В мезозойском разрезе Западной Сибири резервуары нефти и газа приурочены к терригенным, алевролито-песчаным образованиям.
В фациальном отношении это либо базальные слои трансгрессий различного масштаба (главным образом мезоциклов продолжительностью 8-10 млн. лет), либо финально-регрессивные отложения. Самыми емкими коллекторами являются образования второго типа.
С ними связаны наиболее крупные залежи (Говоря о резервуарах и залежах, мы имели в виду уточненные понятия [11].) неокомских толщ, находящиеся в промышленной разработке.
Верхнеюрские битуминозные аргиллиты баженовской свиты составляют исключение. Впервые в мировой практике нефтегазопоисковых работ коллекторами оказались глины и аргиллиты, давно признанные одним из основных региональных экранов (и водоупоров) Западной Сибири.
Мощность баженовских аргиллитов сравнительно невелика и изменяется от 5-10 до 20-40 м.
Из этих пород на многих площадях, общее число которых приближается к 30, получены притоки, в том числе промышленные (с максимальными дебитами более 370 м3/сут), легкой высококачественной нефти. Немаловажно, что ряд этих площадей расположен вблизи трасс действующих нефтепроводов, а некоторые - рядом с нефтяными промыслами. Все это вместе взятое (близость к нефтепроводам, значительные дебиты, высокое качество нефти) в последние годы вызвало повышенный интерес геологов к баженовскому резервуару-феномену, появился ряд публикаций (В.В. Вебер, Е.А. Гайдебурова, Ф.Г. Гурари, В.М. Добрынин, О.Г. Зарипов, Ю.Н. Карогодин, Л.П. Климушина, Л.А. Коцеруба, А.Г. Малых, В.Г. Мартынов, В.С. Мелик-Пашаев, И.И. Нестеров, Р.Г. Новиков, Г.Э. Прозорович, Ф.К. Салманов, А.П. Соколовский, Г.М. Таруц, А.В. Тян, Т.Т. Клубова, П.Н.Ушатинский, Э.М. Халимов и многие другие), так или иначе касающихся проблемы нефтегазоносности баженовской свиты. В мировой практике нет опыта поиска залежей подобного типа и, тем более, метода подсчета запасов нефти, не известны признаки, позволяющие оконтурить залежи. Это в значительной мере связано с неясностью природы и механизма образования коллекторов и резервуара баженовской свиты.
Все исследователи, изучающие породы баженовской свиты, считают, что коллекторские свойства данного резервуара обусловлены их трещиноватостью.
Макроскопические исследования керна скважин основных районов распространения битуминозных пород (Березовский, Шаимский, Красноленинский, Сургутский, Нижневартовский, Варьеганский, Александровский, Васюганский, Мыльджинский и др.) и анализ опубликованных результатов изучения различных свойств пород баженовской свиты позволяют авторам настоящей статьи высказать существенно иную точку зрения на природу (тип) данных коллекторов и возможный механизм их образования.
Не отрицая определенной роли трещин в формировании коллекторов баженовского резервуара, главное значение в образовании первичного порового пространства, по нашему мнению, принадлежит не им. Они создали вторичное, дополнительное (хотя и важное в ряде случаев) поровое пространство. Во многих образцах, исследованных макро- и микроскопически, вертикальных трещин вообще не наблюдалось. Так, Э.М. Халимов и В.С. Мелик-Пашаев не без некоторого удивления отмечают, что "в более чем 1/3 изученных образцов трещиноватость вообще отсутствует" [12, с. 2]. Из большого числа изученных шлифов отложений баженовской свиты в Салымском районе 45 % не имеют трещин, а в шлифах с трещинами вертикальные трещины не превышают 11 % (там же).
Мы вертикальные трещины в данных образованиях при макроскопических исследованиях наблюдали крайне редко.
Одной из характерных особенностей аргиллитов баженовской свиты во многих районах, как известно, является тонкая (и микро-) плитчатость, слойчатость и листоватость. Нефтенасыщенные образцы таких пород, не содержащих трещин, при вертикальном сдавливании из межплитчатого и особенно тонкослойчатого, листоватого пространства, как правило, выделяют нефть. Все это и ряд других факторов позволяют сделать вывод, что первичным и, видимо, главным является межплитчатое и межслойчато-листоватое пространство аргиллитов баженовского резервуара. Это совершенно новый тип коллектора.
