Залежи битумов поверхностного типа

Залежи битумов этого типа развиты в районах современной тектонической активизации и обычно связаны с выходами нефти на дневную поверхность в зонах развития дизъюнктивных нарушений, вскрытия эрозией нефтеносных горизонтов и т. п. Поверхностные залежи, образовавшиеся вследствие выветривания нефти и мальты, высачивающихся на земную поверхность, характеризуются крайне изменчивыми свойствами битумов от полужидких, дегтеразных до твердых асфальтитов. Рассматриваемые залежи составляют более половины известных залежей битумов в стране, что, очевидно, объясняется легкостью их обнаружения. Состав битумов в большинстве случаев даже в пределах одного месторождения меняется от нефтеподобных флюидом до асфальтов и ас­фальтитов (80% известных месторождении представлены смешан­ным типом битума); реже — преимущественно мальтамн (12%). Форма залегания битумов поверхностного происхождения крайне изменчива — от обширных асфальтовых озер через асфальтовые покровы и натеки до кировых натеков.

Асфальтовые озера представляют довольно редкий тип поверх­ностных залежей битумов, образующихся за счет высачивания нефти на поверхность земли и накопления ее в понижениях рель­ефа. Развиты они главным образом в нефтеносных областях, ха­рактеризующихся мощной и интенсивной складчатостью. В плат­форменных областях поверхностные залежи асфальтов весьма редки. Асфальтовые озера широко известны в Венесуэле. Наибо­лее крупным является асфальтовое озеро на о-ве Тринидад, при­уроченное к своду крупной антиклинальной складки, сложенной третичными отложениями, заключающими пачку нефтеносных песков. Асфальтовая порода состоит из асфальтов (35—50%), во­ды, газов и минеральных частиц (до 30%), общая площадь озера около 0,5 км², глубина не менее 50 м, запасы оцениваются в 10— 15 млн. т.

Другое крупное асфальтовое озеро — Бермудец, около г. Гуа­нако, связано с размытым сводом одной из антиклиналей, сложен­ной меловыми нефтеносными известняками. Площадь озера 4 км², глубина 0,5—3 м, содержание минеральных примесей в асфальте не более 2—3%; отмечается большое количество воды и серы (до 6%).

В РФ асфальтовое озеро известно на Сахалине в Охинском районе, в долине р. Берякан. Площадь озера 5 га, глубина 0,5— 1,5 м. Небольшое асфальтовое озеро известно в Азербайджане (Бинагады).

Более широкое распространение имеют киры, образующие раз­нообразные натеки и покровы. Особенности их формы, строения, размеры и количество примесей целиком зависят от характера рельефа места, высачивания нефти, качества нефти, интенсивности ее выветривания и свойств покровных отложений. Наиболее часто киры приурочены к сводовым частям структур, крыльям и периклиналям резко нарушенных поднятий, к склонам грязевых вул­канов и т. п.

Проявления киров развиты в Северной и Южной Америке, в Калифорнии (Асфальтовый район), Мексике, Колумбии, Перу, Венесуэле, в Азии — Иране и др.

Большинство залежей киров в СНГ прурочепо к терригенным породам (65% составляют многочисленные закирования Центрально-Эмбинского района и др.); закированные карбонатные породы известны в пределах Большого Кавказа, Апшеронского, Индоло-Кубанского прогибов.

Для поверхностных залежей битумов характерна высокая битумонасыщенность, превышающая 5% и часто достигающая 20% и более. Мощность битумоносных горизонтов как терригенных, так карбонатных незначительна, и только на отдельных ме­сторождениях составляет 5-10м (Тюбеджик, Таспас, месторож­дения Центрально-Эмбинского района).

Поверхностные залежи битумов, несмотря на их многочислен­ность, характеризуются ограниченными запасами. Большинство из них относится к категории мелких (до 1 млн. т) и очень мелких (единицы — первые десятки тысяч тонн).

Обобщая геологические характеристики известных битумных месторождений СНГ, необходимо подчеркнуть следующее.

