НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ...

18
НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ: ОТ НЕФТЕГАЗОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ НЕДР ДО ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ А.И. Тимурзиев, Г.Н. Гогоненков 1 (ОАО «ЦГЭ») В результате обработки и интерпретации данных 3D сейсморазведки учеными и специалиста- ми ОАО «ЦГЭ» в осадочном чехле Западной Сибири выявлен особый тип разломов, связанный с проявлением горизонтальных сдвигов фундамента [118]. Установлено, что Надым-Пурская и Пур- Тазовская нефтегазоносные области (НГО), включающие Вынгапуровский и Губкинский (Надым- Пурская НГО), Тазовский и Харампурский (Пур-Тазовская НГО) нефтегазоносные районы, подвер- жены интенсивным сдвиговым деформациям земной коры. На основе данных сейсморазведки, со- гласно разрабатываемой в ЦГЭ концепции тектонического строения и геодинамического развития Западной Сибири, авторы настоящей статьи считают , что территория проявления сдвиговой текто- ники охватывает северные (арктические) районы центральной части и южные (южнее Широтного Приобья) районы восточной части Западной Сибири. Доказано, что горизонтальные сдвиги фунда- мента, контролирующие широкий спектр структурно-тектонических и флюидодинамических пара- генезов нефтегазоносных структур, равно как и формирование в них залежей нефти и газа, обуслов- лены тектоническими деформациями альпийского этапа активизации Западной Сибири. Сегодня, благодаря широкому внедрению нефтяными компаниями (НК) технологии сейсмо- разведки 3D, стало очевидным, что проявление структур горизонтального сдвига (СГС) для севера Западной Сибири явление широко распространенное. Они выражены в осадочном чехле линейны- ми, кулисообразно построенными системами сбросов и взбросов, фиксирующих шовные зоны гори- зонтальных сдвигов фундамента. Геологический феномен, связанный с СГС, выходит за рамки тра- диционных представлений о структурных объектах Западной Сибири и не поддается интерпретации стандартными методами геолого-геофизического анализа. На многочисленных примерах удалось доказать, что СГС достоверно картируется только 3D сейсморазведкой, в то время как на огромных территориях Западной Сибири они неверно интерпретируются по данным 2D сейсморазведки. Сложная морфология, интенсивная дизъюнктивная нарушенность и блоковое строение опре- деляют низкую эффективность геологоразведочных работ (ГРР) на объектах, осложненных СГС. Проектирование разработки, бурение эксплуатационных скважин и проведение геолого-технических мероприятий (ГТМ) на месторождениях, осложненных СГС, без надежной геомеханической и кине- матической моделей структуроформирующих, флюидопроводящих и экранирующих разломов, со- пряжено со значительными рисками. Учитывая вышеизложенное, изучение сдвиговой тектоники нефтегазоносных бассейнов (НГБ) следует рассматривать как важнейшую научно-практическую за- дачу , решение которой связано с совершенствованием ГРР на всех этапах поисков, разведки и разра- ботки месторождений углеводородов (УВ). История изученности и результаты исследований. Первые признаки горизонтальных сдви- гов фундамента в осадочном чехле Западной Сибири были установлены на Северо-Комсомольской, Комсомольской, Харампурской, Южно-Харампурской и Губкинской площадях Надым-Пурской НГО. Эти нарушения, выраженные линейными кулисными зонами сбросов осадочного чехла, ин- терпретировались как зарождающиеся горизонтальные сдвиги в тектонике северной части Западной Сибири [2]. Для объяснения их формирования привлекались работы М.В. Гзовского по физиче- скому моделированию вторичных структур разрушения в зонах динамического влияния сдвигов. Дальнейшее развитие знаний о сдвиговой тектонике Западной Сибири шло по пути накопления при- меров структур, осложненных сдвигами фундамента. Качественный прорыв в понимании природы изучаемого явления произошел в 20042006 гг . при изучении сдвиговой тектоники Еты-Пуровского вала. На основе структурно-кинематической ин- 1 Авторы выражают благодарность рук оводству ОАО «Г азпром нефть», ОАО «Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз», ОАО «НК «Роснефть», ОАО «Роснефть-Пурнефтегаз», ТНК-ВР, ОАО «Варьеганнефтегаз», ОАО «Лук ойл» и ЦКР «Роснедра» за поддержку научных инициатив ОАО «ЦГЭ» и совместную работу по изучению сдвиговой тектоники разрабатываемых ими месторождений, осложненных СГС.

Transcript of НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ...

Page 1: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ: ОТ НЕФТЕГАЗОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ НЕДР

ДО ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

А.И. Тимурзиев, Г.Н. Гогоненков1 (ОАО «ЦГЭ»)

В результате обработки и интерпретации данных 3D сейсморазведки учеными и специалиста-ми ОАО «ЦГЭ» в осадочном чехле Западной Сибири выявлен особый тип разломов, связанный с проявлением горизонтальных сдвигов фундамента [118]. Установлено, что Надым-Пурская и Пур-Тазовская нефтегазоносные области (НГО), включающие Вынгапуровский и Губкинский (Надым-Пурская НГО), Тазовский и Харампурский (Пур-Тазовская НГО) нефтегазоносные районы, подвер-жены интенсивным сдвиговым деформациям земной коры. На основе данных сейсморазведки, со-гласно разрабатываемой в ЦГЭ концепции тектонического строения и геодинамического развития Западной Сибири, авторы настоящей статьи считают, что территория проявления сдвиговой текто-ники охватывает северные (арктические) районы центральной части и южные (южнее Широтного Приобья) районы восточной части Западной Сибири. Доказано, что горизонтальные сдвиги фунда-мента, контролирующие широкий спектр структурно-тектонических и флюидодинамических пара-генезов нефтегазоносных структур, равно как и формирование в них залежей нефти и газа, обуслов-лены тектоническими деформациями альпийского этапа активизации Западной Сибири.

Сегодня, благодаря широкому внедрению нефтяными компаниями (НК) технологии сейсмо-разведки 3D, стало очевидным, что проявление структур горизонтального сдвига (СГС) для севера Западной Сибири явление широко распространенное. Они выражены в осадочном чехле линейны-ми, кулисообразно построенными системами сбросов и взбросов, фиксирующих шовные зоны гори-зонтальных сдвигов фундамента. Геологический феномен, связанный с СГС, выходит за рамки тра-диционных представлений о структурных объектах Западной Сибири и не поддается интерпретации стандартными методами геолого-геофизического анализа. На многочисленных примерах удалось доказать, что СГС достоверно картируется только 3D сейсморазведкой, в то время как на огромных территориях Западной Сибири они неверно интерпретируются по данным 2D сейсморазведки.

Сложная морфология, интенсивная дизъюнктивная нарушенность и блоковое строение опре-деляют низкую эффективность геологоразведочных работ (ГРР) на объектах, осложненных СГС. Проектирование разработки, бурение эксплуатационных скважин и проведение геолого-технических мероприятий (ГТМ) на месторождениях, осложненных СГС, без надежной геомеханической и кине-матической моделей структуроформирующих, флюидопроводящих и экранирующих разломов, со-пряжено со значительными рисками. Учитывая вышеизложенное, изучение сдвиговой тектоники нефтегазоносных бассейнов (НГБ) следует рассматривать как важнейшую научно-практическую за-дачу, решение которой связано с совершенствованием ГРР на всех этапах поисков, разведки и разра-ботки месторождений углеводородов (УВ).

История изученности и результаты исследований. Первые признаки горизонтальных сдви-гов фундамента в осадочном чехле Западной Сибири были установлены на Северо-Комсомольской, Комсомольской, Харампурской, Южно-Харампурской и Губкинской площадях Надым-Пурской НГО. Эти нарушения, выраженные линейными кулисными зонами сбросов осадочного чехла, ин-терпретировались как зарождающиеся горизонтальные сдвиги в тектонике северной части Западной Сибири [2]. Для объяснения их формирования привлекались работы М.В. Гзовского по физиче-скому моделированию вторичных структур разрушения в зонах динамического влияния сдвигов. Дальнейшее развитие знаний о сдвиговой тектонике Западной Сибири шло по пути накопления при-меров структур, осложненных сдвигами фундамента.

