Закономерности изменения степени катагенеза ОВ пород больших глубин в связи с прогнозом нефтегазоносности: На примере глубоких и сверхглубоких скважин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.12, кандидат геолого-минералогических наук Беляева, Галина Леонидовна

• Беляева, Галина Леонидовна
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Беляева, Галина Леонидовна

4 Стр.

ВВЕДЕНИЕ.

1. Основные представления о роли катагенетических факторов при прогнозе нефтегазоносности больших глубин.

1.1. О катагенезе ОВ пород.

1.2. Особенности нефтегазоносности в зонах развития мезо- и апокатагенеза.

1.3. Применение степени катагенеза ОВ пород при оценке ресурсов УВ.

2. Методы определения степени катагенеза ОВ.

2.1. Отражательная способность витринита.

2.2. Пиролиз ОВ по методу Rock-Eval 6.

2.3. Палеонтологические методы определения степени катагенеза

2.4. Минералогические методы определения степени катагенеза ОВ

2.5. Геохимические и физико-химические методы.

3. Закономерности вертикальной катагенетической зональности в

§ районах бурения глубоких и сверхглубоких скважин.

3.1. Скважина Берта Роджерс 1 (США).

3.2. 1-Колвинская параметрическая скважина.

3.3. Тимано-Печорская глубокая опорная скважина.

3.4. Тюменская сверхглубокая скважина (СГ-6).

3.5. Ен-Яхинская сверхглубокая параметрическая скважина (СГ-7)

3.6. Скважины зоны уральских надвигов.

3.7. Закономерности изменения степени катагенеза ОВ пород на больших глубинах.

4. Качественная и количественная оценка ресурсов УВ для районов бурения глубоких и сверхглубоких скважин.

4.1. Тимано-Печорская НГП. ф 4.2. Север Западно-Сибирской НГП.

5. Степень катагенеза ОВ пород как один из ведущих критериев оценки нефтегазоносности больших глубин.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Закономерности изменения степени катагенеза ОВ пород больших глубин в связи с прогнозом нефтегазоносности: На примере глубоких и сверхглубоких скважин»

Актуальность проблемы. Степень катагенеза органического вещества (ОВ) как параметр, характеризующий преобразование ОВ в результате увеличения глубины погружения и температур все более широко применяется в нефтегазовой геологии как в России, так и за рубежом в связи с успешным его использованием для оценки некоторых аспектов формирования залежей углеводородов (УВ), а именно определения зон генерации, масштабов эмиграции и направлений миграции УВ, а также фазового состояния УВ. При этом уровень изученности закономерностей изменения степени катагенеза ОВ пород больших глубин (более 4 км) в обычно жестких палео- и современных термобарических условиях пока крайне недостаточен. В то же время, в связи с истощением ресурсов углеводородов в верхних горизонтах, во многих регионах России все большее внимание уделяется перспективам нефтегазоносности глубокопогруженных отложений. Для эффективной оценки перспектив нефтегазоносности глубоких горизонтов необходима разработка специфических критериев и показателей, одним из которых может быть степень катагенеза ОВ пород как комплексный параметр, характеризующий многие аспекты процессов нефтегазообразования и нефтегазонакопления. В связи с этим все более актуальной становится проблема детального изучения закономерностей изменения степени катагенеза ОВ пород на больших глубинах и ее роли в формировании нефтегазоносности. Проводимое в разных регионах России глубокое и сверхглубокое параметрическое бурение создает основу для решения такой проблемы.

Цель работы. Изучить особенности изменения степени катагенеза ОВ пород больших глубин районов бурения глубоких и сверхглубоких скважин Тимано-Печорской и севера Западно-Сибирской НГП и оценить роль катагенетических факторов при формировании нефтегазоносности.

Основные задачи.

1. Изучить современные представления о роли катагенетических факторов при прогнозе нефтегазоносности больших глубин.

2. На основе различных методов определения степени катагенеза ОВ пород провести исследования и выявить закономерности изменения вертикальной катагенетической зональности в разрезах Колвинской глубокой параметрической, Тимано-Печорской глубокой опорной, Тюменской сверхглубокой параметрической, Ен-Яхинской сверхглубокой параметрической и других скважин и проследить их связь с нефтегазоносностью.

3. Провести количественную оценку ресурсов УВ глубоких горизонтов районов бурения глубоких и сверхглубоких скважин.

Научная новизна работы.

