Нефтеобразование и миграция углеводородов

Федеральное государственное  бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Иркутский  государственный  университет»

(ФГБОУ  ВПО «ИГУ»)

Геологический факультет

Кафедра геологии нефти и  газообразования 

КУРСОВАЯ  РАБОТА 

На  тему: «нефтегазообразованиение и миграция углеводородов» 
 
 
 

                                                                                               Выполнил:

Студент 5 курса, з/о

Чипигин Антон

Константинович 

Проверил:

проф. Примина  С.П. 
 
 
 

                                                          Иркутск 2011

                                              Содержание  

   1.Введение

   2.Методика исследований

   3.Тектоническое строение российского сектора Арктики

   4.Осадочный чехол

   5.Нефтегазоносность

   6.Используемая литература

   7.Геологоразведочный бассейн арктика нефтегазоносность 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

            2

   1.Введение

   Восполнение ресурсной базы углеводородного  сырья возможно лишь за счет введения новых регионов в поисково-разведочные  работы на нефть и газ, где значительный прирост ресурсов происходит на начальных  этапах их освоения и связан с открытием  уникальных и крупных месторождений  нефти и газа. Огромным потенциалом  в этом отношении обладают акватории  континентального шельфа России, где  начальные извлекаемые ресурсы  углеводородного сырья оцениваются  в 136 млрд. тонн условного топлива, что  соответствует 25% общемировых ресурсов углеводородов. Основной объем ресурсов углеводородов на шельфе России приходится на труднодоступную и капиталоемкую  акваторию Арктического шельфа. В  связи с этим, создание оптимальной  модели структуры и условий формирования нефтегазоносности бассейнов Арктического шельфа имеет необычайно высокую  актуальность для обоснования эффективности  поисков новых месторождений. Это  требует не только дополнительных данных, но и совместного переосмысливания имеющегося материала на основе новых  научных достижений фундаментальной  науки – геологии, задача которой  предсказать строение и условия  формирования возможных зон нефтегазонакопления.

   Исследование  Арктического шельфа имеет многолетнюю  историю. Наиболее изученным в настоящее  время является шельф Баренцева  и Карского морей. В Российской части  Баренцева моря геолого-разведочные  работы начались в 70-х годах прошлого столетия, когда в 1969 году была сделана  первая оценка прогнозных ресурсов нефти  и газа и сделаны выводы о высокой  перспективности Арктического шельфа России. Примерно в это же время  начинаются геолого-разведочные работы в норвежском секторе Баренцева  моря. В 70-ые годы норвежские геологические  службы проводят региональные сейсмические работы, а в 80-е годы активно ведутся  буровые работы на шельфе Баренцева  моря.

   Восьмидесятые годы – период наиболее интенсивных  геолого-разведочных работ, как в  российском, так и в норвежском секторах Баренцева моря.

   Первое  открытие было сделано норвежскими  геологами в 1981 году скважинами 7120/8 и 7120/12-2 на структурах Алке и Аскелад, расположенных в центральной  части прогиба Хамерфест. Полученный приток газа выявил первое месторождение  в Баренцевом море - Аскелад на котором  позже была проведена и первая пробная эксплуатация. В настоящее  время месторождение Аскелад  входит в состав крупного месторождения  Сновит.

   В это  же время были пробурены первые скважины в устье реки Печора, а в 1983 году российскими геологическими службами открыты Мурманское и Северо-Кильдинское  газовые месторождения. В 1988 – 1989 гг – были открыты уникальные газоконденсатные месторождения Русановское в  Карском море и Штокмановское  в Баренцевом. Открытие их имело 

                                                                                                                            3

принципиальное  значение и коренным образом изменило отношение к         

Западно-Арктическому шельфу. Дальнейшие работы подтвердили  высокие перспективы этой части  акватории открытием ряда других газовых месторождений в Баренцевом и Карском морях и нефтяных месторождений в акватории Печорского моря. С 2001 года силами РАО Газпром, ДП Газфлот активизировались работы в Обско-Тазовской губе северного  продолжения Западно-Сибирского бассейна, где уже открыт ряд уникальных нефтегазовых месторождений.