Битумные залежи поверхностного типа имеют наибольшее рас­пространение {52%), второе место занимают пластовые (35%), третье — жильные. По составу битума смешанные залежи преоб­ладают как среди отдельных морфологических типов залежей, так и в целом (60%), менее распространены мальты (20%), третье место занимают асфальтиты (12%). Максимальное число выяв­ленных залежей концентрируется на глубинах 0—25 м (60%) и представлено в основном кирами. С ростом глубины число битум­ных залежей уменьшается, что, видимо, отражает состояние изу­ченности битумоносности по разрезу. В распределении залежей битумов по битумонасыщенности и мощности битумоносных плас­тов максимумы приурочены к высокобитумонасыщенным горизон­там и малой мощности, что обусловливается многочисленностью поверхностных залежей, характеризующихся высоким содержа­нием битума и малой мощностью продуктивных горизонтов.

Анализ распределения различных залежей битумов в зависи­мости от глубины залегания показывает, что в приповерхностных условиях (0—25 м) концентрируются очень мелкие по запасам скопления. Наибольший интерес представляют залежи,, приурочен­ные к интервалу глубин 10—100 м (Волго-Урал, Восточная Си­бирь).

 

 

1.4.2. Общие сведения о месторождениях природных битумов РТ и условиях их формирования [9]

Проблема освоения запасов природных битумов актуальна как для РТ, так и для других регионов РФ.

На сегодня Татарстан является единственным в стране полигоном реального освоения месторождений природных битумов (ПБ), путем принятия вертикально интегрированной системы поисков, разведки, добычи и переработки.

В районе, где в настоящее время ведутся геолого-разведочные и опытно-промышленные работы, находятся 63 месторождения ПБ с геологическими запасами, равными 195,7 млн. т., разделенные на 3 группы: Северная, Центральная и Южная.[10,11].

Из них: детально разведанные -75,5 млн.т., предварительно разведанные 92,3 млн.т. и предварительно оцененные - 27,9 млн.т..

Залежи битумов относятся к пластово-сводовому типу. Формы залегания и сохранность скопления битумов зачастую связаны с коллекторскими свойствами и вторичными процессами. Битумонасыщенность пород увеличивается к кровле пластов. Залежи подстилаются водой. Поверхность водобитумного контакта приподнята к купольной части ловушки.[12].

По разрезу пермских образований выделяется три битумоносных комплекса:

1) нижнепермский – карбонатный;

2) уфимский – терригенный;

3) казанский – карбонатно-терригенный.

Каждый комплекс залегает под более или менее выдержанной покрышкой: для комплекса 1- глинисто-алевритовая пачка в основании шешминского горизонта уфимского яруса; комплекса 2 - толща глин в нижней части казанского яруса; комплекса 3 - разнофациальные отложения татарского яруса.

Последний комплекс подразделяется на два: нижне- и верхнеказанский. Поля скоплений битумов по комплексам в плане не совпадают.

Скопления битумов в нижнепермских отложениях приурочены преимущественно к западному склону Южно-Татарского свода, а также к восточному борту Мелекесской впадины. Коллекторами являются сильно выщелоченные, кавернозные, местами закарствованные доломиты и известняки сакмарского и, в меньшей степени, ассельского ярусов.

Битумопроявления в уфимском ярусе связаны с песчаными отложениями шешминского горизонта и в плане в общих чертах совпадают в нижнепермском комплексе, за исключением юго-востока.

Поля распространения битумопроявлений в казанском ярусе значительно смещены на запад по сравнению с нижнепермским и уфимским комплексами, почти целиком совпадают с Мелекесской впадиной и лишь частично выходят за ее пределы.

Основной объем битумопроявлений приходится на верхние уфимские и казанские отложения. Согласно оценкам, произведенными в Казанском государственном университете и институте ТатНИПИнефть, самыми перспективными являются отложения казанского яруса, в которых заключено более 60% суммарного объема прогнозных запасов природных битумов в Республике. В то же время, подсчет запасов показал, во-первых, что величина ресурсов этого нетрадиционного вида углеводородного сырья значительно ниже, чем предполагалось по более ранним оценкам, а во-вторых, что большая часть запасов (61,6%) сосредоточена в терригенных коллекторах уфимского яруса [4].

Природные битумы, сконцентрированные в пермских отложениях Татарстана, обычно залегают на небольших глубинах (до 350 м). Они представляютсобой тяжелые высоковязкие гипергенно преобразованные нефти и являются ценным сырьем, содержащим, кроме углеводородной основы, редкие металлы, серу и др. Область максимального пермского битумонакопления приурочена к Мелекесской впадине и прилегающей части Южно-Татарского свода. Основная масса выявленных залежей связана с тремя битуминозными комплексами: уфимским, нижне- и верхнеказанским. В менее изученном нижнепермском карбонатном комплексе разведана одна промышленная залежь и установлены различные по интенсивности проявления битумов.

