Условия формирования нефтяных залежей в пермских отложениях восточной части впадины Фукан (бассейн Джунгария)

Впадина Фукан — один из относительно молодых нефтегазодобывающих районов Джунгарского нефтегазоносного бассейна. С 1980-х гг. до начала XXI в. были достигнуты успехи в приросте ресурсов нефти и газа в пределах выступов, ограничивающих ее восточную часть, и открыты нефтяные месторождения Бейсантай, Сантай, Ганхе, Шабей и Шанань.

Для обеспечения сохранения роста запасов нефти и газа в последние годы повышенный интерес представляют такие перспективные нефтегазоносные территории, как центральная часть впадины Фукан и ее малоизученные склоны.

Склон Фудун расположен в восточной части впадины Фукан и представляет собой унаследованную структуру древнего фундамента. Он занимает площадь около 1000 км2 и является одним из наименее изученных на территории восточной части впадины Фукан (рис. 1). Осадочный чехол впадины Фукан сложен терригенными отложениями от каменноугольной до четвертичной системы, которые залегают несогласно на нижележащем складчатом основании позднегерцинского времени консолидации. Пермские отложения до недавнего времени не привлекали внимания исследователей из-за глубокого залегания до тех пор, пока в скв. КТ-1 не был получен промышленный приток нефти. В последние годы новые сейсмические данные, особенно-

ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

Рис. 2. Геологическая интерпретация сейсмического временного профиля по линии разреза А–А’

Fig. 2. Geological interpretation of seismic time section along А–А’ line tО, мс

А

Скв. FD-2 Скв. B-27

Скв. D-6

А1

Скв. XQ-1   B48

• 1    — разломы; 2 — отражающие горизонты.

Линию разреза см. на рис. 1

• 1    — faults; 2 — reflection horizons.

For position of the section see Fig. 1

сти строения склона Фудун, диаграммы каротажа, анализы керна и шлама из центральных районов впадины и ее склонов позволяют вносить серьезные коррективы в сложившиеся представления о перспективах нефтегазоносности пермских отложений.

Тектоника

В восточной части впадины Фукан выделяются следующие структуры: выступ Бейсаньтай и склон Фудун (см. рис. 1). Выступ Бейсаньтай является кон-седиментационной структурой, о чем свидетельствует его унаследованность строению складчатого основания и выполаживание вверх по разрезу. Склон Фудун представляет собой моноклинально залегающие и воздымающиеся с запада на восток толщи пород пермской, триасовой, юрской и меловой систем, осложненные субвертикальными разломами (рис. 2).

Разрывные нарушения, осложняющие строение осадочного чехла, широко распространены во впадине Фукан и на выступе Бейсаньтай. Они сформировались в процессах неоднократной тектонической активизации в Джунгарском осадочно-породном бассейне (герцинской, индокитайской и яньшаньской) [1, 2]. Большинство разломов затухает в юрских отложениях — их амплитуды смещения сводятся к нулю, но некоторые из них деформируют разрез до меловой системы (см. рис. 2).

Литолого-стратиграфическая характеристика разреза

В пермской системе восточной части впадины Фукан выделяется два отдела — средний и верхний, которые несогласно залегают на каменноугольных и несогласно перекрываются триасовыми породами (рис. 3). Мощность пермских отложений уменьшается от центральной части впадины Фукан (1083 м) к выступу Бейсаньтай (43 м).

Среднепермские отложения в основном распространены на территории впадины Фукан и относительно пониженных участков выступов, ограничивающих ее восточную часть (см. рис. 1). В них выделяется свита Пиндицюань (P2p) (или свита Шанвуэрхе) ворд-кептенского возраста, которую можно разделить на две подсвиты — нижнюю (P2p1) и верхнюю (P2p2). Нижняя подсвита (0–132 м) представлена переслаиванием серых мелкозернистых песчаников, алевролитов и аргиллитов. Верхняя подсвита — толща аргиллитов, которая считается одной из основных нефтегазоматеринских пород (НГМП) в рассматриваемом регионе, ее мощность, вскрытая скв. КТ-1, достигает 50 м.

