Луканова, Олеся Олеговна. Геолого-геохимические условия нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавказья

Короткий опис

Луканова, Олеся Олеговна. Геолого-геохимические условия нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавказья : диссертация ... кандидата геолого-минералогических наук : 25.00.12 / Луканова Олеся Олеговна; [Место защиты: Кубан. гос. ун-т].- Краснодар, 2011.- 168 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-4/122

СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ
(ОАО «СевКавНИПИгаз»)
На правах рукописи
ЛУКАНОВА ОЛЕСЯ ОЛЕГОВНА
ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ПАЛЕОЦЕН-ЭОЦЕНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
ЦЕНТРАЛЬНОГО И ВОСТОЧНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ
Специальность 25.00Л2 Геология, поиски и разведка нефтяных
и газовых месторождений
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата геолого-минералогических наук
Научный руководитель:
кандидат гео л. - минерал, наук, доцент,
академик МАМР, чл. - кор. АТН РФ Ярошенко А. А.
/
/
Краснодар 2011 /
стр
Введение 3
1 Геологическое строение и нефтегазоносность палеоцен-эоценовых отло¬жений 9
1.1 Состояние изученности отложений 9
1.2 Литолого-стратиграфическая характеристика разреза 14
1.3 Тектоника 23
1.4 Нефтегазоносность 32
1.4.1 Краткая характеристика залежей углеводородов 32
1.4.2 Состав и свойства нефтей и газов 41
1.5 Гидрогеологические условия и термобарический режим 51
1.5.1 Гидрогеохимическая и гидродинамическая характеристика.... 51
1.5.2 Современные геотермические условия 56
1.5.3 Пластовые давления 60
2 Палеогеографические и фациальные условия формирования палеоцен-
эоценовых отложений и накопления органического вещества 62
3 Оценка нефтегазоматеринского потенциала пород 77
3.1 Геохимическая характеристика пород 77
3.2 Геохимическая характеристика органического вещества пород по
данным физико-химических методов анализа 81
3.3 Геохимическая характеристика органического вещества пород по
данным экспресс-пиролиза «Rock-Eval» 91
3.4 Методические аспекты определения типа органического вещества... 94
3.5 Нефтегазоматеринские породы и характеристика их генерационно¬го потенциала 104
3.6 Корреляция рассеянного органического вещества пород и нефтей... 114
4 Условия генерации углеводородов и формирования их скоплений 116
4.1 Катагенез органического вещества пород 116
4.2 Генерационная зональность углеводородов 128
4.3 Термобарическая зональность углеводородных скоплений 142
5 Количественная оценка перспектив нефтегазоносности палеоцен-
эоценовых отложений по геохимическим показателям 144
Заключение 157
Список использованной литературы 160
?
Актуальность проблемы. В условиях сокращения минерально-сырьевой базы, обусловленного истощением залежей углеводородов (УВ) в мезозойских от¬ложениях Центрального и Восточного Предкавказья и невысокой эффективностью проводимых здесь геологоразведочных работ (ГРР), все более очевидной стано¬вится необходимость оценки перспектив нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений, как одного из объектов прироста запасов УВ. Несмотря на длительный период изучения палеоцен-эоценовых отложений на территории Ставропольского края состояние их изученности в настоящее время, на фоне высокой степени осво¬енности ресурсов УВ в регионе в целом, остается недостаточным для решения многих актуальных проблем нефтегазоносности, связанных, прежде всего, со спе¬цифическими условиями формирования ловушек и залежей УВ в нетрадиционных породах-коллекторах (глинистые, глинисто-карбонатные) и т. п.
Цель работы. Обоснование перспектив нефтегазоносности палеоцен- эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавказья (территория Ставропольского края) на базе обширного геолого-геохимического материала, по¬лученного с помощью современных аналитических методов исследований.
Основные задачи работы:
1. Изучение особенностей геологического строения и нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений, палеогеографических и фациальных условий их формирования и накопления органического вещества (ОВ).
2. Установление закономерностей изменения по площади и разрезу свойств и состава ОВ и УВ палеоцен-эоценовых отложений.
3. Выявление особенностей катагенетических преобразований ОВ палео-цен-эоценовых отложений.
4. Обоснование условий генерации УВ и формирования их скоплений в палеоцен-эоценовых отложениях с использованием результатов геохимических методов исследований.
5. Качественная и количественная оценка перспектив нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавказья
(территория Ставропольского края) по геохимическим показателям.
