В разрезе осадочного чехла Прикаспийского бассейна на основе формационного анализа, наличия региональных перерывов, угловых несогласий выделяются два крупных структурно-формационных мегакомплекса: нижний доплитный и верхний плитный, который, в свою очередь, делится на структурные комплексы, этажи и седиментационные комплексы.
Нижний доплитный мегакомплекс вскрыт в северо-западных районах Прикаспия и представлен значительно уплотненными и дислоцированными терригенно-карбонатными и вулканогенными породами рифея-нижнего Палеозоя.
Верхний мегакомплекс включает отложения от нижнепалеозойских до современных, общей толщиной 7-12 км. В его составе выделяются два структурных комплекса. Нижний охватывает подсолевые палеозойские отложения, верхний — соленосные образования кунгурского яруса и надсолевую — верхнепермско-кайнозойские отложения.
Подсолевой палеозойский комплекс подразделяется на три структурных этажа: нижнепалеозойский, эйфельско-нижнефранский и среднефранско-нижнепермский (докунгурский), границы между которыми проходят по отражающим горизонтам: П3 и П2д. По горизонту П3 строение юго-востока Прикаспия в целом повторяет поведение поверхности фундамента, но особенностью горизонта П3 является наличие крупных поднятий в прогнутых зонах, к примеру, Жылыойского поднятия. Согласно геофизическим данным, по горизонту П3 в пределах зон развития карбонатных построек обособляются локальные поднятия Южное, Тенгиз, Каратон, Королевское, Кашаган. Диапазон изменения глубин небольшой. Наиболее приподнятая часть — центральная, где глубины горизонта изменяются от 7,2 до 7,6 км. В сторону границы с Северным Устюртом поверхность П3 погружается до 10,0 км на Северном Мынсуалмасе. Фиксируемые по данным сейсморазведки немногочисленные нарушения простираются параллельно борту бассейна.
По кровле отражающего горизонта П3 выделяются Приморский свод, Жылыойский свод, Северо-Колтыкский прогиб и Торесайский выступ.
Помимо горизонта П3, в девонской части разреза выделяется горизонт П2д, приуроченный к кровле эйфельско-нижнефранских отложений. Между отражающими горизонтами П3 и П2д заключен терригенно-карбонатный комплекс среднего-низов верхнего девона, охватывающий, предположительно, весь Прикаспийский бассейн, вплоть до южного — юго-восточного склонов Астраханско-Актюбинского поднятого блока фундамента.
Рассматриваемый девонский комплекс между горизонтами П3 и П2Д имеет важное значение как с точки зрения разработки геодинамических моделей развития Прикаспийского бассейна (этот комплекс пород соответствует времени заложения Южно-Эмбинского рифта, приведшего к погружению девонских отложений в южном направлении), так и относительно вопросов нефтегазообразования. Эти породы рассматриваются как основной нефтегазоматеринский комплекс для уникальных месторождений, приуроченных к вышележащим карбонатным платформам, таким как Кашаган-Тенгизская и Астраханская, где толщины эйфельско — нижнефранских отложений увеличиваются до 1,5 км, тогда как средние значения составляют 0,5-0,6 км.
Среднефранско-нижнепермский структурный этаж характеризуется наиболее сложным строением. В его разрезе отмечается ряд несогласий, выпадение отдельных стратиграфических подразделений и латеральные изменения литологического состава, существенно осложняющих расшифровку сейсмических материалов. Строение верхнего подсолевого этажа, охарактеризованного сейсмическими горизонтами П2Д, Дt, П21, П2, П1, а также многочисленными данными глубоких скважин, является объектом детального изучения геодинамического положения крупных тектонических элементов на юге и юго-востоке Прикаспийского бассейна.
В пределах среднефранско-нижнепермского структурного этажа выделяются следующие седиментационные комплексы, соответствующие наиболее важным этапам геологического развития исследуемого региона:
• среднефранско-нижнетурнейский седиментационный комплекс (между горизонтами П2д и Dt) – соответствует этапу прогибания и заполнения Южно-Эмбинского рифта.
• верхнетурнейско-нижневизейский седиментационный комплекс (между горизонтами Dt и П2I) – является комплексом, накопившимся в период формирования Южно-Эмбинского инверсионного поднятия.
• верхневизейско-верхнекаменноугольный седиментационный комплекс, ограниченный отражающими горизонтами П2 и П2I – соответствует основному этапу карбонатонакопления.
• ассельско-сакмарско-артинский седиментационный комплекс (между горизонтами П2 и П1) – период тектонической активизации региона, связанный с закрытием Уральского палеоокеана и формированием новой Евразийской литосферной плиты.
