Геодинамически активные очаги генерации углеводородов как возможные источники восполнения залежей оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения

GEODYNAMICALLY ACTIVE SOURCES OF HYDROCARBON GENERATION AS POSSIBLE SOURCES OF REFILLING THE ORENBURG OIL AND GAS CONDENSATE FIELD

SAMARTSEV S.K.1, DANILOVA E.A.1, DRAGUNOV A.A.2, DRAGUNOV V.A.3
1 «Gazprom dobycha Orenburg» LLC, Orenburg, 460058, Russian Federation
2 «TNG-Kazangeofizika» LLC, Kazan, Republic of Tatarstan, 420036, Russian Federation
3 «St. Petersburg State University» (SPbSU), St. Petersburg, 199034, Russian Federation

Согласно концепции развития геодинамически активных очагов генерации углеводородов (УВ) А.А. Драгунова на основе системно-геодинамического моделирования выявлены основные очаги генерации УВ Оренбургского НГКМ. Показано, что месторождение и ряд малых залежей Соль-Илецкого свода и зоны его сочленения с Предуральским краевым прогибом, расположенных к югу и к юго-востоку, получают подпитку от Западно-Оренбургского (менее крупного) и Восточно-Оренбургского (более крупного) очагов генерации УВ. От последнего, а также от других очагов, связанных с западным бортом прогиба, УВ могут поступать в газоносную толщу флишоидов нижнепермского возраста, заполняющих прогиб в восточном борту. С точки зрения развития геодинамически активных очагов генерации УВ А.А. Драгунова объяснено, почему нефть концентрируется в западной и в восточной частях месторождения, а газ – в центральной. Предположено, что значительную роль при распределении УВ играет глубинный Оренбургский разлом. Даны рекомендации для проведения дальнейших научно-исследовательских работ в районе Оренбургского НГКМ.

According to the development roadmap of geodynamically active sources of hydrocarbon generation (Dragunov, 2011), the main sources of hydrocarbon generation in the Orenburg oil-gas condensate field (NGKM) have been identified on the basis of system-geodynamic modeling. It is shown that the field and a number of small deposits of the Sol-Iletsk arch and the zone of its junction with the Cis-Ural deflection, which are located to the south and southeast, receive recharge from the West Orenburg (smaller) and East Orenburg (larger) sources of hydrocarbon generation. From the latter, as well as from the other sources connected with the western flank of the deflection, hydrocarbons can enter the lower Permian flyschoid gas-bearing strata that fill the trough in the eastern flank. From the development perspective of geodynamically active sources of hydrocarbon generation (Dragunov, 2011), it is explained why oil is concentrated in the western and eastern parts of the field, and gas – in the central. It is assumed that the deep Orenburg fault plays a significant role in the distribution of hydrocarbons. Recommendations were made for further research work in the area of the Orenburg oil-gas condensate field (NGKM).

