Kuznecov_V.G._Problemy_i_perspektivy_neftegazovoy__litologii

науками и отраслями знаний, на состав, строение, условия об­ разования и положение исследуемых объектов, изучать как внут­

реннюю структуру объекта, так и его взаимоотношения с окру­

жающими объектами. Последнее объективно ведет к более тес­

ным взаимодействиям нефтегазовой литологии с другими нау­

ками, и прежде всего смежными отраслями геологии - геохими­

ей, тектоникой, геоморфологией, взаимопроникновению и взаи­

мообогащению их методами и результатами исследования, что

является второй важнейшей чертой современного состояния

науки. В зарубежной литературе это получило название мулыи­

дисциплинарного подхода.

Одной из. новых и наиболее масштабных проблем, решаемых нефтегазовой литологней совместно с тектоникой, геотермикой

и др., является комплексное разностороннее изучение осадоч­

ных бассейнов, как единых динамических систем в их историче­

ском развитии [Кузнецов, 1993).

Отечественные литологи, начиная с обобщающих работ Л.

В. Пустовалова и Н. М. Страхова, всегда рассматривали осадоч­

ный бассейн как единую систему, где реализуется процесс седи­

ментогенеза и где в процессе геологического развития происхо­

дят все постседиментационн~е преобразования. Широко извест­

ны работы по взаимосвязи литологии и тектоники, в частности через изучение формаций (Н. С. Шатский, А. Л. Яншин, А. Б.

Ронов, А. Е. Хаин и др.). Стройную теорию образования углево­

дородов в процессе становления и развития осадочнопородных

бассейнов развивали Н. Б. Вассоевич. [Вассоевич, 1967; Вассое­

вич и др., 1971] и большая группа геологов-нефтяников. По­

ставлена и исследуется проблема эволюции бассейнов седимен­

тации в истории Земли [Тимофеев, Холодов, 1984]. Четко сфор­

мулирована программа такого изучения в докладе академика­

секретаря отделения геологии, геофизики и геохимии Академии

наук Б. С. Соколова на годичном собрании в 1978 г.: " ... в оса­

дочной геологии основным объектом изучения должен быть оса­ дочный бассейн в целом - в его хронологической протяженно­

сти, палеогеографических контурах, в ходе тектонических про­ цессов, во всем разнообразии типов осадконакопления, фаци­

альных обстановок, геохимических процессов, всех других абио-

11

тических условий, биотического развития и т.д. Изучаться должны

все параметры жизни и последующей судьбы древних бассейнов

как целостных систем" [Соколов, 1978]. Сейчас это направле­

ние получило более четкое оформление с точки зрения объекта,

задач и методов исследования. В целом - это комплексное ис­ следование седиментационного бассейна как единой сложной

системы, становление которой обусловлено глобальными текто­ ническими причинами. Развитие же этой системы, наряду с тек­

тоникой и глобальными изменениями уровня моря, в значи­ тельной степени определяется сугубо осадочными процессами

мобилизации осадочного материала, его транспортировки и от­

ложения. Реконструкция самой исторИи становления и разви­

тия этой системы осуществляется на основе широкого литоло­

гического изучения: фациально-палеогеографических реконст­ рукций, исследования внутренней структуры (архитектуры) оса­

дочных комплексов и их пространствеиных взаимоотношений;

даже при изучении истории прогибания, наряду с традицион­ ными "кла_ссическими" методами анализа мощностей, широко

исп_ользуются результаты изучения постседиментационных из­

менений и палеотермометрия. Естественно, что в каждой работе

имеется своя специфика в композиционном плане, детальности

освещения тех или иных проблем, акцентах на те или иные ас­

пекты, которые не меняют общей концепции этого направле­

ния, а лишь развивают и дополняют его.

Вклад тектоники в это изучение - типизация бассейнов с

точки зрения их структурного типа, геотектонического и геоди­

намического положения. Весьма обширен вклад литологии -

восстановление фациально-палеогеографических условий отдель­

ных временных интервалов, определение баланса (''бюджета")

осадочного материала как аллотигенного, так и аутигенного,

воссоздание истории погружения и прогрена на основе изуче­

ния постседиментаци01-rnых процессов, в том числе трансфор­

мации глинистых минералов и изменения органического веще­

ства и т.д.

