Силурийские карбонатные породы-коллектора зоны сочленения Хорейверской впадины и гряды Чернышева

В последние годы на северо-востоке в Ти-мано-Печорской провинции сокращается число разведочных объектов, снижается нефтедобыча из традиционных крупных месторождений. Новые перспективные участки относятся к резервуарам со

сложным геологическим строением и высокой неоднородностью фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов, обусловленной изменчивостью фациальных обстановок и влиянием эпигенетических преобразований [1-3]. При их разработке и освоении часто используют упрощенный подход, основанный на представлении о резервуаре как однородном геологическом объекте. Это приводит к неверному выбору системы разработки и некачественному опробованию скважин и, как следствие, происходит их ликвидация в связи непродуктивностью либо аварийностью.

Изучение многообразия процессов и факторов, определивших архитектуру резервуаров и распространение в них коллекторов с определенными фильтрационно-емкостными свойствами, требует от исследователей привлечения всего комплекса геолого-геофизической информации, включая данные исследований керна, каротаж, сведения сейсморазведки и промысловую информацию. Однако, несмотря на значительные успехи физических методов, ведущую роль при их геологической интерпретации и построения когерентных моделей коллектора или резервуара продолжают играть литологические методы исследования. Этот метод является одним из дешевых и более подробных при изучении условий образования карбонатных пород, морфологии пустотного пространства пород-коллекторов и оценки влияния вторичных процессов на фильтрационно-емкостные свойства. Выявление закономерностей пространственной литолого-петрографической неоднородности способствует прогнозу распространения пород-коллекторов по площади и разрезу, обнаружению новых объектов для поискового бурения и оптимизации геологоразведочных работ.

Объектисследований

Объектом исследования послужили силурийские отложения центральной части гряды Чернышева и юго-восточного борта Хорейверской впадины (см. рис. 1).

В соответствии с тектоническим районированием [5] гряда Чернышева является структурой первого порядка в Предуральском краевом прогибе. Гряда представляет собой крупную сложнопостро-енную чешуйчато-надвиговую структуру, которая протягивается вдоль западной границы Косью-Роговской впадины более чем на 400 км при максимальной ширине до 40 км в средней ее части. Изученные скважины располагаются на Хоседаюском валу и на Тальбейском блоке .

Хоседаюский вал является внешней зоной поднятия Чернышева и представляет собой ряд антиклинальных кулисообразно расположенных складок северо-восточного простирания. Складки осложнены разрывными нарушениями, параллельными их осям, типа взбросо-надвиг, захватывающими отложения ордовика-триаса, разделяющими структуру на аллохтонную и автохтонную части. Сместитель нарушения падает на юго-восток под крутым углом в верхней части разреза палеозойских отложений и постепенно выполаживается с глубиной, возможно, трансформируясь в послойные срывы по отложениям ордовика.

Тальбейский блок представлен интенсивно дислоцированной толщей палеозойских (выше ма-лотавротинского горизонта верхнего ордовика) и триасовых образований. Протяженность его составляет 85 км при ширине в центральной части до 25 км.

Хорейверская впадина представляет собой тектоническую структуру I порядка, входящей в состав Печорской синеклизы [6]. Макариха-Салюкин-ская антиклинальная зона расположена на юговосточном борту Хорейверской впадины и в отличие от других структур характеризуется более линейной формой и большой амплитудой. Она представляет собой вытянутую в субмеридиальном направлении узкую линейную зону, состоящую из двух кулисообразно расположенных валов - Макарихин-ского и Салюкинского. Строение валов определяет широкое развитие тектонических нарушений, в основном взбросо-надвигового типа. Амплитуда Са-люкинского вала составляет 650 м. Северная периклиналь структуры расположена вдоль западной границы участка.

