Постоянное сокращение фонда подготовленных структур и истощение запасов традиционных углеводородов в основном нефтегазодобывающем районе Украины — Днепровско-Донецкой впадине (ДДВ) (рис. 1) обусловили значительный интерес к так называемым нетрадиционным источникам углеводородов, особое место среди которых занимают высоковязкие нефти (ВВН) и природные битумы (ПБ).
Рис. 1. Схематический разрез Днепровско-Донецкой впадины по линии Ахтырка — Новомосковск. Условные обозначения: 1 — тектонические нарушения, 2 — соленосные отложения девона, 3 — докембрийский кристаллический фундамент
Целесообразность освоения этого вида углеводородного сырья доказана успешным опытом таких стран, как Канада, Венесуэла, США, Россия. На текущее время Канада и Венесуэла являются мировыми лидерами по добычи ВВН и ПБ. На долю Канады приходится 99 % (около 100 млн т в год) мировой добычи ПБ; Венесуэла добывает около 86 % (более 30 млн т в год) ВВН.
В Украине существует некий положительный опыт освоения запасов ВВН и ПБ добычи, но текущие объемы добычи пока не превышают первых десятков тысяч тонн и обеспечиваются несколькими крупными нефтегазовыми месторождениями. Это объясняется рядом как объективных, так и субъективных причин. Кроме экономических факторов, связанных с низкой рентабельностью добычи ВВН и ПБ и необходимостью внедрения высокозатратных технологий разработки и переработки, на низкую степень освоения запасов ВВН и ПБ существенно влияет и низкая степень их изученности и разведанности. Главным образом это связано с тем, что целенаправленные поиски скоплений ВВН и ПБ в ДДВ не проводились. Все известные к настоящему времени залежи были открыты попутно во время проведения поисково-разведочных работ на нефть и газ, а их запасы длительное время считались непромысловыми и в подсчетах запасов не рассматривались. Поэтому разработка научно-обоснованного подхода к поискам и разведки скоплений ВВН и ПБ в ДДВ, который будет учитывать их специфику, является актуальной и своевременной.
Важнейшими критериями оценки перспектив нефтебитуминосности служат условия образования месторождений горючих полезных ископаемых, в том числе и природных битумов.
Исходя из основных факторов формирования месторождений ВВН и ПБ разных нефтегазоносных провинций мира [1, 2, 3, 4] автором проанализированы геологические предпосылки образования залежей ВВН и ПБ в ДДВ. При этом рассматривались стратиграфические, структурно-тектонические, литолого-петрографические, гидрогеологические, термобарические факторы и прямые нефтебитумопроявления. Выводы автора базируются на анализе и обобщении геолого-промысловой информации по более чем 220 месторождениям и более чем 50 площадям ДДВ, на которых в разное время, начиная с 30-ых гг. ХХ века, проводились геологоразведочные работы на нефть, газ и каменный уголь.
Первый приток нефти в ДДВ получен в 1935 г. из кепрока Роменского соляного штока при поисках калийного сырья. Здесь было отобрано 2 т нефти вязкой высокосмолистой, высокосернистой нефти плотностью 937 кг/м3 [5].
На сегодняшний день залежи ВВН ПБ (класса мальт) известны более чем на 30 разрабатываемых месторождениях. Нефтебитумопроявления отмечались почти на 40 разведочных площадях.
В стратиграфическом отношении залежи и скопления ВВН и ПБ выявлены по всему осадочному чехлу в разных стратиграфических комплексах, от девона (Грибоворуднянская, Холмская, Дмитровская площадь и др.) до палеогена (Шульговская площадь), а также в докембрийском кристаллическом фундаменте (Скворцовское, Хухринское месторождения, Шульговская площадь). Глубины залегания скоплений и залежей ВВН и ПБ охватывают интервал от 94 м (Шульговская площадь) до 3850 м (Яблуновское месторождение). При этом отмечается парагенетическая связь залежей и скоплений ВВН и ПБ с залежами обычной нефти и газа, а в некоторых случаях из залежами каменного угля.
В структурно-тектоническом отношении (Арсирий Ю. О., 2002, 2009) залежи и скопления ВВН и ПБ, приурочены к мобильным подзонам Северной и Южной прибортовой зон, подзоне крупных валов и депрессий Центральной части Днепровского грабена, а также к сильно дислоцированным участкам Северного и Южного бортов ДДВ, граничащих с зонами краевых разломов. Общим для всех выявленных зон локализации ВВН и ПБ является высокая тектоническая дислоцированность как осадочного чехла, так и кристаллического фундамента.
Типы залежей ВВН и ПБ, их размеры определяются геологическими особенностями структур, в которых они залегают. Так в пределах Центральной зоны локализируются залежи значительных размеров, пластовые, сводовые, в основном, тектонически экранированные. В Северной прибортовой зоне залежи меньше по размерах, приурочены как брахиантиклинальным ловушкам, так и к ловушкам неантиклинального типа. Встречаются также залежи жильного типа, формирование которых связано с палеовулканизмом. Для Северного и Южного бортов характерно распространение разнообразных залежей неантиклинального типа (Высочанский И. В., 2015).