Объект исследования. В основу диссертационной работы положены ре¬зультаты научных исследований, выполненных автором в период с 2004 по 2011 годы и базирующихся на данных бурения, гидрогеологических, геофизических и геохимических материалах по более 300 скважинам, пробуренным на террито¬рии Центрального и Восточного Предкавказья (Ставропольский край), изучения кернового материала (около 1400 образцов пород, в т.ч. микроскопическое изу¬чение 70 шлифов), на анализе устьевых и глубинных проб нефтей (134 пробы), свободных, попутных и водорастворенных газов (80 проб), многочисленных публикациях по исследуемой проблеме.
Для решения поставленных в ходе работы над диссертацией задач автором были исследованы образцы пород палеоцен-эоценового возраста из пробуренных в Ставропольском крае скважин, подвергшиеся геохимическим исследованиям в специализированных лабораториях НИИ ПНТ НП, ИГиРГИ и ОАО «СевКавНИ- ПИгаз». В частности, в работе использовались данные о содержании в породах органического углерода (180 определений), результаты люминесцентно- битуминологического (около 1000 определений) и пиролитического (в модифи¬кации «Rock-Eval» - 184 определения) анализов, а также результаты определений отражательной способности витринита.
Научная новизна.
1. На основе анализа результатов комплекса геохимических методов изуче¬ния ОВ палеоцен-эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавка¬зья и детальных исследований палеогеографических и фациальных условий их формирования выявлены генетические типы (подтипы) рассеянного в породах ОВ и впервые составлены схемы, отражающие закономерности его распространения.
2. Разработана новая модель катагенетического преобразования ОВ и генера¬ции УВ в нефтегазоматеринских породах (НГМП) палеогена изучаемой территории с использованием результатов люминесцентно-битуминологического, пиролитиче¬ского и углепетрографического анализов рассеянного в породах ОВ, а также дан¬ных о современных и палеотермобарических условиях недр.
3. Впервые составлена схема раздельного прогноза на нефть и газ палеоцен- эоценовых отложений по комплексу геохимических показателей.
4. Проведена количественная оценка перспектив нефтегазоносности па- леоцен-эоценовых отложений территории исследования с использованием новой геолого-геохимической информации.
Практическая значимость работы. Использование разработанной моде¬ли катагенетического преобразования ОВ пород палеогенового возраста и гене¬рации УВ, а также построенной с ее помощью схемы раздельного прогноза на нефть и газ позволяет достаточно точно определять граничные интервалы про¬явления главной фазы нефтеобразования (ГФН) в процессе катагенеза и выяв¬лять положение главной зоны нефтеобразования (ГЗН) как в разрезе отложе¬ний, так и в плане на территории их распространения. Результаты, полученные автором, могут быть использованы при планировании ГРР на нефть и газ в пре¬делах Центрального и Восточного Предкавказья. Разработки автора, касающие¬ся оценки ресурсной базы УВ палеоцен-эоценовых отложений восточных и юго¬восточных районов Ставропольского края, использовались при выполнении 4 научно-исследовательских отчётов НИИ ПНТ НП и ОАО «СевКавНИПИгаз», выполненных для Территориального агентства по недропользованию по Ставро¬польскому краю, ЗАО «Юг-Георесурс» и ОАО «Газпром».
Реализация результатов работ. Результаты проведенных исследований от¬ражены в 4 научно-исследовательских отчётах НИИ ПНТ НП и ОАО «СевКавНИ¬ПИгаз», выполненных для Территориального агентства по недропользованию по Ставропольскому краю (2004 г.), ЗАО «Юг-Георесурс» (2006 г.) и ОАО «Газпром» (2007 - 2008 гг.).
Апробация и публикации результатов работ. Основные положения дис-сертационной работы прошли первичную апробацию на XXXIV, XXXV и XXXVIII научно-технических конференциях по итогам работы профессорско¬преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2004, 2005 и 2008 годы (Ставрополь, 2005, 2006, 2009 гг.); Ill, IV научно-практических конфе¬ренциях молодых ученых и специалистов «Газовой отрасли — энергию молодых ученых!» (Ставрополь, 2008, 2010 гг.); XII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука — Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь,
2008 г.); VIII Международной научно-практической конференции студентов, ас¬пирантов и научных работников «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии» (Астрахань,
2009 г.); IX Международной конференции «Новые идеи в науках о земле» (Моск¬ва, 2009 г.); VII Международной научно-практической конференции «Проблемы добычи газа, газового конденсата, нефти» (Кисловодск, 2010 г.).
