Нефтегазовый потенциал нижнекаменноугольных отложений севера Предуральского прогиба

Изучение отложений Косью-Роговской впадины, одной из самых северных впадин Предуральского краевого прогиба, весьма актуально в настоящее время в связи с пересмотром и доизучением имеющегося материала по арктической зоне европейской части России, поиском новых перспективных структур и выделением на данной территории новых лицензионных участков.

Для оценки углеводородного (УВ) потенциала комплекса необходим анализ свойств нефтегазоматеринских пород (НГМП), получение качественных и количественных показателей состава органического вещества (ОВ), заключенного в них, выделение главного этапа нефтегазообразования в эволюции НГМП, что является основой для оценки ресурсов углеводородов нефтегазоносных бассейнов и научного обоснования нефтепоисковых работ.

Как было установлено ранее [1], нижнекаменноугольные отложения Косью-Роговской впадины Тимано-Печорской провинции (ТПП) содержат нефтематеринские породы с различными концентрациями ОВ. Нашей задачей было выделение зон развития глинистых отложений в нижнекаменноугольном комплексе, как наиболее перспективных для накопления ОВ и генерации УВ, выявление типа ОВ и степени его преобразованности, оценки их углеводородного потенциала.

Объект исследований, обсуждение результатов

Нижнекаменноугольный комплекс отложений в пределах Косью-Роговской впадины представлен карбонатными и терригенно-карбонатными породами. Терригенные породы в разрезе встречаются крайне редко в виде отдельных песчаных пластов небольшой мощности, переслаивающихся с алевролитами, аргиллитами и глинистыми известняками прибрежных фаций мелководно-морского бассейна. Отложения серпуховского яруса преимущественно карбонатные и сульфатно-карбонатные, что связано с аридизацией климата в серпуховское время.

Кларковое содержание Cорг для потенциально НГМП составляет в песчаниках и карбонатах 0.2 %, алевролитах — 0.4 %, глинистых породах — 0.9 % [2]. Для пород же, содержащих сапропелевое ОВ, установлены более низкие значения Cорг, разграничивающие их на ненефтегазоматеринские и нефтегазоматеринские породы: 0.1 % для карбонатных пород и 0.2 % для терригенных пород.

Нами изучены только турнейско-визейские породы нижнего карбона, которые можно отнести к НГМП, они входят в три нефтегазоносных комплекса (НГК) Тимано-Печорской провинции (ТПП). Породы серпуховского яруса можно рассматривать в качестве локального флюидоупора.

Для решения поставленных задач были проанализированы карты мощности турнейских (С1t) и ви-зейских (C1v) отложений на исследуемой территории, их геохимические показатели, построена карта-схема распределения средней гамма-активности в турней-ско-визейских породах (рис. 1) и рассмотрены модели прогрева по отдельным скважинам [2].

Карбонатные породы нижнекаменноугольного комплекса Косью-Роговской впадины в основном содержат сапропелевое ОВ с невысоким содержанием С_орг (от 0.03 до 0.1 %), тогда как глинистые разности характеризуются большими значениями С_орг (см. таблицу). Для выявления зон максимального развития (мощности и площади) глинистых отложений нами использовался радиоактивный гамма-каротаж (ГК) по имеющимся скважинам ТПП. По данным ГК расчитывались средние значения гамма-излучения и вы-

Ðèñ.1. Карта распределения средней гамма-активности в породах C1t-v Fig. 1. Average gamma activity distribution in C1t-v rocks делялись интервалы с наибольшими значениями, которые сответствуют наиболее глинистым интервалам разреза. Описание пород нижнекаменноугольного комплекса ведется по данным описания керна и интерпретации каротажных диаграмм скважин Косью-Роговской впадины.

Породы турнейского яруса представлены серыми мелко-тонкозернистыми глинистыми известняками, неравномерно перекристаллизованными, иногда 34

с алевролитовой примесью. В основании разреза отмечаются пласты аргиллитов, перекрывающие верхнедевонские серые водорослевые известняки, неравномерно доломитизированные, местами слабоглинистые. Условия, в которых происходило накопление осадков, можно интерпретировать как мелководношельфовые [3].