Верхнепермские отложения на рассматриваемой территории распространены повсеместно, в них выделяется свита Вутунгоу (P3wt) чансинского века, которая несогласно залегает на свите Пинди-цюань. В свите Вутунгоу по литологическому сос-

FORMATION AND LOCATION OF OIL AND GAS POOLS

Рис. 3. Литофациальный профиль пермских отложений склона Фудун по линии разреза Б–Б’ Fig. 3. Lithofacies section of the Permian deposits — Fudong slope, Б–Б’ line

s

о

Скв. KT-1

Скв. XQ-1

Б

Б

SP, Mv -20         -50

RT, П • m 0,1  ,-------100

GR, API 50---- 150

RT, Пт 0,1—,     100

50 GR,API 150

Литология ^AC, ^^s • ^ft1 150         ■ 50

-20 JS1M -50

Литология       AC, ^s ■ ft'¹

150         50

о

о

H , м

5 км

I 7 I

H , м

Обстановки осадконакопления ( 1 – 4 ): 1 — на средних глубинах/глубоководные, 2 — мелководные, 3 — переходные авандельтовые, 4 — озерные прибрежные/ береговые; литология ( 5 – 11 ): 5 — глинистые аргиллиты, 6 — алевритистые аргиллиты, 7 — глинистые алевролиты, 8 — алевролиты, 9 — глинистые песчаники, 10 — песчаники, 11 — песчанистые конгломераты; 12 — признаки нефтеносности; 13 — границы подсвит; 14 — несогласное залегание.

11        12

Линию разреза см. на рис. 1

Depositional environments ( 1 – 4 ): 1 — medium depth / deep water, 2 — shallow water, 3 — transitional of delta front, 4 — lacustrine coastal / shoreline; lithology ( 5 – 11 ): 5 — argillaceous claystone, 6 — silty claystone, 7 — argillaceous siltstone, 8 — siltstone, 9 — argillaceous sandstone, 10 — sandstone, 11 — sandy conglomerate; 12 — oil indications; 13 — sub-formation boundary; 14 — unconformity.

For position of the section see Fig. 1

таву обособляется три подсвиты – нижняя (P3wt1), средняя (P3wt2) и верхняя (P3wt3). Нижняя и средняя распространены не повсеместно, они выклиниваются на склоне Фудун и выступе Бейсаньтай (см. рис. 3). Нижняя подсвита (0–130 м) сложена преимущественно песчанистыми конгломератами, среднезернистыми и мелкозернистыми песчаниками, чередующимися с прослоями глинистых алевролитов, средняя (0–183 м) — аргиллитами, алевролитами, мелкозернистыми и среднезернистыми песчаниками, верхняя — серыми глинистыми алевролитами с тонкими прослоями мелкозернистых песчаников (43–100 м). В пределах восточной части впадины Фукан к ним приурочены основные продуктивные горизонты (см. рис. 3).

Источник УВ-флюидов

В настоящее время промышленные залежи нефти открыты в восточной части впадины Фукан, как в свите Вутунгоу, так и в свите Пиндицюань. Результаты корреляции ОВ НГМП – нефть показывают, что источником нефти в залежах вутунгоуских отложений являются пиндицюаньские НГМП [3]. Нефти из залежей свиты Пиндицюань, характеризующиеся относительно тяжелым изотопным составом углерода, могут быть связаны с каменноугольными НГМП, имеющими такой же изотопный состав углерода [4].

Каменноугольные НГМП во впадине Фукан залегают глубоко, и на основании имеющихся геологических данных их пространственное распростра-

ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

Таблица . Результаты пиролиза Rock-Eval образцов пермских нефтегазоматеринских пород свиты Пиндицюань (P₂p)

Table. Results of Rock-Eval pyrolysis of Permian source rock samples taken from the Pingdiquan Formation (P₂p)

Скважина Глубина, м TOC, % Tmax, ˚C S1 + S2, мг УВ/г породы HI, мг УВ/г TOC B-56 2530,13 5,53 446 22,92 413,56 B-56 2531,5 0,55 440 2,45 420 B-56 2533,73 6,21 438 22,48 335,27 B-56 2541 2,03 448 6,11 300 B-56 2543,8 1,06 445 1,05 94,34 F-10 4114 0,7 439 0,81 100 F-10 4194 0,56 436 0,84 144,64 F-10 4214 0,62 437 0,91 129,03 F-10 4234 0,72 437 1,44 177,78 F-10 4254 1,08 437 1,52 117,59 F-10 4274 2,02 423 2,89 100 F-10 4292 0,46 390 1,38 150 F-10 4292 0,63 467 0,49 28,57 F-10 4293,05 0,78 455 0,72 43,59 F-10 4293,1 0,67 455 0,62 44,78 F-10 4294 0,66 422 2,24 207,58 F-10 4374 2,57 445 7,94 245,14 F-10 4394 1,83 445 2,65 128,96 SQ-2 2507,71 2,8 440 4,32 152,86 SQ-2 2507,71 2,75 437 6,07 217,45 SQ-2 2526,95 6,72 437 26,28 385,27 SQ-2 2553,3 0,75 445 1,22 138,67 SQ-2 2597,35 4,66 440 20,57 422,75 KT-1 5210,63 3,43 442 10,68 223,46 KT-1 5223 3,76 446 13,54 275,61 нение не определено. В зоне выступа Бейсаньтай некоторые скважины вскрыли каменноугольные НГМП. Геохимические исследования показали, что аргиллиты с прослоями углей и углистые аргиллиты серпуховского яруса (C1s) характеризуются большим содержанием ОВ (TOC = 11,78 %) и высоким генерационным потенциалом (S1 + S2 = = 21,18 мг УВ/г породы), которые рассматриваются как нефтегазоматеринские [5] с ОВ смешанного преимущественно гумусового типа (II2 и III). Большая часть каменноугольных НГМП находится в главной зоне нефтеобразования (ГЗН) (Ro = 0,88 %), в более погруженных частях впадины они уже вошли в ГЗН [6], поэтому каменноугольные НГМП в центральной части впадины Фукан могут генерировать природный газ.