Уникальное Оренбургское нефтегазоконденсатное месторождение (ОНГКМ) в карбонатных отложениях каменноугольно-нижнепермского возраста открыто еще в 60-х гг. прошлого столетия. В тектоническом отношении оно контролируется Оренбургским валом субширотного простирания, приуроченным к северной части Соль-Илецкого свода. По кровле артинских карбонатов вал имеет амплитуду 520 м, длину – 104 км, ширину – 20,4км.
С запада он ограничен Бузулукской впадиной, с востока – Предуральским краевым прогибом (ПКП), с севера – глубинным Оренбургским разломом.
Традиционно считается, что по подсолевым отложениям месторождение имеет трехкупольное строение с наиболее высоким положением центрального купола. Наличие разрывных нарушений в строении месторождения, а значит и путей для восполнения залежей месторождения, долгое время исключалось. В 2017 г. здесь были выполнены сейсморазведочные работы МОГТ-3D, по данным которых территория ОНГКМ характеризуется широким развитием нарушений субширотного и субмеридионального простирания. А также проведен подсчет запасов, подтверждающий, что Восточная часть залежи отделяется от остального месторождения тектоническим нарушением, изолирующим залежи с различными уровнями межфлюидных контактов [1].
Месторождение находится в стадии падающей добычи. Некоторые современные исследователи [2] приводят данные о быстром восполнении запасов углеводородов (УВ) на активно разрабатываемых месторождениях и говорят о связи данного явления с фундаментом, геодинамической активностью и флюидодинамическим режимом осадочных бассейнов. Академик Р.Х. Муслимов (2018) отмечает, что назрела необходимость развития альтернативных теорий происхождения и миграции нефти, что подпитка залежей является точечной и что эти точки надо искать для создания инновационных технологий максимальной выработки запасов УВ.
На сегодняшний день месторождение уже достаточно изучено. Геологическое строение и геодинамика формирования ОНГКМ проанализированы в работах многих авторов ( Данилова Е.А., Денцкевич И.А., Иванова Н.А., Политыкина М.А., Соколова А.Г., Тюрина А.М. и др.). Но часть вопросов, касающихся блокового строения месторождения, очагов генерации УВ, возможности восполнения залежей по тектоническим нарушениям, в том числе малоамплитудным, остается спорной.
По «органической» версии ООО «ВолгоУралНИПИгаз» [3, 4], «приготовление» нефти ОНГКМ происходило южнее, в Прикаспийской впадине. В результате миграции по тектоническим нарушениям она заполнила пласты-коллекторы в карбонатах Оренбургского вала. Позднее, когда нефтематеринские породы впадины вступили в главную фазу газообразования, газ тем же способом поступил в продуктивные пласты месторождения и вытеснил нефть. Но некоторое количество нефти все же осталось в поровом пространстве вмещающих пород. Она превратилась в «остаточную», после того как улетучились легкие фракции. Данная углеводородная субстанция, в состав которой входят смолы, асфальтены, маслянистые и осмоленные компоненты, обозначена специальным термином – «высокомолекулярное сырье» (ВМС) [5].
ВМС ОНГКМ имеет важное значение для ООО «Газпром добыча Оренбург» как объект добычи нетрадиционного углеводородного сырья, запасы которого составляют 2680,92 млн т (М.А. Политыкина, 2003). На месторождении закончено строительство скважины 1-ВМС, большой объем керна из которой исследован по комплексной программе. Проведен промышленный эксперимент по добыче ВМС с применением растворителей, выполнен технико-экономический анализ и составлены проектные документы по отработке технологии добычи ВМС. Однако обоснованных представлений о генезисе, генерации ВМС и тем более его восполнении до сих пор нет. Возможно, эти вопросы, как и ряд других, поможет решить гипотеза перманентного формирования и подпитки залежей Оренбургского НГКМ, основанная на концепции геодинамически активных очагов генерации углеводородов УВ А.А. Драгунова [6].
В 2020 г. специалистами ООО «ТНГ-Казаньгеофизика» проведено районирование ОНГКМ по горно-геологическим условиям строительства скважин, в рамках которого была предпринята попытка выявить геодинамически активные очаги генерации углеводородов, являющихся возможными источниками восполнения залежей.
Концепция развития геодинамически активных очагов генерации УВ основана на предположении, что УВ поступают в залежи по субвертикальным нарушениям из геодинамически активных разрывных нарушений фундамента. Здесь, в очагах термобарической нестабильности, контролируемых Лунно-Солнечными твердыми приливами, из пластовых вод выделяется метан (в виде мельчайших пузырьков газа) с последующим образованием водонефтяной эмульсии. По убеждению ДрагуноваА.А., для существования подобных очагов генерации УВ необходим постоянный привнос водорастворенного метана. В состав пластовых вод отдельные молекулы метана поступают повсеместно из нефтематеринских пород и с восходящими потоками флюидов. Наибольшую проницаемость способны обеспечить взаимосвязанные геодинамически активные системы разломов фундамента. Именно такого рода каналы могут подводить к геодинамически активным очагам генерации УВ потоки пластовых вод. Процесс синтеза углеводородов нефти зарождается в субгоризонтальных геодинамически активных расслоениях фундамента, активизируемых твердыми приливами, высота которых может достигать до 40 см (В.Ф. Лопатин, 1979).
В результате планетарных напряжений, вызываемых изменением скорости вращения Земли, перемещением полюсов и твердыми приливами, в земной коре формируется система диагональнонаправленных геодинамически активных зон нарушений (ГАЗН). На поверхности Земли ГАЗН контролируют реки, в значительном числе случаев вытянутые вдоль краевых частей зон нарушений. В местах пересечения с ГАЗН реки образуют «П»-образные петли, которые фиксируют ширину зон. По мнению А.А. Драгунова, в ГАЗН никакого особого вида трещин не образуется, в подвижном состоянии находятся уже имеющиеся трещины. Внутри ГАЗН и за их пределами ФЕС коллекторов существенным образом отличаются [7].
В результате выполненных ООО «ТНГ-Казань-геофизика» информационно-аналитических работ на ОНГКМ было сделано системно-геодинамическое моделирование территории месторождения с выделением ГАЗН 1–4 рангов (рис. 1), картирование которых осуществлялось по космоснимкам на основе системы ландшафтных индикаторов [6, 8].