Данное представление о типе коллектора требует и иного подхода к исследованию баженовских аргиллитов. Прежде всего, необходимо ответить на следующие вопросы.
Какова природа, механизм образования межслоевого пространства коллектора?
Почему в одних случаях коллектор образуется, а в других нет?
Только поняв природу коллектора, можно отыскать признаки его картирования, а следовательно, и прогнозирования залежей нефти и газа. Именно это открывает реальный путь к разработке методов оконтуривания залежей и подсчета прогнозных и промышленных запасов УВ в рассматриваемом уникальном резервуаре. Ответы на поставленные вопросы должны дать и объяснения необычным свойствам пород и залежей баженовской свиты. В настоящее время выявлены следующие особенности пород баженовской свиты:
аномальная обогащенность ОВ (до 10 % и более);
сравнительно небольшая мощность при площади распространения, превышающей 1 млн. км2;
тонкоплитчатая, слойчатая и листоватая структура;
аномально высокие значения кажущегося сопротивления, превышающего 500 Ом-м (нередко достигающие 1000 Ом-м);
высокие и аномально высокие значения естественной гамма-активности;
аномально пониженная плотность пород;
пониженная скорость прохождения упругих сейсмических волн через толщу баженовских аргиллитов;
аномально высокие пластовые давления в залежах;
приуроченность скважин с наиболее значительными дебитами нефти к зонам повышенных температур, достигающих 135°С;
низкие пористость и проницаемость коллекторов баженовской свиты;
наличие вертикальных и горизонтальных трещин.
Последнее свойство пород баженовской свиты, несмотря на кажущуюся очевидность, нуждается в серьезном подтверждении и детальном изучении. Особенно в отношении наличия вертикальных трещин. Представление о их широком развитии, обусловленном вертикальными блоковыми движениями вдоль разломов [12] или палеосейсмичностью [6], находится, на наш взгляд, в противоречии с целым рядом других свойств этих пород.
Правильное представление на природу, тип коллектора, механизм его образования и скоплений в нем УВ должно, с одной стороны, опираться на эти особенности, учитывать последние, а с другой - объяснять их. Существующие точки зрения не дают таких объяснений, хотя и содержат немало рационального, поэтому необходимо продолжить поиск. В этой связи хотелось высказать точку зрения на механизм образования коллектора в баженовском резервуаре, которая не нашла сколько-нибудь существенного отражения и обоснования в довольно многочисленных уже публикациях. Некоторое исключение составляет лишь одна работа [10], на содержании которой остановимся ниже. Зоны коллекторов баженовской свиты - это участки существенного вторичного разуплотнения породно-слоевых ассоциаций, за счет которого создавалось межслоевое, точнее, межплитчатое, межслойчатое и межлистоватое пространство, заполнявшееся при благоприятных условиях УВ, генерировавшимися, вероятнее всего, этими же породными образованиями. К данному выводу нас приводят наблюдения над керном по многочисленным скважинам большинства нефтегазоносных районов. Так, даже только что поднятый керн пород баженовской свиты из скважин Салымской, Каменной, Комсомольской и других площадей явно был сильно разуплотнен из-за снятия пластового давления. Керн скважин Каменной, Лян-Торской и других площадей Красноленинского свода, полежав некоторое время в кернохранилище, значительно увеличился в объеме, превращаясь в "гармошку", он не умещался в керновых ящиках, изгибался дугами, синусоидами.
На каротажных диаграммах интервалы разреза баженовской свиты нередко характеризуются заметной отрицательной аномалией на кривой спонтанной поляризации (ПС), они принимались за песчано-алевролитовые прослои, и поэтому испытывались (скважины на Каменной, Танапчинской и других площадях). С представлением о том, что резервуары баженовской свиты - это зоны аномального разуплотнения, согласуются данные о пониженной плотности породных образований (пункт 6) и пониженные скорости упругих сейсмических волн (пункт 7).
