Район исследований характеризуется максимальной для газоносных площадей Ставрополья изученностью традиционными модификациями сейсморазведки, средняя плотность наблюдений которой составляет более 0,8 км/км2, достигая на отдельных участках 6 км/км2. В домеловых отложениях сейсморазведкой протрассировано значительное число разрывных нарушений. Большинство из них сосредоточено в пределах Арзгирского прогиба, являющегося частью зоны Манычских прогибов. История заложения и геодинамического развития последнего тектонического элемента изучена слабо. По некоторым характерным морфологическим признакам (асимметричность в поперечном разрезе и наличие ступенчато погружающихся блоков от бортов к оси рифтовой долины, разделенных сбросами) можно предположить, что тектонодинамически зона Манычских прогибов представлена щелевым континентальным рифтом, отмершим на стадии генетического ряда континентального рифтогенеза, соответствующей преобразованию асимметричного грабена в симметричный рифт [4]. Необходимо подчеркнуть, что это лишь предположение, так как данная проблема, бесспорно, требует специальных исследований. В плане дизъюнктивные дислокации зоны представляют собой систему разрывных нарушений, наиболее протяженные из которых имеют субкавказскую ориентировку (по простиранию авлакогена). В пределах Петропавловского поднятия разрывных нарушений заметно меньше. Они ограничивают блоки третьего и более высоких порядков (Мирненский, Кучерлинский, Каменский, Гороховский, Серафимовский и др.), выделяемые в этой части изучаемого участка с определенной долей условности.
Большинство разрывных нарушений, выявленных в домеловых отложениях, не находят явного (классического) отражения в верхних структурных этажах (абсолютное или с закономерным смещением совпадение в плане). Однако участки развития разрывных нарушений, как правило, совпадают. И лишь единичные нарушения или их участки прослеживаются в меловых отложениях с очень незначительной амплитудой смещения пород в субвертикальной плоскости.
При анализе временных сейсмических разрезов особое внимание было уделено фиксированию дизъюнктивных дислокаций в нижнемеловом комплексе пород. В результате было подтверждено, что эти отложения характеризуются преимущественно пликативным строением. Плотность выявленных разрывных нарушений на большей части территории очень низкая, и практически все они малоамплитудные. По нижнемеловым отражающим горизонтам нарушения в основном затрагивают лишь одну-две фазы. Однако часть нарушений охватывает весь интервал нижнего мела, а единичные прослеживаются в разрезе до палеогеновых и даже неогеновых отложений. Последние зафиксированы преимущественно в пределах Гороховского блока, где на многих профилях по разрезу прослеживаются несколько достаточно протяженных нарушений, в то время как на остальной территории корреляционных связей между протяженностью, амплитудой и степенью транзитности нарушений не обнаруживается. В плане расположение разрывных нарушений в меловых-кайнозойских отложениях характеризуется, как и в домеловом комплексе, преобладанием трасс нарушений субкавказской ориентировки.
Анализ кинематических характеристик нарушений показал, что большинство из них являются взбросонадвигами, сформировавшимися в условиях доминирующего субмеридионального сжатия, причем у некоторых надвиговая составляющая достаточно существенна. Принимая во внимание очень небольшую амплитуду смещения, вряд ли поднадвиговые зоны можно рассматривать как самостоятельные поисковые объекты, однако учитывать их наличие при проектировании геолого-разведочных работ необходимо.
Таким образом, анализ разрывных нарушений, выявленных по данным сейсморазведки в меловом-кайнозойском комплексе пород, позволяет сделать некоторые выводы: число разрывных нарушений очень невелико и убывает вверх по разрезу; «сквозные» нарушения, прослеживающиеся по разрезу до майкопских отложений включительно, единичны и нехарактерны для данного района; амплитуда нарушений, в том числе и «сквозных», редко превышает 20 м. Учитывая высокую степень изученности меловых отложений сейсморазведкой 2D, можно констатировать, что в исследуемом районе выявлены практически все разрывные нарушения, амплитуда смещения пород по которым в субвертикальной плоскости 20 м и более.
