Oil and gas potential of Domanik horizon of the Timan-Pechora oil and gas province

Доманиковый горизонт

Тимано-Печорской провинции, расположенной в северо-восточной части Восточно-Европейской платформы, сформировался в сред-нефранское время позднего девона. Он представлен разнофациальными отложениями — мелководно-шельфовыми, околорифовыми (зарифовыми и предрифовыми), рифовыми, относительно глубоководно-шельфовыми (депрессион-ными), находящимися на глубинах от 0 до 5000 м и более, в восточном направлении; средняя мощность горизонта составляет 40—70 м [8] (рис. 1) .

Актуальность исследований заключается в том, что доманиковые горючие сланцы с прослоями карбонатно-кремнистых пород обладают высоким нефтегазоматеринским потенциалом с показателями С_орг 5—24 % [5, 6]. Также они являются вместилищем сорбированных и недозрелых углеводородов (сланцевый газ, сланцевая нефть). Поэтому современные исследования доманикового горизонта направлены преимущественно на изучение сланцев как потенциального источника прибыли предприятий от реализации углеводородов из материнских толщ [9].

Цель работы показать перспектив ность доманикового горизонта для выявления нефтяных залежей из толщ, не связанных с депрессионны-ми комплексами пород, а также напомнить об опасности для окружающей среды при возможной добыче доманикового сланцевого газа и сланцевой нефти.

Основная задача обосновать направления поисков залежей углеводородов в разнофациальных отложениях доманикового горизонта без разрушения нефтегазоматеринских толщ относительно глубоководных (депрессионных) фаций.

Объект исследования — доманиковый горизонт Тимано-Печорской провинции.

Îñновноé èнñтрументарèé èñ-следования — аналитическая работа, включающая анализ ранее проведённых работ в области изученности доманика, его состава, строения, нефтегазоносности, а также поиск перспективных объектов с целью выявления новых залежей углеводородов в пределах исследуемого горизонта.

Изученность доманика

Доманиковый горизонт изучен бурением в недрах и полевыми исследованиями в местах его выходов на дневную поверхность. Доманиковые депрессионные отложения обнажаются в пределах Ухтинской складки на юго-востоке Тиманского кряжа. Органогенные массивы оконтуривают депрессионные доманиковые фации с севера, северо-запада и запада, не имеют выходов на дневную поверхность, поэтому изучены лишь бурением. Ряд карбонатных построек содержит залежи нефти [11, 15, 16].

Название доманиково-го горизонта произошло от ручья Доманик-Ёль, правого притока реки Ухты. Изучение доманика на государственном уровне началось в XVII в. по приказу Петра Великого с целью поиска и добычи нефти и горючих сланцев. Первыми российскими нефтедобытчиками были Г. И. Черепанов (1721 — 1724 гг.), Ф. С. Прядунов (1748-1753 гг.), М. К. Сидоров (1868-70-е гг.). В XIX — начале XX вв. исследованиями доманика занимались А. Кейзерлинг (1843 г.), Ф. Н. Чернышев (1892 г.), А. Н. Замятин (1911 г.), И. М. Губкин (1918 г.), Н. Н. Тихонович (1930 г.) и др. [7]. Дальнейшие исследования в советское время были связаны с оценкой нефтегазоносности доманика, его нефтегазоматеринского потенциала, изучением литологических особенностей, геохимии, стратиграфии, седиментологии. Одна из первых детальных работ по доманику принадлежит С. В. Максимовой [10]. Выходы на дневную поверхность дома-никового горизонта (одноимённой свиты) всесторонне изучены в работах специалистов Тимано-Печорского отделения ВНИГРИ (ныне Тимано-Печорский научноисследовательский центр) г. Ухты [18], Института геологии Коми научного центра УрО РАН

Рис. 1. Схема распространения доманиковых разнофациальных отложений Тимано-Печорской провинции (по данным ТП НИЦ [15]. 1 — область отсутствия домани-кового горизонта, 2 — зарифовые мелководно-шельфовые и прибрежные фации, 3 — органогенные (рифовые) фации барьерных и одиночных построек, 4 — относительно глубоководные (депрессионные) фации, 5 — возможно органогенные фации, 6 — фации континентального склона, 7 — река и её название, 8 — город и его название

Fig. 1. Map of distribution of Domanik heterofacial deposits of Timan-Pechora province (according to Timan-Pechora Research Center [15]). 1 — zone of absence of Domanik layer, 2 — backreef shallow water-shelf and coastal facies, 3 — organogenic (reef) facies ofbarrier and single buildups, 4 — relatively deep water (depression) facies, 5 — possibly organogenic facies, 6 — continental slope facies, 7 — river and its name, 8 — city and its name

г. Сыктывкара [1, 4, 7, 17, 21]. Изучением доманика занимались и продолжают заниматься специалисты других регионов, в том числе Л. В. Михайлова (1998 г.), М. С. Афанасьева (1998, 2000 гг.), M. R. House (2000 г.) и др. [2, 3, 5, 9, 11, 12, 15, 20].

