Главная – Журналы – Геология и геофизика 2021 номер 8

Рассмотрен вклад в развитие нефтегазового комплекса Советского Союза и России двух выдающихся геологов - нефтяников, академиков И.М. Губкина и А.А. Трофимука. Кратко изложены их биографии, основные результаты научной, педагогической, производственной и государственной деятельности. Статья является развернутым предисловием к специальному выпуску журнала «Геология и геофизика», посвященному 150-летию со дня рождения И.М. Губкина и 110-летию со дня рождения А.А. Трофимука. Дана краткая характеристика статей, публикуемых в этом специальном выпуске.

Работа посвящена изучению эволюции состава рассеянного органического вещества баженовской свиты (Западно-Сибирский нефтегазоносный бассейн) и продуктов его преобразований в катагенезе. Рассмотрены балансовый и кинетический подходы к моделированию катагенетических преобразований органического вещества и его отдельных компонент, в первую очередь керогена. Показано, что изменение элементного состава керогена и масштабы новообразования нафтидов и неуглеводородных продуктов генерации могут быть количественно описаны в рамках упрощенной кинетической модели. Даны предварительные оценки параметров модели для усредненного керогена баженовского типа. Показано, что численное моделирование катагенетических превращений рассеянного органического вещества подтверждает правильность теории выделения главной фазы (зоны) нефтеобразования и главной фазы (зоны) газообразования.

Проведено комплексное исследование доманикоидных отложений Тимано-Печорского бассейна. На основе изучения состава углеводородов-биомаркеров, химического строения керогена, изотопного состава углерода, литологических особенностей пород, данных пиролиза Rock-Eval, а также данных по содержанию битумоида и С_орг в породах раскрыты геохимические особенности протекания главной фазы нефтеобразования в доманиковых отложениях. Эта фаза соответствует интервалу значений T_max = 435-450 °С, в котором наблюдаются максимальные значения битумоидного коэффициента β^ХБ, достигающие 30 %. Анализ совокупности данных по распределению полициклических биомаркеров в породах доманика, битуминологических данных и результатов Rock-Eval позволил определить граничные значения биомаркерных коэффициентов зрелости при изучении катагенеза органического вещества доманика. Приводятся данные об изотопном составе углерода битумоида доманика и его фракций, показана бимодальность распределения значений d¹³C битумоида доманика.

В органическом веществе современных и слаболитифицированных отложений Сибири и Русской платформы методом хромато-масс-спектрометрии идентифицирована серия гомологических рядов высокомолекулярных диметилалканов (ВДМА) с исключительно нечетным или четным количеством атомов углерода в молекуле в диапазоне от С_19-20 до С_30-31. Первый гомологический ряд начинается с 3,4-ВДМА с четным количеством атомов углерода в молекуле, далее чередуются: 3,5- ВДМА с нечетным углеродом, 3,6-ВДМА с четным и 3,7-ВДМА с нечетным количеством атомов углерода в молекуле. Наибольшим распространением пользуются 3,7-диметилалканы. Бактериальное происхождение высокомолекулярных диметилалканов, по всей видимости, является наиболее вероятным путем их появления в составе ископаемого органического вещества. Предшественниками (прекурсорами) ВДМА, скорее всего, были тетра- и диэфирные липиды архей и бактерий. Предполагается, что ВДМА и другие «незрелые» углеводороды на больших глубинах (сверхглубокие скважины СВ-27, СГ-6) являются продуктами разрушения асфальтенов, которые окклюдировали сродственные им соединения на ранних стадиях генерации и пронесли их запечатанными через всю «главную зону нефтеобразования».

Обоснована ведущая роль флюидодинамических процессов в формировании скоплений углеводородов в земной коре на больших глубинах. Геодинамическая модель нефтегазонакопления базируется на обновленных представлениях о структуре тектоносферы Земли, включающей в свой состав плитный, доплитный и складчатый комплексы, что уточняет пространственные масштабы протекания процессов преобразования органического вещества в углеводороды нефтяного ряда. В низах земной коры прогнозируется особый - «стагнационный» - тип водонапорных систем со следующими отличительными признаками: а) разномасштабность проявления - от локального до регионального; б) ограниченность водообменных процессов с внешним окружением; в) отсутствие дренажных выдержанных горизонтов (пластов, прослоев); г) выравнивание гидродинамического потенциала по глубине и латерали; д) нарастание роли литогидрохимических и органохимических факторов в формировании пустотного пространства флюидовмещающей среды. Системы с затрудненным водообменом контролируют образование и сохранение в течение длительного времени в своем внутреннем пространстве автоклавных углеводородных систем, главной особенностью которых является пространственное совмещение (локализация) процессов нефтегазообразования и нефтегазонакопления. Выдвигается предположение о том, что в условиях всестороннего сжатия, бездренажности, гидродинамической неустойчивости положение продуктивных зон должно контролироваться не локальными гипсометрическими максимумами, а очагами пониженных поровых (пластовых) давлений. Приведены результаты прогноза развития стагнационных водонапорных систем в подсолевых отложениях Прикаспийской впадины. Для неразбуренных участков подсолевого разреза выполнен прогноз пластовых давлений, что можно рассматривать как необходимую составляющую прогноза нефтегазоносности осадочного чехла на больших (и сверхбольших) глубинах, поскольку позволит оконтурить новые (ранее неизвестные) зоны нефтегазонакопления, имеющие промышленно важное значение.