В результате проведенной обработки аэро- и космических фотоснимков было получено первичное поле линеаментов, которое приобрело окончательный вид после применения процедуры естественной генерализации и выделения объектов, обладающих основными свойствами линеаментов: организованностью, иерархичностью и транзитностью. На результирующей схеме линеаментов хорошо видно, что в северо-восточной части Ставрополья существует только одна четко выраженная система (решетка) линеаментов суб- и антикавказской ориентировок (рисунок). Причем внутри системы, очевидно, преобладают «субкавказские» линеаменты. Необходимо отметить, что линеаменты этой системы достаточно распространены не только в Центральном, но и в Западном и Восточном Предкавказье, к особенностям же района относятся очень четкая выраженность и абсолютное доминирование выявленной системы линеаментов.
Сопоставление отдешифрированных на МДС линеаментов с разрывными нарушениями, выявленными по данным сейсморазведки, показало, что при общем соответствии доминирующих интервалов ориентировки трассы линеаментов и разрывных нарушений в своем большинстве не совпадают. Тем не менее известно, что линеаменты отражают на дневной поверхности разрывные дислокации разных рангов и глубин заложения, образованные или активированные новейшими тектоническими движениями и генерируемыми ими полями тектонических напряжений [2].
Основные принципы и особенности соотношения линеаментов со сформировавшейся структурой осадочного чехла определяются степенью унаследованности, интенсивностью и дифференцированностью новейших и современных тектонических движений, которые в исследуемом районе характеризуются существенной для платформенных областей активностью. Однако энергии тектонодинамических процессов, формировавших современную структуру, оказалось недостаточно для существенного дизъюнктивного дислоцирования значительных объемов горных пород, что подтверждается почти полным отсутствием в районе «сквозных» разрывных нарушений. Вместе с тем совпадение доминирующих ориентировок выявленной системы линеаментов и основных разрывных нарушений указывает на обусловленность и принадлежность линеаментов к зонам динамического влияния разломов. Поэтому соответствующие линеаментам дизъюнктивные дислокации имеют различное выражение на разных глубинно-стратиграфических уровнях и часто могут быть представлены малоконтрастными дислокациями — зонами неявно выраженной дезинтеграции пород осадочного чехла, а именно: зонами мало- и микроамплитудных разрывов, безамплитудной трещиноватости, разуплотнения, дилатансии, зонами мезотрещиноватости (ЗМТ)(В отличие от микротрещиноватости, изучаемой по керну, макро- и мегатрещиноватости регионального и глобального рангов.). Последние, по Г.И. Амурскому и др. (1988), определяются как линейные (или линейно-очаговые в областях пересечения систем ЗМТ разного простирания) зоны разуплотнения, в ареалах которых повышенная флюидопроводимость пород обеспечивается разрывными нарушениями разного масштаба (от разломов до микротрещин), проявлявшими активность в неоген-голоценовое время. Тектонодинамически ЗМТ, по-видимому, соответствуют областям разрядки напряжений в зонах разломов и охватывают ту часть деформируемого объема горных пород, где формируется зона дилатансии («облака» трещин, сопровождающие основные нарушения) [5].
Флюидальные системы в ЗМТ характеризуются существенным увеличением фильтрационных и в меньшей степени емкостных свойств горных пород. На основе комплексных гидродинамических и трассерных исследований, проведенных на ряде месторождений и подземных газохранилищ, установлено существование участков, в пределах которых коллекторы представлены (как в разрезе, так и по латерали) чередованием зон с «нормальной» и аномально высокой проницаемостью, напоминающих узкие «каналы» [1]. Скорость фильтрации в них на несколько порядков выше, чем в окружающей части коллектора, а характер движения флюидов близок к турбулентному, который в определенных условиях энергетически более выгоден, чем ламинарный. Формирование подобных «флюидоводов» в полной мере соответствует геологическим моделям ЗМТ [2, 3].