Качественный прорыв в понимании природы изучаемого явления произошел в 20042006 гг. при изучении сдвиговой тектоники Еты-Пуровского вала. На основе структурно-кинематической ин-

1 Авторы выражают благодарность рук оводству ОАО «Г азпром нефть», ОАО «Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз», ОАО «НК «Роснефть», ОАО «Роснефть-Пурнефтегаз», ТНК-ВР, ОАО «Варьеганнефтегаз», ОАО «Лук ойл» и ЦКР «Роснедра» за поддержку научных инициатив ОАО «ЦГЭ» и совместную работу по изучению сдвиговой тектоники разрабатываемых ими месторождений, осложненных СГС.

Page 2: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

69НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ: ОТ НЕФТЕГАЗОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ НЕДР ДО ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

терпретации парагенезов пликативных и дизъюнктивных структур в пределах шовных зон сдвигов фундамента, изучения динамических условий структурообразования, реконструкций напряженно-деформированного состояния горных пород в условиях сдвигового поля напряжений и детально-го палеотектонического анализа удалось восстановить историю развития, обосновать время фор-мирования и дать классификацию тектонических структур, осложненных горизонтальными сдви-гами фундамента. Для понимания природы объектов, подверженных сдвиговым деформациям, с привлечением методов палеотектоники, геомеханики и тектонофизики изучались вопросы строе-ния (структурный и кинематический анализ), формирования (механизм и время) и развития (палео-реконструкции, реконструкции напряженно-деформированного состояния) пликативных и дизъюн-ктивных структур осадочного чехла и фундамента.

Анализ данных 3D сейсморазведки показал, что горизонтальные сдвиги фундамента име-ют важное структуро-контролирующее значение. Установлено, что изучаемые объекты являют-ся приразломными структурами горизонтальных сдвигов фундамента, образуют в осадочном чех-ле типичные структуры «пальмового дерева» (Palm Tree Structure) и «цветка» (Tulip Structure), ха-рактерные для транстенсионных и транспрессионных сдвигов различных стадий развития, име-ют блоковое строение с элементами комбинированных сбросо- и взбросо-сдвиговых деформаций и проникновением разрывов на различные стратиграфические уровни. Различная высота проник-новения разрывов в осадочный чехол характеризует не возраст разломов, а связана с интенсив-ностью тектонических деформаций и является их энергетической характеристикой (удельная по-тенциальная энергия деформаций). В палеоструктурном плане локальные поднятия, осложнен-ные СГС, имеют сложную историю развития и делятся на два основных типа: а) унаследованные от фундамента структуры прерывистого развития и б) новообразованные по горизонтам осадоч-ного чехла структуры инверсионного типа. Оба типа структур характеризуются постседиментаци-онным развитием и поздним (среднемиоцен-четвертичным) временем формирования складчатых и разрывных деформаций. Показано, что поднятия, осложненные СГС, являются приразломны-ми складками, сформированными по механизму продольного изгиба (тангенциального сжатия). Изучение месторождений, осложненных СГС, позволило: выявить важную роль сдвиговых де-формаций в процессах формирования залежей УВ, коллекторских и экранирующих свойств гор-ных пород и насыщающих их флюидов, а также установить закономерности их пространственно-стратиграфического распределения. В работах последних лет показано влияние СГС (и связанных с ними СРЗК)2 на проницаемость земной коры и структурно-тектонические и флюидодинамиче-ские парагенезы.

Распространение структур горизонтального сдвига. В результате проведенных ОАО «ЦГЭ» работ СГС достоверно установлены в пределах Надым-Пурской и Пур-Тазовской синеклиз на пло-щадях ОАО «Газпром нефть», ОАО «Роснефть-Пурнефтегаз» и НК «Лукойл» (Еты-Пуровские, Комсомольские, Харампурские, Часельские, а также Кынское, Русское, Новогоднее, Губкинское и другие поднятия). Перечень площадей, по которым данные сейсморазведки прошли обработку и ин-терпретацию в ОАО «ЦГЭ», позволяет представить широту распространения и оценить масштабы этого геологического явления, заставляющего пересмотреть традиционные представления о генези-се пликативной складчатости чехла Западной Сибири.

СГС установлены на огромной территории Западной Сибири от северной границы Ханты-Мансийского округа (ХМАО) до полярных широт, общей площадью более 500 тыс. км2, на кото-рой находятся десятки крупнейших месторождений УВ. Анализ данных 3D сейсморазведки по тер-ритории западнее Вынгапуровского вала и Северного свода и южнее Широтного Приобья свиде-тельствует о заметном ослаблении или отсутствии признаков проявления СГС. В то же время север-ная (Арктическая часть) и восточная (до меридиана р. Енисей) границы распространения сдвиговых деформаций в настоящее время не определены. Есть все основания полагать, что огромная терри-тория севера Западной Сибири и Карского моря, где выявлены гигантские газоконденсатные место-рождения, также подвержена активному влиянию сдвиговых деформаций земной коры. Знакомство с сейсмическими материалами ОАО «Сибнефть-ННГ» показало, что горизонтальные сдвиги фунда-мента осложняют Ярайнерское, Вынгапуровское и Вынгаяхинское месторождения. Сейсмические

2 Структуры растяжения земной коры.

Page 3: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

70 ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.

материалы по Медвежьему валу и другим локальным участкам, прошедшим аудит в ЦГЭ, свиде-тельствуют о развитии СГС и в пределах Тазовской синеклизы.

Обобщив результаты 2D сейсморазведки (Ванско-Намысская, Урабор-Яхинская, Восточно-Етыпуровская, Валынтойская, Западно-Харампурская и другие площади), схемы тектониче-ского районирования (В.С. Сурков, О.Г. Жеро, 1981) и региональные структурные построения (О.М. Ермилов, Ю.Н. Карогодин, А.Э. Конторович и др., 2004), авторы статьи предполагают, что СГС распространяются в пределах центральной части Западной Сибири от Широтного Приобья до арктического Заполярья (рис. 1). Результаты 2D сейсморазведки свидетельствуют о проявлении СГС на телах валов, мезо- и мегавалов, образующих линейную надпорядковую мегаструктуру СЗ простирания. Эта структура, помимо поднятий с доказанным 3D сейсморазведкой проявлением СГС (Вынгаяхинский, Вынгапуровский, Северо-Губкинский, Етыпуровский валы и Северный свод), включает Центрально-Уренгойский, Медвежий, Новопортовский, Южно-Ямальский, Нурминский, Северо- и Южно-Арктические мезовалы, Бованенковско-Нурминский мегавал и многие другие поднятия, расположенные в створе этой надпорядковой мегаструктуры. На карте по кровле альб-сеномана (О.М. Ермилов, Ю.Н. Карогодин и др., 2004) эта структурная линия выражена цепочкой кулисного сочленения перечисленных валов с глубинным тектоническим швом Западной Сибири, связанным с Худуттейским (В.С. Сурков, О.Г. Жеро, 1981) ответвлением Колтогорско-Уренгойского палеорифта. Вторая структурная линия, выраженная кулисным строением Русского, Часельского, Харампурского валов с доказанной сдвиговой природой, продолжается в сторону Большехетской впадины и Енисей-Хатангского прогиба и связана с активизированным на неотектоническом этапе фрагментом Худосейского грабен-рифта (см. рис. 1).

