Условия формирования, размещения и перспективы поисков скоплений углеводородов в палеозойском комплексе юга предуральского прогиба и зоны передовых складок юго-западного Урала

Актуальность работы
Опыт геологоразведочных работ последних лет показывает, что важную роль для поисков скоплений углеводородов играют поднадвиговые зоны взбросо-надвиговых поясов, контролирующих нефтегазоносность и закономерности распространения залежей УВ в ряде нефтегазоносных провинций. Нефтегазовый потенциал осевых частей Предуральско-Предновоземельского пояся нефтегазонакопления и его частей, приближенных к областям с платформенным стилем строения, хорошо известен. К зоне сочленения Предуральского прогиба (ПП) и передовых складок Урала приурочены крупные месторождения УВ Ишимбайской группы в Южно-Уральской части прогиба, Вуктыльское газоконденсатное месторождение в Северо-Уральской части прогиба др. При этом нефтегазовый потенциал частей этого прогиба, приближенных к эпипалеозойскому Уральскому покровно-складчатому сооружению еще полностью не раскрыт. Уменьшение ресурсной базы и падающая добыча углеводородов месторождений в Предуральской и Волго-Уральской нефтегазоносных провинциях делают проблему поисков новых объектов ГРР во взбросо-надвиговых структурах палеозойского комплекса юга Предуральского прогиба и передовых складках запада Урала весьма актуальной.
Цель работы
Выявление условий формирования и перспектив поисков скоплений нефти и газа в палеозойском комплексе южной части ПП и зоны Передовых складок юго-западного Урала на основе комплексного анализа результатов геолого-геофизических, геохимических исследований, геомеханического моделирования и моделирования углеводородных систем.
Основные задачи
1. Определить структурно-тектонические особенности южного сегмента ПП, реконструировать эволюцию развития взбросо-надвигов, поднадвиговых зон восточного борта южной части прогиба и зоны Передовых складок.
2. Создать геомеханические модели взбросо-надвиговых структур восточного борта южной части ПП и Передовых складок юго-западной части Урала.
3. Изучить строение и особенности состава нефтегазоносных комплексов палеозоя юга ПП и зоны Передовых складок Урала, генерационно-аккумуляционные углеводородные системы (ГАУС) и геохимические характеристики нефтегазоматеринских толщ (НГМТ).
4. Создать модели трансформации органического вещества (ОВ), произвести оценку плотности генерации УВ и эволюции очагов генерации УВ.
5. Определить основные направления ГРР в палеозойском комплексе юга ПП и зоны Передовых складок.
Научная новизна работы
1. Впервые созданы геомеханические модели, описывающие условия формирования и эволюции системы взбросо-надвигов на восточном борту южной части ПП и в зоне Передовых складок юго-западного Урала.
2. Проведена типизация разломов в пределах зоны Передовых складок Урала и выявлены разломы, сформировашие область дисгармоничных складчатых дислокаций в этой зоне.
3. Определен генерационный потенциал нефтегазоматеринских пород и изучены процессы изменения ОВ в южной части ПП.
4. Определены границы очагов генерации и их эволюция, выявлены области разной степени зрелости ОВ и плотности генерации УВ по результатам моделирования ГАУС.
5. Определены направления миграции УВ из очагов генерации и условия формирования скоплений УВ в поднадвиговых зонах восточного борта южного сегмента ПП и зоны Передовых складок на основе созданных моделей миграции и аккумуляции УВ.
6. Впервые в регионе установлены нефтематеринские породы силурийского возраста, представленные породами кремнисто-глинистого состава сакмарской свиты.
Практическая значимость
Оценены перспективы поисков скоплений нефти и газа в палеозойском комплексе, выполняющем южную часть ПП и зону Передовых складок, ранжированы по степени перспективности и определены первоочередные направления ГРР на нефть и газ в рассматриваемом регионе. Разработанные рекомендации по приоритетным направлениям ГРР включают проведение региональных геофизических работ и сверхглубокое бурение, современные геолого-геофизические исследования разрезов скважин, обеспечивающие повышение эффективности ГРР.