Публикации: Основные положения диссертации освещены в 13 работах, из них три — в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ: «Газовая про¬мышленность» № 5 за 2010 г., «Геология нефти и газа» № 6 за 2010 г., «Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений» № 2 за 2011 г.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 168 страницах, иллюстрируется 59 рисунками, со¬держит 8 таблиц и список использованной литературы из 90 наименований.
Работа выполнена в ОАО «СевКавНИПИгаз» под научным руководством кандидата геол.-минерал. наук, доцента, академика МАМР Ярошенко А.А., кото¬рому автор выражает искреннюю благодарность за всестороннюю помощь при работе над диссертацией. Его чуткое руководство, конструктивная критика и ак¬тивная поддержка были неоценимы при выполнении данной работы.
Автор благодарит за оказанное содействие и поддержку генерального ди¬ректора ОАО «СевКавНИПИгаз», заслуженного деятеля науки РФ, доктора техн. наук, профессора Р.А. Гасумова.
Автор выражает благодарность за консультации в процессе исследований и помощь в ознакомлении с необходимыми материалами П.В. Бигуну, А.Г. Ке¬римову, С.А. Скрипкину и другим ученым и специалистам.
В работе использовались следующие основные аббревиатуры и условные символы:
УВ - углеводороды;
ОВ - органическое вещество;
РОВ — рассеянное органическое вещество;
Сорг (ТОС) — содержание органического углерода в породе, %;
ХБ и СББ— хлороформенный и спиртобензольный битумоиды, %;
— битумоидный коэффициент, %;
ГНО - газонефтеносная область;
НГО — нефтегазоносная область;
НГР - нефтегазоносный район;
ЗНГН — зона нефтегазонакопления;
НТК - нефтегазоносный комплекс;
ГРР — геологоразведочные работы;
СС - Ставропольский свод;
МВ — Минераловодский выступ;
НС - Ногайская ступень;
ПСП — Прикумская система поднятий;
ТКПП - Терско-Каспийский передовой прогиб;
ЗМП - зона Манычских прогибов;
НГМП - нефтегазоматеринская порода; '
ЗСВ — Западно-Ставропольская впадина;
ВСВ - Восточно-Ставропольская впадина;
ГФН и ГЗН - главная фаза и зона нефтеобразования;
ВНК - водонефтяной контакт; п - количество анализов;
Мх — среднее значение параметра; ох - стандартное отклонение;
■э
гп„ - пластовый газовый фактор, м /т;
Рпл — пластовое давление, МПа;
grad Pm - градиент пластового давления, МПа/100 м;
Ка — коэффициент аномальности пластового давления;
АВПД и АНПД - аномально высокое и низкое пластовое давление МПа; tm — пластовая температура, °С;
Рнас ~ давление насыщения нефти газом, МПа;
Рст {Рт ) ~ стандартная (пластовая) плотность нефти, кг/м ; рг - относительная плотность газа по воздуху, д.ед.; рп - плотность нефтегазоматеринских пород, г/см ;
М, N, А - содержание метановых, нафтеновых, ароматических углеводородов, %;
S, П, С+А - содержание в нефти серы, твердых парафинов, смол и асфальтенов, %;
Кф - содержание нафтено-ароматических углеводородов;
R° — отражательная способность витринита, %;
ПК (МК, АК) - прото- (мезо-, апо-) катагенез;
Изопреноиды: Рг - пристан; Ph — фитан; •
S) - содержание свободных УВ, мг УВ/г породы;
У? — остаточный нефтяной потенциал, мг УВ/г породы;
РР - полный нефтегазогенерационный потенциал, мг УВ/ г породы;
Тмах — температура максимального выхода углеводородов, °С;
Ш0в (Шк) - водородный индекс органического вещества (керогена), мг УВ/г Сорг Н1„гек и Н10 - текущее и начальное значение водородного индекса, мг УВ/г Сорг; ХМС - хроматомасс-спектрометрия;
ГЖХ - газо-жидкостная хроматография;
ИКС и ААС - инфракрасная и атомно-адсорбционная спектрометрия; qeHH и qen? - плотность генерации нефти и газа, т/км2 и нм3/км2; q3MH и q3 - плотность эмиграции нефти и газа, т/км2 и нм3/км2;
Кпревр.ов ~ коэффициент превращенности органического вещества, д.ед.