Впервые обоснованы особенности катагенеза ОВ больших глубин, связанные с жесткими термобарическими условиями, появлением твердых битумов, частым развитием магматизма и др. Обоснована информативность для определения катагенеза ОВ больших глубин витринитовой палеогеотермии и пиролиза ОВ. Количественно описаны закономерности изменения отражательной способности витринита с глубиной и на их основе построены геолого-статистические модели. По результатам изучения разрезов скважин выделены ранее неизвестные глубинные газоматеринские свиты в районе Большого Уренгоя. Получены фактические данные, подтверждающие широкое развитие нарушений катагенетической зональности в надвиговых зонах, прилегающих к Уралу. На основании фактических данных по катагенетической зональности и нефтегазоносности обоснована нижняя граница существования нефтей. Выполнена оценка прогнозных ресурсов УВ глубокопогруженных отложений с использованием адаптированного к большим глубинам объемно-генетического метода. Обоснована необходимость применения степени катагенеза ОВ пород как критерия прогноза нефтегазоносности больших глубин.

1. Установлено влияние твердых битумов на отражательную способность витринита и пиролитический показатель Тшах в жестких термобарических условиях больших глубин.

2. Обоснованы закономерности изменения отражательной способности различных видов витринита (сингенетичного, переотложенного и контаминированного твердыми битумами) на больших глубинах севера Западной Сибири по данным микропетрографических исследований и геолого-статистического моделирования.

3. Выделена новая зона генерации газообразных углеводородов в пределах триасовых отложений на севере Западной Сибири.

4.0боснована необходимость использования степени катагенеза ОВ в качестве критерия оценки нефтегазоносности больших глубин.

Реализация результатов исследований и практическая значимость. Результаты исследований вошли в отчеты по тематике МПР РФ, внедрены во ФГУП НПЦ «Недра». Практическое значение работы состоит в решении ряда методических вопросов определения степени катагенеза ОВ пород глубокопогруженных комплексов, в частности, уточнение зональности катагенеза по Тшах и обоснование дополнительных факторов, влияющих на отражательную способность витринита. Полученные данные служат основой для прогноза нефтегазоносности отложений ниже освоенных глубин в районах бурения глубоких и сверхглубоких скважин Тимано-Печорской и северной части Западно-Сибирской НГП. Предложенное включение степени катагенеза ОВ пород в качестве критерия оценки нефтегазоносности позволит повысить эффективность ГРР на нефть и газ на больших глубинах.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 10 статьях, докладывались на научно-практической конференции «Геология и полезные ископаемые Западного Урала» (Пермь, 2001); Всероссийском совещании «Бурение сверхглубоких и глубоких параметрических скважин. Состояние технологии бурения, комплексных исследований и основные направления повышения эффективности» (Ярославль, 2001), «Научных чтениях памяти П.Н. Чирвинского» (Пермь, 2002, 2004, 2005).

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, изложена на 191 стр. машинописного текста, включает 42 рисунка, 14 таблиц и список литературы 142 наименования.

Заключение диссертации по теме «Геология, поиски и разведка горючих ископаемых», Беляева, Галина Леонидовна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ф Основные научные и практические результаты работы сводятся к следующему.

На основании использования комплекса методов для определения степени катагенеза ОВ пород получены новые данные, указывающие на большую эффективность при исследовании глубокопогруженных отложений витринитовой палеогеотермии и пиролиза ОВ приборным комплексом Rock-^ Eval 6. Уточнено соотношение между отражательной способностью витринита R0 и пиролитическим показателем Тшах, позволяющее более корректно проводить идентификацию высоких стадий катагенеза. Научно обосновано, что при определении степени катагенеза ОВ пород больших глубин необходимо учитывать влияние таких дополнительных факторов, как магматизм, наличие твердых битумов, развитие витринита различных Щ генетических типов и его высокую анизотропию по отражательной способности. Для глубокопогруженных отложений севера Западной Сибири разработаны геолого-статистические модели, позволяющие разделять витринит на сингенетичный, переотложенный и битуминозный (контаминированный твердыми битумами). Кроме того, количественно описаны закономерности возрастания ОСВ с глубиной в соответствии с ^ проявлениями углефикационных скачков.

По комплексу методов реконструирована глубинная зональность катагенеза ОВ пород в разрезе Ен-Яхинской сверхглубокой скважины, внесены коррективы в изменение соответствующей зональности Тюменской, Тимано-Печорской, Колвинской и других глубоких и сверхглубоких скважин. Показано, что в различных регионах с разным возрастом осадочных ф отложений на глубинах 4-7 и более км породы характеризуются катагенезом от МКз до АК3-4. Более растянутая катагенетическая зональность на больших глубинах в разрезах скважин Колвинской, Тимано-Печорской и Берта Роджерс-1 по сравнению со скважинами севера Западной Сибири обусловлена более древним возрастом осадочных бассейнов и широким развитием карбонатных пород. В зонах надвиговых дислокаций, примыкающих к Уралу, выявлено широкое развитие нарушений региональной катагенетической зональности.