Движение пластовых вод на востоке Русской платформы осуществляется в основном с севера на юг (В.А. Кротова, В.Г. Герасимова и др.), поэтому широтное развитие Оренбургского глубинного разлома и одноименного вала служит благоприятной предпосылкой для развития здесь геодинамически активных очагов генерации УВ. Пластовые воды, по мнению А.А. Драгунова, способны поступать по системам геодинамически активных трещин, связанным с западным бортом Предуральского краевого прогиба, а также по ГАЗН 1 ранга (имеющей ширину до 80 км), к Оренбургскому разлому у восточной части Оренбургского НГКМ. К крайней западной части месторождения пластовые воды могут поступать по системам геодинамически активных трещин, связанным с восточным бортом Бузулукской впадины и по ГАЗН 3 ранга (имеющей ширину до 7 км) (рис. 1). Так, в районе Оренбургского НГКМ имеются достаточные условия для формирования Восточно-Оренбургского (более крупного) и Западно-Оренбургского (менее крупного) геодинамически активных очагов генерации УВ.
Исходя из версии А.А. Драгунова, в геодинамически активном очаге генерации УВ происходит следующее. На 1-м этапе прохождения Лунно-Солнечного твердого прилива в местах сочленения субвертикальных тектонических нарушений и ГАЗН крупных рангов обогащенные водорастворенным метаном пластовые воды (рис.2, обозначение1) затягиваются в раскрывающиеся субгоризонтальные расслоения фундамента (рис. 2, обозначение2). При этом пластовое давление падает. Как следствие, из пластовых вод в виде мельчайших пузырьков выделяется метан. На 2-м этапе твердого прилива, при оседании массивов горных пород, температура флюида в субгоризонтальных расслоениях резко возрастает. При повышении температуры (не более чем до 200°С) отдельные молекулы метана способны соединяться с образованием капельножидкой нефтяной эмульсии (рис. 2, обозначение3). Далее эта эмульсия выталкивается с пластовыми водами в субвертикальные зоны нарушений и идет по моноклиналям и по тектоническим разломам (рис. 2, обозначение4) к ловушкам УВ (рис. 2, обозначение5). Возле геодинамически активных очагов генерации УВ формируется зона нефтегазонакопления площадью до 3–3,5 тыс. км2. Каждый очаг генерации УВ по мере прохождения твердых приливов, выполняет по два цикла генерации УВ в день.
По мнению А.А. Драгунова, на развитие геодинамически активных очагов генерации УВ может влиять движение литосферных плит и смещение оси вращения Земли. Залечивание одних зон нарушений и активизация других должны привести к затуханию одних очагов генерации и возникновению других и, соответственно, к изменению зон нефтегазонакопления. Отсутствие зон нефтегазонакопления в центральных частях Русской платформы может быть объяснено на данных территориях весьма замедленным движением пластовых вод и не поступлением к очагам генерации УВ потоков пластовых вод, обогащенных водоростворенным метаном. В районах Татарстана, Башкортостана и Удмуртии фундамент располагается на небольших глубинах – от 1,6 до 2 км, геодинамически активные очаги генерации УВ имеют невысокие температуры (ниже 200 °С). В связи с этим на данной территории открыты лишь нефтяные месторождения. Как известно, в районе Прикаспийской впадины и в Западной Сибири фундамент располагается значительно глубже. Процесс генерации УВ здесь происходит при температурах выше 200 °С, поэтому доминируют газовые месторождения.
ОНГКМ и ряд малых залежей Соль-Илецкого свода и зоны его сочленения с ПКП, расположенных к югу и к юго-востоку, получают подпитку от Западно-Оренбургского и Восточно-Оренбургского очагов генерации УВ (рис. 1). От последнего, а также от других очагов, связанных с западным бортом прогиба, УВ могут поступать в газоносную толщу флишоидов нижнепермского возраста, заполняющих ПКП в восточном борту.
Нефть имеет меньшую миграционную способность, и поэтому на ОНГКМ концентрируется в основном в западной и в восточной частях (в непосредственной близости от очагов генерации УВ). А газ, обладающий большей проницающей способностью, заполняет центральную часть месторождения.
Значительную роль при распределении УВ, скорее всего, играет глубинный Оренбургский разлом, миграцию также обеспечивает широкое развитие на территории ОНГКМ субширотных и субмеридиональных разломов, в том числе малоамплитудных и связанных с ними зон трещиноватости. По версии А.А. Драгунова, Оренбургский разлом и ГАЗН сформированы разными источниками напряжений. Образование глубинного разлома связано с глобальной тектоникой плит. А ГАЗН – это зоны активных трещин, постоянно возбуждаемых ротационным полем напряжений Земли, связанных с его силовыми линиями.
Возможно, Оренбургский разлом способен выполнять роль спускового клапана залежей газа, периодически разрывающего соляную покрышку в моменты сейсмических событий. Постоянный приток из Восточно-Оренбургского и Западно-Оренбургского геодинамически активных очагов генерации УВ в залежи нефтяной эмульсии и газа и периодический уход газа по Оренбургскому разлому через соляную покрышку способны обеспечить внутреннюю динамику газа и нефти в ОНГКМ.
Если принять во внимание концепцию А.А. Драгунова о геодинамически активных очагах генерации, можно предположить, что УВ сырье ОНГКМ является вполне восполнимым природным ресурсом. Однако, количественно оценить параметры этого процесса по имеющимся данным не представляется возможным. Необходимо выполнить анализ и обобщение гидрогеологических данных по Оренбургскому валу и сопредельным площадям. Следует разработать динамическую модель формирования месторождения, учитывающую субвертикальные экраны, ступенчатый характер залежей, их блоковое строение, зоны трещиноватости и, соответственно, возможные пути миграции УВ.

