Изучение оолитовых карбонатов раннеказанского возраста Восточного борта Мелекесской впадины
Мударисова Р.А., Волков Ю.В., Успенский Б.В.,
Андрушкевич О.Ю., Баранова А.Г.


ИГиНГТ К(П)ФУ, ИПЭН АН РТ
Все увеличивающиеся объемы добычи нефти в России, требуют наращивания минерально-сырьевой базы. В республике Татарстан ей могут служить природные битумы (ПБ) и сверхвязкие нефти (СВН) казанского яруса, которые до сих пор не находятся в разработке.
Месторождения СВН в отложениях казанского яруса обычно представляют собой совокупность залежей, приуроченных к терригенным и карбонатным коллекторам, залегающим на разных стратиграфических уровнях. Одним из таких месторождений является Горское месторождение СВН, расположенном на Восточном борту Мелекесской впадины, на границе Республики Татарстан и Самарской области.
Характеристика объекта
Горское месторождение СВН контролируется пологим поднятием (рис. 1). Основными продуктивными отложениями месторождения являются оолитовые доломиты камышлинского слоя казанского яруса. Пласт-коллектор, сложенный здесь оолитовым и органогенно-обломочным карбонатами толщиной до 20 м (pис. 2)‚ выдержан по площади и занимает приподнятое гипсометрическое положение.
Впервые литофация оолитовых карбонатных пород камышлинского слоя была выделена Петровым Г.А. (рис. 3) [8]. Битумопроявления на Горском месторождении встречаются также в отложениях катергинской свиты (открытой Эллерным С.С. и Виноходовой Г.В.) и красноярского слоя. Покрышкой являются мощная сульфатная толща серии «Подбой», толщиной 8-10 метров. Залегают оолитовые карбонаты камышлинского слоя большей частью на ангидритах сакмарского яруса либо на доломитах байтуганского слоя нижнеказанского подъяруса (рис. 4) [2, 9].
Камышлинкие слои на этой территории в большей своей части представлены доломитом оолитовым, реликтово-органогенным, участками глинистым, отбуровато-серого до черного цвета, участками кавернозным, трещиноватым, слабозагипсованным (загипсованность увеличивается с глубиной). Глинистость увеличивается в северном и южном направлении, при этом в северном направлении доломит местами переходит в мергель. В западном направлении органогенно-обломочный и оолитовый доломит переходит в глинистый и песчанистый доломит. Оолитовые карбонатные породы отличаются высокими коллекторскими свойствами: пористость изменяется от 18 до 34%, битумонасыщенность от 6 до 11% к массе породы.
Методы исследования
Оолитовые доломиты — это порода, основная масса которой состоит из округлых или эллипсоидальных концентрически наслоенных доломитовых тел, величиной не более 1 мм в диаметре. Если величина свыше 1 мм — это крупноолитовые доломиты (пизолиты). Структура оолитовая и крупнооолитовая.
Оолиты имеют округлую или сферическую и эллипсоидальную форму зерен. Внутри оолиты состоят из ядра, окруженного равномерно слоистой корой, которая увеличивается в сферичности с удалением от ядра. Ядро обычно состоит из оболочки или ископаемого фрагмента, тогда как кора состоит из концентрических слоев карбоната кальция или других минералов. Оолиты, как правило, хорошо сортированы по величине, но иногда их размеры могут значительно меняться даже в пределах одного образца.
Степень насыщенности породы оолитами бывает различной – оолиты либо плотно прилегают друг к другу, либо разобщены (базальный цемент), иногда настолько, что составляют всего 50% породы.
Там, где оолиты прилегают плотно, промежутки между ними иногда ничем не выполнены. Доломитовый цемент в этом случае образует лишь тонкие кристаллические корочки, покрывающие поверхность оолитов (крустификационный цемент), или присутствует только в местах их соприкосновения (контактовый цемент) [1, 5, 10].

Твенгофел У.Х. [5] по месту залегания оолитов делит их на аутохтонные и аллохтонные. Аутохтонные оолиты остаются на месте своего образования, аллохтонные оолиты подвергаются перемещению, даже на значительные расстояния.

Для более полного изучения продуктивных отложений камышлинского слоя выбран метод исследования - оптическая микроскопия. Описание шлифов произведено по стандартной методике, применяемой при петрографическом изучении осадочных пород.