   Общая площадь всего арктического шельфа превышает 26 млн км². Россия по сравнению  с другими странами мира располагает  самым протяженным и наибольшим по площади морским шельфом. Площадь  перспективной акватории российского  сектора Арктики составляет не менее 5 млн км². Почти все пространство Арктики расположено на блоке  дорифейской континентальной коры (Е.Е.Милановский). Последующие события (рифтогенез, формирование зон каледонид, мезозойский тектогенез, раскрытие  океанических котловин и др.) определили формирование современной структуры  этого региона. В пределах арктического шельфа выделились два крупных блока  земной коры. Евразийский, Норвежско-Баренцево-Карский, блок охватывает одноименные моря, западную часть моря Лаптевых, архипелаги и острова (Шпицберген, Земля Франца-Иосифа, Северная Земля, Новая Земля и  др.). Амеразийский блок включает восточную  часть моря Лаптевых, Восточно-Сибирское  море с Новосибирскими островами  и Чукотское море с островами  Врангеля и Геральда. Блоки разделены  рифтовой зоной подводного хребта Гаккеля, ответвлениями этой зоны на юге, а  также смежными с хребтом глубоководными котловинами. На режим и особенности  нефтегазоносности выделенных в  пределах этих блоков осадочных бассейнов  существенное влияние оказывал рифтогенез.

   В пределах арктической акватории выделяются крупные прогнутые участки с  повышенными толщинами отложений  и поднятия, перспективные для  поиска месторождений нефти и  газа. На основе тектонического и литолого-стратиграфического анализов выявлены крупные участки, которые можно рассматривать  как отдельные провинции, включающие эти осадочные бассейны. Некоторые  из них являются доказанными нефтегазоносными, другие рассматриваются как весьма перспективные.

   Нефтегазоносные бассейны западного, евразийского, блока  содержат значительные ресурсы нефти  и газа, что доказано открытием  уникального Штокмановского газового месторождения в Баренцевом море, газонефтяных месторождений Приразломное, Северо-Долгинское и других в Печорском  море, газовых Русановское и Ленинградское  в Карском море. В норвежском секторе  Баренцева моря залежи УВ приурочены к нефтегазовому месторождению  Сновит и нефтяному месторождению  Голиас. По оценкам, проведенным ВНИИокеангеологией, ВНИГРИ и другими организациями, российская часть западно-арктического шельфа, включая Баренцево, Печорское  и Карское моря, составляет более 75 % разведанных запасов всего 

                                                                                                                    4

российского шельфа – 8,2 млрд. т. усл. топлива. В пределах восточного,

амеразийского, сектора российской Арктики еще  не пробурено ни одной     

скважины и  не открыто ни одного месторождения  нефти и газа, но

перспективы имеются, судя по наличию крупных месторождений  в тех же толщах в смежных районах  Аляски. В восточной части шельфа Чукотского моря американскими компаниями пробурено несколько скважин, показавших признаки нефтеносности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                                              5

   2.Методика исследований

   Основным  методом прогнозирования нефтегазоносности  недр является историко-геологический, который связывает процессы нефтегазообразования с геологическими стадиями развития бассейна. Такой подход учитывает  не только современное строение региона, но и предшествующую его историю  за длительный период геологического времени, позволяет установить динамику и последовательность изменения  геологических событий.

   Большое значение для формирования нефтегазоносности  имеют процессы рифтогенеза, т.е. растяжения земной коры, приводящие к образованию  серии глубинных разломов и системы  грабенов и горстов. Впоследствии на месте грабенов и горстов унаследованно  развиваются прогибы и впадины, заполненные комплексами отложений  с большими толщинами. Экстремальные  толщины осадочного чехла унаследованных впадин достигают 15-20 км. Гранитный  слой значительно утончен или  в отдельных участках, возможно, совсем отсутствует, что приводит к  формированию так называемых базальтовых  окон.