На юг обе структурные линии прослеживаются в пределах Надым-Пуровской (западная линия) и Васюганской (восточная линия) НГО на структурах Варьеганского, Тагринского и Ларьеганского ва-лов (группа Варьеганских, Ваньеганских и Кошильских поднятий), Бахиловского, Александровского и Междуреченского валов (Бахиловские, Хохряковские, Пермяковские, Колик-Еганские поднятия). Южнее, на Самотлорском месторождении Нижневартовского свода, СГС проглядывают в кулисном строении линейных грабенов фундамента (К.К. Галямов и др., 2002).

Все эти и многочисленные прямые и косвенные литературные данные свидетельствуют о реги-ональном характере процессов, определивших активизацию горизонтальных сдвигов фундамента Западной Сибири в позднекайнозойское время. В зависимости от зрелости СГС в осадочном чех-ле Западной Сибири картируются различные структурные индикаторы сдвиговых деформаций от кулисообразных складок волочения и систем ранних сколов (на ранних стадиях развития), ортого-нальных им поздних трещин отрыва и сбросов (на промежуточных стадиях развития) до линейных шовных зон разрыва сплошности пород осадочного чехла (на поздних стадиях развития). Для боль-шинства из рассматриваемых объектов характерны структурные признаки ранних стадий развития СГС (зарождающиеся горизонтальные сдвиги [2]), хотя некоторые из них (Северо-Етыпуровское, Северо-Комсомольское) достигают поздних стадий развития. Как будет показано ниже, это услов-ная градация и физическая природа наблюдаемых различий в структурной выраженности СГС кро-ется в интенсивности сдвиговых деформаций фундамента.

Особенности строения структур горизонтального сдвига. Характер проявления СГС рас-смотрим на примере Еты-Пуровского месторождения (одноименный вал, структура 2-го порядка) и осложняющего его Северного купола (структурного элемента 3-го порядка) (рис. 2). Картируемые 3D сейсморазведкой разломы осадочного чехла идентифицируются как структурные признаки го-ризонтальных сдвигов фундамента по ряду характерных признаков: кулисному расположению си-стем оперяющих разломов, эшелонированным цепочкам приразломных складок, наличию линей-ных впадин присдвигового растяжения. В пределах шовных зон сдвигов образовались сопряженные дуплексы сжатия/растяжения, выраженные отрицательными (грабены) и положительными (горсты) структурами и присдвиговыми складками волочения. Отличительная особенность оперяющих ку-лис сдвигов фундамента заключается в том, что по простиранию сместителя разломов происходит одновременное смещение пород в вертикальном и горизонтальном сечениях. Картина эта законо-мерно повторяется на всех сейсмических горизонтах от низов тюменской свиты (нижняя юра) до самых верхних горизонтов осадочного чехла.

Page 4: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

71НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ: ОТ НЕФТЕГАЗОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ НЕДР ДО ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

Рассмотрим количественные характеристики СГС на примере Северного купола (см. рис. 2). Преобладающее простирание оперяющих кулис сдвигов фундамента – субмеридиональное (350360°). Кулисы группируются в линейную зону СЗ простирания (310320°) шириной от 1,01,5 км в низах осадочного чехла до 5,06,5 км в кровле верхнего мела. По простиранию шовная зона выполнена гра-бенами и впадинами присдвигового растяжения. Ширина грабена 0,51,0 км, глубина – 50100 м по кровле верхнего мела. Протяженность шовной зоны сдвигов фундамента в пределах куба 3D более 20 км. Количество кулис на площади Северного купола достигает 50, протяженность отдельных ку-лис от 0,51,0 (нижняя юра) до 5,06,0 км (верхний мел). Приразломные складки располагаются ку-лисно по отношению к оси сдвига под углом от 1020° в низах юры – до 3040° в кровле мела. Сверху вниз к фундаменту кулисы складываются в плоскость сдвига веерообразно. Характерно чередование вкрест кулис шовной зоны опущенных (грабены) и приподнятых (присдвиговые складки) блоков, а также встречные углы падения оперяющих сбросов (разная полярность) и гипсометрическая инверсия приразломных структур по разные стороны от плоскости сдвига (на восточном крыле приподнятыми являются ЮВ приразломные блоки, на западном крыле – СЗ блоки). Снижение вертикальной ампли-туды сбросов вниз по разрезу (до исчезающих величин у кровли фундамента), фронтальное положе-ние складок волочения к плоскости сдвига, наличие грабен-структур проседания над шовной зоной,

Рис. 1. Структурная карта Западно-Сибирской геосинеклизы по кровле альб-сеноманского комплекса по О.М. Ермилову, Ю.Н. Карогодину, А.Э. Конторовичу и др. (2004) с дополнениями: 1 – положение площади с доказанными 3D сейсморазведкой СГС на фоне регионального строения территории севера Западной Сибири; 2 – предполагаемые надпорядковые линейные

швы, связанные с горизонтальными сдвигами фундамента на теле активизированных на неотектоническом этапе фрагментов (ответвлений) Колтогорско-Уренгойского грабен-рифта (Худуттейский и Худосейский разломы)

Page 5: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

72 ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.

структуры «пальмы» в вертикальном сечении и другие признаки говорят о правой (СЗ разломы) и ле-вой (СВ разломы) кинематике смещения с транстенсионной (сдвиг с элементами растяжения) состав-ляющей сдвигов Еты-Пуровского вала. Оперяющие кулисы сдвигов фундамента имеют две компонен-ты смещения и являются комбинированными сбросо- и взбросо-сдвигами. Сбросовая составляющая деформаций подчеркивается элементами грабен-горстового строения свода. Вертикальная амплиту-да сбросов увеличивается вверх по разрезу и достигает 100 м на уровне горизонта С (кровля мела). Сдвиговая составляющая деформаций в строении Северного купола подчеркивается элементами сме-щения восточного блока структуры в ЮВ направлении, а западного блока в СЗ направлении вдоль шовной зоны сдвига. Амплитуда горизонтального сдвига увеличивается вниз по разрезу и оценива-ется первыми километрами по кровле фундамента. При общности морфологических черт сдвиги СВ простирания имеют левую кинематику и образуют единую тектонопару (динамопару сколов) со сдви-гами СЗ простирания.

Не останавливаясь на характеристике СГС Южного купола и Центрального блока Еты-Пуровского вала, отметим, что они имеют общие структурные (геометрические) признаки и гене-зис. От Северного купола их отличает простирание осей сдвигов (СВ), кинематика (левые сдвиги) и высота стратиграфического проникновения в осадочный чехол (преимущественно до кровли юры).

Характер строения разломов по 2D сейсморазведке. Данные 2D и 3D сейсморазведки показы-вают разное строение разломов на площадях с выделенными СГС. Сейсмические данные 2D сейс-моразведки, перекрывающей площади съемок 3D и прилегающие к ним, не позволяют опознать ку-лисный рисунок строения разломов даже при достаточно плотной сети наблюдений (22 км). Даже точно зная по данным 3D сейсморазведки, как построена зона сдвига, по профилям 2D не удает-ся обеспечить пространственную корреляцию отдельных кулис. Отрицательную роль здесь играет тот факт, что оперяющие кулисы сдвигов являются малоамплитудными, их полярность меняется по простиранию, поэтому есть зоны, где разрыва или сдвига в корреляции отражений не наблюдается. Как правило, протяженность кулис меньше расстояния между профилями 2D, особенно при их ди-агональном положении относительно простирания кулис. Кроме того, при профильных сейсмиче-ских наблюдениях отсутствует возможность выполнения процедуры пространственной миграции,

Рис. 2. Структурная модель горизонта (васюганская свита верхней юры) Еты-Пуровского вала: а – структурная карта; б – куб структурной поверхности (аксонометрия); в – карта углов наклона

а б в

Page 6: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

73НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ: ОТ НЕФТЕГАЗОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ НЕДР ДО ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

а миграция 2D в плоскости профиля не позволяет восстановить истинную картину сложной геоме-трии разломов.