Наиболее древний седиментационный комплекс сложен породами среднефранско-раннетурнейского возраста, к поверхности которых приурочен отражающий горизонт Dt, а к подошве – П2Д.
Наиболее ярко отражающий горизонт Dt выражен в Приморской зоне, где он приурочен к Кашаган-Тенгизской карбонатной платформе, расположенной на Жылыойском поднятии (Куандыков Б.М., 1999) [2].
Кашаган-Тенгизская карбонатная платформа имеет трехчленное строение и сложена карбонатными комплексами позднефранско-раннетурнейского (между П2Д и Dt), позднетурнейско-ранневизейского (между Dt и П21), окско-башкирского (между П21 и П2) возрастов.
Здесь развиты массивы общей толщиной 3-3.5 км, и имеющие вид изолированных платформ с извилистыми причудливой формы ограничениями — крутыми седиментационными уступами. Эти уступы маркируют переход шельфовых карбонатных комплексов в области карбонатной платформы к относительно глубоководным фациям склона.
В Кашаган-Тенгизской зоне горизонт П2 приурочен к кровле поздневизейско-башкирских рифовых отложений, тогда как на Южной П2 приурочен к карбонатам московского яруса.
Сейсмический отражающий горизонт П1 по всей территории Прикаспийского бассейна приурочен к предкунгурской поверхности размыва и отражает особенности строения современной региональной структуры подсолевого комплекса Прикаспия. Гипсометрическое положение изменяется от 2,0 км в прибортовых зонах до 9-10 км в центральной части впадины. Погружение подсолевых отложений от бортов к центру впадины является неравномерным по всему ее периметру.
В Кашаган-Тенгизской зоне, куда не доходили гравитационные потоки, был спокойный тектонический режим, что способствовало зарождению позднефранско-раннетурнейской карбонатной платформы, где в этот период развивались фациальные комплексы водорослевых построек и иловых холмов, переходивших по периферии в фации склона и подножия, сложенные карбонатно-обломочными и известково-аргиллитовыми отложениями. Биогермы вертикально наращивали карбонатные платформы, за пределами которых существовали относительно глубоководные участки, заполнявшиеся терригенным материалом. Вследствие этого по периферии платформ на одном горизонтальном уровне соприкасаются карбонатные и терригенные отложения разного возраста: более древние карбонаты контактируют с более молодыми терригенными комплексами последующего заполнения. Высота биогермных фациальных комплексов средне-позднефранской части девонских отложений достигает 400-800 м, что составляет около четверти высоты девонско-раннетурнейских построек.
В турнейское время начинается дифференциация карбонатных платформ с образованием отдельных биогермных поднятий.
В Кашаган-Тенгизской зоне продолжалось накопление мелководных карбонатных осадков, в которых формировалась система трещин, хотя масштабы дислокации были менее значительными вследствие удаленности от зоны максимального сжатия. Во внутренней бортовой зоне юго-востока Прикаспия и Северного Бозаши характер формировавшихся осадков был существенно иным. Здесь преобладают алевритово-глинистые осадки, чередующиеся с прослоями мергелей (редкими) и пачками песчаников.
Для нижневизейских образований характерно присутствие обуглившегося растительного детрита, иногда миллиметровых микропрослоев черного блестящего каменного угля, что указывает на мелководный характер морского бассейна в этой зоне.
В пределах Кашаган-Тенгизской зоны в тульское время отмечается сокращение роста карбонатных построек и накопление пачки туфоаргиллитов толщиной до 100 м на плоских сводах платоформ и частичным разрушением кольцевых биогермов.
В Кашаган-Тенгизской зоне на структурах Королевская и Каратон отложения среднего и верхнего карбона отсутствуют, и на отложения нижнего карбона непосредственно ложатся породы раннепермского возраста. На Тенгизе башкирские отложения перекрываются артинскими.
Отложения московского яруса в полном объеме присутствуют на структуре Южная, где их толщина составляет 550-620 м. Вероятно, они накапливались в условиях трансгрессии моря, которая привела к накоплению карбонатно-глинистых отложений с многочисленными спикулами кремневых губок.
Карбонатная толща месторождения Тенгиз в процессе изучения и создания ее геолого-физической модели разделена на 3 очень крупных объекта: 1-й, 2-й и 3-й.
1-й объект разделяется на платформенную часть, занимающую центр Тенгизской структуры, а также бортовую и крыльевые части, окружающие платформу.
Платформа представляет собой низкопроницаемый коллектор порового типа, практически лишенного трещиноватости. Бортовая и крыльевые части 1-го объекта представляют собой хорошо проницаемые коллектора трещинно-порового типа. Их хорошая проницаемость полностью определяется трещиноватостью коллектора, матрица здесь имеет более низкую пористость, чем в коллекторах платформы. В пределах бортовой и крыльевой частей структуры отсутствует непроницаемый слой вулканита, поэтому 1-й объект оказывается гидродинамически связанным со 2-м и даже с 3-м объектами.