Методы исследований

Изучался керновый материал 11 скважин из Хоседаю-Неруюской, Усино-Кушшорской, Заострен-ской, Адакской, Воргамусюрской, Салюкинской, Среднемакарихинской площадей с последовательным отбором керна. Изучение шлифов проводилось в проходящем свете под поляризационным микроскопом марки ПОЛАМ Л-231М. Дополнительно велось изучение структур, морфологии пустотного пространства, вещественного состава при помощи микрозондового анализа на сканирующем электронном микроскопе JSM 6400. Для установления химического состава и количественных соотношений содержания минералов в породе применялся карбонатный анализ на солянокислотной вытяжке. Для определения содержания основных элементов примесей в породах выполнен рентген-флуоресцентный анализ (РФА) с использованием энергодисперсионного спектрометра MESA-500 W фирмы NORIBA. Перечисленные методы выполнены на базе ЦКП «Геонаука» в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН (г. Сыктывкар).

Рентгенотомографическое исследование фильтрационно-емкостных свойств пород проводились в Казанском (Приволжском) федеральном университете при помощи томографа (КТ) V |tome| XS 240 (GE Phoenix X-ray) (г. Казань) и в Горном институте на микротомографе Skyscan 1174 (г. Санкт-Петербург).

Литолого-фациальная характеристика

Рассмотренный керновый материал свидетельствует о значительном структурном и вещественном разнообразии пород, слагающих силурийский разрез изучаемой территории. Как показывают проведенные исследования, среди отложений преимущественно распространены доломиты, часто подверженные вторичным изменениям, и, в меньшей степени, известняки. В подчиненном количестве отмечаются маломощные прослои аргиллитов, глинистых доломитов, доломит-ангидритовых пород. Наиболее полный разрез силура вскрыт скважинами в центральной части Тальбейского блока

Рис. 1. Тектоническое районирование и геологическая карта района исследований [4].

Условные обозначения: 1 – Тиманская гряда; 2 – Печорская синеклиза; 3 – Предуральский краевой прогиб;

• 4    – Уральский кряж; 5–7 – границы структур: 5 – надпорядковых, 6 – первого порядка, 7 – второго порядка; 8 – номера структур: а – первого порядка, б – второго порядка; 9 – номера скважин: красным цветом обозначено исследование кернового материала, синим цветом – опробование воды; 10 – граница района исследований. Структуры первого порядка: I –Коротаихинская впадина; II – Варандей-Адзьвинская структурная зона; III – Хорейверская впадина; IV – гряда Чернышева; V – Колвинский мегавал; VI – Косью-Роговская впадина. Структуры второго порядка. Печорская синеклиза: Адзьвинская структурная зона: 1 – вал Сорокина. Хорей-верская впадина: 2 – Цильегорская депрессия; 3 – Колвависовская ступень; 4 – Сандивейское поднятие;

• 5    – Макариха-Салюкинская антиклинальная зона; 6 – Сынянырдская котловина. Предуральский краевой прогиб: гряда Чернышева: 1 – Шаръю-Заостренский блок; 2 – Хоседаюский вал; 3 – Адзьвинская депрессия;

• 4    – Тальбейский блок. Косью-Роговская впадина: 5 – Кочмесская ступень; 6 – Абезьская депрессия .

Fig. 1. Tectonic zoning and geological map of the research area [4].

Symbols: 1– Timan ridge; 2 – Pechora syneclise; 3 – Pre-Ural foredeep; 4 – Ural ridge; 5-7 – boundaries of structures: 5 – superorder, 6 – first order, 7 – second order; 8 – numbers of structures: a – first order, б – second order; 9 – well numbers: red indicates the study of core material, blue – testing of water; 10 – boundary of research area. First order structures: I – Korotaikha depression; II – Varandey-Adzva structural zone; III – Khoreyver depression; IV – Chernyshev ridge; V – Kolva megaridge; VI – Kosyu-Rogov depression. Second order structures. Pechora syneclise: Adzva structural zone: 1 – Sorokin swell. Khoreyver depression: 2 – Tsilegorsk depression; 3 – Kolvavis stage; 4 – Sandivey uplift; 5 – Makarikha-Salyuk anticline zone; 6 – Synyanyrd basin. Pre-Ural regional deflection: Chernyshev ridge: 1 – Sharyu-Zaostrensk block; 2 – Khosedayu swell; 3 – Adzva depression; 4 – Talbey block. Kosyu-Rogov depression: 5 – Kochmes stage; 6 – Abez depression.