Значение и масштаб исследований по этой проблеме хорошо

видны по показателям публикаций. Так, в 1984 г. вышла из пе­

чати книга профессора Торонтского университета Э. Д. Майлла

12

"Принципы анализа осадочных бассейнов", которая была пере­

издана в 1990 г. [Miall, 1984, 1990]. Двумя изданиями (в 1990 и

1992 гг.) опубликована книга Ф. Аллена и Дж. Аллена "Анализ бассейнов. Принципы и приложения" [Allen et al., 1990, 1992]. В 1992 г. увидела свет книга профессора Тюбингенекого универ­ ситета Г. Айнзеле "Осадочные бассейны. Эволюция, фации и

баланс осадков" [Einsele, 1992]. Сборник статей на эту тему опуб­ ликован под редакцией К. Клейнепена и Х. Паолы ["New... ", 1992]. С 1988 г. под эгидой международной ассоциации седи­ менталогов и Европейской ассоциации разведочной геофизики выходит журнал "Basin Research". Специальный симпозиум 11- 2-2 "Анализ осадочных бассейнов" работал на 29-й сессии Ме­ ждународного геологического конгресса в Киото (Япония,

1992 г.). Уже этот сухой и далеко не полный обзор публикаций

покаЗывает почти лавинообразный рост исследований по этой тематике и формирование определенного научного направления. Последнее подтверждается тем, что указанные выше книги Э.

Майла, Ф. и Дж. Алленов и Г. Айнзеле, по сути дела, являются

учебными пособиями для аспирантов и студентов, готовящихся

кполучению магистерского звания, т.е. закрепляют это на­

правление уже в качестве официальной учебной дисципли­ ны. Этот подход развивает ряд ранее высказанных положе­

ний, удачно суммирует материалы и возможности различных

наук геолого-геофизического цикла: геофизики, тектоники,

литологии, геотермики, учения о полезных ископаемых и др.,

использует новые приемы и методы исследования и тем са­

мым представляет качественно новый, более высокий уро­

вень исследований и знаний по сравнению, например, с тра­

диционным разделом "История геологического развития рай­ она".

Общенаучное, общегеологическое значение анализа бассей­

нов вряд ли требует специального рассмотрения. Важно, что

результаты имеют и сугубо Прикладное значение и пр~е всего

в нефтегазовой геологии. Проведеиная на этой основе типиза­

ция бассейнов позволяет более обоснованно оценивать его пер­

спекrивы в целом по объему осадочного выполнения, его соста­

ву и строению, степени поrружения, то есть созреванию органи-

13

ческого вешества, возможностям эмиграции и миграции нефти

И Т.Д.

Другим важным и относительно новым направлением явля­

ется изучение строения осадочных толш, выявление и анализ

факторов, определяющих ту или иную композицию осадочных формаций [Кузнецов, 1993- 2]. До недавних пор основные ис­ следования седиментационно-генетического, фациального на­ правления в литологии бьши напрамены на выяснение зако­

нов, определяющих пространствеиное распределение пород того

или иного типа в зависимости от ряда факторов - рельефа и тектоникИ, климата и среды отложения и т.п. Вместе с тем зна­

ние внутренней композиции комплекса отложений и законов ее образования не только ямяется важным элементом, характе­ ризующим саму формацию и условия ее образования, но имеет

существенное Прикладное ~начение, так как определяет, напри­

мер, положение полезных ископаемых, приуроченность их к тем

илИ иным элементам осадочных серий.

Особое значение это положение приобретает в нефтегазовой геологии, так как структура формации определяет распределе­

ние в ней толш-коллекторов и флюидаупоров и тем самым -

выделение нефтегазоносных комШiексов и прир~дных резервуа­ ров, их строение и соотношение в пространстве. Зн;iние струк­

туры формаций позволяет типизировать нефтегазоносные ком­

плексы и природные резервуары по их строению и коллектор­

ским параметрам, а предстамение о ее генетической природе -

прогнозировать латеральные изменения природных резервуаров,

их строение, качество, что в немалой степени определяет на­

прамение и стратегию поисково-разведочных, а во многом и

геолога-промыеловых работ.

Ясно, что структура осадочного тела определяется теми же

основными причинами, которые обусломивают и сам ход и спе­

цифику литогенеза;- глобальными событиями, в том числе из­

менениями уровня моря, тектоникой, климатом, жизнедеятель­

ностью организмов, необратимой геологической эволюцией Зем­

ли и пр. Вопрос, по-видимому, состоит в выяснении конкрет­ ных механизмов ооздействия этих обших причин на формиро­

вание осадочных тел того или иного строения.