Таким образом, в пределах 1-го объекта выделяются две различных зоны, фактически два самостоятельных, но гидродинамически сообщающихся подобъекта (платформа и бортовая плюс крыльевая части).
Ниже 1-го объекта, под слоем непроницаемых туффитовых отложений, распространенных в пределах платформенной части, залегает 2-й объект, нижней границей которого является кровля девонских отложений. Этот объект обладает худшими коллекторскими свойствами, а главное, еще недостаточно изучен. Ниже «вулканика» залегают отложения нижнекаменноугольного (турнейско-ранневизийского) возраста, объединенные во 2 объект разработки.
Отложения 2 объекта вскрыты 32 скважинами, как в платформенной части структуры, так и на склонах, при этом полностью пройдены в 15 скважинах, из которых Т-52 и Т-53 остаются за линией развития карбонатных коллекторов.
Отложения турнейского яруса толщиной 200-250 м характеризуются относительно однообразным составом. В целом отложения нижнего визе изучены только в платформенной части. Коллектор II объекта представлен ракушечниками с прослоями микросгустковых и водорослевых известняков, реже вакстоунами с прослоями комковато-сгустковых известняков. В верхах разреза породы часто перекристаллизованы и доломитизированы, участками с повышенным содержанием кремния. Породы слабопроницаемы.
Наименее изученным является 3 объект разработки, в стратиграфическом плане приуроченный к позднефранско-фаменским отложениям верхнего девона, вскрытым в разном объеме всего 15 скважинами. Девонский разрез вскрыт на разных участках месторождения. Породы представлены мелкозернистыми доломитизированными известняками с рассеянными брекчированными водорослевыми известняками.
Пористость в целом низкая. Морфологические характеристики поверхности девонских отложений отличаются от верхних существенным расширением плоского свода (платформы) и уменьшением углов падения карбонатных отложений на флангах до 10-140. Поднятие по 3 объекту имеет контур изогипсой минус 5450 м и имеет форму почти правильной окружности с вырезанным северо-западным сектором и максимальную амплитуду 400-450 м. Размеры по взаимно-перпендикулярным северо-западной и юго-восточной осям составляют 20х13 км. Толщины 3 объекта рассматриваются при нижней границе, соответствующей контуру изогипс и максимально возможному положению ВНК на отметке минус 5450 м.
Максимальная толщина 3 объекта до 450-500 м отмечается в северной части платформы. Области повышенных значений толщин расположены полукольцом и соответствуют риму, чётко выраженному по окско-башкирскому комплексу. К югу толщины плавно уменьшаются до 100 и менее метров.
Объект 3 — широкая платформа с низкими значениями пористости.
Объект 2 — меньшая по размеру платформа с умеренными значениями пористости. Кровля данного объекта покрыта местами значительной высоко радиоактивной зоной, так называемой «вулканикой», которая служит локальным барьером.
Объект 1 — представлен платформенной частью с преобладанием известняков с очень хорошей межзерновой матричной пористостью от 5 до 16% и склоновой частью с круто падающими склонами. В верхней части склона преобладает известняк с низкой матричной пористостью, но очень высокой трещиноватостью и, следовательно, высокой проницаемостью. Как показывают данные сканирования пласта, эти трещины взаимосвязаны между собой, образуют систему трещин, которая обладает высокой пропускной способностью.
Платформа характеризуется хорошей межзерновой пористостью и, соответственно, имеет хорошую вместимость коллектора, большой объем, где содержится нефть. Платформенная часть окружена склоном, имеющим, как было отмечено, низкую пористость, но очень интенсивную трещиноватость, что, в свою очередь, означает высокую проницаемость и пропускную способность.
В Кашаган-Тенгизской зоне, куда не доходили гравитационные потоки, был спокойный тектонический режим, что способствовало зарождению позднефранско-раннетурнейской карбонатной платформы, где в этот период развивались фациальные комплексы водорослевых построек и иловых холмов, переходивших по периферии в фации склона и подножия, сложенные карбонатно-обломочными и известково-аргиллитовыми отложениями. Фильтрационно-емкостные свойства коллекторов сформировались в соответствии с геодинамическим режимом Приморской зоны поднятий.
Саида НУРСУЛТАНОВА,
кандидат геолого-минералогических
наук, доцент кафедры геологии нефти и газа КазНТУ
им. К. Сатпаева,
Ермерей ШЕКТИБАЙ, студент 3-го курса нефтегазового
факультета КазНТУ им. К. Сатпаева