   Растяжение  земной коры с резким увеличением  скорости погружения является причиной формирования зон перенапряженного состояния на определенных уровнях, что приводит к генерации УВ в  зоне катагенеза. При достижении предельного  избыточного давления происходит переток  флюидов в зоны пониженного давления. Глубинные разломы в осевых зонах  рифтогенеза служат путями для перемещения  вверх горячих флюидных потоков. Это способствует как вовлечению в процесс генерации новых  нефтематеринских толщ, так и активной дифференциации и миграции УВ из нефтематеринской толщи в коллектор.

   Каждая  структурно-тектоническая зона обладает своим собственным флюидодинамическим режимом, и в ее пределах зарождаются  самостоятельные УВ-системы, т.е. совокупность и генетическое единство процессов  генерации, миграции и аккумуляции  УВ в определенных интервалах разреза. Генетическая связь источника или  источников УВ, их состав и местоположение приводят к проявлению фазовой зональности  в распределении УВ по площади  и разрезу. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   6

   3.Тектоническое строение российского сектора Арктики  

   Основная  часть акватории и сопредельной территории суши Арктики расположена  на дорифейской коре континентального типа. Глубина подошвы земной коры (граница Мохоровичича) изменяется от 40-42 км, уменьшаясь под зонами континентального рифтогенеза, до 33-35, иногда до 25 км. Граница  Конрада фиксируется на глубине 20-25 км.

   В геологической  истории бассейнов Арктики на удаленных участках выделяется несколько  этапов рифтогенеза, часто синхронных. Синхронность проявления рифтогенеза  позволяет наметить региональные зоны, протягивающиеся на сотни и тысячи километров и, как следствие, обусловливающие  сходство геологической истории  и прогноз нефтегазоносности  на первый взгляд разобщенных тектонических  блоков (рис.1).

   1 –  относительно стабильно развивающиеся  участки древней платформы; 2 –  региональные зоны континентального  рифтогенеза с последующим развитием  глубоких впадин и инверсионных  валов; 3 – валы инверсионные;

   4 –  впадины, наложенные на структуры  более древнего заложения; 5 –  сводовые поднятия; 6 – складчатые  области;

   7 –  киммерийское основание восточного  сектора Арктики: а – более  дислоцированное, б – менее  дислоцированное;

   8 –  вулканические пояса; 9 – рифтогенез  с возможным образованием коры  океанического типа;

   10 –  глубинные разломы: а – установленные,  б – предполагаемые; 11 – линии  сейсмогеологического разреза;

   12 –  береговая линия; 13 – граница  континентального склона; структурные  элементы: Печорская синеклиза:

   1 –  Ижма-Печорская впадина, 1а – Мальземельско-Колгуевская  моноклиналь, 2 – Печоро-Колвинский  авлакоген,

   3 –  Большеземельский блок (Хорейверская  впадина), 4 – Варандей-Адзьвинская  структурная зона; Баренцево-Карский  шельф: моноклинали – 5 – Кольская, 6 – Финмарк, 7 – Припайхойская, 8 – Приуральская,  

   7

9 – Приенисейская,                                                                                                                                                                     

   10 –  Притаймырская; зоны тектонических  ступеней: 11 – Южно-Баренцевская, 12 – Восточно-Карская,

   13 –  Пахтусовская; Центрально-Баренцевская  зона рифтогенеза: прогибы: 14 –  Хаммерфест, 15 – Нордкап,

   16 –  Бъёрная, 17 – Харстад, 18 – Тромсё, 19 – Св. Ольги, 20 – Малыгинский  грабен; валы (инверсионные):

   21 –  поднятие Лоппа, 22 – поднятие  Бъярмелэнд, 23 – Демидовско-Лудловский  мегавал, 24 – Штокмановская седловина,

   25 –  свод Федынского, 26 – поднятие  Центральной банки, 27 – поднятие  Ферсмана; Южно-Карско-Ямальская зона  рифтогенеза: валы (инверсионные): 28 – Нурминский, 29 – Малыгинский, 30 – Ямбургский, 31 – Гыданский,

   32 –  Преображенско-Зеленомысовский, 33 –  Уренгойский, 34 – Тазовский; сводовые  поднятия:

   35 –  Адмиралтейский вал, 36 – поднятие  Вернадского

   Принципиальное  различие западного и восточного блоков российской Арктики заключается  в их развитии на мезозойском этапе  геологической истории. Западный, евразийский, блок, в большей степени развивавшийся  синхронно с Восточно-Европейской  платформой и ее арктическими окраинами, не претерпел повсеместной складчатости. При относительно небольших размерах растяжения формировались обширные рифтовые впадины (Центрально-Баренцевоморская и Южно-Карско-Ямальская зоны рифтогенеза, Печоро-Колвинский и Енисей-Хатангский рифты) с большими толщинами осадочного чехла – от 7 до 10-13 км и более. Их последующая инверсия не завершилась  интенсивной складчатостью, а лишь послужила причиной формирования линейных валообразных поднятий, к которым  относятся инверсионные валы центральной  части Баренцева моря, Печорской  синеклизы, Южно-Карской впадины  и севера Западной Сибири, а также  Енисей-Хатангского прогиба. Инверсией, приведшей к интенсивной складчатости, были затронуты лишь отдельные линейные зоны, такие как байкалиды в  пределах Тимано-Печорского бассейна, каледониды Шпицбергена, герциниды  Западной Сибири, киммериды Новой  Земли, Земли Франца-Иосифа, Северной Земли и Таймыра (рис. 2). 

   Рис. 2. Композиционный сейсмогеологический  разрез баренцево-карского шельфа 1–  фундамент; 2 – базальтовые интрузии; положение профиля см. на рис. 1

   Амеразийский  блок, который первоначально представлял  собой северо-

   8

   восточное продолжение Сибирской платформы (по Е.Е.Милановскому),  

превратился в  платформенно-складчатую область, где  большая часть

 затронута  позднекиммерийской складчатостью  умеренного сжатия с рядом  крупных остаточных срединных  массивов.

   Отдельные реликты рифтогенных прогибов палеозойского  возраста можно проследить в пределах Чукотского моря, моря Лаптевых, Аляски, где верхнепалеозой-нижнемезозойские терригенно-карбонатные толщи формируют  линейные валообразные поднятия. Часто  инверсия приводила к образованию  складчатости с широким развитием  чешуйчатых надвигов (Врангелевско-Геральдская  гряда, Верхоянский складчатый пояс). Новая эпоха позднемелового (палеоцен-эоценового) растяжения привела к сбросовым  смещениям и формированию крупных  прогибов (Северо-Чукотский и Восточно-Сибирский).

   В результате территорию, а также акваторию  всего амеразийского блока следует  рассматривать как единую сложнопостроенную  киммерийскую плиту со складчатым основанием разной интенсивности сжатия досеноманского возраста. Акваториальная часть этой плиты в литературе часто называется “Гиперборейской платформой”. Большая  часть этого основания обнажена на юге и представлена складчатыми  зонами, расположенными вокруг древних  срединных массивов, которые также  затронуты киммерийской складчатостью. Фрагменты допозднемелового плитного покрова сохранились лишь в отдельных  участках, прогибание которых унаследовано от предыдущей эпохи (прогибы в пределах Врангелевско-Геральдской складчато-надвиговой зоны Чукотского моря, в западной части  архипелага Новосибирских островов).

   В силу деструкции нижнего палеозой-мезозойского комплекса осадочного чехла, районирование  восточного сектора российской Арктики  ведется по структуре верхнемелового – кайнозойского плитного чехла. В его пределах выделяются Северо-Чукотский  и Южно-Чукотский прогибы, разделенные  Врангелевско-Геральдской складчато-надвиговой зоной. В юго-восточной части Восточно-Сибирского моря расположен крупный одноименный  прогиб.