В разрезах изученных глубоких и сверхглубоких скважин обоснована глубинная граница существования нефтей, которая подтверждена результатами изучения нефтегазоносности, данными испытаний и исследованиями битуминозности пород. Эта граница в изученных разрезах в основном соответствует глубинам 4,2 - 5,0 км, ниже которых могут быть обнаружены только газ и газоконденсат.

На больших глубинах по комплексу литолого-фациальных данных, содержанию и типу ОВ обосновано выделение НГМ свит с различным генерационным потенциалом. При этом в триасовых впадинах севера Западной Сибири впервые выявлены газоматеринские свиты с высоким потенциалом генерации. Выполнена количественная оценка ресурсов УВ районов бурения глубоких и сверхглубоких скважин на базе усовершенствованного автором объемно-генетического метода. Полученные данные позволили переосмыслить роль глубоких горизонтов осадочного чехла в формировании нефтегазоносности не только на больших, но и на промышленно освоенных нефтегазодобывающей промышленностью глубинах.

На основе обоснования ведущей роли степени катагенеза ОВ пород в качестве критерия оценки нефтегазоносности больших глубин разработаны конкретные рекомендации ее использования на различных этапах и стадиях ГРР.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Беляева, Галина Леонидовна, 2005 год

1. Аммосов И.И., Горшков В.И., Гречишников Н.П. Палеотемпературы преобразования нефтегазоносных отложений. М.: Наука, 1980. - 112 с.

2. Аммосов И.И., Горшков В.И., Гречишников Н.П., Калмыков Г.С. Палеогеотермические критерии размещения нефтяных залежей. М.: Недра, 1977,- 157 с.

3. Белоконь Т.В. О глубинной нефтегазовой геологии// Результаты глубокого и сверхглубокого бурения, проблемы нефтегазоносности и рудоносности: Сб. науч. тр. КамНИИКИГС. Пермь, 2000. - С. 5-13.

4. Белоконь-Карасева Т.В., Горбачев В.И., Башкова С.Е., Беляева Г.Л., Ехлаков Ю.А. Перспективы нефтегазоносности глубокопогруженных отложений севера Западной Сибири по данным сверхглубокого бурения. В печати.

5. Белонин М.Д. Методика оценки величины и структуры потенциальных ресурсов углеводородов на больших глубинах (более 4500 м) // Закономерности размещения и критерии прогноза глубоких и сверхглубоких залежей нефти и газа. Д.: ВНИГРИ, 1982. - С. 53-76.

6. Белонин М.Д., Неручев С.Г., Симаков С.Н., Якуцени В.П. Научные основы и проблемы прогнозирования нефтегазоносности больших глубин // ф Условия нефтегазообразования на больших глубинах. М.:Наука, 1988. - С.14.19.

7. Болдушевская Л.Н. Геохимические критерии прогноза нефтегазоносности мезозойских отложений Енисей-Хатангского у регионального прогиба и северо-востока Западно-Сибирской плиты.

8. Автореферат дис. канд.геол.-мин. наук. Новосибирск, 2001. - 22 с.

9. Вассоевич Н.Б., Неручев С.Г., Лопатин Н.В. О шкале катагенеза в связи с нефтеобразованием// Горючие ископаемые: Проблемы геологии и геохимии нафтидов и битуминозных пород. М.: Наука, 1976. - С. 47-62.

10. Вассоевич Н.Б., Лопатин Н.В. Нефтематеринский потенциал и его реализация в процессе литогенеза// В кн.: Ресурсы энергетического сырья. Горючие ископаемые. М.: Наука, 1980. - С. 71-94.

11. Вассоевич Н.Б., Соколов Б.А., Конюхов А.И. Литолого-геохимические критерии нефтегазоносности глубокопогруженных горизонтов // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 1976. - №7. - С. 55-60.

12. Воинов А.С. Тектоническая деструкция осадочного чехла Верхнепечорской впадины и ее связь с нефтегазоносностью // Геология и минерально-сырьевые ресурсы европейского северо-востока СССР: Проблемы минерального сырья. Сыктывкар: 1994. - С. 271-278.