Однако в силу дискретности пересечений разломов профилями 2D сейсморазведки характер из-менения плоскости разломов увидеть невозможно. На материалах 2D сейсморазведки оперяющие кулисы сдвигов представлены субпараллельными линиями, отражающими общее направление сече-ний региональных сколов в фундаменте Западной Сибири.

Таким образом, картируемые 2D сейсморазведкой разломы СЗ и СВ простираний являются ре-гиональными швами сдвигов фундамента (в геомеханическом и кинематическом понимании), акти-визированными на неотектоническом этапе. Внутреннее строение этих швов и структурные пара-генезы осложняющих их пликативных и дизъюнктивных структур не поддаются интерпретации и расшифровке методами сейсморазведки 2D. В связи с этим все существующие по Западной Сибири структурные построения, основанные на данных 2D сейсморазведки, нельзя считать достоверны-ми, а попытки объяснения связанных с СГС геологических явлений – сколько-нибудь обоснован-ными. В качестве иллюстрации к сказанному на рис. 3 показаны структурные построения по Еты-Пуровскому валу, выполненные по данным 2D сейсморазведки в сопоставлении с последующими построениями по данным 3D сейсморазведки. Видно, что по данным съемки 2D было невозможно закартировать истинную геометрию оперяющих кулис сдвига: они интерпретируются линейной зо-ной разломов СЗ простирания, отображающей общий тренд сдвига в фундаменте. Этот и ряд приме-ров по другим площадям севера Западной Сибири свидетельствуют о том, что линейные зоны раз-ломов, картируемые по данным 2D сейсморазведки (в т.ч. все разломы за пределами границ съемки 3D, показанные на рис. 3), проинтерпретированы неверно и не отображают истинной геометрии раз-ломов и их взаимоотношений со структурами осадочного чехла (см. рис. 2).

Неверная интерпретация разломов приводит к неверным структурным построениям, следстви-ем чего является неправильная геометризация ловушек и неоптимальное размещение скважин.

Рис. 3. Характер выраженности горизонтальных сдвигов фундамента Еты-Пуровского вала по результатам интерпретации сейсморазведки: а – 2D (Роснефть-Пурнефтегаз, 2001); б – 3D (ОАО «ЦГЭ», 2004)

а б

Page 7: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

74 ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.

Сегодня уже можно утверждать, что в условиях кулисного строения оперяющих разломов регио-нальных сдвигов фундамента севера Западной Сибири 2D сейсморазведка не может служить доста-точной основой для заложения поисково-разведочных скважин, а тем более для проектирования раз-работки месторождений и проведения ГТМ. Только благодаря внедрению 3D сейсморазведки появи-лась возможность изучать реальную картину строения зон разломов и получать истинное соотноше-ние пликативных и дизъюнктивных структур осадочного чехла.

Структуроформирующая роль сдвигов фундамента. Проявление разломов на площади Еты-Пуровского вала по материалам 3D сейсморазведки локализовано в пределах осевой части Северного купола (СЗ сдвиги), приконтурных крыльевых и периклинальных зонах Южного купола (СВ сдви-ги) и в межструктурных зонах Центрального блока (СВ сдвиги). На локальном уровне структуро-формирующая роль сдвигов фундамента Еты-Пуровского вала проявляется как в элементах блоко-вого строения, соподчиненности амплитуд разломов и локальных поднятий, так и единовременно-сти формирования парагенезов дизъюнктивных и пликативных структур.

Детальный анализ истории палеотектонического развития показывает, что основные события, приведшие к росту палеоподнятий и формированию современного структурного плана горизонтов осадочного чехла Еты-Пуровского вала, произошли в позднекайнозойское время. Основной рост па-леоподнятий Северного и Южного куполов и объединение их в единую структуру Еты-Пуровского вала связаны со среднемиоцен-четвертичными движениями альпийского тектонического этапа раз-вития Западной Сибири.

Палеореконструкциями установлено, что само появление Северного купола как новообразован-ной позднеинверсионной структуры на теле Еты-Пуровского вала связано с горизонтальным СЗ сдвигом фундамента по схеме продольного (тангенциального) сжатия. Важным следствием палео-тектонического анализа является вывод об исключительно молодом возрасте и геологически мгно-венном формировании современной структуры Северного купола Еты-Пуровского вала в поздне-кайнозойское время. Отсутствие признаков роста палеоподнятий в юрско-меловых горизонтах на протяжении геологического времени от ранней юры до позднего мела свидетельствуют о том, что изгиб пластов осадочного чехла и формирование пликативной складчатости происходили одномо-ментно после накопления всей толщи юрско-меловых отложений на территории Еты-Пуровского вала в условиях интенсивных горизонтальных сдвиговых деформаций.

По результатам региональных построений в пределах Надым-Пуровской и Пур-Тазовской НГО картируются многочисленные региональные разломы диагональной системы, образующие ромби-ческую сеть первичной блоковой делимости земной коры Западной Сибири. Картируемые в преде-лах кубов 3D системы кулисных сбросов субмеридионального простирания, образующие линейные шовные зоны региональных правых сдвигов фундамента СЗ простирания и поперечных им левых сдвигов СВ простирания сопряженной системы диагональных сдвигов Западной Сибири, просле-живаются на десятки и сотни километров и по материалам съемок 2D. В соотношении региональ-ных сдвигов фундамента и положения локальных структур отмечается строгая соподчиненность, согласно которой структуры являются осложнениями на теле сдвигов по их простиранию и в узлах их пересечения. Часто сочленение локальных поднятий и валов с плоскостью сдвигов имеет кулис-ный характер. На основе анализа материалов 3D сейсморазведки по северу Западной Сибири систе-мы кулисных разломов в пределах локальных структур 3-го порядка рассматриваются авторами ста-тьи как элементарные составные кулисы шовных зон региональных сдвигов межблоковой делимо-сти более высокого иерархического ранга. В условиях активного проявления сдвиговой тектоники на севере Западной Сибири выявление и детализация по простиранию разломов и флексур, выде-ленных 2D сейсморазведкой и другими методами, имеет важное прикладное значение использует-ся при поисках залежей УВ для картирования тектонически-экранированных присдвиговых струк-тур, образующих самостоятельный тип потенциальных ловушек.

Деформации пород в зонах динамического влияния сдвигов. На сейсмических профи-лях строение СГС представлено областью «ряби», обусловленной фрагментарностью сейсмиче-ской записи, нарушением сплошности и деструкцией вмещающих пород (рис. 4). За счет дезин-теграции пород в шовной зоне сдвиговых деформаций отмечается снижение акустической жест-кости и изменение атрибутов сейсмической записи. В строении структур, осложненных СГС, об-наруживается сложная комбинация механических деформаций пород и флюидодинамического

Page 8: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

75НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ: ОТ НЕФТЕГАЗОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ НЕДР ДО ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

воздействия, вызывающие «вспарывание» чехла и вздутие пластов над сводами поднятий с после-дующим их обрушением и проседанием в интервале проникновения разломов в осадочный чехол. Характерной особенностью СГС является нарушенность разреза чехла, деформированного едино-образно по морфологии и одномоментно по времени (позднекайнозойское время). По разные сто-роны от оси сдвига направление «вспарывания» пластов встречное, против направления сдвига (см. рис. 4). Для СГС характерны также проявления чешуйчатых сопряженных надвигов, дисгар-моничной складчатости и рассланцевания пород, послойного шарьирования и черепичного сдваи-вания разреза в зоне динамического влияния горизонтального сдвига фундамента. На микроуров-не (микроимиджеры, керн) для СГС типично проявление разломов, трещиноватости, текстур пла-стического течения и брекчирования пород.