   Прогибы выполнены третичными и меловыми, в отдельных участках, может быть, и более древними отложениями. Отдельные  грабены ответвляются от основной субширотной  оси прогибания восточного сектора  Арктики и, видимо, имеют более  древнее заложение. В западной части  моря Лаптевых выделяется акваториальное продолжение Енисей-Хатангского  прогиба. В различных публикациях  описаны прогибы и поднятия в  южной части моря Лаптевых, которые  являются звеньями более крупных  субширотных линеаментов рифтогенной  природы верхнемелового – кайнозойского  возраста. В качестве крупных положительных  элементов выделяются сводовые поднятия Де-Лонга, Северо-Чукотское, Новосибирское 

   9

   в районе о-ва Котельный и др. Они, по аналогии с Колымским и Омолонским поднятиями на суше, представляют собой срединные  массивы, осложненные внутренними  прогибами, выполненными мезо-кайнозойским вулканогенно-осадочным комплексом.                                                                                      

   Существенная  роль в новейшем тектоническом плане  принадлежит арктической рифтовой системе, которая, возможно, привела  к образованию океанической коры в районе подводных хребтов Гаккеля  и Книповича. Кайнозойская рифтовая система, вероятно, уже без разрыва  сплошности коры имеет продолжение  в пределах моря Лаптевых в виде системы горстов и грабенов, заполненных  кайнозойскими осадками. Ее южные  ветви прослеживаются на юг и юго-восток в пределах суши, являясь естественным продолжением более древних киммерийских структур Верхоянского складчатого  пояса.

   Говоря  о синхронности рифтогенеза в  пределах Арктики, можно выделить эпохи  активизации процессов образования  рифтов на огромных площадях. Зарождение крупных расколов земной коры, по-видимому, произошло еще в рифее. Рифейские  прогибы известны в Тимано-Печорском  бассейне, их реликты прослеживаются как в Баренцевом, так и Карском  морях. Возможно, рифейское заложение  имеет и архипелаг Новой Земли, на месте которого в раннем палеозое формировался крупный рифт, не претерпевший инверсию в палеозое. Следующая эпоха  активного рифтогенеза приходится на девон, варьируя по времени от раннего  – среднего девона в пределах Печорской  синеклизы и, возможно, восточном  секторе Баренцева моря до позднего девона – раннего карбона в  норвежском секторе Баренцева моря. Девонский рифтогенез существовал  и на территории Западной Сибири и  имел продолжение в акваторию  Карского моря и пределы Енисей-Хатангского  прогиба. Реликты девонского рифтогенеза  мы можем наблюдать и в восточном  секторе российской Арктики, в пределах Врангелевско-Геральдской зоны поднятий, на Аляске.

   Особое  значение в формировании западного  сектора Арктики имеет триасовый  рифтогенез, который действовал от раннего триаса до рэт-лейса. Он привел к формированию обширных впадин на акватории Баренцева моря с толщинами  осадочного чехла до 10 км. Триасовый  рифтогенез четко прослежен в  пределах Западной Сибири (Сурков В.С., 1984; 2006), где он “рассеян” в виде отдельных грабен-рифтов Уренгой-Колтогорской зоны, оперяющих основную восточную  ось прогибания Западно-Сибирской  зоны рифтогенеза. О повсеместном развитии триасового рифтогенеза свидетельствует  наличие туфовых покровов и базальтовых  лав в триасовых отложениях в  пределах всех крупных прогибов евразийского блока и в отдельных структурах амеразийского блока земной коры (Верхоянская складчатая область, о-в  Котельный).

   Следующий этап рифтогенеза приходится на меловой  – кайнозойский период. Этот этап наиболее характерен для амеразийского блока  земной

   10

   коры. Он обусловил развитие крупных прогибов – Северо-Чукотского и Восточно-Сибирского, а также начало формирования крупной  впадины Северного Ледовитого океана. Сказался также этот этап и на формировании отдельных грабен-рифтов западного  сектора российской Арктики, оперяющих  основную ось растяжения и погружения земной коры в районе хребта Гаккеля.                                                                                                   

   Каждый  из этапов рифтогенеза проявился  не только в формировании крупных  прогибов и впадин, благоприятных  для генерации УВ, но и в образовании  линейных инверсионных поднятий различной  степени сжатия, часто представляющих крупные зоны нефтегазонакопления. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

11

   4.Осадочный  чехол 

   Разрезы бассейнов арктического шельфа России представлены мощными толщами терригенных  и карбонатных пород палеозойских, мезозойских и кайнозойских отложений. Палеозой-мезозойский комплекс хорошо изучен в западном секторе российской Арктики, тогда как в восточном  секторе он сильно осложнен киммерийской складчатостью и может быть прослежен  лишь по отдельным выходам пород  в пределах островов и прилегающей  суши. По данным бурения, проводимого  ФГУП АМ НГР и ООО “Газфлот”, и сейсморазведки, выполненной организациями  СМНГ, МАГЭ, Севморгео, по характеру  волнового поля и изменениям пластовых  скоростей в разрезе осадочного чехла бассейнов западно-арктического шельфа можно проследить три общих  для них структурных этажа, разделенных  границами несогласий (рис. 3). 