гряды Чернышева. Западная же часть гряды и восточный борт Хорейверской впадины характеризуются сокращенными мощностями вследствие пред-тиманского размыва. Мощность силурийских отложений возрастает с юго-запада на северо-восток от 400 до 600 м (по данным бурения). В пределах Хо-седаюского вала, Тальбейского блока Макариха-Салюкинской антиклинальной зоны формировались в прибрежно-морских и мелководно-морские отложения (рис. 2).

Седъельский горизонт (лландовери+венлок) представлен вторичными доломитами и известняками преимущественно отмельных отложений в виде строматопоровых биостромов и ракушняков [8]. В верхней части горизонта появляются ламинарные иловые и водорослевые доломиты, формировавшиеся в обстановках закрытого шельфа. Мощность горизонта составляет 300 – 400 м, увеличиваясь в северо-восточном направлении.

Верхнесилурийские толщи залегают согласно на нижнесилурийских и выделяются в объеме луд-ловского и пржидольского ярусов. В южной части Хоседаюского вала они частично размыты в пред-позднедевонское время. Лудловскому ярусу соответствует гердъюский горизонт. Для него характерно отчетливо цикличное чередование разнообразных известняков и доломитов, мергелей и аргиллитов, отражающее регрессивную направленность развития седиментационного бассейна. В нем представлены лагунные образования и литоральные фации. Среди последних довольно широко распространены отложения отмелей мелкой сублиторали - преимущественно брахиоподовые, остра-кодовые и пелициподовые ракушечки. Литорально-супралиторальные отложения отчетливо диагностируются по развитию строматолитовых образований, узорчатых доломитов, знаков ряби и крупных тре-

Рис. 2. Модель обстановки осадконакопления силурийских отложений [по: [7], с изменениями].

Fig. 2. Model of the sedimentation situation of Silurian deposits [according to: [7], with changes].

щин усыхания. Частая смена условий осадконакопления в обстановках закрытого шельфа отразилась на развитии фауны, которая имеет крайне бедный родовой и видовой состав. Мощность отложений в пределах рассматриваемого участка составляет от 199 м (скв. 6-Хоседаю-Неруюская) до более 300 м (скв. 1-Адакская).

Пржидольскому ярусу соответствует гре-бенской горизонт. Литологический состав отложений пржидольского яруса значительно отличается, прежде всего преобладанием различных органогенных известняков и вторичных доломитов; характерно значительное разнообразие фаунистических остатков. В нижней части разреза широко представлены комковатые глинистые известняки с многочисленной фауной брахиопод и полиморфным биокла-стическим материалом. В аналогичных известняках и вторичных доломитах верхнего пржидолия присутствуют кораллы, строматопороидеи и мшанки. Пограничные с нижним девоном отложения сильно доломитизированы и выщелочены. В разрезе вновь появляются мергели и аргиллиты, характеризуя заключительную регрессивную фазу развития силурийского морского бассейна. На севере Хоседаю-ского вала гребенской горизонт частично уничтожен предсреднедевонским размывом и имеет минимальную мощность - 89 м (скв. 6-Хоседаю-Нерую-ская). В северо-восточном направлении она увеличивается до 120 м (скв. 2-Адакская). Признаки неф-тенасыщения в керне верхнесилурийских отложений отмечены во всех изученных скважинах гряды Чернышева. Наличие пластов-коллекторов подтверждается исследованиями керна и промысловой геофизикой [9].