Вендские отложения Сибирской платформы представлены четырьмя региональными горизонтами (снизу вверх): непским, вилючанским, тирским и даниловским. Величина общей минерализации рассолов непского и вилючанского горизонта варьирует в интервале от 170.3 до 470.1 г/дм³, в вышезалегающих тирском и даниловском горизонтах - от 84.6 до 583.1 г/дм³. Выявлены рассолы Cl Na, Cl Na-Ca, Cl Ca-Na, Cl Ca и Cl Ca-Mg типов. Преобладают кислые и слабокислые рассолы (рН = 3.0-5.5) с вариацией значений рН от 3.0 до 7.0. Значения окислительно-восстановительного потенциала Eh изменяются от резко восстановительных -440 мВ до окислительных +130 мВ, при средних значениях -176 мВ. Площадная региональная гидрогеохимическая зональность контролируется местоположением внешних, развитых по периферии Сибирской платформы, где протекали процессы инфильтрации метеорных вод, и внутренних областей питания. Во внешних областях питания развиты разновозрастные инфильтрогенные рассолы (группа I), преимущественно хлоридного натриевого состава. Они характеризуются величиной общей минерализации до 280 г/дм³, повышенным r Na/ r Cl (до 1.55), Cl/Br (до 2512) и Ca/Cl (в среднем 0.3) отношениями. Средние величины интегрированного показателя метаморфизации рассолов S (по С.Л. Шварцеву) составляют от 50 до 200. С внутриплатформенными зонами (областями) питания связано несколько фаз гравитационного опускания в вендские горизонты рассолов периодов существования на платформе кембрийских солеродных бассейнов, которые претерпели метаморфизм в процессе фильтрации по зонам трещиноватости и разломов. Внедрение траппов в конце перми-начале триаса и сопровождающая его гидротермальная деятельность за счет нагрева интрузиями вмещающих кембрийские доломитовые горизонты вод до температур 800-1000 °С привели при взаимодействии этих вод с карбонатными породами, эвапоритами, в частности с хлоридными солями, к формированию сверхкрепких и предельно насыщенных рассолов. Эти сверхкрепкие и предельно насыщенные рассолы также подвергались гравитационному опусканию в вендские резервуары. Поступление в вендские резервуары метаморфизованных крепких и сверхкрепких рассолов явилось основной причиной инверсионной вертикальной гидрогеохимической зональности в подсолевой гидрогеологической формации. Процессы метаморфизма рассолов и изменение температурного режима недр при внедрении интрузий траппов и их последующем остывании привело в процессах взаимодействия рассолы-породы к значительному изменению вмещающих горных пород, засолонению коллекторов, росту общей минерализации рассолов и катагенетическим изменениям их состава. Наиболее близкие к состоянию предельного насыщения к галиту рассолы установлены в зонах наибольшего засолонения коллекторов, а также вблизи разломов или границ интрузивных тел. Во время предвилючанского, преднепского, предтирского и предданиловского перерывов в осадконакоплении в вендские отложения проникали инфильтрогенные воды. В геохимическом плане седиментогенно-инфильтрогенно-метаморфические крепкие рассолы (группа II) имеют преимущественно хлоридный кальциевый и кальциево-магниевый состав с величиной общей минерализации, превышающей 350 г/дм³. Для них характерны низкие значения r Na/ r Cl (в среднем 0.3), Cl/Br (до 100), повышенные значения Ca/Cl (в среднем 0.4) коэффициентов. Значения показателя S составляют более 250.

Общая стратиграфическая шкала венда до сих пор схематична. В последние десятилетия в большинстве публикаций датировки начала венда меняются в диапазоне от 600 до 630-640 млн лет. Шкала кембрия разработана более детально. Определены возрасты границ отделов и ряда ярусов. Недостаточность стратиграфического расчленения стандартными методами компенсирована изучением цикличности венд-кембрийской части разреза чехла платформы. Последовательность чередования терригенных, карбонатных и соленосных толщ позволяет выполнять стратификацию разреза с выделением этапов седиментации (горизонтов) и разделяющих их перерывов, познать иерархию этих процессов в вендском периоде. Цикличность геологических процессов, периодичность их повторения рассматриваются как результат колебательных движений земной коры, которые повторяются в одинаковые промежутки времени. Ранги колебательных движений определяются путем анализа строения цикличности седиментационных толщ с выделением регоциклитов, региональных перерывов, нексо- и галциклитов. Каждое долгопериодическое колебательное движение начинается с регоциклита, а завершается региональным перерывом в вендской части. В кембрийской части установлен один предмайский региональный перерыв в окончании раннекембрийского долгопериодического колебательного движения. В кембрийском разрезе низы регоциклитов составлены подсвитами, свитами карбонатов, верхи - чередованием пластов соли со слоями карбонатов.