Для микроописания керна в разрезе камышлиского слоя были отобраны образцы с интервалом 0,5–1,5 м в 7 скважинах Горского месторождения и Иглайкинской площади.
Результаты и обсуждения
Среди оолитовых доломитов встречаются следующие разности:

— оолитовый доломит без четко выраженного центра и лучей (псевдооолитовый) (на рис. A, B);
— доломит оолитовый, с четко выраженным центром и сферическими оболочками (на рис. С, D);
— доломит мелкокомковатый, реликтово-органогенный,местами оолитовый (на рис. Е, F);
— доломит тонкозернистый, местами глинистый, реже комковато-пористый (на рис. G, H, I, J).
1. Оолитовый доломит без четко выраженного центра и лучей (псевдоолитовый)
Ооиды плотно прилегают друг к другу, пустотное пространство между ними участками полое, заполнено битумом, кальцитом, доломитом, игольчатыми кристаллами гипса. Основная масса породы представлена оолитом резко выраженной эллипсоидальной, вытянутой формы, реже округлой, размером от 0,15 мм до 0,6 мм, сложены они тонкозернистым доломитом (0,01–0,03 мм).

Эллипсоидальные оолиты более или менее вытянуты в направлении одной оси. Оолиты слагаются тонкозернистым агрегатом, величина зерен которого меньше 0,01 мм. Концентрическое строение оолитов в большинстве своем нарушено вследствие диагенетической перекристаллизации тонкозернистого доломита, но участками реликты тонкозернистого доломита (0,01 мм) в центре оолитов сохранились. Небольшая часть эллипсоидальных оолитов имеет четко выраженный центр — ядро и одну сферическую оболочку. Цемент — мелкозернистый (15–20 %), крустификационный, сгустковый, пойкилитовый. Упаковка зерен доломита в оолитах и в цементе участками местами плотная, местами разобщенная, обусловливающая возникновение пор диагенетической перекристаллизации (менее 0,01 мм). Преобладающими в эффективном поровом пространстве являются первичные межоолитовые и вторичные поры выщелачивания зигзагообразной округлой формы. Размер пор от 0,1 до 0,4 мм. Связь между порами осуществляется межоолитовыми каналами. В некоторых частях шлифа появляются игольчатые кристаллы гипса, который в различной степени замещает первично карбонатный цемент. Кристаллы гипса более или менее имеют одно направление с осью эллипсоидальных оолитов. Распределение пор равномерное, битумонасыщение сплошное, более или менее интенсивное. Тип коллектора поровый (рис. 5A, B).
2. Доломит оолитовый, с четко выраженным центром и сферическими оболочками
Ооиды разобщены, порода имеет базальный цемент. Основная масса породы (80%) сложена оолитами с размером 0,15–1 мм, округлой, неправильной, эллипсоидальной, овальной, удлиненной формы.

Округлые ооиды по своей форме часто оказываются правильными и выглядят шарообразными, имеют четко выраженный центр — ядро и одну сферическую оболочку. Часть оолитов эллипсоидальной формы сходна с предыдущим примером. Часть оолитов округлой и эллипсоидальной формы имеют сложное строение, имеют ядро и от трех до пяти концентрические оболочки, в редких случаях нерегулярную эксцентричность. Центр (0,01–0,05 мм) ооидов сложен тонкозернистым первичным доломитом, кристаллами кальцита тонкозернистого, кварцем, остальная часть частично выщелочена представлена мелкозернистым доломитом.

Участками (30–50%) часть оолитов полностью выщелочена. На их месте образовались пустоты, форма и размер которых соответствуют ооидам, порода приобретает отрицательно-ооли¬товое строение (псевдоолиты).

Цемент (10–20%) — тонкозернистый доломит, гипс и ангидрит, по типу мелкозернистый крустификационный, базальный, сгустковый, пойкилитовый. Реликты тонкозернистого первичного доломита встречаются как в центре оолитов, так и в цементе. Эффективной емкостью являются поры и каверны разнообразной угловатой, неправильной формы, образованные путем полного или частичного выщелачивания зерен доломита, слагающих оолиты, агрегата оолитов вместе с цементом, либо в результате диагенитической перекристаллизации первичного тонкозернистого доломита. Размер пор 0,1–1 мм, каверн до 2 мм, форма пор угловатая, неправильная. Каверны и поры заполнены в основном битумом, игольчатыми кристаллами гипса и ангидрита трещиноватого. Битум обволакивает стенки оолитов, иногда заполняет пустотное пространство оолитов. Концентрация битума не хаотична, она зависит от внутреннего строения оолитов. Путями фильтрации являются межоолитовые и межзерновые каналы, прерывистые микротрещины, соединяющие между собой изолированные друг от друга вторичные поры выщелачивания. Битумонасыщение сильное, неравномерное. Тип коллектора поровый, порово-трещинный (рис. 5C, D).
3. Доломит мелкокомковатый, реликтово-органогенный, местами оолитовый, встречаются фрагменты мшанок, кораллов
Комки сложены тонкозернистым карбонатным веществом, местами комки сцементированы тонкозернистым кальцитом, неравномерной цементации. Структура зерен доломита местами пелитоморфная, местами коллоиднозернистая, с зернами кварца. Среди обломочного материала часто можно наблюдать в шлифе отдельные целые оолиты и их обломки, принесенные течением с прочими органическими остатками.