Состав, строение и распространение доманика

Доманиковый горизонт разнофациальный (рис. 1). Морской бассейн в конце среднефранско-го времени охватил большую часть современной территории Тимано-Печорской провинции [10, 17, 20]. Органогенные постройки барьерного типа оконтуривали с запада, северо-запада и севера обширные участки относительно глубоководной некомпенсирванной впадины, где происходило накопление карбонатно-кремнистых осадков среди иловых отложений, преобразованных в дальнейшем в карбонатно-кремнистые породы с прослоями чистых кремней и горючих сланцев, где наблюдается значительное количество пелагической фауны и флоры [2, 3, 9].

На образование кремнистых прослоев и сильно окремнённых известняков, а также сланцев со значительным количеством кремня существует две основные точки зрения. По одной из них природа высококремнистых образований является биогенной благодаря радиоляриям и сопутствующим им водорослям, которые погружены в кремнистый сапропель, растворен-ны в нём и обогащают кремнезёмом и рассеянным углеводородом собственно сапропелевую массу [2, 10]. Сильнокремнистые отложения имеют наиболее высокие значения Сорг [5, 6]. Согласно другой точке зрения, которой придерживается большинство специалистов, исследовавших доманик и его аналоги по миру, кремнистые прослои — не что иное как продукты подводной вулканической деятельности позднедевонского палеоокеана, частью которого являлся исследуемый регион [9, 12, 20]. Следует выяснить, которая из версий является наиболее достоверной и возможно ли наличие обоих факторов при образовании доманиковых карбонатно-кремнистых отложений в Тимано-Печорской провинции.

Основными строителями доманиковых органогенных построек были амфипоры и цианобактерии (синезелёные водоросли), а также багряные и зелёные водоросли, образующие строматолитовые слои (маты). Об этом можно судить по генетической схожести всех франских рифогенных массивов, один из которых — сирачойский — выходит на дневную поверхность (риф Седъю) и детально исследован специалистами Института геологии Коми научного центра УрО РАН А. И. Антошкиной, Е. С. Пономаренко, Н. В. Беляевой и др. вместе с зарубежными коллегами [1, 4, 7, 20]. Строматолиты подстилаются строматопоратами и перекрываются пеллоидными из- 22

Рис. 2. Доманиковые горючие сланцы с прослоями карбонатно-кремнистых пород (обн. 7 на речке Чуть Южного Тимана)

Fig. 2. Domanik oil shales with carbonate-siliceous interbedding (outcrop 7 at the Chut River in South Timan)

вестняками. Доманиковые отложения в погруженных участках провинции исследованы по данным промыслово-геофизических исследований скважин (ГИС) и керна, представленного в рифогенных массивах органогенными известняками (в разной степени доло-митизированными) и доломитами. Результаты анализов ГИС подтверждают наличие неравномерного переслаивания пород разного генезиса в пределах органогенного тела на ряде месторождений (Макарьёльское, Щельяюрское и др.). Похожая картина, по данным ГИС, наблюдается в верхнефран-ских евлано-ливенских и средне-фаменских органогенных постройках соответственно Лемьюской ступени и Вуктыльского автохтона, сформированных также в позднем девоне [14].

Депрессионные фации дома-никового горизонта представлены частым переслаиванием известняков в разной степени кремнистых, разноплитчатых, участками переходящих в чистый кремень горючих сланцев (рис. 2).

Породы на свежем сколе имеют цвет от тёмно-серого до чёрного, содержат фауну тентакули-тов, кониконхий, радиолярий. В настоящий момент доманиковая свита подразделяется на две под свиты по фауне конодонтов и других видов [7, 18]. Верхняя подсвита отличается от нижней наличием прослоев с карбонатными и крем-нисто-карбонатными конкрециями, размер которых варьируется от нескольких десятков сантиметров до полутора метров, средний — около полуметра. Подсвиты подразделяются на пачки, количество которых у разных авторов неодинаковое [7, 18]. Н. Н. Тихонович в 1930 г. выделил три пачки в выходах доманика на дневную поверхность в пределах Ухтинской антиклинали [18, 21]. Нижняя пачка — без конкреций, средняя — с конкрециями, где они максимально сконцентрированы, верхняя — с редким присутствием конкреций, она отделена от средней пачки глинистым прослоем. Нижняя пачка соответствует нижней подсвите, средняя и верхняя — верхней. Мощность доманика в обнажениях составляет 50—70 м. Глубина его погружения постепенно увеличивается в восточном направлении и в Предуральском краевом прогибе превышает 4—5 км [8, 15, 16]. В целом по провинции мощность до-маникового горизонта изменяется от 0 до 120 м, достигает на отдельных участках 331 м (скважина 1-Среднешапкинская, Печоро-Кожвинский мегавал), средняя —40

Рис. 3. Схема расположения разнофациальных доманиковых отложений

• Fig. 3. Map of distribution of heterofacial Domanik deposits

• —70 м по провинции, относительно выдержанная на большей площади.