14

Структура, композиция осадочных комnлексов оnределяют­

ся двумя nоказателями - строением их вертикального разреза и

характером латеральных изменений. Первый аспект - это набо­

ры пород и тип их переслаивания, то есть по сути дела циклич­

ность разреза разного масштаба. Второй - это не только и не

столько латеральные изменения пород, сколько изменение их

наборов, характера породно-слоевых ассоциаций, то есть цик­ литов, морфологии осадочных тел.

Первый аспект - цикличность - в настоящее время наиболее разработан. Несомненны успехи системно-структурного nодхо­ да [Карогодин, 1980]; интересные результаты получены зарубе­

жом на путях компьютерного моделирования цикличности и

создания генетических моделей цикличности.

Весьма активно развивается сейчас наnравление, 'изучающее

строение осадочных комплексов под влиянием глобальных коле­

баний уровня моря, в том числе и в соотношениях с региональны­

ми тектоническими движениями, которое получило название сек­

вентной стратиграфии (Sequence stratigraphy). Понятие и nрин­ цилы секвентной стратиграфии чрезвычайно широко исnользу­ ются в мировой литературе. Значительное внимание этому на­ правлению было уделено на 13-м международном седиментоло­

гическом конгрессе в Ноттингеме в 1990 г., на юбилейной сес­ сии, nосвященной 100-летию Американской ассоциации геоло­

гов-нефтяников (1991). Этому вопросу посвящены специальные работы и монографические сборники [Van Wagoner et а1., 1990,

"Sea Level", 1988] и др. Термин "Sequence" определяется как

стратиграфическая единица, представляюшая собой непрерыв­

ный ряд генетически связанных отложений, ограниченная в по­

дошве и кровле несогласиями или коррелятными им отложе­

ниями (Mitchum, 1977]. Поскольку исследуется вертикальный

ряд "секвенсов", можно говорить о цикличности разреза. Вме­

сте с тем это не просто цикличность, а именно тиn, характер

цикличности, обусловленный прежде всего изменениями уров­

ня моря, и главноехарактер пространствеино-временных взаи­

моотношений образующихся осадочных тел, что по заnадной

терминологии исследует именно стратиграфия. Наиболее разра­

ботанными оказались проблемы строения осадочных комплек-

15

сов пассивных окраин и прилегающих к ним шельфов, пред­ принимаются попытки подобного рассмотрения и активных ок­

раин континентов. Начаты исследования строения осадочных

толщ - характера их вертикального строения и латеральных из­

менений в зависимости от климатической зоны расположения

бассейна седиментации [Кузнецов, 1987, 1989]. Не имея воз­

можности останавливаться подробно на всех аспектах этого важ­

ного направления современной литологии, хотелось бы отме­ тить, что она, как и ее предшественница - сейсмическая стра­

тиграфия, возникла в недрах исследовательских структур нефтя­ ных компаний и прежде всего Эксон (Exxon Production Research Со.), Империал Ойл (lmperia1 Oi1 Со.) и др. Американская ассо­

циация геологов-нефтяников выпустила несколько важнейших

сборников работ по этому направлению ["CarЬonate Sequence",

1993, "Silicic1astic sequence... " 1993, "Source Rocks... " 1993].

Другими словами, имея огромную общенаучную ценность,

как чрезвычайно важный инструмент познания геологического строения и геологического развития регионов и осадочных бас­ сейнов в целом, это направление выходит и на конкретные зада­

чи нефтегазовой геологии.

Логично поэтому рассмотреть еще две области исследований,

направленные на решение более конкретных задач геологии неф­ ти, или, может быть, правильнее сказать, более прикладных ас­ пектов, с которых и начиналась нефтегазовая литология.

Одна из них - прогноз, поиски и разведка неантиклиналь­ ных ловушек. Общемировой теНденцией является то, что по мере исt/ерпания фоНда антиклинальных структур, методика прогно­

за и поисков которых более или менее отработана, относитель­

но и абсолютно возрастает роль неантиклинальных ловушек, при

прогнозе и поисках которых значение литологических исследо­

ваний существенно увеличивается, а для ряда ловушек стано­

вится и ведущим. Теоретической базой этих исследований явля­

ется то, что при формировании ряда ловушек, получивших удач­

ное название палеогеоморфологических (аллювиально-дельто­ вых, баровых, рифовых и др.), морфа- и седиментогенез высту­ пают как две стороны единого явления, ибо процесс накопле­ ния осадочного материала ведет одновременно и к образованию

16

резервуара с соответствующим внутренним строением, компо­

зицией, и к формированию осадочного тела такой морфологии,

которая после перекрытия его непроницаемыми толщами, т.е.