Относительно условий локализации и пространственного распределения битумов существует несколько точек зрения. Некоторые специалисты допускают возможность равномерной площадной концентрации битумов с образованием крупных залежей в виде обширных "полей". Получила развитие и противоположная точка зрения, согласно которой залежи битумов распределены неравномерно по площади и разрезу в форме локальных скоплений. Различия в толковании характера концентрации битумов и слишком широкая трактовка понятия "залежь" стали главными причинами расхождений в прогнозе масштабов битуминозности, что и привело к большому разбросу полученных величин ресурсов и запасов битумов у различных авторов. Все это стимулировало проведение на новом уровне геологических исследований, направленных на изучение закономерностей размещения залежей битумов с целью повышения обоснованности оценки их ресурсов и запасов,

Анализ условий залегания битумов позволил выделить из множества предпосылок, контролировавших формирование и пространственное распределение различных битумоскоплений, генетический, палеотектонический, структурный, литофациальный, гидрогеологический и геохимический факторы.

Решающая роль принадлежит генетическому фактору, значение которого заключается в прогнозе источников углеводородов для пермских битумов и установлении границ ареалов битуминозности. Характер пространственной связи между залеганием битумов и глубокопогруженных нефтегазоносных комплексов палеозоя однозначно указывает, что битуминозность пермских отложений обеспечивалась за счет вертикальной миграции нефти из карбоновых пород. Основным поставщиком углеводородов в верхние горизонты служила регионально развитая продуктивная толща раннекаменноугольного возраста. Поэтому не случайно пермские битуминозные ареалы совпадают в плане с площадями распространения залежей нефти в карбоне. Эта закономерность прослеживается во многих регионах Волго-Уральской нефтегазоносной провинции, включая территорию Татарстана. Внутри ареалов пространственное распределение битумов отличается неравномерностью. Сравнение стратиграфических диапазонов нефтегазоносности каменноугольных отложений с площадями распространения битумов позволяет сделать вывод, что масштабы их концентрации хорошо согласуются с объемами исходной массы углеводородов, накопленных в карбоне, и особенностями путей вертикальной миграции.

Привлечение палеотектонического фактора объясняет эти особенности неравномерным распределением палеоловушек в питающем комплексе нижнего карбона. Большая часть разведанных ресурсов битумов сконцентрирована на восточном борту Мелекесской впадины и западном склоне Южно-Татарского свода, но максимум их приходится на те районы, где в каменноугольный период активно формировались многочисленные рифогенные поднятия, что создавала оптимальные условия для миграции и аккумуляции углеводородов в каменноугольных отложениях. Основная масса нефти и газа в древних структурных ловушках накопилась, вероятно, еще в домезозойское или докайнозойское время. Тектонические подвижки кайнозойской эры, по-видимому, нарушили герметичность многих палеозалежей и нефть частично переместилась в верхние горизонты разреза, включая пермские отложения. Этот процесс подтверждается наличием признаков тектонической трещиноватости в разрезе и многочисленными следами нефти, оставшимися на путях вертикальной миграции. Таким образом, палеотектонический фактор в решающей степени контролировал дифференцированный характер битумораспределения и масштабы концентрации битумов.

Структурный фактор проявляется на всех площадях распространения битумов, оказывая большое влияние на их пространственное распределение и условия формирования залежей. На фоне рассеянных битуминозных ареалов заметное повышение битумонасыщенности пород присуще многим крупным пермским структурам (валам, валообразным и террасовидным зонам). Однако промышленные скопления с содержанием битума в породах >4 % связаны обычно с ограниченными участками, контролируемыми локальными поднятиями или близкими к ним формами (выпуклые песчаные тела, эрозионные останцы и др.). Следовательно, реальные залежи с повышенной концентрацией битумов образуют локальные формы скоплений, причем структурный контроль их размещения выражен достаточно однозначно.