Фиксирование ЗМТ традиционными геолого-геофизическими методами связано с существенными трудностями, так как применяемые инструментальные методы выявления разрывных нарушений различного масштаба (от микротрещин до крупных разломов) ориентированы на исследования либо на микроуровне (керн, шлифы, ГИС и т.д.), либо на макроуровне (разведочная геофизика, палеотектонические реконструкции и др.). Поэтому изучение и прогнозирование ЗМТ возможно лишь на основе комплексных геолого-геофизических и дистанционных исследований, где дешифрирование МДС является основным элементом [2, 3].
Соответствие основных интервалов ориентировки отдешифрированной на МДС системы линеаментов и разрывных нарушений, выявленных сейсморазведкой, позволило идентифицировать полученные фотоизображения с зонами динамического влияния разломов, отображающимися на дневной поверхности, т.е. с ЗМТ. Для их подтверждения косвенным путем были проанализированы результаты обработки керна (изучение трещиноватости, проницаемости, пористости и т.д.) и ГИС (проницаемость, пористость, остаточная водонасыщенность и др.) по пробуренным в районе скважинам (см. рисунок).
При изучении трещиноватости керна особое внимание было уделено нижнемеловым-кайнозойским терригенным отложениям, так как высокая трещиноватость пород интенсивно дислоцированного домелового комплекса и карбонатных разностей верхнемеловых и палеогеновых отложений — факт очевидный и установленный. В керне 70 скважин в терригенных породах (песчаники, алевролиты, алевриты, глины) были отмечены трещины и зеркала скольжения. Причем абсолютное большинство этих скважин пробурено в пределах ЗМТ (47%), участков повышенной интенсивности новейших тектонических движений (11%) и надразломных зон (29%), которые по тем или иным причинам не отображаются на МДС, т.е. в районах с наиболее благоприятными тектонодинамическими условиями для разгрузки периодически возникающих избыточных тектонических напряжений, приводящей к образованию (возрождению) дизъюнктивных нарушений разного ранга.
О масштабах распространения тектогенной трещиноватости терригенных пород коллекторов в осадочном чехле платформ существуют разные, порой диаметрально противоположные мнения: от практически полного ее отрицания до признания наличия зон тектогенной трещиноватости закономерным явлением, отображающим вполне определенные тектонодинамические обстановки. На широкое распространение трещиноватости в терригенных коллекторах указывается во многих работах, где отмечается, что терригенные коллекторы, имеющие высокую межзерновую проницаемость (десятые доли квадратного микрометра и более), даже при максимальной плотности трещин не становятся более проницаемыми, но по мере повышения последней зависимость проницаемости (как параллельной, так и перпендикулярной напластованию) от трещиноватости пород существенно возрастает [2, 3].
При изучении проницаемости и анализе фильтрационной неоднородности коллекторов альбских (пласт I2) и аптских (V пачка) отложений в исследуемом районе были использованы результаты лабораторных анализов керна, газодинамических и геофизических исследований скважин. Пласт I2 сложен песчаниками, реже алевролитами. Открытая пористость изменяется от 20 до 33%. Отложения V пачки представлены песчаниками, гравелитами, в редких случаях алевролитами. Породы аптских отложений более грубозернистые, менее глинистые и отличаются существенно более низкой пористостью (8–12%). Необходимо отметить, что указанные продуктивные горизонты далеко не во всех скважинах охарактеризованы керном. В первую очередь это относится к аптским отложениям. Поэтому в скважинах, где исследуемые горизонты не могли быть изучены по керну, для оценки проницаемости использовалась методика обработки ГИС, созданная С.А. Бедчер и Л.В. Смирновой (1979) и адаптированная нами для конкретных условий изучаемого района. Предпосылкой для создания этой методики явилось наличие достаточно тесной корреляционной связи между проницаемостью, пористостью, весовой глинистостью и остаточной водонасыщенностью, которая отражает степень катагенетического преобразования петрофизических свойств пород-коллекторов. Сущность методики сводится к использованию комплекса параметров DJg и aпс (двух независимых геофизических методов ГК и ПС) для определения численных значений коэффициентов проницаемости.