Рис. 4. Еты-Пуровский вал. Северный купол (ОАО «ЦГЭ», 2006). Пример проявления чешуйчатых надвигов, черепичного сдваивания, послойного шарьирования и пластического течения пород в зоне динамического влияния

горизонтальных сдвигов фундамента. В условиях тангенциального сжатия формируется горизонтальное зеркало складчатости и структура «домино» как индикатор сокращения пространства

C

Б

M1

Особенностью СГС является также отсутствие видимых вертикальных смещений на уровне кровли фундамента и проседание в их осевых зонах верхней части разреза (мел) выгнутых гори-зонтов (вздутий) осадочного чехла, а в нижней части разреза (юра) – вогнутых горизонтов (обруше-ний) осадочного чехла. Внутри клина сжатия создается выпуклая в двух направлениях линза, при этом выгнутая вверх меловая часть разреза оказывается в условиях растяжения, а вогнутая вниз юр-ская часть – в условиях сжатия, разделяет их нейтральная (в геомеханическом понимании) ачимов-ская толща. За счет пластического нагнетания глинистой ачимовской толщи внутри клина сжатия создается раздув мощностей, достигающий 100 м. Внутри клина сжатия отмечается поднятие ниж-ней части разреза (юра), которое происходит по схеме взбрасывания приразломных блоков. Такое строение придает разломам сложную природу с переменной сбросо-взбросовой кинематикой по па-дению. На Еты-Пуровском вале авторами статьи впервые описан реверсный тип разломов (рис. 5). Свойства таких разломов определяются разнонаправленными движениями блоков по одну сторону от сместителя ниже и выше нейтральной поверхности, связанной с горизонтами ачимовской толщи. Если выше ачимовской толщи разлом классифицируется как сброс, то ниже он трансформируется во взброс, при этом по одну сторону плоскости сместителя пласты смещаются навстречу друг другу,

Page 9: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

76 ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.

а по другую сторону – расходятся. На уровне ачимовской толщи смещение пластов нулевое, вверх по разрезу смещение растет со сбросовой кинематикой (знак плюс) и на уровне горизонта М1 (верх-ний мел) составляет 40 м. Вниз по разрезу смещение также растет, но уже со взбросовой кинемати-кой (знак минус) и на уровне горизонта Б составляет 20 м.

Следствием таких деформаций является разница мощности толщи БМ1 по разные стороны от сместителя в 60 м. Таким образом, по одну сторону плоскости реверсного разлома без нарушения последовательности залегания пластов и отсутствия перерывов осадконакопления происходит со-кращение мощности за счет встречного движения блоков, пластического выдавливания и уплотне-ния пород. По другую сторону плоскости разлома за счет растяжения происходит нагнетание и раз-уплотнение пород. Изменение мощности нижнего мела (БМ1) на плоскости реверсных разломов достигает 100150 м. Этот пример позволяет понять возможные причины существующих невязок и служит основанием для ревизии спорных моментов при проведении межскважинной корреляции го-ризонтов в зонах реверсных разломов и внутри клиньев сжатия СГС.

Сейсмический образ структур горизонтального сдвига. Оперяющие кулисы сдвигов фунда-мента в поперечном сечении образуют пучок сходящихся к основанию разломов. Корни зон де-струкции и дезинтеграции пород, сужаясь клином, уходят ниже кровли фундамента до глубин,

Рис. 5. Еты-Пуровский вал, Южный купол. Пример строения реверсного разлома (РР): а – интерпретация сейсмического разреза; б – модель формирования и кинематики РР (РР интерпретируется как сброс выше

нейтральной поверхности (НП) и взброс ниже НП)

1

1

1

1

H2

H2

H1

H1

H1 = H2

H1 > H2 H = 1

14

14

14

14

H

178R R-36

178R R-36

H

HH

а б

Page 10: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

77НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ: ОТ НЕФТЕГАЗОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ НЕДР ДО ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

освещенных сейсмической записью, на ширину динамического влияния горизонтального сдвига (рис. 6). Их плоскости в проекции оси схождения фиксируют корни разломов, прогнозируемые на глубинах ниже 6 км. Плоскости разломов имеют пологие углы падения, что свидетельствует о про-явлении при их формировании режима растяжения, запечатленного элементами сбросовой тектони-ки. По данным 3D сейсморазведки, проседание блоков по системе сбросов фиксируется повсемест-но в сводах структур Пур-Тазовской синеклизы в интервале от кровли фундамента до различных, включая самые верхние, горизонтов осадочного чехла. Стратиграфический диапазон, охваченный структурами вторичного обрушения сводов и формированием наложенных грабен-прогибов в пре-делах шовных зон сдвигов, коррелирует с интервалом «вспарывания» чехла оперяющими кулиса-ми и является функцией интенсивности деформаций горизонтального сдвига. Сложные комбинации грабен-горстовых структур отражают неоднородность напряженно-деформированного состояния и идентифицируют чередование по площади и разрезу зон сжатия и растяжения пород.

В поперечном сечении СГС образуют в чехле структуры «пальмового дерева», характерные для транстенсионных сдвигов различных стадий развития. Типичные углы падения сбросов от 5060° в верхней части до 7080° внизу разреза.

Рис. 6. Еты-Пуровский вал. Поперечные профили через шовную зону горизонтального сдвига фундамента

Page 11: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

78 ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.

Часто наблюдаемые сбросы являются бескорневыми, т.е. не прослеживаются ниже чехла, еще чаще наблюдается затухание разломов внутри осадочного чехла на различных стратиграфических уровнях. Другая особенность структуры «пальмового дерева» – обновление «кроны» более молоды-ми «побегами» – разломами самых поздних генераций. Общая закономерность возрастного соотно-шения разрывов сводится к омоложению нарушений к центру «ствола» и к верху «кроны» «пальмо-вого дерева». Глубина их стратиграфического проникновения подчинена последовательности фор-мирования кулис шовной зоны сдвигов и увеличивается от поздних приосевых нарушений к ран-ним периферийным.

Погоризонтный анализ признаков проявления оперяющих кулис горизонтальных сдвигов фун-дамента обнаруживает следующие общие закономерности, характеризующие природу СГС.

1. Кулисный рисунок оперения сдвигов фундамента формируется в низах осадочного чехла и проникает на различную высоту от кровли верхней юры до дневной поверхности.

2. Оперяющие кулисы в низах разреза имеют минимальную протяженность по простиранию и максимальную густоту по разрезу. Вверх по разрезу протяженность кулис увеличивается, количе-ство их сокращается, шовная зона сдвига расширяется от минимальной величины (1,01,5 км) в основании осадочного чехла до максимальной (5,56,5 км) в верхах разреза.

3. Вверх по разрезу кулисы отдаляются от оси сдвига и меняют азимут простирания от С 350360° до ССВ 1020°. Смещение плоскости основного сдвига и оперяющих его нарушений происходит на 1020° по часовой стрелке. Угол между плоскостью сдвига и опер яющими кулисами составляет 2030° (до 40°) в верхней части разреза и с глубиной выполаживается до нуля. Благодаря сложной стереометрии оперяющие кулисы сдвига имеют винтообразное строение.

4. Для изученных нами площадей сдвиги СЗ простирания характеризуются правосторонней, сдви-ги СВ простирания – левосторонней кинематикой (исключением является Северо-Комсомольская площадь, для которой основной СВ сдвиг имеет правую кинематику).

5. Важной особенностью сдвигов является практически повсеместное отсутствие вертикальных смещений на уровне кровли фундамента. Это обстоятельство исключает поперечный изгиб как ме-ханизм структурообразования, и для его объяснения привлекаются представления о тангенциальной природе деформаций. Генезис этих структур позволяет классифицировать их как складчатость про-дольного изгиба позднекайнозойского меридионального сжатия регионального сдвигового поля на-пряжений Западной Сибири.