геологически очень быстро, становится ловушкой.

Таким образом, решение этой важной прикладной задачи

основывается на комплекснравании одной из исходных, "клас­

сических" литологических проблем - фациально-палеогеогра­

фических реконструкций и относительно нового направления -

изучения внутренней структуры осадочных тел - формаций.

Неантиклинальную ловушку можно рассматривать в двух ас­

пектах [Кузнецов, 1985]. Во-первых, как элемент единой, более

сложной и многокомпонентной системы осадачно-породного

бассейна, образование и положение которого в бассейне опре­

деляется взаимодействием и сложным соотношением разнооб­ разных процессов (литодинамических, биогенных и т.д.), свое­

образно проявляющихся в различных обстановках (климатиче­ ских, геоморфологических и т.д.). Этот подход с определенной

степенью условности может быть назван генетическим, так как на основе установления генезиса отложений позволяет прогно­

зировать тип и примерное положение ловушек, их вероятную

морфологию, состав и строение слагаюших отложений. Во-вто­

рых, можно рассматривать саму ловушку как собственную сис­ тему более низкого иерархического уровня со своей морфологи­

ей, внутренним строением, характером размещения коJUiекто­

ров, полупокрышек и непроницаемых отложений. Подобный "морфологический" подход, как правило, может быть реализо­ ван при наличии более подробного и детального материала и реализуется на стадии разведочных работ.

Единство морфа- и литогенеза, которое плодотворно изуча­ ется литологней и геоморфологией, знание характера наслое­

ния, петрафизических свойств отложений различных фаций все более становится научной основой геологически грамотной ин­ терпретации сейсморазведочных данных, особенно при тех раз­

решающих способностях, которые дает современная техника. И совершенно правы Н. Я. Кунин и Г. Н. Гогоненков, когда в

предисловии от редакторов перевода "Сейсмической стратигра­

фии" в ряду первоетеленных отметили необходимость знания

17

седиментологии (как части литалогни - В. К. ) для геологов­

сейсморазведчиков.

Следующая крупнейшая проблема нефтегазовой литалогни -

изучение природных резервуаров и как части- пород-коллекто­

ров является одной из наиболее старых, традиционных и в то же время постоянно развивающихся и актуальных. В нашей стране

начало литологического изучения коллекторов связано с имена­

ми П. П. Авдусина [1938] и Г. И. Теодоровича [1942]. Сейчас эта

проблема, с одной стороны, расширилась, с другойуглубилась,

стала ясна ее многоуровенность, разрабатываются системные

подходы к ее исследованию, показана иерархичность и сопод­

чиненность ее отдельных аспектов [Дмитриевский, 1982, Кузне­

цов, 1992].

Продолжаются и развиваются традиционные исследования

пород-коллекторов и флюидоупоров. На породном уровне уг­

лубляется изучение состава, структур и текстур пород, их вто­

ричных преобразований, разрабатываются и внедряются новые

методы и методики определения главных параметров, характе­

ризующих коллекторские и экранирующие свойства - пористо­ сти, проницаемости, остаточной водонасыщенности, давления

прорыва и т.д., прибораметрическими и петрографическими

методами, разрабатываются методики изучения структуры по­ рового пространства, ее количественной характеристики, влия­

ние на коллекторские и экранирующие свойства и т.д. Это на­ правление получило определенное оформление в виде нефтега­ зопромысловой литологии [Черников, 1971]. При этом наряду с

изучением наиболее распространенных песчано-алевролитовых и карбонатных пород-коллекторов в исследования все более во­

влекаются нетрадиционные комплексы типа глинистых (баже­ новская свита Западной Сибири, майкопские отложения Пред­

кавказья), кремнистых (Сахалин и Дальний Восток) и вулкано­ генно-осадочных (Закавказье, Вилюйская синеклиза) отложений.

В виде специальной задачи формулируется изучение коллекто­

ров на больших глубинах [Прошляков и др., 1987].

