Литогеодинамический подход при изучении доманикитовых

Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории
ЛИТОГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ ПОДХОД ПРИ ИЗУЧЕНИИ
ДОМАНИКИТОВЫХ ФОРМАЦИЙ (ВОЛГО-УРАЛЬСКАЯ ОБЛАСТЬ,
ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ) И ЕГО ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Я.Г. Аухатов
ООО «ЦСМРнефть» при АН РТ, Казань
Литогеодинамический анализ представляет собой развиваемое во ВСЕГЕИ новое
междисциплинарное направление осадочной геологии, которое сочетает литологические и
геодинамические подходы и изучает осадочно-породные тела на фоне их палеогеодинамической
истории — заложения, формирования, трансформации. Теоретические основы и методы
литогеодинамического анализа, разработанные коллективом авторов, изложены в серии работ
Баскова Е.А., Беленицкой Г.А., Романовского С.И., Феоктистова В.П. и др. (Литогеодинамика…,
1998), в которых освещена система современных подходов к исследованию осадочных
бассейнов, рассмотрена их базовая геодинамическая классификация, охарактеризованы разные
геодинамические типы и дана сравнительная оценка продуктивности, в наибольшей мере
касающаяся твердых (рудных и нерудных) полезных ископаемых.
Волго-Уральская и Западно-Сибирские нефтегазоносные бассейны являются основными
богатейшими и наиболее освоенными минерально-сырьевыми базами страны по газу и нефти,
что позволяет рассматривать эти бассейны в качестве своеобразного эталона, на особенностях
строения и развития которых можно выявить главные глобальные и региональные факторы
нефтеобразования и нефтенакопления.
Доманиковая формация представлена парагенезом темно-серых, темно-коричневых и
черных тонкоплитчатых, в различной степени битуминозных и окремнелых сланцев, мергелей,
аргиллитов и карбонатов, находящихся в тонком переслаивании. Отличительными чертами
или признаками этой формации является темная окраска за счет присутствия органических
веществ (ОВ), глинистость, а также ряд геохимических, минералогических и других признаков,
указывающих на принадлежность пород к относительно глубоководным, аноксидным условиям
некомпенсированного осадконакопления. Некомпенсированное осадконакопление в осадочных
седиментационных бассейнах контролируются областями опускания некомпенсированного типа.
С развитием глубокого бурения на нефть и газ стало известно о приуроченности
доманикоидных формаций к определённым структурам осадочного чехла — синеклизам
(Прикаспийская, Западно-Сибирская), прогибам и их системам (Приуральская система прогибов,
Камско-Кинельская система прогибов и т.д.) с некомпенсированным осадконакоплением. Многие
исследователи считают, что возникновение условий некомпенсированного осадконакопления на
платформах есть результат прогибания или опускания окраинных частей платформ, граничащих
с геосинклинальными областями.
Ещё А.П. Карпинский (1894), рассматривая общий характер колебания земной коры
в пределах Европейской части России, пришёл к выводу, что направление и характер
колебательных движений платформ тесно связано с тектоническими движениями прилегающих
Уральской и Кавказской геосинклиналей. Представления о передаче тектонических напряжений
на платформу со стороны орогенов и формирование под их влиянием основных платформенных
дислокаций были господствующими в 20–40-е годы после работ А.Д. Архангельского (1934,
1946). Н.Н. Форш (1955) явления смещения сводов и прогибов связывал с орогенезом Уральской
геосинклинали и миграцией Предуральского прогиба.
Периоды максимальных тектонических напряжений сжатия на Урале совпадают со
временем формирования доманикоидных формаций в Волго-Уральской области. Шарьирование
огромных масс со стороны Уральской геосинклинали в сторону платформы вызвало опускание
края Восточно-Европейской платформы в результате оттока подкоровых расплавов. Автор
придерживается мнения, что шарьирование офиолитовых комплексов является основным
механизмом развития складчатости, магматизма, метаморфизации и осадконакопления в
формировании складчатого основания Западно-Сибирской плиты.
57
VII Всероссийское литологическое совещание 28-31 октября 2013
Обогащение вод эпиконтинентального моря биогенными элементами за счет
вулканической деятельности, а также разрушения вулканических пород и поступления продуктов
гидротермальной деятельности привело к вспышке органической жизни и обогащению осадков
органическими веществами. В связи с этим надо отметить, что эпохи накопления органического
вещества повторяют с некоторым запозданием этапы магматической активности (Аухатов,
1978). Поэтому доманикоидные формации можно рассматривать как отдаленно-кремнистые
формации (в понимании акад. Н.С. Шатского).
В последующую после накопления доманикодных формаций геодинамическую обстановку
сжатия отложения подвергались деформациям. Согласно представлениям Т.Т. Казанцевой и
других (1978), образование трещин и нефтегазообразование происходило во время скольжения
жестких массивов пород (песчаников) по пластичным тонкослоистым породам (аргиллитам,
доманикоидам). Надвиговые движения приводили к удвоению разрезов в скважинах ТевлинскоРусскинского, Мало-Шушминского, Сыморьяхского и других месторождений. Надвиговые
движения обуславливают развитие так называемых «лысых» зон для продуктивного пласта П
развитых на месторождениях Урайской группы.
Благодаря горизонтальным движениям жестких песчаных пластов во время формирования
структур, в аргиллитах происходит тектоническое скучивание и образование трещин, способных
служить емкостью для углеводородов или путями их миграции. Аномальные разрезы кыновского
горизонта (Волго-Уральская область) и баженовской свиты (Западная Сибирь) формировались
в результате надвиговых движений (Аухатов, 1999) и сопровождались увеличением общей
мощности (их деформацией и скучиванием) по сравнению с мощностью обычных разрезов.
Геодинамическая деформация сплошности баженовской свиты в олигоцен-плиоценовое время,
способствовавшая образованию путей миграции нефти внутри баженовской свиты, локальному
повышению пластовых температур и формированию ловушек, является критическим и непременным
элементом образования коммерческих по запасам нефтяных скоплений в пласте Ю0.
Во время тангенциального сжатия, когда компетентные породы (песчаники) скользят
по некомпетентным (аргиллиты), происходит деформация аргиллитов в виде трещиноватости
или нагнетания их в сводовые части структур. Песчаные пласты и линзы при этом тоже
растрескиваются, создавая трещинную проводимость. В скважинах, где наблюдается
частое переслаивание аргиллитов и песчаников, глинистые прослои внутри пласта также
трещиноваты с зеркалами скольжения. Во время сдвиговых движений, направленных под
углом или перпендекулярно к плоскости напластования, в породах формируются несколько
разнонаправленных систем трещиноватости. Возникшая сеть трещин разделяет линзы и
пласты песчаников на блоки, создавая межблоковую полостную систему. Вскрытие, освоение
и разработка межблоково-проницаемых («трещинных») коллекторов нефти требует другой
геотехнологии.
Современные состояния геодинамического сжатия и их разрядка приводят к повышению
пластовых температур и давления (АВПД), срыву обсадных колонн на уровне доманикоидных
формаций в Волго-Уральской области и Западной Сибири (Аухатов, 1999). Техногенные
деформации в продуктивных нефтяных пластах приводят к микросейсмичности, а иногда
сейсмичности высоких балов (землятресения в Татарстане, Нефтеюганске, Нижневартовске и т.д.).
Дифференциальные тектонические движения, обусловленные горизонтальным давлением,
не ограничиваются созданием зон трещинной проницаемости, обуславливающей миграцию
флюидов. Как показано многочисленными исследованиями, деформации сдвига являются одним
из важнейших факторов образования нефти и газа из углеводородсодержащих пород земной
коры. При этом осуществляются, во-первых, реакции фрагментации и диспропорционирования
погребенного органического вещества по схеме «всестороннее давление плюс сдвиг» и, вовторых, выделение водорода при механохимических реакциях между водой и способными
к окислению компонентами горных пород, что создает условия для гидратирования и
флюидизации заключенных в породах углеродистых материалов.
Доманикоидные формации нефтеносны во многих регионах мира. Несмотря на
значительную изученность, прогноз продуктивных зон в них по-прежнему представляет
значительные трудности. Перспективным направлением для понимания закономерностей
58
Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории
распределения коллекторов в доманикоидных формациях представляется рассмотрение
литогеодинамических обстановок их формирования и образования в условиях широкого
развития надвиговых движений зон сжатия, растяжения и разуплотнения. Накопленный
производственный опыт по добыче углеводородов показывает, что промышленные притоки
нефти связаны с зонами разуплотнения. Искусственное создание трещиноватости при
помощи глубокопроникающего гидроразрыва в доманикоидных сланцевых отложениях
дало возможность получить сланцевый газ и нефть. Для опытно-промышленного изучения
перспектив развития разработки залежей в доманикоидных формациях автором предлагается
использовать минигидроразрыв при помощи метода имплозии (Аухатов, 2012), так как большие
гидроразрывы пластов по стоимости сопоставимы с бурением скважин.
Сегодня нефтяные и газовые скважины представляют собой капитальные дорогостоящие
сооружения, способные служить много десятилетий. Заложение скважин с учетом
литогеодинамической обстановки в районе бурения позволит избежать ненужных рисков, снизит
себестоимость и повысит их эффективность. Литология является основой при составлении
геолого-технологического наряда на бурение скважин, так как определяет конструкцию
скважин, параметров бурового раствора и использование определенной гаммы долот и т.д.
Вопросам литологии в связи с бурением скважин на углеводородное сырье уделяется основное
внимание, а геодинамические условия остаются малоизученными. В то же время многие
осложнения и потери ствола скважин с оставлением в недрах дорогостоящего оборудования
происходили от незнания литогеодинамической обстановки при бурении боковых стволов
(Восточно-Перевальное скв. 303, Северо-Хохряковское и т.д.).
Латеральный ряд формаций и субформаций (доманиковая – рифовая – сульфатнокарбонатная) в областях опускания некомпенсированного типа (ООНТ) платформенного
(Бугурусланская) и орогенного (Предуральская, Индоло-Кубанская и т.д.) классов дало
возможность установить приуроченность серных месторождений и серопроявлений к рифовым
и сульфатно-карбонатным формациям и субформациям. А также установить приуроченность
сероводородсодержащих углеводородов (Прикаспийская синеклиза, Предуральский прогиб,
Иркутский амфитеатр, Камск-Кинельская система прогибов, Бугурусланская впадина и т.д.)
к рифовым формациям и субформациям бортовых и шельфовых зон ООНТ (Аухатов, 1981).
Месторождения серы и серосодержащих углеводородов приурочены к рифовым и сульфатнокарбонатным формациям, замещающих по латерали доманиковые формации ООНТ (Бельская,
Камско-Кинельская, Бугурусланская, Прикаспийская и т.д.).
Таким образом, описанный подход дает возможность проводить всесторонний анализ
литолого-геодинамических взаимосвязей во времени и пространстве, обеспечивает геологунефтянику широкое использование дости.
Литература
Архангельский А.Д. Геологическое строение СССР. Западная часть. М.-Л., 1934. 223 с.
Аухатов Я.Г. Особенности накопления органического вещества в условиях некомпенсированного
прогибания и полезные ископаемые // Проблемы осадочной геологии докембрия. М.: Наука, 1981. Вып. 7,
кн. 2. С. 16–20.
Аухатов Я.Г. Тектонические условия среза обсадных колонн в нефтегазодобывающих районах
// Тезисы докладов 15 Губкинских чтений «Перспективные направления, методы и технологии
комплексного изучения нефтегазоносности недр». М., 1999. С. 9.
Аухатов Я.Г., Ахмадеев М.Ш., Исаев Г.Д. Технология ООО «НТПР» по добыче высоковязких
нефтей // Высоковязкие нефти и природные битумы: проблемы и повышение эффективности разведки
и разработки месторождений. Материалы Международной научно-практической конференции. Казань:
Изд-во «Фэн», 2012. С. 134–135.
Басков Е.А., Беленицкая Г.А., Романовский С.И. и др. Литогеодинамика и минерагения осадочных
бассейнов. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 1998. 480 с.
Карпинский А.П. Общий характер колебаний земной коры в пределах Европейской России // Изв.
АН. 5 сер. 1894. Т. 1, № 1. С. 1–19.
Форш Н.Н. Волго-Уральская нефтегазоносная область. Пермские отложения — Уфимская свита и
казанский ярус. Тр. ВНИГРИ, нов. сер., вып. 92. 1955. 156 с.
59