13. Геология и геохимия нефти и газа/ Под ред. Б.А. Соколова. М.:МГУ, 2000. - 384 с.

14. Геохимические методы поиска нефти и газа за рубежом/ А.В. Петухов, Е.В. Кучерук, Л.И. Митрофанова, С.Г. Кулагин // Обзор сер. «Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений» М.: ВНИИОЭНГ, 1989. - С. 23-26.

15. Глебовская Е.А. Применение инфракрасной спектрометрии в нефтяной геологии. Л.: Недра, 1971. - 140 с.

16. Глубинное строение западного склона Урала в районе Сочьинской антиклинали (по данным бурения параметрической скважины 1-Верхняя Сочь)/ Под ред. В.А.Дедеева Сыктывкар, 1997. - 80 с.

17. Грейнер Н.Н., Заверткин В. Л., Прокофьева Л.М. Перспективы рационального использования ресурсного потенциала топливно-энергетического сырья// Разведка и охрана недр. 2002. - №6-7.- С.12-15.

18. Гречишников Н.П. Отражательная способность витринита показатель истории геологического развития// Сов. геология. - 1973. - №10. - С. 135-140.

19. Дмитриева Т.П. Основные геологические особенности больших глубин, подлежащие учету при оценке нефтегазоносности недр// Закономерности размещения и критерии прогноза глубоких и сверхглубоких залежей нефти и газа. Л.:ВНИГРИ, 1982. - С. 76-97.

20. Ермаков В.И., Скоробогатов В.А. Образование углеводородных газов в угленосных и субугленосных формациях. М.: Недра, 1984. - С. 1-93; 131160; 186-205.

21. Ермаков В.И., Скоробогатов В.А. Тепловое поле и нефтегазоносность молодых плит СССР. М.: Недра, 1986. - 222 с.

22. Журавлев А.В. Термальные изменения верхнедевонско-нижнекаменноугольных отложений севера Урала (по индексам окраски конодонтов) // Литология и нефтегазоносность карбонатных отложений. Мат. Второго Всеросс. литол. совещ. Сыктывкар: 2001.- С. 30-31.

23. Зоны нефтегазонакопления окраин континентов / Ю.Н. Григоренко, И.М. Мирчинк, М.Д. Белонин, B.C. Соболев и др. М.: ООО «Геоинформцентр», 2002. - 432 с.

24. Калмыков Г.С. Витринит, его отражательная способность и методы определения// Петрология углей и парагенез горючих ископаемых. М.: Наука, 1967.-С. 81-124.

25. Калмыков Г.С. Катагенез и палеотемпературы Пермского Прикамья и Приуралья// Проблемы геологии нефти. Геохимия и гидрогеология нефтяных и газовых месторождений. Вып 8. М.: ИГиРГИ, 1976

26. Карнюшина Е.Е. Осадочные формации в зоне катагенеза нефтегазоносных бассейнов. М.: АО «Институт гидропроект», 2000. 93 с.

27. Катагенез и нефтегазоносность/ Г.М. Парпарова, С.Г. Неручев, А.В. Жукова и др. Л.: Недра, 1981. - 240 с.

28. Кинчелло Р., Скотт Д. Бурение скважины глубиной 9590 м // Инженер-нефтяник. 1974. - №7-8.- С. 15-18.

29. Корляков С.Г. Результаты разведки глубоких залежей нефти и газа и геологические условия их залегания в США //Закономерности размещения и критерии прогноза глубоких и сверхглубоких залежей нефти и газа. -Л.:ВНИГРИ, 1982. С. 40-52.

30. Корценштейн В.Н. О роли и месте органической геохимии в изучении проблем нефтегазоносности осадочного покрова и сопредельных с ним водонапорных систем// Проблемы происхождения нефти и газа. М.: Наука, 1994.-С. 31-46.

31. Корчагина Ю.И., Четверикова О.И. Методы интерпретации аналитических данных о составе рассеянного органического вещества. М.:1. Недра, 1980. -227 с.

32. Корчагина Ю.И., Четверикова О.И. Методы оценки генерации углеводородов в нефтепродуцирующих породах. М.: Недра, 1983. - 221 с.

33. Кристаллический фундамент Татарстана и проблемы его нефтегазоносности (п/ред. Р.Х. Муслимова, Т.А. Лапинской). Казань, Дента, 1996.-487 с.

34. Ларская Е.С. Диагностика и методы изучения нефтегазоматеринскихтолщ. М.: Недра, 1983. - 196 с.