Пермскими НГМП являются аргиллиты свиты Пиндицюань, их мощность в скв. КТ-1 составляет 50 м, максимальная мощность отмечена в южной части впадины Фукан (около г. Урумчи) и составляет 250 м. Для характеристики качества пермских НГМП было проанализировано 25 образцов се- ро-черных аргиллитов, полученных из 4 скважин — В-56, F-10, SQ-2, KT-1 (таблица; см. рис. 1).

Содержание TOC в образцах варьирует от 0,46 до 6,72 % (в среднем 2,14 %), значение S ₁ + S ₂, характеризующее генерационный потенциал, изменяется от 0,49 до 26,28 мг УВ/г породы (в среднем 6,49 мг УВ/г породы). Из этого следует, что пермские НГМП богаты ОВ и имеют хороший генерационный потенциал. В образцах преобладает сапропелевое ОВ с керогеном типов II₁–II₂ (рис. 4). Степень зрелости ОВ большинства изученных образцов пород по значениям T _max (от 438 до 448 °C) соответствует градациям мезокатагенеза МК₂, что не противоречит результатам моделирования истории погружения пород и эволюции термического режима по данным бурения скв. КТ-1. Аргиллиты верхней подсвиты (P₂p²) свиты Пиндицюань начали генерировать УВ-флюиды в позднетриасовую эпоху и в настоящее время находятся в ГЗН (рис. 5; см. рис. 4). Геохимические исследования показали, что пермские НГМП накапливались в лагуне и/или соленом озере

FORMATION AND LOCATION OF OIL AND GAS POOLS

Рис. 4. Определение типа керогена и степени его зрелости по пиролитическим параметрам для пиндицюаньских НГМП восточной части впадины Фукан

Fig. 4. Determination of kerogen type and maturity using pyrolysis parameters — Pingdiquan source rocks of the Fukang Sag eastern part

Скважина ( 1 – 4 ): 1 — В-56, 2 — F-10, 3 — SQ-2, 4 — KT-1

Well ( 1 – 4 ): 1 — В-56, 2 — F-10, 3 — SQ-2, 4 — KT-1

в относительно восстановительных условиях седиментации [7].

Эволюция осадконакопления в пермском периоде

Седиментация пермских отложений контролировалась источниками сноса и палеоморфологией рельефа. Во время накопления свиты Вутунгоу в восточной части впадины Фукан значительную роль стали играть веерообразные дельты, отложения которых накапливались в краевых частях впадины на границе с палеоподнятиями (рис. 6 A–C).

Свита Вутунгоу в целом представляет собой ре-троградационную систему отложений веерообразной дельты (фан-дельты), в которой коэффициент песчанистости вверх по разрезу постепенно уменьшается (см. рис. 4).

Во время накопления нижней подсвиты площадь мелкого озера была небольшой. В это время в озере и по его подводным склонам накапливались отложения фронта веерообразной дельты, а около линии денудации на береговой равнине формировались песчаные осадки незначительной мощности (см. рис. 6 A). Позже при накоплении средней подсвиты во время трансгрессии произошло расширение площади озера и его углубление, при этом веерообразные дельты переместились на северо-восток (см. рис. 6 B). В устьях дельтовых проток на мелководье формировались многочисленные

Рис. 5. История погружения пиндицюаньских пород и эволюция термического режима по данным бурения скв. КТ-1

Fig. 5. History of Pingdiquan rocks subsidence and thermal regime evolution in accordance with КТ-1 well drilling data