В породах косьвинского горизонта верхнего турне глинистость разреза резко увеличивается. В западной

Геохимическая характеристика органического вещества пород Geochemical characteristics of rock organic matter

Площадь / Area	Скважина / Borehole	Возраст / Age	Литология / Lithology	c % орг ,	ХБА, %	T _ max	TGP	HI	PI
Бергантымылькская Bergantymylskaya	3	D3	известняк гл. / argil. limestone	0.29	0.16	449.5	1.33	362	0.21
Бергантымылькская Bergantymylskaya Бергантымылькская Bergantymylskaya	3 3	D3 D3	известняк / limestone аргил. известняк / argil. limestone	0.29 0.23	0.04 0.02	433.8 439.2	1.11 0.9	297 296	0.23 0.24
Р. Кожым / Kozhym Riv.	обнажение / outcrop	C1t	аргиллит / argillite	1.55	0.0102	357	0.51	16	0.51
Р. Кожым / Kozhym Riv.	обнажение / outcrop	C1t	аргиллит / argillite	1.15	0.011	378.2	0.54	25	0.46
Р. Кожым / Kozhym Riv.	обнажение / outcrop	C1t	аргиллит / argillite	1.5	0.01	551.6	0.41	14	0.49
Р. Кожым / Kozhym Riv.	обнажение / outcrop	C1t	аргиллит / argillite			427.5	0.47	238	0.23
Р. Кожым / Kozhym Riv.	обнажение / outcrop	C1v	аргиллит / argillite			330.3	0.31	162	0.39
Кочмес / Kochmes	3	C1v-t	глинистый известняк argil. limestone	0.6	0.32	451.2	1.81	238	0.20
Кочмес / Kochmes	3	C1v	аргиллит / argillite	0.42	0.08	453.7	0.84	162	0.19
Кочмес / Kochmes	3	C1v-t	известняк / limestone	0.04	0.02	454.4	0.67		0.18
Кочмес / Kochmes	3	D3fm	известняк глинистый argil. limestone	0.14	0.08	449.4	0.86	507	0.17
Кочмес / Kochmes	3	D3fm	известняк глинистый argil. limestone	0.11	0.04	448.7	0.73	536	0.19
Кочмес Ср. / Kochmes Middle	2		аргиллит / argillite	1.59	0.02
Пыжъельская / Pyzhel	3	C1al	известняк / limestone	0.74	0.32	434.3	2.48	269	0.20
Пыжьель Вост. / Pyzhel East.	1	C1v	аргиллит / argillite	1.34	0.16	438.1	1.41	85	0.19
Пыжьель Вост. / Pyzhel East.	1	C1v	известняк глинистый argil. limestone	0.93	0.16	434.9	3.85	380	0.08
Пыжьель Вост. / Pyzhel East.	1	C1v	известняк / limestone	0.19	0.16	428.8	0.69	268	0.26

части впадины глинистые породы, выделенные по пикам ГК, имеют широкое развитие. В разрезе они прослеживаются до известняков верхнего визе, а средние значения гамма-активности пород в этом интервале достигают до 5 мкр/час (рис. 2). Мощность турней-ских отложений по площади значительно колеблется (от 50 до 350 м).

Терригенный нижневизейский (CiVi) комплекс имеет небольшую мощность (до 30—40 м в скв. 3-Кочмес). Он представлен переслаиванием песчаников, алевролитов, аргиллитов и глинистых известняков. К концу ранневизейского времени зона мелководно-шельфового осадконакопления занимала большую часть Косью-Роговской впадины и седиментация имела смешанный терригенно-карбонатный характер.

Поздневизейское время ознаменовалось накоплением кремнистых и сидеритоносных глинистых илов вдоль восточного и северо-восточного бортов впадины. Позже, в мелководно-шельфовых условиях, шло накопление полидетритовых известков. Известняки тульского горизонта (C i tl) темно-серые, с буроватым оттенком, органогенно-детритовые и органогенно-обломочные, криноидные, мелко-тонкозернистые, неравномерно перекристаллизованные, с глинистыми прослоями и углефицированным шламом. Мощность тульского горизонта до 250 м [3].