Литофациальный фактор оказывает большое влияние на распределение битумов. Сложная обстановка осадконакопления в пермский период предопределила значительные изменения объема и состава битумовмещающих комплексов, экранирующих толщ и коллекторских свойств пород. Более благоприятными для аккумуляции битумов оказались дельтовые образования уфимского и мелководно-морские терригенно-карбонатные и карбонатно-терригенные осадки казанского комплексов. Среди пород этого возраста выделяются более узкие литофации, где отмечается сочетание коллекторов и покрышек. К ним и приурочены основные зоны повышенной концентрации битумов в уфимских и казанских отложениях (западный склон Южно-Татарского свода, восточный борт Мелекесской впадины). Менее определенно выражены литофациальные условия на западе региона в типично морских карбонатных осадках, особенно в зонах, охваченных предтатарским и преднеогеновым размывами, в связи с "выпадением" из разреза значительной части пород-коллекторов казанского возраста.

Покрышки, контролировавшие распределение битумов. имеют региональное, зональное и локальное распространение. К первому типу относится кунгурская галогенная толща, развитая на востоке региона.Ее присутствие в разрезе ограничивало проникновение углеводородов из каменноугольных отложений в верхнепермские. Ко второму типу покрышек относятся глинистые толщи казанского и татарского возраста. Они способствовали накоплению и сохранению битумов в уфимском и казанском комплексах в пределах крупных зон и локальных ловушек. Наиболее распространенной покрышкой локального типа является пачка гипсов серии "подбой" верхнеказанского подъяруса. Она обычно экранирует локальные скопления битумов.

В пермском разрезе встречаются разнообразные типы битуминозных коллекторов, но наиболее часты поровый и порово-кавернозно-трещиноватый коллекторы. Значительные скопления битумов связаны с песчаниками, а также с органогенно-обломочными и оолитовыми разностями карбонатных пород. Пористость высокоемких коллекторов более 20-25 %. Широко распространены также коллекторы с низкими емкостными свойствами (5-10 %} и непроницаемые породы.

Гидрогеологический фактор включает ряд показателей, которые фиксируют присутствие в разрезе битуминозных пород. Установлено, что на таких площадях в составе пермских вод увеличивается содержание сероводорода, аммония и органических веществ. На территории распространения пресных подземных вод значительные битумопроявления не наблюдаются. Таким образом, наличие битумов наложило определенный отпечаток на состав пермских вод. Выделенный на этом основании набор критериев позволяет отнести территории Северо-Татарского свода и Казанско-Кировского прогиба к категории малоперспективных и бесперспективных земель,

Геохимический фактор отражает характер изменения состояния битумов и степень их преобразованности по площади и разрезу. Основные залежи битумов, как упоминалось, сосредоточены над областями развития нефтяных месторождений в каменноугольных отложениях. Поэтому состав битумов подвержен влиянию исходной материнской нефти из карбона. На восточном борту Мелекесской впадины и в сопредельной части Южно-Татарского свода отмечаются признаки "омоложения" пермских битумов, что связано, по-видимому. с подтоком нефти и газа в четвертичный период На территории западного борта Мелекесской впадины "омоложения" битумов не наблюдается. Это может свидетельствовать или об истощении каменноугольных залежей, или об ограниченных (во времени) масштабах вертикального перераспределения углеводородов. В полном соответствии с условиями формирования залежей и влиянием агентов верхней зоны гипергенеза изменяется состав природных битумов: от наиболее облагороженных на востоке до тяжелых окисленных в западных районах Мелекесской впадины.

Различные сочетания геологических факторов обусловили неравномерный характер битуминозности. Так, на восточном борту Мелекесской впадины и западном склоне Южно-Татарского свода повышенная концентрация битумов была предопределена следующими условиями: высокой плотностью размещения пермских поднятий в сочетании с благоприятным литофациальным составом пород, устойчивой палеотектонической позицией территории, способствовавшей накоплению значительной исходной массы углеводородов в питающих комплексах карбона, и, наконец, тектонической активностью региона в кайнозойскую эру, оказавшей сильное влияние на процессы вертикального перераспределения нефти в каменноугольно-пермском разрезе. Эти земли однозначно отнесены к наиболее перспективным.

Геологическая обстановка северо-западных и западных регионов Татарстана существенно отличалась от восточных. На обширной территории или отсутствовали реальные источники нефти для формирования пермских битумов (Казанско-Кировский прогиб, центральная область Северо-Татарского свода), или же процесс аккумуляции углеводородов в древних ловушках карбона не обеспечивал того условного максимума нефтенакопления, при котором в вышележащих пермских отложениях могли бы образоваться сопутствующие зоны повышенной концентрации битумов (западный борт Мелекесской впадины). Эти районы отнесены к менее перспективным или же включены в состав малоперспективных и бесперспективных земель.[13].