С чем же, в свою очередь, может быть связано это разуплотнение на глубинах, нередко приближающихся к 3000 м? Разуплотнение явилось следствием неравномерности горизонтальных перемещений блоков фундамента, вызвавших неравномерность латеральных напряжений в породно-слоевых ассоциациях (ПА) осадочного чехла. Не исключены и некоторые горизонтальные перемещения в последних, приводившие в одних случаях к смятию ПА в складки, в других - к горизонтальным межслоевым и слойчатым перемещениям, скольжениям и к образованию горизонтальных трещин. Этим можно объяснить, почему "горизонтальные микротрещины развиты в породах изучаемого региона почти повсеместно" [12, с. 2]. В некоторых случаях могли образоваться одновременно и складки, и межслоевые перемещения.
Вне всякого сомнения, горизонтальные перемещения и вызванные ими мозаичные поля неравномерного напряжения наблюдались в истории развития Западно-Сибирского седиментационного бассейна. Уренгойский грабенообразный прогиб-желоб и "оперяющие" его прогибы явно имеют рифтовую (или, точнее, квазирифтовую) природу. В результате растяжения в этой зоне и горизонтальных перемещений в направлении западного и восточного жестских обрамлений образовались по обе стороны желоба цепочки крупных высокоамплитудных поднятий, к которым приурочены уникальные газовые залежи севера Западной Сибири (Уренгойское, Губкинское, Ямбургское, Тазовское, Заполярное и др.). Следует отметить, что роли горизонтальных перемещений в платформенных условиях и создаваемых ими тангенциальных напряжений, их влиянию на нефтегазоносность практически не уделяется никакого внимания.
В пользу высказанного представления о роли горизонтальных напряжений свидетельствуют данные эксперимента. С увеличением приращения горизонтального давления над вертикальным отмечено явное закономерное возрастание проницаемости [10]. Авторы правильно, на наш взгляд, делают вывод из этого и других фактов о важной роли тангенциальных сил. Однако вряд ли можно согласиться с ними, что зоны коллекторов - это зоны "тектонических напряжений под действием тангенциальных сил" [10, с. 96]. Скорее, это зоны повышенных напряжений в прошлом, а в настоящем относительно ослабленные ("пузыри") в мозаично-неравномерном поле тангенциальных напряжений (зоны разгрузки).
Наиболее вероятно, что важнейшим фактором-предпосылкой образования таких разуплотненных, расслоенных зон был литолого-фациальный, как правильно обращают на это внимание многие ученые (Ф.Г. Гурари, И.И. Нестеров, О.Г. Зарипов, Г.М. Таруц, Е.А. Гайдебурова и др.). Но это лишь важная предпосылка, а не главная причина, которая в одних случаях и условиях могла, а в других - не могла быть реализована.
Справедливо отмечается рядом исследователей положительная роль повышенных температур в образовании плитчато-слойчатой, листоватой структуры, а также генерационного потенциала баженовских аргиллитов.
Если возникновение зон расслоения толщ баженовской свиты связано с зонами неравномерных тангенциальных напряжений, то геолого-геофизические исследования должны быть направлены на разработку признаков диагностики их выявления и оконтуривания. В пределах этих зон, видимо, были участки с более или менее благоприятными литолого-фациальными условиями. Горизонтальные напряжения на одних участках приводили к расслоению пород, на других - нет. Следовательно, необходимы детальные (тонкие) комплексные литолого-фациальные исследования, в результате которых должна быть составлена схема районирования по данному признаку.
Особенность толщи баженовских аргиллитов в том, что она сформирована (в основном) в финально-трансгрессивную фазу трансгрессивно-регрессивного мезоцикла [4], венчающую и финально-трансгрессивную фазу седиментационного цикла рангом выше - юрско-неокомского макроцикла. Это как бы "резонансная" толща, т. е. сформировавшаяся в фазу наложения двух трансгрессий разных рангов. Это был период максимальной пенепленизации обрамления Западно-Сибирского бассейна за всю его юрско-неокомскую историю. На этот этап приходится и минимум активности структуроформирующих движений внутри бассейна [4, 10]. Максимум пенепленизации обрамления и минимум тектонической активности (покоя) внутри бассейна, наряду с огромной его площадью, обусловили некомпенсированные условия осадконакопления на значительной территории внутренних, центральных областей, куда почти не доносился терригенный материал. Для сравнения можно отметить, что в соседнем Енисей-Хатангском бассейне мощность волжско-берриасовых образований составляет несколько сот метров, а юрских превышает 2000 м (Балахнинская площадь).
