верхневизейско-серпуховского карбонатного разреза
месторождения Медынское-море, шельф Печорского моря //Вестник
Санкт-Петербургского университета. Серия 7, вып.4, 2009, С. 44-53
(Э.Н. Преображенская)
8. Литологические особенности карбонатных коллекторов раннего
карбона месторождения Медынское-море //Материалы V конференции
«Молодые – наукам о Земле», РГГРУ, Москва, 2010, С. 58.
9. Oil-bearing Early Carboniferous carbonate rocks from the Pechora sea
offshore //NGF Abstracts and Proceedings, No 2, 2010, p. 49-50. (E.N.
Preobragenskaia, O.N. Zuikova).
10. Литолого-фациальная характеристика раннекаменноугольных
карбонатных органогенных образований и карбонатных брекчий площади
Медынское-море //Рифы и карбонатные псефитолиты. Материалы
всероссийского литологического совещания. Сыктывкар, Геопринт, 2010,
С.171-173.
11. Литолого-фациальные особенности поздневизейско-серпуховских
карбонатных пород шельфа Печорского моря //Актуальные вопросы
литологии. Материалы 8 Уральского совещания. Екатеринбург: ИГГ УрО
РАН, 2010, С.300
12. Литология карбонатных коллекторов каменноугольных
отложений, на примере месторождения восточной части шельфа
Печорского моря //Сборник докладов 2-ой международной конференции
молодых ученых и специалистов "Новое в геологии и геофизике Арктики,
Антарктики и Мирового океана", СПб.: ВНИИОкеангеология, 2010, С. 50.
13. Геологическое строение и перспективы нефтегазоносности
визейско-серпуховских отложений Печорского моря //Геология
геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений, 2010,
№6, С.7-14 (К.Г.Вискунова, Э.Н.Преображенская).
14.
Литологическая
характеристика
нефтеносных
каменноугольных пород месторождения Медынское-море, шельф
23
Печорского моря //Проблемы Арктики и Антарктики, 2011, № 2 (88).
С. 55-61.
15. Новые данные о возрасте серпуховских отложений восточной
части Печорского моря //Современное состояние наук о Земле. Материалы
международной конференции, посвященной памяти В.Е. Хаина. - М.: Издво геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, 2011. - С.18001802.
16. Литолого-фациальные особенности отложений каменноугольнонижнепермского НГК шельфа Печорского моря //II Международная
научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов.
Тезисы докладов. – СПб.: ВСЕГЕИ, 2011. - С.114-119.
17. Обстановки формирования отложений каменноугольнонижнепермского НГК шельфа Печорского моря //Молодые в геологии
нефти и газа. Материалы Всероссийской научно-практической
конференции молодых ученых и специалистов. - М.: ВНИГНИ, 2011. С.74-76.
18. Палинологическая характеристика серпуховских отложений
восточной части шельфа Печорского моря //Проблемы современной
палинологии:
Материалы
XIII
Российской
палинологической
конференции. Т.1. – Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2011. – С. 224-2281.
(Л.А.Фефилова).
19.
Каменноугольно-нижнепермские
карбонатные
отложения
субаквального продолжения Медынского вала //Концептуальные
проблемы литологических исследований в России: материалы 6-го
Всероссийского литологического совещания (26-30 сентября 2011 г.). Казань: КГУ, 2011. Т.2. С. 299-302.
20. Литология и стратиграфия ассельско-сакмарских отложений
о. Колгуев //Современные вопросы геологии (ГИН РАН). – М.: ГЕОС,
2011. С. 190 – 195.
21.Нижнепермские отложения о.Колгуев //Геология морей и океанов:
Материалы XIX Международной научной конференции (Школы) по
морской геологии. Т.II. – М.: ГЕОС, 2011. С. 113-115.
22.Суворова Е.Б. Литология и обстановки накопления
верхневизейско-нижнепермских отложений Печорского шельфа
//Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2012. - Т.7. - №2. http://www.ngtp.ru/rub/2/25_2012.pdf
24