Стратиграфический уровень проникновения и время формирования разломов. Для СГС характерно подобие систем разломов на разных стратиграфических уровнях как следствие проявле-ния единого стиля деформаций земной коры. При этом наблюдаются два глубинных уровня (ниже и выше ачимовских отложений) с различной выраженностью основных систем. Густота разломов и выраженность систем СВ простирания резко снижена в меловой части разреза. Высота стратигра-фического проникновения разломов колеблется от кровли юры и ачимовской толщи, кровли мела и до дневной поверхности (рис. 7). Высота проникновения кулис в осадочный чехол характеризует не возраст разломов, а интенсивность тектонических движений и является энергетической характери-стикой деформаций сдвига (удельная потенциальная энергия деформаций).

В пределах структур, осложненных СГС, выделяется одна возрастная генерация разломов с раз-личной амплитудой проникновения в осадочный чехол. Сбросы, связанные со сдвигами фундамен-та новейшего этапа активизации Западной Сибири, формируют основной каркас разрывных нару-шений площади. Их возрастной диапазон (внутри среднемиоцен-четвертичного времени) и глуби-на проникновения в осадочный чехол различны, но их объединяет общий механизм формирова-ния и структурно-тектонические парагенезисы – это позднеинверсионные структуроформирующие и флюидопроводящие нарушения.

Признаки постседиментационного формирования СГС: изменение мощностей синхронных от-ложений на картах изопахит не подчинено положению разломов, а приразломные изменения объяс-няются эффектом пластических деформаций пород на этапе формирования структур; разломы про-низывают весь разрез чехла от фундамента до дневной поверхности при плоско-параллельном за-легании горизонтов до позднего мела и палеоцена; разломы проявляются независимо от особен-ностей развития структур, в палеообстановке одинаково выражены во время относительного про-гибания и роста структур; разломы наложены на элементы палеорельефа; отсутствие закономер-

Page 12: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

79НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ: ОТ НЕФТЕГАЗОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ НЕДР ДО ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

ностей в палеоструктурном парагенезисе разломов; отсутствие локальных приразломных подня-тий до позднего мела (разломы не могли существовать до времени, когда появились структуры, т.к. следствие не может проявиться раньше причины). Учитывая пространственную и генетическую связь платформенной складчатости со сдвигами фундамента, вывод о молодом возрасте и новейшем времени формирования разломов распространяется на все составляющие изучаемого структурно-тектонического парагенезиса (ловушки, залежи УВ и др.).

Нефтегазоносность структур горизонтального сдвига. Связь со сдвигами месторождений УВ придает изучению СГС и связанных с ними парагенезов не только теоретическое (расшифровка ки-нематической модели сдвигов), но и важное прикладное значение, поскольку обеспечивает техноло-гическое решение задачи локализации и картирования очагов скрытой концентрированной формы вертикальной фильтрации глубинных флюидов в осадочном чехле и фундаменте. Изучение СГС яв-ляется ключом к решению проблемы проницаемости земной коры и служит основой создания филь-трационной модели массопереноса в рамках новой парадигмы онтогенеза нефти как частной фор-мы минералогенеза и концентрированной формы разгрузки глубинных флюидов в земной коре [19].

Как было показано в [20], в процессе эволюции сдвиговых зон происходит трансформация ран-них сколов в нарушения с комбинированной правосдвиговой (для северо-западных) и левосдви-говой (для северо-восточных) кинематикой сколовых сечений региональных сдвигов фундамента Западной Сибири. На нарушенных участках месторождений наблюдается веерообразное расщепле-ние сдвигов, их кулисообразное перекрытие с образованием вторичных сбросов, которые в условиях растягивающих напряжений являлись флюидоподводящими каналами к различным межпластовым гидродинамическим барьерам и блоковым присдвиговым структурам. На участках растяжения фор-мируются гидротермально-стратиформные залежи пластово-жильного типа. Нефтенакопление ло-кализуется на висячих крыльях сбросов, где формируются комбинированные залежи, образованные

Рис. 7. Еты-Пуровский вал: а – Северный купол; б – Центральный блок (примеры различной стратиграфической высоты проникновения разломов кулисного оперения сдвигов фундамента)

а б

Page 13: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

80 ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.

сочетанием структурного фактора, зон дробления оперяющих кулисных систем и сопровождающих их роя трещин отрыва. В пределах зон динамического влияния сдвигов фундамента на участках локального растяжения под глинистыми покрышками формируются залежи различного масштаба, определяемого объемами ловушек. Месторождения УВ, осложненные СГС, характеризуются стол-бообразным сквозным насыщением осадочного чехла и многопластовым строением (до пятидеся-ти и более залежей по разрезу).

Результаты исследований позволяют утверждать, что локальные структуры растяжения земной коры на телах СГС контролируют очаговую проницаемость земной коры, выраженную в концентри-рованной форме транспорта глубинных флюидов в осадочный чехол и фундамент ОБ. С СГС связа-ны «трубы» дегазации П.Н. Кропоткина в форме локализованной разгрузки в верхней части земной коры глубинных (внутрикоровых и мантийных) флюидогенных минеральных ассоциаций и основ-ные виды месторождений флюидогенной природы, включая рудную минерализацию [9, 14, 20].

Как правило, для месторождений УВ, осложненных СГС, характерно сложное блоковое строе-ние и многопластовость. Эти особенности обусловлены структуроформирующими и флюидопроводя-щими свойствами оперяющих разломов горизонтальных сдвигов фундамента. Высокая вертикальная проницаемость разреза в пределах СГС определяет высокую плотность миграционного потока УВ и, следовательно, высокую плотность запасов, локализованных на многочисленных тектонических бло-ках разрушенных структур. В условиях блокового строения и тектонического экранирования залежи УВ характеризуются сложной природой контуров с элементами неструктурного контроля (пластово-жильное насыщение), затрудняющими их геометризацию. При этом, учитывая трансструктурный ха-рактер сдвигов фундамента (они секут поднятия, прогибы и другие элементы осадочного чехла), фор-ма контроля залежей УВ может оказаться более сложной, ч ем антиклинальная. Обладая высокой про-ницаемостью на этапе формирования, оперяющие сбросы на телах СГС в настоящее время являют-ся экранирующими и запирают залежи нефти и газа на многочисленных структурно-тектонических и литологических барьерах. Подтверждается этот вывод и сохранностью крупных залежей газа в от-ложениях сеномана (ПК1), сплошь пронизанных высокоамплитудными сбросами (рис. 8). Для место-рождений, осложненных СГС, характерны аномально высокие пластовые давления и температуры. Результаты палеотектонических реконструкций, свидетельствующие о постседиментационной приро-де и позднекайнозойском времени формирования контролирующих их структур, указывают на моло-дой возраст и среднемиоцен-четвертичное время формирования залежей УВ.

Очевидна тектоническая природа и связь СГС с глубинными недрами, определившими дефор-мации чехла по кинематической схеме меридиональной транспрессии, формирование приразлом-ных структур по механизму тангенциального сжатия и «окон проницаемости» на телах СГС, а так-же общее раскрытие недр и разгрузку УВ в осадочном чехле и фундаменте по механизму вертикаль-ной струйной фильтрации. Нефтегазоносность месторождений, осложненных СГС, связана с зона-ми растяжения приразломных структур, которые в условиях новейшего сдвигового поля напряже-ний представляли собой механо-деформационные структуры разрушения и флюидодинамическо-го прорыва нефтегазовых диапиров. Обеспечивая связь чехла и фундамента с глубинными недрами, в пределах СГС формировались вторично наложенные пластово-жильные парагенезы «нефтяных тел» и сопутствующие им гидродинамические аномалии пластовых флюидов.