Отражательная способность витринита, R _o (градации мезокатагенеза МК₁–МК₃; ГЗН — палеотемпературы 50–200 °С), % ( 1 – 3 ): 1 — 0,5–0,7, 2 — 0,7–1, 3 — 1–1,3

Vitrinite reflectance R _o (mesocatagenesis gradations МК₁– МК₃; Oil Window — paleotemperature 50–200 °С), % ( 1 – 3 ): 1 — 0.5–0.7, 2 — 0.7–1, 3 — 1–1.3

песчаные бары разной величины. Во время накопления верхней подсвиты озеро еще больше расширилось и углубилось, привнос терригенного материала из источников сноса сократился, поэтому площади веерообразных дельт уменьшились, как и число песчаных баров (см. рис. 6 C).

В процессе эволюции озерных обстановок осадконакопления сформировались песчаные тела как на фронтальной части веерообразной дельты, так и на береговой равнине. Песчаные тела на фронтальной части представлены мелкозернистыми и среднезернистыми песчаниками и песчанистыми конгломератами, в них отмечается хорошая сортировка и окатанность обломочного материала с незначительным количеством глинистого цемента, в то время как береговые валы вдоль русел и проток на дельтовой равнине формировались из конгломератов и песчанистых конгломератов с плохой сортировкой и высоким содержанием глинистого цемента (рис. 7).

Песчаники и конгломераты в свите Вутунгоу рассматриваются как коллекторы для нефти и газа пермских залежей. Поскольку пермские коллекторы в районах склона Фудун и центральной части впадины Фукан залегают глубже (> 4500 м), чем в районах обрамляющих выступов, они в целом характеризуются плохими фильтрационно-емкостными свойствами вследствие уменьшения ем-

ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

Рис. 6. Схемы эволюции озерных обстановок осадконакопления свиты Вутунгоу в восточной части впадины Фукан

Fig. 6. Schemes of evolution of lacustrine depositional environments — Wutungou Formation, eastern part of the Fukang Sag

0     10 км и1     2E KT1 : 3

A — накопление нижней подсвиты (P3wt1), B — средней (P3wt2), C — верхней (P3wt3).

• 1    — граница зоны отсутствия отложений — денудационно-эрозионной зоны; 2 — авандельтовые песчаные бары; 3 — эксплуатационные скважины.

Остальные усл. обозначения см. на рис. 3

A — accumulation of the lower sub-formation (P3wt1), B — middle (P3wt2), C — upper (P3wt3).

• 1    — boundary of the zone of the deposits absence — denudation-erosion zone; 2 — deltafront sand bars; 3 — development wells.

For other Legend items see Fig. 3

Рис. 7. Литологическая характеристика отложений свиты Вутунгоу, определенная по керну различных песчаных тел

Fig. 7. Lithological characteristics of Wutungou Formation deposits studied on core from different sand bodies

A — cкв. S-114, P3wt2, 2583,32–2583,75 м, среднезернистые песчаники, B — cкв. S-107, P3wt2, 2663,71–2664 м, среднезернистые песчаники с гравелитом, C — cкв. KT-1, Р3wt1, 5161 м, несортированные конгломераты.

• A, B — фронт веерообразной дельты, C — валы вдоль русел и проток на дельтовой равнине

  A — S-114 well, P 3 wt², 2583.32–2583.75 m, mediumgrained sandstone, B — S-107 well, P₃wt², 2663.71–2664 m, medium-grained sandstone with gravelstone, C — KT-1 well, Р₃wt¹, 5161 m, nongraded conglomerate.

A, B — front of fan-shaped delta, C — levees and distributary on delta plain костного пространства за счет уплотнения пород и действия вторичных катагенетических процессов. В скв. KT-1 коллекторы нижней (P3wt1) и средней (P3wt2) подсвит свиты Вутунгоу (5000–5100 м) характеризуются низкой открытой пористостью — 2,8–7 % (в среднем 5,1 %), что существенно отличается от коллекторских свойств в зоне выступов, где средняя пористость составляет 17,2 % [8]. В скв. KT-1 из вутун-гоуских коллекторов получены промышленные притоки нефти и газа с дебитами 290,6 и 1,1 ∙ 104 м3/сут соответственно. Вероятно, здесь тип коллектора порово-трещинный, связанный с разломами, что является ключевым фактором высоких дебитов.

Ловушки и залежи

В вутунгоуских отложениях восточной части впадины Фукан выделяются следующие основные генетические типы ловушек [9, 10]: структурные, связанные с тектоническими деформациями (как пликативными, так и дизъюнктивными), стратиграфические, включающие литологически экранированные и комбинированные (рис. 8).