Коллекторами разведанных залежей являются преимущественно песчаники (99 %) и только залежи гор. Б-10 Яблуновского и Скоробагатьковского месторождений приурочены к известнякам [6]. Значительные битумопроявления в северо-восточной части ДДВ связаны с карбонатными и сульфатно-карбонатними породами, а в пределах Южного борта слабые притоки высоковязкой смолистой нефти получены из пород кристаллического фундамента, которые представлены гранито-гнейсами. Все коллектора характеризуются достаточно высокими для ДДВ емкостными свойствами. Открытая пористость песчаников составляет в среднем 15–24 %, карбонатных трещиноватых пород — 9–11 %. При этом фильтрационные свойства коллекторов изменяются в достаточно широком диапазоне — от нескольких мД до 500–700 мД. Прямой зависимости между пористостью и проницаемостью коллекторов не наблюдается, что можно объяснить разным содержанием твердого битума в поровом пространстве породы, и соответственно разным соотношением его подвижной и неподвижной фаз.
Следует отметить тот факт, что для залежей ВВН и ПБ, как и для залежей нефти и газа, характерно ухудшение коллекторских свойств в направлении от прибортовых зон к центральной части. Но в разрезе месторождения, независимо от его структурно -тектонического расположения, коллектора ВВН и ПБ характеризуются максимальными значениями пористости и пониженными значениями нефтегазонасыщености.
По гидрогеологических условиях залежи ВВН и ПБ ДДВ несколько отличаются от залежей Канады, России. Вони залегают в условиях в основном бессульфатных рассолов и минерализованных вод хлоркальциевого типа в зоне затрудненного водообмена и могут рассматриваться как «законсервированные» залежи. Хотя встречаются и залежи в зоне активного водообмена.
Специфической гидрогеологической обстановкой характеризуются залежи ВВН и ПБ солянокупольных структур. Тут в приштоковой зоне осуществляется гидродинамическая связь между продуктивными горизонтами, водоносными комплексами и дневной поверхностью. В брекчии соляных куполов и надсолевых отложениях распространены рассолы хлоридно-натриевого состава минерализацией от 30–50 г/л до 320 г/л. Они относятся к сульфатно-натриевому, реже хлормагниевому типу [5].
Учитывая существование гидродинамической связи между отложениями широкого стратиграфического диапазона в зонах развития соляных куполов, нефтебитумопроявления в девонских брекчиях могут рассматриваться как индикатор нефтегазоносности отложений, примыкающих к штоку.
Касаемо термобарических условий залегания залежей ВВН и ПБ в ДДВ, необходимо отметить одну особенность. Практически все выявленные залежи ВВН и ПБ и битумопроявления как в пределах самого Днепровского грабена, так и на бортах ДДВ, встречаются в двух температурных диапазонах: первый — 43–55 °С, второй — 93–108 С [6]. Данные температурные интервалы в различных структурно-тектонических условиях характеризуются разными значениями пластовых давлений, из чего следует, что локализация залежей ВВН и ПБ контролируется распределением температуры в недрах и не зависит от барических условий. Причина такого явления требует дальнейшего изучения и вероятно скрывается в самом механизме нафтидогенеза, теория которого, не смотря на существование и противоборство нескольких гипотез, на сегодняшний день отсутствует. Возможно допустить, что
Исходя из рассмотренных особенностей условий залегания залежей ВВН и ПБ автором разработаны основные критерии прогнозирования зон нефтебитуминосности в ДДВ:
1. Размещение структуры в зонах пересечения разноранговых, разногенетических тектонических разломов и разрывов.
2. Наличие в геологическом разрезе структуры в температурных интервалах 43–55 С, 93–108 С благоприятных условий для формирования ловушек углеводорододов;
3. Наличие в температурных интервалах 43–55 С, 93–108 С коллекторов с «аномальными» для разреза структуры емкостными свойствами;
4. Наличие в разрезе структуры залежей нефти или газа.
На основе разработанных критериев выделены следующие перспективные зоны битумонакопления (согласно их ранжированию по степени перспективности): Скоробагатьковско-Яблуновский, Качановско-Бугруватовский, Софиевско-Анастасиевский, Прилуцко-Богдановский, Кибинцевско-Сагайдацкий, Солоховско-Березовский, Михайловско-Кременовский, Грибоворуднянско-Бахмацкий, Кобеляцко-Павлоградский, Скворцовско-Новомечибиловский.
Учитывая наличие на территории ДДВ различных типов геологических структур, широкий стратиграфический диапазон установленной нефтегазобитуминосности, разнообразных гидродинамических условий, можно прогнозировать открытие залежей ВВН и ПБ разных генетических и морфологических типов.
Литература:
1. Маевский Б. И., Евдощук Н. И., Лозинский О. Е. Нефтегазоносные провинции мира. К.: Наук. думка, 2002. — 404 с.
2. Высоцкий И. В., Высоцкий В. И., Оленин В. Б. Нефтегазоносные бассейны зарубежных стран — 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Недра, 1990.- 405 с.
3. Халимов Э. М., Климушкин И. М., Фердман Л. И. Геология месторождений высоковязких нефтей СССР. Справочное пособие. М.: Недра, 1987. — 174 с.
4. Климушкин И. М., Воронцова Г. В., Мессинева Н. И., Жиденко Е. А. Некоторые особенности залегания и геологического строения скоплений природных битумов // Сб. трудов ВНИИ, № 78, 1981.С.112–121.
5. Гавриш В. К., Гринберг И. В., Доленко Г.Н и др. Проблема промышленной нефтегазоносности девона Днепровско-Донецкой впадины. — Киев: Наук. думка, 1973.- 192с.
6. Стебельская Г. Я. Геологические условия разведки и разработки залежей высоковязких нефтей и природных битумов // Вестник Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина — Харьков, 2015. — № 1157 — С.53–58.