Сопоставление расчетных значений проницаемости коллекторов с результатами газодинамических и аналитических исследований керна показало их хорошую и удовлетворительную сходимость соответственно. Встречающиеся существенные расхождения значений коэффициента проницаемости, полученных по данным обработки ГИС и керна, можно объяснить известными особенностями выноса керна из продуктивных отложений: чаще поднимаются более плотные разности пород, в результате чего истинная проницаемость существенно занижается. Например, в скв. 23 Сельская получен промышленный приток газа из пласта с проницаемостью (по керну) 0,0001 мкм2. При этом расчетные значения проницаемости в скважине составили > 0,1 мкм2, а по данным газодинамических исследований — 0,158 мкм2.
В распределении скважин, характеризующихся высокими и максимальными для данных пластов или районов значениями коэффициента проницаемости, вполне определенно прослеживается все та же (что и для распределения трещиноватости) закономерность: наиболее проницаемые породы приурочены в своем большинстве к ЗМТ и (или) зонам динамического влияния разломов других типов. Некоторым исключением здесь являются ареалы повышенной проницаемости коллекторов альбских (пласт l2 в сводовой части Мирненского поднятия) и аптских (V пачка в пределах Серафимовско-Выгонного участка) отложений, что объясняется литолого-фациальными особенностями условий их формирования (например, гравелиты V пачки). Эти факты не противоречат приводимым рассуждениям, так как очевидно, что первичные коллекторские свойства определяются литолого-фациальными факторами, а тектонические процессы способствуют их вторичному изменению (улучшению или ухудшению). Сопоставление схем распределения пористости и проницаемости показало их хорошую сходимость по пласту l2 и достаточно низкую корреляционную связь по V пачке. Это, по-видимому, объясняется тем, что если в альбских отложениях коллекторы характеризуются преимущественно межзерновой проницаемостью, то в V пачке в связи с в целом низкой пористостью пород — трещинно-поровой (в первую очередь — в пределах ЗМТ).
Обоснованием возможной вертикальной проводимости ЗМТ послужили результаты анализа некоторых гидро- и геохимических показателей. Изучение гидрохимических параметров пластовых вод, полученных при испытании скважин в рассматриваемой зоне, показало, что воды пластов I-III альбского комплекса на Северо-Мирненской (скв. 4), Мирненской (скв. 152, 3), Гороховской (скв. 4, 7) и Арзгирской площадях по коэффициенту метаморфизма (Na/Cl = 0,85–0,92) и содержанию Са (7,02–12,71%) весьма близки водам аптских и неокомских отложений. Хотя последние, как считалось, разделены достаточно надежными флюидоупорами. Для сравнения укажем, что отношение Na/Cl в апте составляет 0,82–0,92, а содержание Са — 7,16–14,87%. В неокоме эти показатели составляют 0,68–0,85 и 12,66–18,26% соответственно. Некоторое понижение этих показателей в альбском комплексе объясняется смешением сингенетичных и внедрившихся вод. Характерным является то, что все названные скважины приурочены либо к выявленным ЗМТ, либо находятся в зонах разломов, трассируемых в до-меловых отложениях.
