Связь аномалий в глубинной зональности катагенеза органического вещества с проявлениями динамокатагенеза (на примере впадины Чджин нефтегазоносного бассейна Бохай)

Наиболее энергичные тектонические активности в данном суперрегионе каждый раз ознаменовывались широкомасштабным магматизмом [14]. Так, в кайнозойскую эру широкомасштабное тектоническое растяжение трижды сопровождалось широкой активизацией вулканической деятельности в Восточном Китае, в режиме которой зафиксированы три активности: в позднем миоцене, среднем плейстоцене и в историческое время (1719—1721 гг.) [1].

Как результат высокой геоднамической нестабильности в регионе, в пределах изучаемой впадины Чджин нефтегазоносного бассейна Бохай развита сложная разломная система, включающая разломные системы разных генераций [9]: молодые/кайнозойские (СВ и СЗ ориентировки сбросы и сбросо-сдвиги) и древние (субширотные, взбросо-сдвиги). Все древние и некоторые кайнозойские разломы корнями уходят в фундамент.

Первым, кто обозначил и применил связь аномального локального прогрева пород с тектоническими нарушениями к нефтегазовой геологии, был Б.А. Соколов, автор термина «динамокатагенез» (1975) (рост давления и температуры в зонах тектонических нарушений). Вскоре появились тематические публикации, в которых утверждалось, что сейсмотектонические процессы — фактор, вызывающий преобразование органического вещества осадочных пород [6][10]. Первая попытка количественной оценки динамокатагенетического фактора была предпринята А.Н. Резниковым (1988). В геологической литературе всё чаще встречаются работы, в которых приводятся материалы, в том числе экспериментальные данные, указывающие на возможное тепловое и динамическое воздействие на породы в природных условиях [5][8].

Материалы и методы

В исследовании использован большой объем новейших данных бурения поисково-разведочных скважин и лабораторных геохимических исследований (определение отражательной способности витринита), предоставленные для исследования нефтяной компанией «Шэнли» АКОО «Синопек». Исследования проведены методом комплексного анализа разноплановой информации: геолого-геофизической, геодинамической, геохимической и промысловой.

Результаты и обсуждение

Приведены результаты исследования, выполненного на скважинном уровне.

Ниже представлены фактические геолого-геохимические данные, свидетельствующие о локализованном проявлении динамокатагенеза органического вещества, с указанием количественных характеристик теплового воздействия разлома на окружающие его породы осадочной толщи.

Для впадины Чджин установлено [3], что тектонический фактор контролирует термобарические условия в залежах. Локализованные по площади (охватом 1—3 скважины) зоны аномально высоких пластовых давлений (АВПД) и повышенных температур приурочены к разрывным нарушениям молодого возраста (флюидопроницаемым). В зонах АВПД, в частности палеогеновых (эоценовых) нефтяных залежей, значения глубинного градиента пластового давления достигают 1,34 (на фоне 0,7—1,0), значение геотермического градиента 4,9 °C/100 м. Сильное тепловое воздействие отражается и на физических свойствах нефтей (вязкость нефтей меньше на 2—3 порядка, плотность снижена).

Анализ глубинной зональности катагенеза органического вещества, заключенного в породах осадочной толщи, показал:

• в целом для впадины Чджин прямой зависимости степени катагенетической преобразованности ОВ от глубины его захоронения нет (коэффициент корреляции 0,59) (рис. 2а):
• отдельно для палеозойского разреза впадины (рис. 2б) коэффициент корреляции между рассматриваемыми параметрами составляет 0,77;
• отдельно для палеогенового (эоценового) разреза (рис. 2в) зависимость степени преобразованности ОВ от глубины почти прямая (коэффициент корреляции 0,98).