Литература

1. Данилова Е.А. Тектонические деформации территории Оренбургского НГКМ // Генезис, миграция и формирование месторождений углеводородного сырья в контексте их поиска, разведки и разработки: докл. на Всерос. науч.-практ. конф. 26–28 сентября 2018 г., Оренбург, 2018. С. 32–36.
2. Муслимов Р.Х., Плотникова И.Н. Пора приступать к моделированию процессов воспроизводства запасов углеводородов на длительно эксплуатируемых месторождениях // Моделирование геологического строения и процессов разработки – основа успешного освоения нефтегазовых месторождений: докл. на Международ. науч.-практ. конф. 4–5 сентября 2018 г., Казань, 2018. С. 292–294.
3. Тюрин А.М. К вопросам строения и формирования Оренбургского вала // Отечественная геология. 2002. № 1. С. 29–34.
4. Тюрин А.М. Оренбуржье: проблемы в изученности генезиса углеводородов, их миграции и формирования месторождений // Генезис, миграция и формирование месторождений углеводородного сырья в контексте их поиска, разведки и разработки: докл. на Всерос. науч.-практ. конф. 26–28 сентября 2018 г., Оренбург, 2018. С. 176–180.
5. Дмитриевский А.Н., Скибицкая Н.А., Политыкина М.А., Карнаухов С.М. Битумоиды Оренбургского месторождения– нетрадиционный источник углеводородного сырья // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2005. № 6. С. 33–36.
6. Драгунов А.А. Нефтегазопоисковые структурно-геологические исследования. Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011. 190 с.
7. Драгунов А.А., Мухамадиев Р.С., Чернов С.В. Влияние геодинамических процессов на фильтрационно-емкостные свойства геологической среды (на примере Ромашкинского месторождения) // Георесурсы. 2017. № 4. С. 319–322.
8. Гридин В.И., Дмитриевский А.Н. Системно-аэрокосмические методы изучения и освоения районов развитой нефтедобычи. М.: Наука, 1994. 287 с.