Интенсивная блоковая нарушенность и тектоническая трещиноватость, картируемые на макро-уровне 3D сейсморазведкой и на микроуровне в скважинах (керн, FMI), позволяют говорить о су-щественной роли трещинной проницаемости в формировании фильтрационной среды гранулярных коллекторов (в особенности юрской части разреза). В пользу этого говорят факты резкой фильтраци-онной неоднородности и анизотропии проницаемости юрских коллекторов (Кпр изменяется от сотых долей до сотен мД), а также перепады дебитов соседних скважин на 23 порядка. Наблюдаемая не-однородность строения резервуаров и ФЕС3 коллекторов определяется сложным соотношением зон сжатия и растяжения пород на телах СГС по площади и разрезу. В этих условиях только на основе реконструкций напряженно-деформированного состояния горных пород по результатам комплекс-ного структурного (геометрического) и кинематического анализа СГС могут быть обеспечены воз-можности геометризации трещинных резервуаров, построения достоверной гидродинамической

3 Филь трационно-емкостные свойства.

Page 14: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

81НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ: ОТ НЕФТЕГАЗОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ НЕДР ДО ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

модели залежей нефти и газа, прогнозирования параметров искусственных трещин при проведении различных ГТМ (ГРП, СКО, ППД) а также при проектировании дизайна стволов ориентированных и рядов эксплуатационных скважин.

Нефтегазогеологическое районирование недр осуществлялось в рамках комплексной интер-претации сейсмической, грави- и магнитометрической, космической и топогеодезической информа-ции на базе геоинформационной системы ArcGIS. Район работ охватывает крупнейшие месторожде-ния УВ северной, центральной и восточной частей Западной Сибири (Вынгапуровский, Губкинский, Тазовский, Бахиловский, Александровский нефтегазоносные районы).

На рис. 9 показан пример нефтегазогеологического районирования на основе аномальных грави-тационного и магнитного полей и производных (горизонтальный градиент) регионального гравита-ционного и магнитного полей Надым-Пурской НГО. Связь всех месторождений УВ Надым-Пурской

Рис. 8. Еты-Пуровский вал. Трехмерная визуализация вторичных структур разрушения центральной сдвиговой зоны северного купола (верхний ряд). Аксонометрия структурной поверхности (куб) кровли баженовской свиты верхней юры и

седиментационный слайс по кровле горизонта ПК1 сеноманского яруса верхнего мела (нижний ряд). Светлая (слева) и красная (справа) аномалии – контур сеноманской газовой залежи, которая совпадает с кулисным оперением сдвигов фундамента.

Видно положение ГВК на разрезе, залежь не разрушена при 100-метровых амплитудах пронизывающих ее разломов

ПК1

Page 15: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

82 ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.

НГО с отрицательными аномалиями потенциальных полей, выраженными в комплексном атрибуте, позволяет с высокой вероятностью прогнозировать перспективы нефтегазоносности в пределах ано-малий потенциальных полей, не изученных бурением.

Вопросы проектирования поисково-разведочных работ. На основе обобщения сейсмических данных 2D и 3D сейсморазведки по северу Западной Сибири сдвиговые зоны кулисных разломов в пределах локальных поднятий рассматриваются элементарными составными кулисами шовных сдвиговых зон межблоковой делимости более высокого иерархического ранга. На основе этих пред-ставлений сформулированы критерии прогноза залежей нефти и газа, связанных с надранговыми ку-лисами шовной сдвиговой складчатости в пределах СГС. В условиях активного проявления сдвиго-вой тектоники картирование новых разломов, прослеживание и детализация по простиранию разло-мов и флексур, закартированных по данным 2D сейсморазведки, имеют важное прикладное значе-ние для выявления СГС – потенциальных ловушек для залежей УВ. Таким образом, горизонтальные сдвиги фундамента в силу их выраженной структуроформирующей роли контролируют распределе-ние локальных поднятий в пределах различных геоструктурных зон, что позволяет планировать на-правления ГРР на нефть и газ.

Рис. 9. Западно-Сибирская НГП, Надым-Пурская НГО. Элементы нефтегазогеологического районирования на основе аномальных гравитационного и магнитного полей и производных (горизонтальный градиент) регионального гравитационного и магнитного полей. Шкала нефтегазоносности дана в процентах вероятности от 0 (белая палитра) до 100 % (темно-зеленая палитра), шаг цветовой палитры – 10 %; показаны контуры месторождений (штриховка) и границы кубов 3D сейсморазведки

(замкнутые полигоны)

Page 16: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

83НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ: ОТ НЕФТЕГАЗОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ НЕДР ДО ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

В условиях сложного геологического строения локальных поднятий, осложненных СГС, требу-ется применение нестандартных технологических решений, в том числе при проектировании дизай-на стволов поисково-разведочных и эксплуатационных скважин. Приведем некоторые из них.

1. В аксонометрической проекции тектонические блоки в пределах СГС представляют собой сложные геометрические тела (призмы) перевернутой трапециевидной (конусовидной) формы, су-жающиеся вниз по разрезу, наклоненные навстречу друг другу по разные стороны оси сдвига и за-валенные в сторону направления сдвига, завинченные против (СЗ правые сдвиги) и по (СВ левые сдвиги) часовой стрелке сверху вниз. При углах падения плоскости сбросов до 5060° происходит миграция сводов по разрезу на расстояние до 2 км в интервале юрско-мелового разреза. При бу-рении вертикальных скважин вскрывается лишь ⅓ пластов в оптимальных структурных услови-ях. Для вскрытия максимального количества пластов в оптимальных условиях необходимо буре-ние наклонно-направленных скважин. Траектория стволов скважин определяется согласно падению плоскости сместителя, контролирующего локальную приразломную складку.

2. Опыт разведки месторождений, осложненных СГС, требует учета их блокового строения, выделения самостоятельных объектов разведки, подсчета запасов и проектирования разработки. Освоение таких месторождений на основе представлений о них как о единых объектах поисков и разведки приводит к исключительно низким показателям эффективности поисково-разведочного бу-рения, завышению запасов УВ, построению и проектированию некорректных геологических моде-лей и проектов разработки.

3. При проектировании местоположения скважин на объектах, осложненных СГС, учета струк-турного фактора и неоднородности строения резервуара недостаточно.

Авторами статьи предлагается комплексный подход к принятию решения о заложении поисково-разведочных скважин, включающий создание геологической модели ловушки, изучение распределе-ния эффективных толщин пластов-коллекторов и геометрии разломов, определение параметров тре-щинных систем, а также типа напряженно-деформированного состояния горных пород и ориенти-ровки осей напряжений в пределах отдельного блока. Использование предложенного решения обе-спечивает с 2005 г. 100%-ную эффективность разведочного бурения в сложнейших условиях освое-ния Еты-Пуровского месторождения.

ЗаключениеМногие вопросы (генезис и распространение СГС, их влияние на структурообразование,

газо- и нефтенасыщение пород за пределами кубов 3D, изменение проницаемости разломов, ФЕС коллекторов и экранирующие свойства покрышек и т.д.), поднятые в этой статье, до кон-ца не ясны. Для их изучения в ОАО «ЦГЭ» выполняются специальные научные исследования (теоретическое, физическое и математическое моделирование процессов структурообразова-ния в условиях сдвиговых деформаций, тектонофизическое моделирование механизма горизон-тального сдвига на вязко-пластичных материалах, математическое моделирование напряженно-деформированного состояния горных пород, создание алгоритмов и разработка программ модели-рования равновесия и неустойчивости упругопластических массивов, системно-геодинамические исследования отображения СГС и др.), направленные на оптимизацию поисково-разведочных работ и повышение эффективности разработки месторождений нефти и газа. В этих исследова-ниях участвуют ведущие отечественные ученые из лаборатории геотектоники и тектонофизики им. В.В. Белоусова (МГУ им. М.В. Ломоносова), лаборатории вычислительной тектонофизики (ИФЗ им. О.Ю. Шмидта РАН, отделение математической геофизики и информатики), лаборатории геомеханики (ИФЗ им. О.Ю. Шмидта РАН), лаборатории вычислительной геофизики (Институт прикладной математики РАН им. М.В. Келдыша) и других вузовских и академических научных учреждений. Сегодня российские и зарубежные НК уже используют огромный практический опыт по применению технологических решений на основе имеющихся знаний в практике поис-ков, разведки и разработки месторождений УВ, расположенных на территории активного прояв-ления сдвиговых деформаций севера Западной Сибири и других НГБ мира.