Наблюдаемые противоречия в глубинной зональности катагенеза ОВ имеют тектоническую природу: 1) в результате тектонических реконструкций в регионе более прогретые палеозойские толщи на значительной части впадины оказались в современной геоструктуре впадины на небольших глубинах (1—1,5 км); 2) глубинные разломы, относящиеся к системе главного в регионе литосферного разлома Тан-Лу СВ ориентировки, оказывали сильное (локальное) тепловое воздействие на породы, что фиксируется на скважинном уровне.

На примере скважины D51 (рис. 3), по которой исследовано 8 образцов разновозрастных аргиллитов (эоцен-ордовикского возраста), показано, что степень преобразованности ОВ пласта Ш-1 горизонта Шахэцхе (эоцен) соответствует диагенезу (ПК2); пластов Ш-2 и Ш-3 — катагенезу (МК1—МК2); нижнепермских отложений на участке пересечения скважиной разлома — метагенезу (АК2), ордовикских отложений — катагенезу (МК2).

Участок аномально высокой степени преобразованности ОВ (Rvt = 3,5%) на глубине 4038,2 м совпадает с участком пересечения скважиной кайнозойского сброса СВ ориентировки. Здесь степень преобразованности ОВ, заключенного в нижнепермских отложениях, увеличена на 2 градации (метагенез АК2) относительно соседних сверху (эоценовых) и снизу (ордовикских) отложений (катагенез МК2). Происхождение фиксируемой катагенетической аномалии, вероятнее всего, имеет миграционно-геодинамическую природу и указывает на активную миграцию (снизу вверх) сильно прогретых глубинных флюидов в проницаемом трещинном пространстве данного разрывного нарушения (молодого возраста, СВ ориентировки).

Таким образом, на примере скважины D51, зафиксировавшей проявление динамокатагенеза, установлены фактические количественные выражения теплового воздействия разрывного нарушения (молодого возраста, СВ ориентировки, сброса) на породы осадочной толщи:

• локализованный (по разрезу) аномально высокий катагенез органического вещества, совпадающий с участком пересечения скважиной проницаемого разрывного нарушения, отличается от фоновых значений (по разрезу) на две градации, что может иметь миграционно-геодинамическую природу;
• радиус сильного теплового воздействия разлома на окружающие его породы осадочной толщи составляет 100—150 м.

Заключение

По результатам проведенного исследования, выполненного на скважинном уровне, установлено, что аномалии в глубинной зональности катагенеза органического вещества связаны с проявлениями динамокатагенеза. Дана структурно-кинематико-возрастная характеристика разрывных нарушений, к которым приурочены проявления динамокатагенеза. Определены фактические количественные выражения теплового воздействия разрывных нарушений на окружающие его породы.

Эти новые полученные знания имеют важное теоретическое и практическое значение, которые целесообразно учитывать при оценке/уточнении генерационного потенциала нефтематеринских толщ, при геомоделировании углеводородных систем нефтегазоносных бассейнов, при прогнозе нетрадиционных ресурсов и запасов нефти и газа, особенно при поисках трещинной сланцевой нефти и газа, имеющей наибольший поисковых интерес, в частности в Китае.

ВКЛАД АВТОРОВ / AUTHORS CONTRIBUTIONS

Касьянова Н.А. — внесла вклад в решение проблемы использования структурно-геодинамических исследований для изучения степени катагенетической преобразованности органического вещества припоисках месторождений углеводородов, в разработку концепции статьи, подготовила текст статьи и согласна принять на себя ответственность за все аспекты статьи.

Цю Ш. — собрала исходный фактический материал, подготовила графику, приняла участие в разработке концепции статьи и подготовке текста статьи.

Natalia A. Kasyanova — contributed to solving of problem of using structural-geodynamic studies to study the catagenesis of organic matter in the search for hydrocarbon deposits; contribution to the development of the concept of the article, prepared the text of article and agrees to take responsibility for all aspects of the article.

Shizhe Qiu — collected initial actual data, made the graphics, took part in the development of the concept of the article and the preparation of article text.