Представлена модель стратиграфического и латерального распространения кембрийских отложений на территории Вилюйской гемисинеклизы, которая построена на основании анализа данных по бурению и интерпретации сейсмических данных. На отдельных участках изучаемой территории показан набор свит, толщ, вскрытых скважинами (Сюгджерская седловина, Хоргочумская моноклиналь, Ыгыаттинская впадина, Тюкян-Чыбыдинская моноклиналь, Арбайско-Синский мегавал и др.). На тех участках, где кембрий скважинами не вскрыт, выделены зоны распространения кембрийских отложений, прогнозируемые по сейсмическим данным и предполагаемые. Подробно охарактеризовано распространение куонамского горизонта, состоящего из кембрийских пород, обогащенных органическим веществом. Это кумахская и синско-куторгиновая толщи, иниканская и куонамская свиты. По времени формирования куонамский горизонт разделен на два этапа: первый - соответствует ботомскому веку, второй - тойонскому и началу майского веков. Куонамский горизонт перекрыт более молодыми отложениями майского яруса, имеющими косослоистое строение. В результате исследований построены схемы фациального районирования кембрийских отложений на ботомское, тойонско-раннемайское и среднемайское время с детальностью, отвечающей современному уровню геолого-геофизической изученности Вилюйской гемисинеклизы.

Рассмотрены закономерности строения и условий образования углеродистых карбонатно-кремнистых доманиковых продуктивных отложений. Приведен стратиграфический интервал их распространения от среднего франа до верхнего фамена включительно. Обосновано чрезвычайно выдержанное на многие километры строение разрезов в пределах конкретных седиментационных зон и резкие изменения в строении на границах зон. Рассмотрена литологическая классификация пород. Приведена методика и результаты комплексного палеонтологического, литологического, геохимического, петрофизического изучения керна, интерпретации промыслово-геофизических данных и материалов сейсморазведки для проведения оценки ресурсов нефти и выделения перспективных зон и участков. Проведенные исследования обосновали значительные ресурсы в доманиковом продуктивном комплексе, добыча которых может компенсировать снижение объемов нефти из традиционных залежей.

Рассмотрены сейсмогеологические и структурно-тектонические особенности строения верхнепротерозойско-палеозойских и мезозойских осадочных комплексов в Арктических регионах Сибирской платформы. По результатам глубокого бурения проанализировано геологическое строение исследуемой территории, построены опорные разрезы верхнепротерозойско-палеозойских отложений Анабаро-Хатангской и Лено-Анабарской нефтегазоносных областей (НГО). Анализ геолого-геофизических материалов показал, что на континентальной окраине Сибирской платформы развит осадочный бассейн мощностью до 14-16 км, в разрезе которого выделяются пять регионально-развитых сейсмогеологических мегакомплексов: рифейский, вендский, нижнесреднепалеозойский, пермский и мезозойский. По результатам комплексной интерпретации материалов сейсморазведки МОГТ и глубокого бурения выполнен структурно-тектонический анализ, построены структурные карты по всем реперным стратиграфическим уровням, сделан вывод о подобии структурных планов кровли рифея и вышележащих осадочных комплексов. С использованием структурной карты по кровле перми построена отвечающая современной стадии изученности тектоническая карта исследуемого региона. Приведены результаты численного моделирования процессов формирования соляных диапиров, рассмотрены типы антиклинальных структур - потенциальных нефтегазоперспективных объектов.

Представлены результаты региональных палеогеографических реконструкций Западно-Сибирского осадочного бассейна в позднем байосе-бате. Впервые построены и описаны региональные палеогеографические карты для этапов накопления продуктивных горизонтов Ю₄, Ю₃ и верхней части горизонта Ю₂. Реализованный подход позволил получить представления об эволюции палеоландшафтов и сделать выводы об особенностях формирования верхнетюменской подсвиты и малышевской свиты в разных частях Западно-Сибирского осадочного бассейна. Построение палеогеографических карт основывалось на результатах фациальной интерпретации материалов геофизических исследований скважин, выполненной для отдельных частей малышевского горизонта с учетом материалов описания керна, а также палеонтологических, седиментологических, геохимических и других данных. Обсуждается палеогеографический контроль формирования пород-коллекторов в батском региональном резервуаре.