Нефтегазоносность

Согласно авторскому анализу месторождений нефти и газа по Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции, газовые залежи с промышленными запасами в доманиковых отложениях пока не обнаружены. Нефтяные залежи существуют в Ижма-Печорской, Хорейверской впадинах, Печоро-Колвинском авлакогене и Северо-Предуральском краевом прогибе не только в органогенных (рифогенных), но и в околорифовых фациях. В Ижма-Печорской впадине находится ряд месторождений, в том числе Низевое, Щельяюрское, Макар ьёльское и др., где залежи нефти приурочены к рифогенным фациям доманика на глубинах 2000-2300 м [11, 15]. В пределах Печоро-Колвинского авлакогена на Возейском нефтегазоконденсатном месторождении выявлены нефтяные залежи на глубинах 3000-3500 м. В Хорейверской впадине существует несколько месторождений, в том числе Баганское, Пасседское, Колвинское и др., с промышленными запасами нефти в доманиковых разнофациальных отложениях на глубинах 3100-4000 м. Южно-Степковожское месторождение Северо-Предуральского прогиба содержит залеж нефти в доманиковых отложениях на глубине 4000 м [11, 15]. Геологические запасы нефти в выявленных на настоящий момент месторождениях в пределах доманикового горизонта превышают 40 млн т [15].

Результаты и обсуждения

Анализ результатов ранее проведённых исследований, а также направлений поисков новых залежей углеводородов позволяет вывести на обсуждение стратегически важные для России вопросы поисков и разведки залежей нефти и газа в разнофациальных доманиковых отложениях в пределах провинции. В работе затронут геологоэкологический аспект сохранения доманиковых сланцев, как нефтегазоматеринских пород для вышележащих залежей нефти и газа.

Доманиковые отложения в пределах провинции разнофациальные (рис. 3). Их формирование происходило как в мелководно-шельфовых, так и в относительно глубоководно-шельфовых условиях.

Зарифовые и рифовые фации формировались в мелководной части бассейна при активном участии солнечной энергии, прогревающей верхние слои воды до глубин 200 м. Предрифовые фации образовывались в относительно глубоководной среде, на глубинах более 200 м, куда доступ солнечным лучам крайне ограничен. Депрессионные фации сформировались на глубинах, не досягаемых солнечному свету, в восстановительной среде;

осадки в течение геологического времени преобразовались в горючие сланцы, карбонатно-кремнистые и кремнистые породы.

Учитывая наличие промышленно-продуктивных залежей нефти в рифовых и околорифовых фациях на ряде площадей Тимано-Печорской провинции как в структурных, так и в неантиклинальных ловушках в интервале глубин 2000-4000 м, следует направить поиски новых залежей углеводородов именно в данные фациальные области, которые, по мнению автора, являются перспективными (рис. 3). Необходимо лишь расширить поиск новых залежей углеводородов в данном фациальном диапазоне. В представленной работе мы предлагаем направить поиски залежей углеводородов в разнофациальные отложения доманикового горизонта без разрушения нефтегазоматеринских толщ относительно-глубоководных (депрессионных) фаций. Для решения поставленной задачи предлагается решить ряд дополнительных задач, включающих уточнение генезиса доманиковых разнофациальных отложений, степени их преобразованности в течение геологического времени, степени изменения рассеянного органического вещества, роли глинистых минералов в глубокопогруженных доманиковых отложениях при реализации их нефтегазоматеринского потенциала, влияние пластовых температур, давлений, ги- дрохимических растворов на фильтрационно-емкостные свойства пород. Это позволит выявить области формирования неантиклинальных ловушек на глубинах, превышающих 2000 м, с коллекторами порово-трещинного и трещинного типа, содержащих залежи нефти и газа, и дать прогноз нефтегазоносности в разнофациальных дома-никовых отложениях среднефран-ского возраста позднего девона в пределах Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции, а также увеличить прирост запасов углеводородов.

Доманиковые сланцы являются нефтегазоматеринскими породами и потенциальным источником сорбированных углеводородов. Разработка сланцев с целью добычи сланцевого газа и недозрелой нефти может привести к необратимым геолого-тектоническим процессам в недрах земли, в том числе искусственным землятрясе-ниям, что приведёт к гибельным последствиям на поверхности земли. Примером могут служить результаты добычи сланцевого газа в Польше, Западной Украине и других странах [13]. Для Тимано-