Весь комплекс подобных исследований позволяет повысить

достоверность прогноза коллекторских и экранирующих свойств

пород в зависимости от их петрографических характеристик и

18

геологической обстановки нахождения. Кроме того, тесное взаи­

модействие с геофизикой привело к появлению новой отрасли

знания - петрофизики, которая, во-первых, обеспечивает более

правильную и достоверную геологическую интерпретацию ре­

зультатов геофизических исследований как полевых, так и сква­

жинных и, во-вторых, позволяет определять кондиционные зна­

чения коллекторских параметров и коэффициентов нефтеотда­

чи для пород разного состава, структуры и происхождения. Со­

вместно с другими исследованиями и прежде всего физическим

изучением процессов на контактах разных сред это дает воз­

можность определять характер взаимодействия порода - флю­ ид, соответственно воздействовать на него, улучшая фильтра­ цию и тем самым повышая произвоДительность скважин и ко­

эффициент нефтеотдачи.

Наряду с углублением и детализацией традиционных иссле­ дований на породном уровне, нефтегазовая литология все более

широко выходит на исследование породно-слоевых ассоциаций

в форме прежде всего изучения природных резервуаров как гео­

логических тел, представляющих собой ассоциацию горных по­

род коллекторов, полупокрышек, а частично и флюидоупоров, в

которых могут содержаться флюиды и осуществляться их мигра­

ция. При этом важнейшее свойство природного резервуара - особенности размещения в нем флюидов и их внутрирезервуар­

ной миграции определяется набором пород (коллекторов, полу­

покрышек, флюидоупоров) и их пространствеиными взаимоот­

ношениями, т.е. внутренним строением, композицией геологи­ ческого тела. На этом уровне полностью используются материа­

лы исследования первого, породного уровня исследования, од­

нако главное внимание уделяется проблеме изучения простран­

ствеиных взаимоотношений различных пород. При этом откры­

ваются, по-видимому, интересные перспектины использования

генетической интерпретации материалов литологического изу­

чения, а именно фациального и формацианнога анализов. Уже

сейчас выполнены работы, показывающие приуроченность кол­

лекторов разного типа к отдельным фациям, обусловленность в ряде случаев вторичных преобразований (ведущих к формирова­

нию и переформированию коллекторов) первичными фациаль-

19

ными обстановками [Соколов, 1962, Багринцева, 1982, Кузнецов, 1992 и др.]. Эrо открывает возможность прогноза пространствен­

иого развития коллекторов разного типа и их качества на фаци­

альной основе, т.е. на базе уже достаточно детально разработан­

ных и апробированных методик.

Таким образом, на этом иерархическом уровне взаимодейст­

вуют традиционное изучение пород-коллекторов и относитель­

но новое направлениестроения осадочных комt'l-.·•ексов. В плане

изучения природных резервуаров нефтегазовая литология ком­ плексируется с нефтепромысловой геологией, изучающей про­

дуктивные пласты и их неоднородность. Литология привносит

сюда такой важнейший элемент, как генетическое обоснование

устанавливаемой по матерИалам бурения неоднородности. Зна­ ние механИзмов и обстановок осадканакопления позволяет бо­

лее обоснованно, а не чисто механически дать интерполяцию между скважинами и, что еще более важно,- экстраполяцию на

неразбуренные участки. При этом масштаб подобной неодно­

родности и соответственно характер проницаемости весьма раз­

личны. Так, показана разная проницаемость даже в таких мало­

мерных объектах, как косая слоистость в песЧаных телах (Pickup et а1, 1995). Литологическое, или, точнее, литолого-генетическое,

изучение продуктивных пластов - начало и база важнейшего

современного направления в разработке месторождений, полу­ чившего название "резервуар инжиниринг". Дело в том, что, как выяснилось, характер разработки зависит не только от лито­

логического типа пород-коллекторов и строения природного

резервуара, но и от его генетического типа [Еремин, 1994].

Кроме указанных четырех крупных проблем - анализ бас­

сейнов, исследование строения осадочных толщ, прогноз и по­

иски неантиклинальных ловушек и изучение природных резер­

вуаров нефти и газа - существует еще целый ряд более мелких,

хотя и очень интересных и важных, но все же более частных задач и направлений, на которых, к сожалению, нет возможно­

сти остановиться.

Надо, однако, отметить, что в ряде важнейших направлений нефтегазовой геолоГии значение литологических данных чрез­ вычайно важно. Так, например, в такой важной и активно раз-

20