FORMATION AND LOCATION OF OIL AND GAS POOLS

Рис. 8. Типы ловушек свиты Вутунгоу в отложениях чансинского яруса пермской системы по линии разреза В–В’ Fig. 8. Trap types of Wutungou Formation in the Permian Changxing Fm deposits in the section across В–В’ line

В                                Скв. F-30 Скв. SQ-6                 В'

1 — песчанистые конгломераты; 2 — песчаники; 3 — глинисто-песчанистые конгломераты; 4 — ловушки.

Линию разреза см. на рис. 1

1 — sandy conglomerate; 2 — sandstone; 3 — sandy-argillaceous conglomerate; 4 — traps.

For position of the section see Fig. 1

Стратиграфические и литологические ловушки формировались при расширении и углублении озера во время трансгрессии, глинистые отложения перекрывали уже образовавшиеся песчаные тела. Во время яньшаньской фазы мезозойской складчатости (J–K1) восточный борт впадины Фукан быстро воздымался, пласты осадочных пород в пределах выступа Бейсаньтай деформировались, образуя антиклинальные структуры. В это же время системы дизъюнктивных нарушений активизировались, на склоне выступа формировались тектонически экранированные ловушки. Перечисленные ловушки образовались раньше или во время вхождения пермских НГМП в ГЗН, поэтому можно предполагать, что в них поступала нефть при латеральной и вертикальной миграции УВ-флюидов из НГМП погруженной части впадины Фукан и формировались залежи нефти.

Флюидоупоры

Мощные пласты аргиллитов (10–160 м) верхней подсвиты Вутунгоу, а также триасовые глинистые отложения, широко развитые в восточной части впадины Фукан, являются региональной покрышкой и обеспечивают консервацию залежей нефти и газа.

Направление и пути миграции УВ-флюидов

УВ-флюиды мигрируют в основном по «доминирующим» каналам, которые в восточной части впадины Фукан и на склоне Фудун представлены моноклинально залегающими песчаными пласта- ми, способствующими латеральной миграции, и субвертикальными разломами, обеспечивающими вертикальную.

Песчаные пласты являются основными каналами миграции УВ-флюидов на большие расстояния. Дельтовые русловые песчаники верхней подсвиты (P3wt1) свиты Вутунгоу представляют собой непрерывный миграционный слой с хорошими коллекторскими свойствами, в который микронефть поступает из НГМП подсвиты P2p2 и далее латерально мигрирует до уже существующих ловушек на восточном склоне Фудун.

Разломы являются основными каналами для вертикальной миграции УВ-флюидов. Как уже отмечалось, во впадине развиты многочисленные разломы, которые могут служить путями вторичной миграции от пермских НГМП до ловушек в вутун-гоуских отложениях (см. рис. 2). Разломы во время и после тектонической активизации яньшаньской фазы мезозойской складчатости (J–K1) были проводящими. В это же время НГМП уже находились в ГЗН и генерировали микронефть, разломы контролировали миграцию нефти.

Эрозионные зоны с вторичными коллекторами, которые приурочены к границам несогласий, могут быть также путями латеральной миграции УВ-флюидов [11]. В осадочном разрезе в восточной части впадины Фукан отмечается два региональных несогласия — в подошве свиты Пиндицюань и между свитами Пиндицюань и Вутунгоу.

ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

Выводы

На основании проведенных исследований авторы статьи считают, что в пермских отложениях во впадине Фукан и на склоне Фудун существовали перечисленные ниже благоприятные условия для формирования залежей нефти и газа, поскольку в их пределах происходила генерация, аккумуляция УВ-флюидов и консервация залежей:

• 1)    аргиллиты свиты Пиндицюань, являющиеся нефтегазоматеринской породой, имеют хороший генерационный потенциал и могли обеспечить достаточное количество УВ-флюидов для залежей свиты Вутунгоу (P₃wt);

• 2)    во время накопления свиты Вутунгоу как во впадине Фукан, так и на склоне Фудун, во фрон-

• тальной части веерообразной речной дельты и на равнине отлагались песчаные тела, формируя резервуары для нефти и газа;

• 3)    нефть и газ, образовавшиеся в очаге генерации в нефтегазоматеринских породах (P₂p²) в погруженной части впадины Фукан, мигрировали по моноклинально залегающим песчаным пластам, по разломам и зонам региональных несогласий до уже существовавших в это время ловушек и аккумулировались в них, региональные флюидоупоры верхней части свиты Вутунгоу и глинистые триасовые породы обеспечивали консервацию залежей в восточной части впадины Фукан и на ее склоне Фудун.