Характеристика пород-коллекторов

Характеристика коллекторских свойств в рассматриваемых силурийских толщах определяется наличием и распределением в них карбонатных пород с различным содержанием и соотношением пустот различного генезиса. На изучаемой территории силурийские породы-коллектора характеризуются в основном низкими фильтрационно-емкостными свойствами (см. таблицу). Средние значения пористости и проницаемости соответственно составляют для Тальбейского блока (Адакская, Воргамусюр-ская, Харутамылькская площади) 6.16% и 6.4х10-15 м2, Хоседаюского вала (Заостренская, Усино-Кушшорская площади) 3.9% и 6.8х10-15 м2, Макари-ха-Салюкинской антиклинальной зоны (Среднемака-

Фильтрационно-емкостные свойства силурийских коллекторов (по: [9] с изменениями и дополнениями автора)

Filtration-capacitive properties of Silurian reservoir rocks (according to: [9] with changes and additions of the author)

Площади	Горизонт	Пористость, %			Проницаемость, 1×10 -15 м 2
		мин.	макс.	сред.	мин.	макс.	сред.
Заостренская	верхний силур	1.47	6.44	4.09 (9)	н/п	н/п	н/п
	нижний силур	3.24	–	3.24 (1)	н/п	–	н/п
Усино-Кушшорская	верхний силур	0.2	8.4	2.8 (8)	0.19	–	0.19 (1)
	нижний силур	0.4	10.8	4.9 (18)	0.08	14.9	6.7 (5)
Воргамусюрская	верхний силур	0.3	5.8	2.0 (36)	0.02	223.5	28.5 (16)
	нижний силур	0.3	10.2	3.8 (60)	0.6	17.1	1.2 (29)
Адакская	верхний силур	0.2	11.1	1.7 (97)	0.01	10.4	0.9 (43)
	нижний силур	0.2	19.2	2.4 (102)	0.01	23.3	1.1 (62)
Харутамылькская	верхний силур	0.8	0.9	0.9 (3)	0.06	0.09	0.07 (2)
Среднемакарихинская	нижний силур	7.8	14.2	10.5 (9)	н/п	н/п	н/п
Салюкинская	нижний силур	1.0	10.9	6.4 (8)	16.3	54.06	26.3 (5)

Примечание: н/п – непроницаемые породы, прочерк – нет данных, в скобках указано количество образцов. Note: н/п – impermeable rocks, dash – no data, number of samples is shown in parentheses.

Рис. 3. Каверново-поровый тип коллектора, скв. 1-Адакская, гл. 1088,7 м, седъельский горизонт: а – вертикальное томографическое сечение с кавернами выщелачивания; б – распределение изолированных пор выщелачивания на трехмерной модели (показаны стрелками); в, г – кавернозно расширенные поры выщелачивания в шлифе (в) и в растровом снимке (г), пустоты выделены в кружочки.

Fig. 3. Cavern-pore type of reservoir rock, well. 1 – Adakskaya, depth 1088.7 m, Sedyel horizon: a – vertical tomographic section with leaching cavities; б – distribution of isolated leaching pores on a three-dimensional model (shown by arrows); в, г – cavernously expanded leaching pores in the section (в) and in the bitmap (г), voids are shown in circles.

Рис. 4. Каверново-порово-трещинный тип коллектора, скв. 2 – Адакская, гл. 4601 м, седъельский горизонт: а – трехмерная модель пустотного пространства (стрелками показаны трещины); б – кристаллы доломита с пустотами выщелачивания (выделены в кружочки); в – горизонтальное томографическое сечение с порами выщелачивания и открытыми трещинами (отмечены стрелками); г – фотография шлифа.

Fig. 4. Cavern-pore-crack type of reservoir rock, well. 2 – Adakskaya, depth 4601 m, Sedyel horizon: a – three-dimensional model of the void space (arrows show cracks); б – dolomite crystals with leaching voids (shown by circles); в – horizontal tomographic section with leaching pores and open cracks (marked by arrows); г – photo of the section.