35. Лебедев Б.А., Парпарова Г.М., Чистякова А.С. Углепетрографический метод диагностики твердых битумов классов керитов и антраксолитов. -Труды ВНИГРИ, 1975.- вып. 371. С. 79-94.

36. Лопатин Н.В. Образование горючих ископаемых. М.: Недра, 1983.1. Щг 192 с.

37. Максимов С.П., Кунин Н.Я., Сардонников Н.М. Цикличность геологических процессов и проблемы нефтегазоносности. М.: Недра, 1977. - 280 с.

38. Максимов С.П., Дикенштейн Г.Х., Лоджевская М.И. Формирование и размещение залежей нефти и газа на больших глубинах. М.: Недра, 1984.287 с.

39. Меленевский В.Н., Фомин А.Н. О глубинной зональности нефте- игазообразования // Геология нефти и газа. №7, 1997. - С. 4-7.

40. Методические рекомендации по комплексным геологическим, петрографо-минералогическим, геохимическим, петрофизическим,геофизическим, гидрогеологическим исследованиям сверхглубоких скважин. Ленинград, ВСЕГЕИ, 1986. 49 с.

41. Методическое руководство по количественной и экономическойоценке ресурсов нефти, газа и конденсата России. М.: ВНИГНИ, 2000. С.30-44.

42. Методические указания по количественной оценке прогнозных ресурсов нефти, газа и конденсата. М.: ВНИГНИ, 1983. С. 45-71, 78-94.

43. Методы оценки перспектив нефтегазоносности. Под ред. Н.И. Буяловаи В.Д. Наливкина. М.: Недра - 1979.- С. 105-130.

44. Немченко Н.Н., Ровенская А.С., Шоелл М. Происхождение природных газов гигантских газовых залежей севера Западной Сибири // Геология нефти и газа. 1999. - №1-2 - С. 45-56.

45. Неручев С.Г., Моисеева О.Б., Климова Л.И., Смирнов B.C. Моделирование процессов миграции и аккумуляции нефти и газа в ловушках // Геология и геофизика. 2000. - т. 41, №8.- С. 1145-1164.ф Нефтегазоносность больших глубин. М: Наука, 180. - 118 с.

46. О ресурсах углеводородов глубоких горизонтов района бурения Тюменской сверхглубокой скважины/ С.Е. Башкова, Т.В. Карасева и др.

47. Геологическое изучение и использование недр. Науч.-техн. инф. сборник/ Геоинформцентр. М.: 2003. - Вып.4. - С. 3-9.

48. Осадочные бассейны и нефтегазоносность: Докл. сов. геологов на

49. XXVIII сес. Междунар. геол. конгр. (Вашингтон, 1989). М.: Наука, 1989. -181 с.

50. Особенности литогенеза нефтегазоносных толщ в разных условиях / Н.А. Еременко, И.Д. Зхус и др.// Литология на новом этапе развития геологических знаний. М.: Наука, 1981. - С. 91-104.

51. Палеотемпературы зон нефтеобразования. М.: Наука, 1975. - 112 с.

52. Парпарова Г.М., Жукова А.В. Углепетрографические методы в изучении осадочных пород и полезных ископаемых. Л.: Недра, 1990.- 308 с.

53. Перродон А. Формирование и размещение месторождений нефти и газа. М.: Недра, 1991. 359 с.

54. Перспективы нефтегазоносности больших глубин. М.: Наука, 1985.1. Г 96 с.

55. Петрография углей СССР. Под ред. И.Э. Вальц. Л.: Недра, 1982.191 с.

56. Петрология органических веществ в геологии горючих ископаемых/ И.И. Аммосов., В.И. Горшков, Н.П. Гречишников и др. М.: Наука, 1987. -333 с.

57. Петрология углей/ Э. Штах, М.-Т. Маковски, М. Тейхмюллер и др.

58. Пер. с англ. М: Мир, 1978. - 554 с.

59. А приоритетных направлений геологоразведочных работ:

60. Тез.докл.Всерос.науч.-практ.конф.- Пермь, 2000.- С. 216-218.

61. Польстер JI.A., Висковский Ю.А., Садыкова П.И. Историко-генетический метод изучения нефтегазоносных бассейнов // Условия образования нефти и газа в осадочных бассейнах. М.: Наука, 1977.- С. 56-64.

62. Полякова И.Д., Борукаев Г.Ч. Геохимические особенности образования и разрушения нефти на больших глубинах // Геология нефти и газа. 1999. -№ 3-4. - С. 34-39.