Page 17: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

84 ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.

Список литературы1. Денисов С.Б. Влияние сдвиговой тектоники на формирование нефтегазовых месторождений

Западной Сибири / С.Б. Денисов // Нефтегазовое хозяйство. – 2001. – № 4. – С. 14–19.2. Гогоненков Г.Н. Зарождающиеся горизонтальные сдвиги в тектонике севера Западной Сибири /

Г.Н. Гогоненков, А.С. Лаврик, С.С. Эльманович // Технологии сейсморазведки-I // Геофизика. 2002. С. 54–61.

3. Гогоненков Г.Н. Геодинамика и нефтегазоносность структур горизонтального сдвига (на при-мере Западной Сибири) / Г.Н. Гогоненков, А.С. Кашик, А.И. Тимурзиев // Геодинамика нефтегазо-носных бассейнов: тез. докл. Междунар. конфер. – M.: РГУНГ им. И.М. Губкина, 2004. – С. 143–145.

4. Гогоненков Г.Н. Геодинамические признаки проявления структур горизонтального сдвига (на примере Западной Сибири) / Г.Н. Гогоненков, А.И. Тимурзиев // Геодинамика нефтегазоносных бас-сейнов: тез. докл. Междунар. конфер. – M.: РГУНГ им. И.М. Губкина, 2004. – С. 145–147.

5. Гогоненков Г.Н. Проявление новейших сдвиговых деформаций земной коры и их связь с нефте газоносностью севера Западной Сибири / Г.Н. Гогоненков, А.И. Тимурзиев // ТЭК России – основа процветания страны: сб. докл. конфер. к 75-летию ВНИГРИ. – СПб.: ВНИГРИ, 2004. – С. 196–208.

6. Тимурзиев А.И. Технология прогнозирования фильтрационной неоднородности трещинных коллекторов на основе реконструкций напряженно-деформированного состояния земной коры по результатам интерпретации сейсморазведки 3Д / А.И. Тимурзиев // ТЭК России – основа процвета-ния страны: сб. докл. конфер. к 75-летию ВНИГРИ. – СПб.: ВНИГРИ, 2004. – С. 128139.

7. Гогоненков Г.Н. Сдвиговые деформации земной коры нефтегазоносных бассейнов: структурно-кинематическая и тектонофизическая интерпретация / Г.Н. Гогоненков, А.С. Кашик, А.И. Тимур-зиев // Геофизические исследования геодинамической обстановки и нефтегазоносности больших глубин: докл. V Азербайджанской Междунар. геофизической конфер. – Баку, 2004. – С. 41–47.

8. Гогоненков Г.Н. Структуры горизонтального сдвига севера Западной Сибири: особенности строения и нефтегазоносность (на примере Еты-Пуровского месторождения) / Г.Н. Гогоненков, А.С. Кашик, А.И. Тимурзиев // Перспективы нефтегазоносности Западно-Сибирской нефтегазонос-ной провинции: докл. науч.-практич. конфер. – Тюмень: ЗапСибНИИГГ, 2004. – С. 28–32.

9. Тимурзиев А.И. Морфология и парагенезис структур горизонтального сдвига и растяжения земной коры – очагов разгрузки глубинных геофлюидов / А.И. Тимурзиев // Седьмые геофизические чтения им. В.В. Федынского: тез. докл. конфер. – М.: ВНИИГеофизика, 2005. – С. 84–85.

10. Гогоненков Г.Н. Возможности геологической интерпретации сейсмораз ведки 3Д в усло-виях активного проявления сдвиговой тектоники на севере Западной Сибири / Г.Н. Гогоненков, А.С. Кашик, А.И Тимурзиев // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Нефтегазоносные системы осадочных бассейнов: тез. докл. VIII Междунар. конфер. – М.: ГЕОС, 2005. С. 198–200.

11. Gogonenkov G. Geodynamics and Oil Content of Horizontal Strike-Slip Fault Structures (by Example of Western Siberia) / G. Gogonenkov, A. Kashik, A. Timurziev // Abstracts оf 67-th EAGE Conference & Exhibition. Madrid, 2005.

12. Гогоненков Г.Н. Строение и генезис структур горизонтального сдвига осадочных бассейнов по результатам интерпре тации сейсморазведки 3Д / Г.Н. Гогоненков, А.И. Тимурзиев // Геомодель-2005: тез. докл. IХ науч.-практич. конфер., 16–21 сентября 2005 г. – Геленджик, 2005. – С. 40–41.

13. Гогоненков Г.Н. Геодинамика и нефтегазоносность структур горизонтального сдвига (на при-мере Западной Сибири) / Г.Н. Гогоненков, А.С. Кашик, А.И. Тимурзиев // Геодинамика нефтегазо-носных бассейнов: докл. Междунар. конфер. – M.: РГУНГ им. И.М. Губкина, 2005. – С. 184–192.

14. Тимурзиев А.И. Механизм и структуры скрытой эксплозивной разгрузки глубинных флю-идов в фундаменте и верхней части земной коры / А.И. Тимурзиев // Углеводородный потенциал фундамента молодых и древних платформ. Перспективы нефтегазоносности фундамента и оцен-ка его роли в формировании и переформировании нефтяных и газовых месторождений: материалы Междунар. науч. конфер. – Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2006. – С. 262–268.

15. Гогоненков Г.Н. Сдвиговые деформации севера Западной Сибири и их роль при поисках, разведке и разработке месторождений / Г.Н. Гогоненков, А.И. Тимурзиев, В.В. Корсунь // Вопросы оптимизации разработки и повышения нефтеотдачи месторождений ОАО «Газпром нефть»: тез. докл. науч.-практич. конфер. – Ноябрьск, 2006. – С. 14.

16. Гогоненков Г.Н. Горизонтальные сдвиги фундамента Западной Сибири / Г.Н. Гогоненков, А.С. Кашик, А.И. Тимурзиев // Геология нефти и газа. – 2007. – № 3. – С. 3–11.

Page 18: НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ …vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/068... · А.И. Тимурзиев, Г.Н. ... (К.К. Галямов

85НОВЕЙШАЯ СДВИГОВАЯ ТЕКТОНИКА ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ: ОТ НЕФТЕГАЗОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ НЕДР ДО ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

17. Гогоненков Г.Н. Структуры горизонтального сдвига севера Западной Сибири (в свя-зи с поисками, разведкой и разработкой месторождений УВ) / Г.Н. Гогоненков, А.И. Тимурзиев // Геомодель-2005: тез. докл. IХ науч.-практич. конфер., 16–21 сентября 2005 г. – Геленджик, 2005. – С. 11.

18. Гогоненков Г.Н. Структуры горизонтального сдвига Западной Сибири – попытка систематиза-ции геологического феномена / Г.Н. Гогоненков, А.С. Кашик, А.И. Тимурзиев // Недропользование XXI век. – 2007. – № 4. – С. 32–37.

19. Тимурзиев А.И. К созданию новой парадигмы нефтегазовой геологии на основе глубинно-фильтрационной модели нефтегазообразования и нефтегазонакопления / А.И. Тимурзиев // Геофизика. – 2007. – № 4. – С. 49–60.

20. Тимурзиев А.И. Новейшая сдвиговая тектоника осадочных бассейнов: тектонофизический и флюидодинамический аспекты (в связи с нефтегазоносностью): автореферат дис. … докт. геолого-минералогич. наук / А.И. Тимурзиев. – М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2009. 40 с.

21. Тимурзиев А.И. Прогнозирование нефтегазоносности на основе связей физических полей с новейшими структурами земной коры / А.И. Тимурзиев // Геология нефти и газа. – 2004. – № 4. – С. 39–51.