Часть оолитов полностью выщелочена, на месте оллитов образовались пустоты, форма и размер которых соответствуют оолитам, порода приобретает отрицательно-оолитовое строение (псевдоолиты). Эффективной емкостью являются поры и каверны разнообразной угловатой, неправильной формы, образованные путем полного или частичного выщелачивания зерен доломита, слагающих оолиты, агрегата оолитов вместе с цементом. Форма оолитов неправильная, полуокруглая, угловатая. Оолиты перекристаллизованные. Второстепенную роль играют межзерновые поры диагенетической и эпигенетической перекристаллизации. Фильтрация осуществляется по межзерновым канальцам, образованным в участках диагенетической и эпигенетической перекристаллизации, а также по удлиненным микроканалам, образованным от слияния межзерновых канальцев. Размер пор 0,0–0,5 мм, каверн до 1,8 мм, форма пор угловатая, неправильная. Поры заполнены битумом, битум обволакивает стенки оолитов. Концентрация битума зависит как от внутреннего строения оолитов, так и от органических остатков. Иногда наблюдается наличие битума не в порах, а в органике. Каверны заполнены битумом, игольчатыми кристаллами гипса и кальцитом. Фильтрация осуществляется по межзерновым канальцам, образованным в участках диагенетической и эпигенетической перекристаллизации, а также по удлиненным микроканалам, образованным от слияния межзерновых канальцев. Битумонасыщение неравномерное, полосчатое, пятнистое.
4. Доломит тонкозернистый, местами глинистый, реже комковато-пористый
Основная масса породы тонко- мелкозернистый доломит (до 0,003 мм), практически однородный, с редкими порами, заполненными частично битумом, гипсом, кальцитом, тонкозернистым карбонатным материалом, либо пустые, редко по периферии пор наблюдаются оторочки повышенной битумоносности.

Поры размером до 0,01–0,1 мм, неправильной формы, угловатые, округлые. Наблюдаются редкие отдельные, фрагментальные, единичные, оолиты - поэтому трудно назвать породу оолитовой. Органические остатки также встречаются редко и неравномерно распределены в породе. Тип коллектора порово-трещинный.
Кротов Б.П. считает [4], что на территории РТ (в Среднем Поволжье) доломитизация оолитовых известняков сопровождалась процессами перекристаллизации. Способ образования доломитов — вторичный в процессе замещения оолитовых известняков. Структуры таких доломитовых пород являются унаследованными — реликтовыми оолитовыми и реликтовыми крупноолитовыми. Доломитизация оолитовых известняков могла происходить, вероятно, как в самом раннем диагенезе (почти отвердевшие оолиты в полужидком иле), так и в более поздние стадии жизни породы. При этом первичное строение кальцитовых оолитов сохранилось, по-видимому, тем хуже, чем позже они замещались доломитом. Доломитизация оолитовых известняков может быть полной и частичной. В последнем случае она обычно имеет избирательный характер — доломит замещает либо оолиты, либо цемент [1, 4]. Такого же мнения придерживаются Нургалиева Н.Г. и Тухватуллин Р.К. [6]. Доломитизация оолитовых известняков происходит, вероятнее всего, по диагенетической модели и в большей степени по многостадийной эпигенетической модели. Последняя модель, определяемая воздействием на карбонаты циркулировавших растворов, насыщенных солями хлористого и сернистого магния, объясняет процесс доломитизации. На определенных этапах геологической истории одним из факторов доломитизации являлись углеводороды [6].
Заключение
Характер распределения СВН на Горском месторождении свидетельствуют о том, что оно тесно связано с локальным поднятием. Образование скоплений битумов контролировалось двумя основными факторами: развитием емкого пласта-коллектора с надежным перекрытием в кровле и наличием положительной структуры [3].
По описанию шлифов кернового материала, отмечается неоднородное строение отложений по площади и разрезу. Пористый оолитовый доломит в камышлинских слоях на территории Восточного борта Мелекесской впадины является хорошим коллектором для скоплений углеводородов в этом литологическом комплексе. Проведенные исследования повышают прогноз нефтеносности этих и подобных отложений, что имеет практическую и научную значимость.
ИТОГИ
Битуминозными в отложениях камышлинского слоя являются оолитовые и органогенные доломиты. Среди оолитовых доломитов встречаются следующие разновидности:

- оолитовый доломит без четко выраженного центра и лучей (псевдоолитовый);

- доломит оолитовый, с четко выраженным центром и сферическими оболочками;

- доломит мелкокомковатый, реликтово-органогенный, местами оолитовый;

- доломит тонкозернистый, местами глинистый, реже комковато-пористый.
ВЫВОДЫ
По описанию шлифов, отмечается неоднородное строение коллектора по площади и разрезу. Пористый оолитовый доломит в камышлинских отложениях на территории Восточного борта Мелекесской впадины служит прямым признаком наличия коллектора углеводородов в этом литологическом комплексе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Хабакова А.В. Атлас текстур и структур осадочных горных пород. Часть 2 Карбонатные породы. М: Недра, 1968. 700 с.

2. Виноходова Г.В., Эллерн С.С. О строении нижней части казанского яруса востока Мелекесской впадины и особенности распределения битумов. К: Казанский университет. 1985. C. 8–24.

3. Войтович Е.Д. Пермские битумы. Отчет ТГРУ ОАО «Татнефть». Казань. 1997. 198 с.

4. Кротов Б.П. Доломиты, их образование, условия устойчивости в земной коре и изменения в связи с изучением доломитов верхних горизонтов казанского яруса в окрестностях г. Казани // Труды Казанского общества естествоиспытателей. 1925.

5. Кузьмин А.М. Периодическо-ритмические явления в минералогии и геологии: монография. Томск: STT, 2019. 336 с.

6. Нургалиева Н.Г. К вопросу петрографической типизации карбонатных пород пластов 13, 13а, 15 казанского яруса Иглайкинской площади Мелекесской впадины. Вопросы геологии, разведки и разработки нефтяных и битумных месторождений. К: Казанский университет. 1997. C. 90–101.

7. Троепольский В.И. Пермские битумы Татарии. К: Казанский университет. 1976. 224 с.

8. Петров Г.А. Литолого-фациальный анализ битумоносных комплексов верхнепермских отложений в связи с оценкой ресурсов битумов на территории Татарстана. Казань. 2000. 235 с.

9. D.K. Nurgaliev, V.V. Silantiev, S.V. Nikolaeva. Type and reference sections of the Middle and Upper Permian of the Volga and Kama river regions. A field Guidebookof XVIII International Congress on Carboniferous and Permian. Kazan: Kazan University Press, 2015, 228 p.

10. Siewers F.D. Oolite and coated grains. In: Middleton GV (ed) Encyclopedia of sedimentology. Kluwer, Boston, 2003, pp. 66–70.
Мударисова Раушания Айдаровна, старший преподаватель кафедры геологии нефти и газа ИГиНГТ К(П)ФУ
rayshania@mail.ru

Волков Юрий Васильевич, старший научный сотрудник лаборатории геологического и экологического моделирования ИПЭН АН РТ, доцент кафедры геологии нефти и газа ИГиНГТ К(П)ФУ

Успенский Борис Вадимович, зав. лаб. геологического моделирования, профессор, заведующий кафедры геологии нефти и газа ИГиНГТ К(П)ФУ

Андрушкевич Олег Юрьевич, заведующий лабораторией пробоподготовки ИГиНГТ К(П)ФУ

Баранова Анна Геннадьевна, старший научный сотрудник ЛГиЭМ ИПЭН АН РТ
Материалы и методы
Ключевые слова
Для цитирования
Поступила в редакцию
УДК и DOI
Табличные данные с исследованием кернового материала битуминозных карбонатов казанского яруса. Описание шлифов оолитовых доломитов для определения прямого признака наличия коллектора углеводородов.
сверхвязкие нефти (СВН), тяжелые нефти, казанские отложения, нефтяной коллектор, битумы, оолиты
Мударисова Р.А., Волков Ю.В., Успенский Б.В., Андрушкевич О.Ю. Изучение оолитовых карбонатов раннеказанского возраста Восточного борта Мелекесской впадины // Экспозиция Нефть Газ. 2020. №4. С. 28–32. DOI:10.24411/2076-6785-2020-10088
11.06.2020
УДК 551
DOI:10.24411/2076-6785-2020-10088

Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (8552) 92-38-33
Made on
Tilda