рихинская, Салюкинская площади) 8.45% и 26.6x10-15 м2. Невысокие значения емкостных свойств пород-коллекторов связаны влиянием вторичных процессов, обусловивших запечатывание первичных пор новообразованными минералами либо приводивших к значительному усложнению строения пустотного пространства.

Для более детальной характеристики матричной пористости был использован метод рентгеновской микротомографии. Как показывают исследования, основное формирование пустотного пространства пород обусловлено сочетанием процессов выщелачивания, доломитизации и часто трещиноватости.

В нижнесилурийских карбонатных породах широко распространены каверново-поровый, кавер-ново-порово-трещинный типы коллекторов. Первый тип чаще всего встречается в скв. 1-Адакская. Пустотное пространство образовано в результате перекристаллизации, доломитизации и выщелачивания.

На трехмерных моделях видно (см. рис. 3), что поры имеют низкую связность между собой, что объясняет низкие значения открытой пористости. По результатам томографических съемок она составляет 0,1 - 1,7%.

Каверново-порово-трещинный тип коллектора отмечается локально и чаще встречается на Сред-немакарихинской, Адакской и Усино-Кушшорской площадях. Данный тип коллектора имеет сложную геометрию пустотного пространства. Пористо-каверновые участки соединены между собой трещинами (рис. 4). Открытая пористость составляет 3.15%.

В нижнем силуре на Среднемакарихинской площади встречается также порово-трещинный тип коллектора, хотя открытые микротрещины в изучаемых отложениях отмечаются редко (рис. 5). Более обычны разнонаправленные закрытые минеральные трещины, выполненные новообразованным кальцитом, доломитом, ангидритом, глинисто-

Рис. 5. Трещинный и порово-трещинный тип коллектора, скв. 1 – Сред-немакарихинская, гл. 3099 м, седъельский горизонт: а – вертикальное томографическое сечение с зиянием трещин до 0,1 мм (выделены пунктиром); б – трехмерная модель пустотного пространства, синим цветом

показаны трещины, желтым – кальцит.

Fig. 5. Fractured and pore-fractured type of reservoir rock, well. 1 – Mid-Makarikha, depth 3099 m, Sedyel horizon: a – vertical tomographic section with gaping of cracks up to 0.1 mm (cracks are marked with a dotted line); б – three-dimensional model of the void space, cracks are shown in blue, calcite – in yellow.

битуминозным веществом, реже гипсом. Определенный вклад в формирование коллекторов вносят стилолиты. Для Тальбейского блока данный тип коллектора встречается только в верхнем силуре.

Нужно отметить, что показатели пористости и проницаемости находятся в зависимости от состава пород. Карбонатные породы, подверженные таким вторичным процессам, как сульфатизация, окремнение, кальцитизация, и имеющие большое количество глинистого компонента, обладают очень низкими фильтрационно-емкостными свойствами. Пористость увеличивается в сильно перекристаллизованных выщелоченных вторичных доломитах.

Заключение

Проведенные исследования показывают, что большая часть изученных образцов керна характеризуется низкими фильтрационно-емкостными свойствами. Средние значения пористости и проницаемости по керну составляют на Тальбейском блоке 6.16% и 6.4х10-15 м2, на Хоседаюском вале, соответственно 3.9% и 6.8х10-15 м2, на Макариха-Салю-кинской антиклинальной зоне 8.45% и 26.6x10 -15 м2.

При этом значительную долю в выборке занимают коллекторы с ведущей ролью трещин, меньший объем занимают кавернозные разности, а собственно поровые разности, вероятно, отсутствуют.

С точки зрения перспектив развития коллекторов западные районы гряды Чернышева сопоставимы с районами восточного борта Хорейверской впадины. Однако наблюдаемые по керну признаки современного карста в солях малотавротинской толщи свидетельствуют о возможном разрушении / переформировании залежей. Открытость Адакской и Воргамусюрской структур отмечалась также в работе К. О. Собор-нова с соавторами [10].