References

1. Danilova Ye.A. Tektonicheskiye deformatsii territorii Orenburgskogo NGKM [Tectonic deformations of the territory of the Orenburg oil and gas condensate field] Genezis, migratsiya i formirovaniye mestorozhdeniy uglevodorodnogo syr'ya v kontekste ikh poiska, razvedki i razrabotki [Genesis, migration and formation of hydrocarbon deposits in the context of their search, exploration and development], Reports of All-Russian scientific-practical conf. September 26–28, 2018. Orenburg, 2018, pp. 32–36.
2. Muslimov R.Kh., Plotnikova I.N. Pora pristupat' k modelirovaniyu protsessov vosproizvodstva zapasov uglevodorodov na dlitel'no ekspluatiruyemykh mestorozhdeniyakh [It's time to start modeling the processes of reproduction of hydrocarbon reserves in long-term exploited fields]. Reports of the International scientific-practical conf. September 4–5, 2018. Kazan', 2018, pp. 292–294.
3. Tyurin A.M. On the structure and formation of the Orenburg swell (In Rusian), Otechestvennaya geologiya, 2002, pp. 29–34.
4. Tyurin A.M. Orenburzh'ye. Problemy v izuchennosti genezisa uglevodorodov, ikh migratsii i formirovaniya mestorozhdeniy [Orenburg region. Problems in the study of the genesis of hydrocarbons, their migration and formation of deposits]. Genezis, migratsiya i formirovaniye mestorozhdeniy uglevodorodnogo syr'ya v kontekste ikh poiska, razvedki i razrabotki [Genesis, migration and formation of hydrocarbon deposits in the context of their search, exploration and development], Reports of All-Russian scientific-practical conf. September 26–28, 2018. Orenburg, 2018, pp. 176–180.
5. Dmitriyevskiy A.N., Skibitskaya N.A., Politykina M.A., Karnaukhov S.M. Bitumoids of the Orenburg field - an unconventional source of hydrocarbon raw materials (In Russian). Zashchita okruzhayushchey sredy v neftegazovom komplekse, 2005, no. 6, pp. 33–36.
6. Dragunov A.A. Neftegazopoiskovyye strukturno-geologicheskiye issledovaniya. [Oil and gas prospecting structural and geological studies], Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011, 190 p.
7. Dragunov A.A., Mukhamadiyev R.S., Chernov S.V. Influence of geodynamic processes on the reservoir properties of the geological environment (on the example of the Romashkinskoye field) (In Russian). Georesursy, 2017, no 4, pp. 319–322.
8. Gridin V.I., Dmitriyevskiy A.N. Sistemno-aerokosmicheskiye metody izucheniya i osvoyeniya rayonov razvitoy neftedobychi [System-aerospace methods for studying and developing areas of developed oil production], Moscow: Nauka, 1994, 287 р.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Самарцев С.К.

    Самарцев С.К.

    начальник отдела геологии, разработки месторождений, лицензирования и недропользования

    ООО «Газпром добыча Оренбург»

    Данилова Е.А.

    Данилова Е.А.

    геолог 1 категории отдела моделирования процессов разработки месторождений и геологоразведочных работ

    ООО «Газпром добыча Оренбург»

    Драгунов А.А.

    Драгунов А.А.

    к.г.-м.н., начальник партии комплексной интерпретации

    ООО «ТНГ-Казаньгеофизика»

    Драгунов В.А.

    Драгунов В.А.

    студент

    Санкт-Петербургский государственный университет» (СПбГУ), физический факультет

    Просмотров статьи: 597

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru