Тема: ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТЕРРИГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НА ПРИМЕРЕ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ ПОКУРСКОЙ СВИТЫ ВАНЬЕГАНСКОЙ НЕФТЕГАЗОНОСНОЙ СТРУКТУРЫ (ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ)

Актуальность. Последнее время при решении задач литологии, стратиграфии, геодинамики, палеогеографии, геологии месторождений нефти и газа, все больше внимания уделяется применению литогеохимических методов [Баженова и др., 2000; Летникова, 1999; Маслов, 2010, 2015; Смиронов и др., 2009; Шатров, 2005; Юдович, Кетрис, 2011; Berger et al., 1981]. При решении задач расчленения и корреляции «немых толщ», наряду с методами цикло- и хемостратиграфии сегодня все большее значение приобретает элементная химическая стратиграфия основанная на диагностике как планетарных аномалий, подобной всплеску иридия на границе мела и палеогена [Alvarez et al., 1981], так и геохимических последствий резких климатических изменений на рубеже основных геологических периодов [Facevicova et al., 2016]. Одним из наиболее важных направлений развития современной литогеохимии является ее приложение к фациальным и палеогеографическим реконструкциям [Лукашев, 1980; Маслов, 2010, 2015; Юдович, 2007, 2011]. При условии тесной генетической связи химических показателей с факторами литогенеза, данный подход может приобретать ключевое значение при диагностике условий осадконакопления, так как основан на поведении химических элементов в геологических процессах. Учитывая такие возможности литогеохимических методов, возрастает их значимость при построении седиментологических моделей прибрежно-морских осадков вмещающих месторождения нефти и газа.
На современном уровне освоения нефтегазовых месторождений эффективность отработки трудноизвлекаемых и остаточных запасов во многом определяется качеством выделения коллекторов в результате разукрупнения некогда единых нерасчлененных залежей. Эта задача значительно усложняется в условиях палеогеографической изменчивости, когда в осадках фиксируется конвергентность признаков характерных как для морских, так и для континентальных отложений, не позволяющих однозначно определить условия седиментации [Чернова, 2004, 2007; Бижу-Дюваль, 2012]. В этом случае
геохимический подход приобретает особо важное значение при локальном сопоставлении разрезов на фоне резкой фациальной неоднородности, характерной для отложений прибрежно-морских зон [Haskin, Haskin,1966; Бижу-Дюваль, 2012].
Цель: разработка литогеохимических критериев фациального разделения осадков верхнесеноманского палеоэстуарного бассейна (пласты ПК1-2 (покурская свита)) Ваньеганской структуры.
Задачи:
1. С помощью традиционных и прецизионных методов исследования вещества изучить минеральный и химический составы осадочных пород, слагающих пласты ПК1-2 - покурской свиты
2. По характеру распределения петрогенных оксидов и микроэлементов провести их геохимическую аттестацию;
3. Установить взаимосвязь минерального и химического составов пород;
4. На основе результатов статистической обработки данных выделить главные факторы, определяющие литогеохимическую неоднородность разреза;
5. Определить основные геохимические параметры вертикальной изменчивости и оценить их возможности для корреляции группы пластов ПК1-2 в пределах Ваньеганской структуры;
6. Установить закономерности латеральной изменчивости химического состава отложений и на их основе разработать критерии фациального разделения осадков верхнесеноманского палеоэстуарного бассейна (пласты ПК1-2 (покурская свита)) Ваньеганской структуры.
Фактический материал и методы исследований.
В основу работы положен керновый материал, отобранный в рамках совместного проекта № 282 «Биостратиграфический и литогеохимический анализ керна залежи ПК1-2 Ван-Еганского НГКМ» ОАО «ТНК-BP Холдинг» и Томского государственного университета. Были использованы фондовые материалы по исследуемой структуре, литературные и опубликованные данные по литогеохимии Западной Сибири и эстуарным бассейнам.
Экспериментальные исследования проводились в Центре коллективного пользования «Аналитический центр геохимии природных систем» Томского государственного университета. Для определения химического состава пород был проведен рентгенофлюоресцентный анализ по 124 образцам (энергодисперсионный спектрометр OXFORD ED2000, аналитик - канд. геол.- минер. наук Е.М. Асочакова), микроэлементный состав 124 образцов определялся методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (Agilent 7500 cx, аналитик - инженер-исследователь Е.И. Никитина). Для определения минерального состава были проведены рентгеноструктурный (модульный дифрактометр X’Pert Powder, аналитик - канд. геол.-минер. наук Т.С. Небера) и термический (STA 409 PC Luxx, аналитик - канд. геол.-минер. наук Е.М. Асочакова) анализы по 124 образцам.
Защищаемые положения.
1. Геохимическая и петрохимическая неоднородность
литологических разновидностей исследуемого разреза обусловлена характером распределения аутигенных и аллотигенных минералов.
2. Вертикальная геохимическая неоднородность отложений носит циклический характер, выраженный в распределении по разрезу Mn/U и модуля НКМ, и отражает вариации активности СО2 и поступательную смену нормативных ассоциаций хлорит-каолинит на иллит- монтмориллонитовую в режиме общей трансгрессии.
3. Статистические вариации петрогеохимических характеристик осадков позволяют на качественном уровне разделять морские, континентальные и прибрежно-морские фации. На основании их пространственного распределения было установлено, что осадки были сформированы в палеоэстуарном бассейне, который характеризуется последовательной сменой приливного, приливно-волнового и волнового режимов.
Научная новизна.
1. Разработана схема расчленения и корреляции пластов ПК1-2 в пределах Ваньеганской структуры, основанная на поведении показателей модуля нормативной щелочности и Mn/U;
2. Предложен алгоритм разделения континентальных, морских и переходных фаций на основании установленных петрогеохимических неоднородностей, обусловленных изменением условий осадконакопления;
3. Диагностирован эстуарный режим седиментации. Выявлена связь вариаций геохимических параметров с геоморфологическим и гидродинамическим режимами эстуарного бассейна. Установлена эволюция эстуарного бассейна: приливного тип (ПК22-ПК21) - приливно-волновой тип (ПК13) - волнового тип (ПК12 + ПК11).
Практическая значимость.
1. На примере верхнемеловых резервуаров Ваньеганского нефтегазового месторождения установлен комплекс геохимических индикаторных характеристик для построения седиментационных моделей формирования терригенных коллекторов углеводородов;
2. Предложен алгоритм фациальных и палеогеографических реконструкций, применимый в условиях шламового опробования нефтегазовых скважин.
Апробация работы.
Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на мероприятиях регионального, общероссийского и международного уровней: на III научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Комплексное изучение и оценка месторождений твердых полезных ископаемых» (Москва, 2011); на конференции молодых ученых «Современные проблемы геохимии» (Иркутск, 2011), на 6th International Siberian Early Career GeoScientists Conference (Новосибирск, 2012); на VI открытой региональной молодёжной конференции ОАО «ТомскНИПИнефть» «Проблемы разведки, разработки и обустройства месторождений нефти и газа» (Томск, 2013); на III Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов памяти академика А.П. Карпинского (Санкт-Петербург, 2013); на II всероссийской молодежной научно-практической школе-конференции «Науки о Земле. Современное состояние» (Хакасия, 2014), на VIII научнопрактической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием «Геология в развивающемся мире» (Пермь, 2015), на XIX международном симпозиуме имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2015), 15th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM (Bulgaria, 2015)
По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных перечнем ВАК Минобразования России, и 3 в международных журналах.
Работа выполнялась на кафедре петрографии Томского государственного университета. Аналитические работы проводились в Центре коллективного пользования «Аналитический центр геохимии природных систем» ТГУ (ЦКП АЦГПС) и лаборатории BIO-GEO-CLIM, созданной по Постановлению Правительства Российской Федерации № 220 от 09 апреля 2010 г. по договору с Министерством образования и науки Российской Федерации № 14.В25.31.0001 от 24 июня 2013 г.
Реализация и личный вклад.
Автором изучены разрезы и проведен отбор проб по скважинам №№ 1002, 2010, 2031, 3618, 2050 Ваньеганской структуры и выполнена их
подготовка к аналитическим исследованиям. Автором изучена вещественная характеристика пород по 43 шлифам. Автором самостоятельно выполнена интерпретация литогеохимических данных на основе математической обработки результатов рентгенофлуоресцентного и ИСП-МС анализов в пакете программ «STATISTICA», а также разработана схема корреляции для группы пластов ПК1-2 на основании литогеохимических показателей и определены петрогеохимические фации. Автором разработана схема диагностики и
алгоритм разделения петрогеохимических фаций в зависимости от условий осадконакопления.
Достоверность результатов работы.
Аналитические работы выполнены в ЦКП АЦГПС ТГУ, представленном в системе аккредитации аналитических лабораторий (Аттестат РОСС RU.0001.517686). Надежность построений базируется на комплексном минералого-геохимическом подходе, предполагающем применение
прецизионных аналитических методов и последующей обработке результатов с использованием аппарата математической статистики. Достоверность представленных геохимических реконструкций подтверждается
сопоставимостью полученных выводов с результатами паленотологических, циклостратиграфических и электрофациальных исследований (Александрова и др., 2010; Космыгин, 2011; Подобина, 2012; Белозеров, 2012).
Объем и структура работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 197 наименование (на 20 страницах). Материал диссертации изложен на 195 страницах, содержит 10 таблиц, 64 рисунков и включает 9 приложений (на 32 страницах).
Благодарности.
Исследования проведены при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской федерации: государственное задание № 2282.
Автор выражает признательность научному руководителю к.г.-м.н., доценту кафедры петрографии И.Ф. Гертнеру за постоянную поддержку при выполнении работы. Автор благодарит директора ЦКП АЦГПС к.г.-м.н. П.А. Тишина за всестороннее содействие при выполнении работы; к.г.-м.н., доцента кафедры петрографии О.В. Бетхер за помощь и советы при проведении литофациального анализа и петрографических исследований шлифов; к.г.-м.н. Т.С. Неберу за помощь при расшифровке рентгенограмм, инженера-
исследователя Е.А. Тишину, А.В. Файнгерца, к.г.-м.н. А.Л. Архипова за помощь в подготовке графического материала, к.г.-м.н. Е.М. Асочакову за 9
участие в обсуждении и помощь при оформлении диссертации, сотрудников ИНГГ СО РАН к.г.-м.н. П.А. Яна и к.г.-м.н. Л.Г. Вакуленко за конструктивную критику и замечания. Автор выражает благодарность д.г.-м.н. В.Б. Белозерову, к.г.-м.н. Н.М. Недоливко, к.г.-м.н. Е.А. Жуковской, д.г.-м.н. В.В. Врублевского, к.г.-м.н. О.М. Гриневу, д.г.-м.н. В.М. Подобиной, к.г.-м.н. Г.М. Татьянину, д.г.- м.н. В.П. Парначеву, к.г.-м.н. Д.А. Ивлеву, к.г.-м.н. А.И. Кудаманову за консультации и ценные советы при выполнении отдельных глав диссертации, а также всех сотрудников ЦКП АЦГПС.

Купить

1. Ваньеганская структура относится к Березово-Тюменской фациальной зоне, палеогеографически приурочена к переходной области взаимодействия системы «река-море». Резкая литофациальная изменчивость и циклическое строение отложений, обнаруженное при исследованиях Г.Н. Александровой и др. (2010) и В.Б. Белозерова (2012), на фоне превалирующего морского режима седиментации (В.М. Подобина, 2012), позволяют предположить существование на исследуемой территории в верхнесеноманское время эстуарного бассейна.
2. Текстурно-структурные реконструкции фациального режима осадконакопления верхнесеноманских осадков в пределах Ваньеганской структуры, позволило выделить три группы фаций, отвечающих континентальным (русловые, дельтовые), переходным (приливно-отливные зоны, приливные каналы, маршево-болотные зоны) и морским (подвижное мелководье, заливы и лагуны, аккумулятивные формы) условиям. Пространственное распределение осадков данных фаций, отражает палеогеографическую неоднородность эстуария, а изменение их положения в разрезе фиксирует гидродинамическую эволюцию системы залива.
3. На основании анализа морфологии и распределения песчаных образований установлена временная геоморфологическая и гидродинамическая эволюция эстуарного бассейна: формирование пачек ПК22, ПК21 происходило в головной части бассейна приливного типа; ПК13 фиксируется в средней части бассейна, характеризующегося двойственной (приливно-волновой) природой, ПК12 + ПК11 - устьевая часть эстуария волнового типа.
4. Литологические особенности и минеральный состав изученных осадков, подчеркивают значительную вариативность терригенной составляющей и сортированности песчаников, что отражает латеральную и вертикальную изменчивость гидродинамической активности бассейна седиментации. Контрастный состав аутигенных парагенезисов, выраженный в развитии каолинит-монтморилонитового, хлорит-каолинит-гидрослюдистого, карбонатно-глинистого цементов, а также расеянных проявлений сидеритовой, сульфидной и фосфатной минерализации, указывает на конвергентность признаков континентальной и морской седиментации, подчеркивая переменную ее активность в системе река-море.
5. Исследования химического состава показали, что основная неоднородность выборки определяется характером распределения CaO, SiO2, Fe2O3 и Al2O3, что отражает литологические особенности пород, обусловленные их минералогическим составом. При этом соотношение оксидов кремния и алюминия рассматривается, как показатели зрелости осадков, а концентрации железа и кальция отражают и син-, эпигенетичную минерализацию на фоне изменения окислительно-восстановительных условий среды седиментации.
6. Взаимные вариации петрогенных оксидов, установленные при факторном анализе, отражают минералогическую неоднородность осадков, выраженные в составе соотношения карбонатной, терригенной и глинистой составляющих. Выявленные противопоставления петрогенных оксидов, соответствующих конкретным минеральным комплексам (кварц-карбонаты, монтмориллонит-каолинит+карбонаты, кварц-каолинит+гидрослюды, полевые шпаты+гидрослюда), могут являться следствием изменений физикохимических и фациальных условий седиментации.
7. Петрогеохимическая вертикальная неоднородность подчеркивается распределением следующих показателей: Fe2O3, Al2O3, £TR, Mn/U и модуля нормативной щелочности (НКМ). Вариации этих параметров отвечают различным палеофациальным уровням и фиксируют цикличность условий седиментации, которая наиболее четко выражается в изменении Mn/U и НКМ. Полученное расчленение разреза (рисунок 56) практически идентично ранее выделенным геологическим единицам (Г.Н. Александрова и др, 2010; В.Б. Белозеров, 2012)
8. Геохимическая аттестация позволила выявить, что уровень и
характер накопления микроэлементов обусловлен вариативностью окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных условий формирования осадка. При этом концентрирование Mn и U фиксирует процессы карбонатизации и фосфатизации; общий уровень накопления лантаноидов (£TR) подчеркивает механическую дифференциацию осадков и уменьшается в ряду от континентальных к морским отложениям. Отношения U/Th, Се/Се*, Sr/Ba и Fe/Mn, позволяют на качественном уровне определить pH-Eh режим седиментации и более четко разграничивать морские и речные образования, а значения SiO2/Fe2O3, Ti/Zr отражают степень гидролизации (выветривания) исходных пород.
9. Взаимные изменения статистических значений геохимических модулей в большей степени определяются физико-химическими условиями осадконакопления и отражают степень минерализации бассейна седиментации, а также pH и Eh режимы бассейна седиментации. Их учет в соотношении с особенностями валового химического и минерального состава осадков позволяет провести петрогеохимическую диагностику фаций русел, маршев и болот, лагун, ближнего шельфа, прибрежно-морских областей и суспензионных потоков.
10. Установленные в пределах Ваньеганской структуры петрогеохимические параметры позволяют проводить диагностику фаций на основании исследования шлама. Предложенный алгоритм может быть использован для ряда других объектов.

Купить