   Рис. 3. Сейсмогеологический разрез баренцевоморского  шельфа по линии АР – 1 (по материалам Севморгео)

   1 –  кристаллический фундамент; 2 – интрузивные  тела; 3 – возможное направление  миграции флюидов;

   4 –  песчаные аккумулятивные тела; 5 – фациальное замещение карбонатных  нижнепермских фаций на глинистые;  положение профиля см. на рис. 1

   Нижний  структурный этаж представлен отложениями  ордовик-девонского и каменноугольно-раннепермского возрастов. В нижних частях также  присутствуют протерозойские отложения  в пределах отдельных грабенов и  сопряженных с ними структур. Верхней  его границей служит поверхность  карбонатов нижней перми – карбона. Отложения изучены в 

   пределах  Печорской синеклизы и на островах, обрамляющих современный баренцево-карский  шельф. На акваториях нижний структурный  этаж практически не изучен в связи  с большой глубиной его залегания  – от 5 до 15 км.

   В пределах норвежского шельфа нижний структурный  этаж выполняют в основном грабены, образовавшиеся в результате верхнедевон-

   12

   нижнекаменноугольного рифтогенеза. В южной части норвежского  сектора 

                                                                                                                    (платформа Финмарк) возникли бассейны Тромсё, Хаммерфест и Нордкап,

   разделенные поднятиями, большая часть которых, по аналогии с Девонским грабеном архипелага Шпицберген, заполнена отложениями  группы Билефьорден, возраст которых  определяется в диапазоне от позднего девона до серпуховского яруса карбона. Отложения этой группы представлены в основном терригенными песчаными  породами, которые в верхней части  разреза сменяются известняками.

   В западном секторе Баренцева моря начиная со среднего карбона, а в восточном секторе – возможно, и с позднего девона, вся территория Баренцевоморского бассейна представляла собой карбонатную платформу. Отмечено присутствие эвапоритов, образующих диапиры, известные в прогибе Нордкап западного сектора Баренцева моря. Диапировые структуры можно ожидать и в восточной части Баренцева моря, Малыгинском грабене, прогибе Св.Ольги, на продолжении прогиба Нордкап в восточном секторе Баренцева моря. Отличительная особенность каменноугольно-нижнепермского разреза Баренцевоморского шельфа – стратиграфический перерыв по границе башкирского – московского ярусов среднего карбона, который фиксируется в разрезах Новоземельской области, на Адмиралтейском поднятии, Кольско-Канинской моноклинали и по сейсмическим данным предполагается на своде Федынского. Предпермский перерыв также прослеживается в осадконакоплении, который картируется на южном о-ве Новой Земли.

   Средний структурный этаж (пермотриасовый) составляет основную часть разреза  в восточной части Баренцевоморского  бассейна. Его толщины достигают 10 км, что многие исследователи объясняют  триасовым рифтогенезом (Верба М.Л., 1996; Ступакова А.В., 2001), несмотря на то, что четких грабенообразных структур в пределах триасового комплекса  Баренцевоморского бассейна не выявлено. Ориентировка осей триасового рифтогенеза, видимо, была несколько отлична от предшествующего девонского периода  проявления рифтогенеза, и выделяется она, главным образом, по максимальному  погружению бассейна и появлению  базальтовых интрузий в разрезе. Хотя надо отметить, что время проявления интрузивной деятельности в пределах Баренцевоморского шельфа связывают  как с триасовым, так и меловым  периодом – временем окончательного становления складчатости на Новой  Земле.