Незначительное обмеление территории на рубеже тульского и алексинского времени отразилось в накоплении пестроокрашенных глинисто-алевритовых осадков и глинистых известковых илов небольшой мощности (первые метры) со следами перерывов. В Косью-Роговской впадине среди полидетритовых и биоморфных известковых образований присутствуют обломочные известковые осадки и известняковые брекчии. Мощность карбонатных окских отложений достигает 350 м.

В конце визейского века началась частичная перестройка структурного плана провинции, а в начале серпуховского века произошло обособление северных районов ТПП и образование морской лагуны. Аридизация климата в раннесерпуховское время способствовала накоплению сульфатно-доломитовых толщ (до 100—150 м). В конце серпуховского времени морская лагуна на севере перестала существовать, и на всей территории Косью-Роговской впадины установились мелководные морские условия. В заключительную фазу позднесерпуховской седиментации увеличилась доля доломитовых илов [4]. Немалую роль в формировании осадков серпуховского века периодически играли известняковые брекчии; их мощность составляет 10—20 м, а общая мощность серпуховских образований достигает 200—300 м.

Геохимическая характеристика органического вещества

В турнейско-визейских известняках содержания органического углерода (Сорг) изменяются в диапазоне 0.04—0.1 %, тогда как в глинисто-карбонат-ных разрезах его значение увеличивается до 0.3 % (см. таблицу). По данным пиролиза, водородный индекс (HI) органического вещества пород имеет низкие значения (от 40 до 138—380 мгУВ/г Сорг.), величина Tmax увеличивается вниз по разрезу от 434 до 453 °С, что со- ответствует крайним значениям зон катагенеза: концу МК1 — началу МК3. Принято считать, что при значениях Тmax от 435 до 445 °С степень созревания ОВ будет ранней зрелости, а при 445—450 °С наступает пик нефтегенерации. Значения отражательной способности витринита (R0 %) в породах комплекса — от 0.5 до 0.8 %. Это дает возможность предполагать, что породы находятся в основном в зоне мезокатагенеза МК2, т. е. в зоне «нефтяного окна».

Полученные данные пиролитического анализа для значений T_max и водородного индекса НI указывают на то, что ОВ преимущественно сапропелевое и может быть отнесено ко II типу. По моделям прогрева пород [5] в скв. 3-Кочмес, скв. 1-Падимей и др. видно, что турнейско-визейский НГК вошел в зону «нефтяного окна» только в пермское время и остается в этой зоне до сих пор. Породы к настоящему времени, очевидно, полностью реализовали свой генерационный потенциал, о чем говорят низкие значения индекса продуктивности PI (0.2), а высокие значения β _ХБА (от 11 и более 40) могут указывать на миграционный характер УВ.

Заключение

Таким образом, по распределению средней гамма-активности в нижнекаменноугольном комплексе отложений Косью-Роговской впадины нами выделены две зоны накопления глинистых отложений как наиболее перспективные для накопления ОВ и генерации УВ: в центральной части впадины и вдоль ее западного борта. Однако породы этих зон уже реализовали свой нефтегенерационный потенциал, следовательно они могли образовать залежи УВ как в близлежащих ловушках в одновозрастных породах, так и в более молодых вышележащих карбонатных ловушках визейско-нижнепермского НГК (C1v2-P1ar). Серпуховские сульфатно-доломитовые породы могли служить зональной покрышкой для небольших залежей.

Аналитические исследования были выполнены в ЦКП «Геонаука», пиролитический анализ выполнен во ВНИГНИ.

Исследования выполнены в рамках программы НИР «Геология, условия формирования и нефтегазоносность осадочных комплексов северо-востока европейской части России, органическая геохимия нефтей и доманики-тов», ГР № AAAA-A17-117121270033-6.