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