Список літератури

Проведённые исследования позволяют сделать следующие выводы о геоло-го-геохимических условиях нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавказья (территория Ставропольского края):
1. Реконструкция литолого-фациальных и палеогеографических условий осадконакопления показала, что в течение палеоценовой и эоценовой эпох в пре-делах изучаемой территории состав ОВ формировался в основном за счет планк-тоногенного материала с разной долей участия континентальной органики, при-носимой с суши проточными водами в растворенном в воде или взвешенном со-стоянии. При этом наиболее благоприятные условия для захоронения большого количества органического материала существовали в Восточном Предкавказье.
2. Анализ результатов исследований состава и свойств УВ и ОВ палеоцен- эоценовых отложений с помощью различных методов обработки геологической информации (построение геохимических разрезов, схематических карт и т.д.) по-зволил выявить закономерности изменения их геохимических характеристик по разрезу и площади изучаемой территории, в частности, было установлено, что в пределах Центрального Предкавказья породы характеризуются низкими концен-трациями ОВ, Восточного Предкавказья - более высокой обогащенностью ОВ и повышенными значениями геохимических параметров.
* 3. Практически все изученные образцы пород палеоцен-эоценового возрас¬
та подвержены влиянию минеральной матрицы породы на результаты пиролиза ее органической составляющей, что было учтено при определении генетической принадлежности органического материала. Доказано, что изучаемые отложения содержат ОВ преимущественно смешанного типа, представленного гумусово-сапропелевым и сапропелево-гумусовым подтипами, которые отличаются друг от друга по комплексу геохимических показателей.
4. Комплекс геохимических материалов позволил выделить в разрезе па-леоцен-эоценовых отложений Восточного Предкавказья следующие НГМП: гли¬нисто-карбонатные отложения кумского возраста, глинистые и глинисто¬карбонатные отложения черкесского возраста и глинистые отложения палеоце- нового возраста.
5. Оценка нефтегазогенерационных способностей палеоцен-эоценовых отложений показала, что их потенциальные возможности сильно варьируют как по разрезу, так и по площади изучаемой территории. В разрезе палеоцен- эоценовых отложений наиболее высокие нефтегенерационные свойства, яв¬ляющиеся результатом преобладания в образцах пород фитопланктоногенного ОВ с хороню сохранившейся липидной составляющей, характерны для кумских отложений особенно на юге и юго-востоке Ставропольского края (Восточное Предкавказье). Учитывая долю остаточного потенциала в общем нефтегазоге¬нерационном потенциале пород палеоцен-эоценового возраста, можно утвер¬ждать, что изучаемые отложения не полностью реализовали свои нефтегазоге¬нерационные возможности и ОВ этих отложений способно генерировать при определенных термобарических условиях жидкие и газообразные УВ.
6. На современном этапе геологического развития значительной части ис-следуемой территории (Восточное Предкавказье) степень преобразования ОВ палеоцен-эоценовых НГМП соответствует градациям катагенеза МКі - МК2, что весьма благоприятно для генерации УВ и формирования их скоплений, по¬скольку здесь, за исключением западной части территории, весь изучаемый комплекс отложений находится в верхнем диапазоне «нефтяного окна».
7. Изучение геохимической эволюции органической составляющей пород с использованием нового фактического материала и современных представлений о генерационных процессах позволило определить начало реализации преимущест-венно нефтегенерационного потенциала ОВ разного генетического происхожде¬ния НГМП палеоцен-эоценового возраста - при достижении катагенетического интервала, отвечающего значениям Тмах = 421 - 426 °С и R0 = 0,5 - 0,55 % (соот¬ветственно для сапропелево-гумусового и гумусово-сапропелевого подтипов ке- рогена). Таким образом, разработанная по результатам анализа комплекса геохи¬мических параметров модель катагенетического преобразования ОВ пород палео¬генового возраста и генерации УВ позволяет достаточно точно определять гра¬ничные интервалы проявления ГФН в процессе катагенеза и выявлять положение 
ГЗН как в разрезе отложений, так и в плане на территории их распространения.
8. Результаты проведенной количественной оценки перспектив нефтегазо-носное™ кумских, черкесских и палеоценовых отложений свидетельствуют о целесообразности постановки ГРР для поиска нефтесодержащих скоплений в пределах перспективных зон территории Восточного Предкавказья (рис. 5.6).