В условиях, видимо, относительно неглубоководного бассейна, в тех зонах, куда не доносился терригенный материал, формировались тонкодисперсные органогенные образования, способные после стадии уплотнения и литификации, при определенных тектонических напряжениях, к расслоению и превращению в ряде зон и районов из экрана в коллектор.
Очевидно, в комплекс изучения баженовской свиты должны быть включены исследования экспериментальной тектоники и моделирования процессов расслоения и трещинообразования в породах данного конкретного типа.
Высказанная выше точка зрения на природу и тип коллектора, механизм его формирования позволяет, как нам кажется, дать более полное объяснение перечисленным выше особенностям пород баженовской свиты и их нефтеносности, детальному анализу которых будут посвящены специальные работы авторов.
Осознавая важность поиска залежей нефти в баженовском резервуаре, многие ученые и целые коллективы (ЗапСибНИГНИ, СНИИГГиМС, ИГиРГИ, ИГиГ СО АН СССР и др.) занимаются исследованием аргиллитов баженовской свиты. С целью ускорения решения важной в научном и практическом отношении проблемы оценки перспектив нефтегазоносности пород баженовской свиты необходимо скоординировать все исследования в рамках программы "Сибирь" (подпрограмма "Нефть и газ Западной Сибири") и на данном этапе "поиска" не отбрасывать никакие из идей и представлений о природе и механизме образования коллекторов и резервуаров баженовской свиты, какими бы "сумасшедшими" они не казались на первый взгляд.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Гурари Ф.Г. Об условиях накопления и нефтеносности баженовской свиты Западной Сибири. - Труды СНИИГГиМС, 1979, вып. 271, с. 153-160.
Добрынин В.М., Мартынов В.Г. Коллекторы нефти в нефтематеринских глинистых толщах. - Геология нефти и газа, 1979, № 7 , с. 36-43.
Зарипов О.Г., Нестеров И.И. Закономерности размещения коллекторов в глинистых отложениях баженовской свиты и ее возрастных аналогов в Западной Сибири. - Сов. геология, 1977, № 3, с. 19-25.
Карогодин Ю.Н. Ритмичность осадконакопления и нефтегазоносность. М., Недра, 1974.
Клубова Т.Т., Климушина Л.П. Коллекторы баженовской свиты Западной Сибири. Условия образования и нефтегазоносность.- В кн.: Геология, стратиграфия и полезные ископаемые Сибири. Томск, 1979, с. 164-187.
Микуленко К.И. Перспективы нефтегазоносности отложений баженовской свиты центральных и южных районов Западно-Сибирской плиты.- Труды СНИИГГиМС, вып. 194. М., 1974, с. 37-41.
Новиков Р.Г., Салманов Ф.К., Тян А.В. Перспективы открытия крупных залежей нефти в трещиноватых аргиллитах баженовской свиты. - Нефть и газ Тюмени, 1970, вып. 7, с. 1-3.
Прозорович Г.Э., Соколовский А.П., Малых А.Г. Новые данные о трещиноватых коллекторах баженовской свиты. - Нефть и газ Тюмени, 1973, вып. 18, с. 7-9.
Салымский нефтеносный район. - Труды ЗапСибНИГНИ, вып. 41. Тюмень, 1970, с. 1-314.
Таруц Г.М., Гайдебурова Е.А. Строение нефтегазоносных отложений баженовской свиты Западно-Сибирской плиты в связи с особенностями тектоники верхнеюрского бассейна осадконакопления (на примере Салымского района). - В кн.: Цикличность осадконакопления нефтегазоносных бассейнов и закономерности размещения залежей. Новосибирск, 1978, с 80- 97.
Трофимук А.А., Карогодин Ю.Н., Мовшович Э.Б. Проблемы совершенствования понятийной базы геологии нефти и газа. Уточнение понятия "залежь". - Геол. и геофиз., 1980, № 5, с. 3-9.
Халимов Э.М., Мелик-Пашаев В.С. О поисках промышленных скоплений нефти в баженовской свите. - Геология нефти и газа, 1980, № 6 , с. 1-9.
Автор: А.А. ТРОФИМУК, Ю.Н. КАРОГОДИН (ИГиГ СО АН СССР)