Методы исследования
При проведении исследований по теме диссертации были применены следующие методы:
- Сбор, анализ и обобщение регионально-геологической, геохимической, геофизической и т.п. информации по рассматриваемое району;
- Полевые экспедиционные исследования;
- Исследование образцов пород методом Rock-Eval;
- Геомеханическое моделирование, реализованное в программном комплексе «Dynel» компании Schlumberger.
- Моделирование УВ систем с применением программного обеспечения «PetroMod».
Фактический материал
В диссертации был использован следующий фактический материал:
- совокупность данных о геологическом строении района исследований, в т.ч., собранных в ходе полевых экспедиционных исследований автора;
- результаты проведенных сейсмических работ и типовые литолого-стратиграфические разрезы по Предуральской НГП;
- 299 образцов пород из 27 скважин юго-восточной части Оренбургской области, исследованных для уточнения характеристик.
Личный вклад автора
Автор лично занимался исследовательскими работами по теме диссертации, а именно: участвовал в полевых работах, интерпретируя и обобщая результаты изучения методом Rock-Eval образцов пород, создавал геомеханические модели, реализованные в программном комплексе «Dynel» компании Schlumberger; моделировал УВ системы с применением программного обеспечения PetroMod фирмы Schlumberger.
Защищаемые положения
1. На западе южного Урала, включая ПП, генерационно-аккумуляционные углеводородные системы (ГАУС) связаны с нижнепермскими, нижне-среднекаменноугольными, верхнедевонскими и предположительно силурийскими образованиями. НГМТ этих ГАУС являются породы ассельского, сакмарского и артинского ярусов, визейского яруса, франского яруса (доманиковая толща) и силурийской системы.
2. Впервые выявленные на Южном Урале НГМТ силурийского возраста содержит кероген II типа и характеризуется по генерационному потенциалу как «превосходная».
3. Скопления УВ, сосредоточенные в палеозойском комплексе юга Предуральского прогиба и зоны Передовых складок, сгенерированы из двух очагов. Первый из них расположен в пределах южной части Бельской впадины - «Бельский очаг генерации». Второй – на северном борту Прикаспийской впадины - «Прикаспийский очаг генерации». Миграция углеводородов из этих очагов шла в направлении поднадвиговых зон Предуральского прогиба и зоны Передовых складок. Протяженные разломы, контролирующие надвиговые пластины, служат здесь путями миграции УВ.
4. Формирование скоплений УВ в Предуральском прогибе и зоне Передовых складок происходило в 5 этапов: 1 – формирование осадочного комплекса; 2 – образование взбросо-надвиговых дислокаций и ловушек в поднадвиговых складках; 3 – миграция УВ в ловушки; 4 – аккумуляция УВ в ловушках; 5 – консервация залежей УВ.
Публикации и апробация результатов работы
Основные результаты и положения диссертационной работы, полученные автором, изложены в 18 опубликованных работах, включая 4 статьи в изданиях, включенных в международную базу данных Скопус (Scopus) и 6 статей в изданиях из перечня ВАК РФ.
Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на российских и международных конференциях.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, заключения. Общий объем работы составляет 159 страниц, включая 75 рисунков и 13 таблиц. Библиографический список включает 94 наименования.
Благодарности
Автор выражает благодарность своему научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору Ермолкину Виктору Ивановичу за разностороннюю оказанную помощь при подготовке диссертации, ценные советы и предоставленную возможность совместной работы.
Особую благодарность автор выражает доктору геолого-минералогических наук, профессору Керимову Вагифу Юнусовичу за возможность использования личного материала и оказанную помощь при подготовке диссертации, квалифицированные советы и консультации.
Автор выражает благодарность кандидату геолого-минералогических наук, доценту Осипову Александру Викторовичу и кандидату геолого-минералогических наук, доценту Милосердовой Людмиле Вадимовне за всестороннюю поддержку при подготовке диссертации.
Автор выражет благодарность всему коллективу кафедры теоретических основ поисков и разведки нефти и газа РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина.
Исследования проведены при финансовой поддержке Минобрнауки РФ задание № 5.2907.2017/4.6 (проектная часть государственного задания в сфере научной деятельности).