Другим обоснованием зональной проницаемости нижнемеловых отложений и связанной с ней латеральной миграции УВ являются результаты геохимического изучения газов рассматриваемой территории. По предложенным А.С. Панченко (1985) коэффициентам (С1/С5+, С1/С2+, (С1-С4)/С5+, (С2-С4)/С5+, С5+) определено, что газ Мирненского месторождения, приуроченный к пластам I2 (скв. 23, 32, 110 и др.) и I4 (скв. 65, 32, 100) альбских отложений, контактировал с нефтью. Газы, полученные из этих же пластов и пласта I3 (скв. 23, 26, 29, 45 и др.), с нефтью не контактировали. То есть в пределах одного месторождения мы имеем, по меньшей мере, два генетических типа газов в одноименных пластах. Из-за скудности геохимического материала проследить распространение по площади того или иного генотипа не представляется возможным. С нефтью связаны и газы пачки V на Западно- и Южно-Серафимовской площадях. В то же время газы, полученные в скв. 6 и 11 Сельские из пласта I2, с нефтью не контактировали. Учитывая то, что нефтяных скоплений любых размеров на рассматриваемой территории не выявлено, резонно предположить, что газы, взаимодействовавшие с нефтью, внедрились из более глубоких горизонтов, в частности из триаса, так как их геохимический облик весьма близок к таковому газов этого комплекса.
Таким образом, как по морфологическим, так и генетическим признакам выявленные линеаментные зоны можно интерпретировать как ЗМТ, формирование которых обусловлено динамическим влиянием разломов. Неотектоническая активность последних оценивается как достаточно высокая, однако не настолько, чтобы дислоцировать породы до существенного их смещения относительно друг друга в субвертикальной плоскости. Доминирующими типами тектонической дезинтеграции горных пород в осадочном чехле исследуемого района являются мало- и безамплитудные разрывные нарушения, а также зоны разуплотнения горных пород, которые фиксируются на дневной поверхности по материалам дешифрирования космо- и аэрофотоснимков. Наличие этих зон косвенно подтверждается данными лабораторных исследований керна и обработки ГИС. В пределах ЗМТ отмечается повышенная трещиноватость как карбонатных, так и терригенных коллекторов, развитие которой может приводить к изменению типа их пустотного пространства. Таким образом, в ЗМТ могут формироваться исключительно благоприятные условия как для латеральной, так и вертикальной миграции УВ. Поэтому при прочих равных условиях перспективные объекты поиска залежей УВ, расположенные в пределах и (или) в непосредственной близости от ЗМТ, должны рассматриваться как приоритетные.
Литература
Гридин В.А., Варягов С.А. Тоннельно-фильтрационная модель коллектора // Новые идеи в геологии нефти и газа. Нефтегазоносные бассейны как саморазвивающиеся нелинейные системы.
— М.: Изд-во МГУ, 1999.
Дистанционные методы изучения тектонической трещиноватости пород нефтегазоносных территорий / Г.И. Амурский, Г.А. Абраменок, М.С. Бондарева, Н.Н. Соловьев.
— М.: Недра, 1988.
Ермаков В.И., Скоробогатов В.А., Соловьев Н.Н. Геолого-геохимические и тектонические факторы прогноза газоносности севера Западной Сибири.
— М., 1997.
— (Обзор. информ. / ЗАО «Геоинформмарк». Сер. «Геология, методы поисков, разведки иоценки месторождений топливно-энергетического сырья»).
Мирлин Е.Г. Раздвижение литосферных плит и рифтогенез.
— М.: Недра, 1985.
Николаевский В.Н. Геомеханика и флюидодинамика.
— М.: Недра,1996.
СХЕМА ЗОН ПОВЫШЕННОЙ ФЛЮИДОПРОВОДИМОСТИ В НИЖНЕМЕЛОВЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ
1 — основные линеаменты диагональной системы ориентировки, скважины, характеризующиеся: 2 — трещиноватостью терригенных пород в меловых-кайнозойских отложениях, 3 — максимальными значениями проницаемости в альбских и аптских отложениях, 4 — аномальными значениями гидрогеологических показателей в альбском и аптском водоносных комплексах
Автор: В.Г. Вершовский, М.П. Голованов, Е.Г. Кулина (ОАО "СевКавНИПИгаз")
