Геология местарождения

1        ГЕОЛОГИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

1.1   Общие  сведения о  месторождении

Карачаганакское  нефтегазоконденсатное месторождение расположено в Бурлинском районе Западно-Казахстанской области Республики Казахстан, в 30 км к северо-востоку от города Аксай, в 150 км к востоку от города Уральск.

Разработка КНГКМ производится под руководством четырех международных партнеров по проекту – компаний «Бритиш Газ» (Англия) и «Аджип Карачаганак б.в.» (Италия), каждая из которых имеет по 32,5% акций,  «Шеврон Тексако Интернэшнл Петролеум Компани» (США) – 20% и ОАО Нефтяная компания «ЛУКОЙЛ» (Россия) – 15%. Эти компании объединились в Карачаганкскую Интегрированную Организацию (КИО). В Казахстане КИО осуществляет свою деятельность как АОЗТ «Карачаганак Петролеум оперейтинг б.в.» ,(«КПО б.в.»).

Территория Бурлинского района, в пределах которого располагается КНГКМ, составляет 5,6 тыс.км2. В районе расположен 1 город, 1 районный поселок и 35 сельских населенных пунктов. Население Бурлинского района на 01.04.99 г. составло 48143 человека, в том числе г.Аксай – 29912 человек.

В среднем по району на каждый сельский населенный пункт приходится 635 жителей. Число сел с количеством жителей от 1000 до 3000 человек по району – 6, где проживает 8,2 тыс. человек, составляющие около 39% всего населения района. Численность населения города Аксая – 29912 человек или 61,2% всего населения района. По характеру рассредоточения Бурлинский район характеризуется как компактный. Расстояние между населенными пунктами по району в среднем не превышает 15-25 км при перемещении по шоссейным дорогам, г.Аксай удален от областного центра (г.Уральск) на 120 км. Сообщение с г.Уральском осуществляется автотрассой протяженностью 140 км и железной дорогой.

Дорожная сеть представлена автомобильными дорогами с твердым покрытием Аксай – Оренбург, Уральск – Оренбург и Западно-Казахстанской железной дорогой, проходящей через город Аксай. Основными видами транспорта является автомобильный и железнодорожный.    В   орографическом отношении район представляет равнину с редкой сетью оврагов и балок. Абсолютные отметки рельефа изменяются от 80 до 130 метров. Гидрографическая сеть представлена к северу от месторождения рекой Урал, к северо-востоку рекой Илек, на западе рекой Утва. На площади встречаются небольшие естественные водоемы. Техническое водоснабжение обеспечивается преимущественно за счет подземных вод. Водоносные горизонты, залегающие на глубинах от 5 до 110 метров и приурочены к трещиноватым мергелям и известнякам, а также песчаникам. Климат района резко континентальный, температура воздуха от –400С зимой и до +400С летом.

Превалируют ветры юго-восточного и северо-западного направления. Среднегодовое количество осадков составляет 0,3 – 0,35 м, выпадающих в основном летом, осенью и зимой. Снеговой покров, как правило, незначительный, на возвышенных местах практически отсутствует. Глубина промерзания грунта колеблется от 1 до 1,5 метров в зависимости от толщины снежного покрова. Продолжительность отопительного сезона 176 дней с 15 октября по 15 апреля. Растительность типичная для сухих степей. В пределах площади месторождения степи сплошь распаханы, свободны лишь участки вдоль оврагов и балок.

1.2 История геологической изученности и разработки месторождения

Карачаганакское нефтегазоконденсатное месторождение открыто в 1979 году при бурении параметрической скважины № 10-П производственно-геологическим объединением «Уральскнефтегазгеология». В 1983 году произведен оперативный подсчет запасов нефти, газа и конденсата. С ноября 1984 года началась опытно-промышленная эксплуатация месторождения.

На основании данных сейсмической разведки в пределах территории Карачаганакского месторождения был выявлен хребет основания (слоя земной коры под осадочным слоем и над поверхностью Мохоровича). По оценке амплитуда хребта составляет 700 м, а глубина до его кровли - приблизительно-7 км. На основании сейсмических данных было высказано предположение о том, что основание покрыто комплексом древних терригенных  отложений, над которыми залегают карбонатные отложения среднего и верхнего палеозоя. Эти отложения формируют крупный подсолевой массив, простирающийся  в широтном направлении, параллельно окраине Прикаспийской впадины. Протяженность массива превышает 10  х  20 км, и  его пределах общая толщина предсолевых карбонатных отложений верхнего девона и нижней перми превышает 2000 м. За пределами массива мощность этих отложений составляет не более 600 м, и только изредка до 800 м. Карбонатные породы на всей площади покрыты карбонатно-сульфатными отложениями, толщина которых меняется значительным образом (от 7 – 10 до 3000 м). С точки зрения взаимного положения по отношению к солевым структурам, большинство подсолевых поднятий Карачаганакского месторождения расположено в межкупольном пространстве между соленосными массивами – Карачаганакской,  Кончебайской и Сухореченской солевыми структурами.  Межкупольный прогиб в основном заполнен верхними пермскими и триасовыми терригенными отложениями, имеющими тенденцию к падению в южном направлении. Как межкупольные прогибы, так и солевые купола покрыты тонким слоем юрско-меловых, неогеновых и четвертичных отложений, толщина которых не превышает нескольких сотен метров.

Основной карбонатный массив Карачаганакского месторождения является составной частью фаменско-артинского структурного яруса, который образует крупный, протяженный подсолевой массив, залегающий параллельно склону Прикаспийской впадины. Размеры Карачаганакского карбонатного массива в плане составляет 15 х 30 км, а его высота равна 1600 м. Структурный ярус подразделяется на три подъяруса: верхний девонский-турнейский, визейский-башкирский и нижнепермский. Отложения среднего визейского подъяруса залегают на размытой поверхности верхнего девонского-турнейского подъяруса. Нижняя часть среднего визейского разреза содержит аргиллитовый карбонатный маркирующий горизонт, толщина которого изменяется от 1,75 до 23,5 м. Поверх этого горизонта проходит субширотная антиклинальная складка, северное крыло которой характеризуется более крутым уклоном. В горизонтальном разрезе эта складка совпадает с северо-западным и северо-восточным склонами приподнятого основания.

Визейско-башкирский подъярус сверху ограничен допермским перерывом в осадконакоплении. В уплощенной приподнятой части, там, где свод достигает максимальной ширины, гребень свода образует дугу. Эта антиклинальная часть поднятия оконтурена стратоизогипсами -4400 и -4500 м, образуя основание нижней пермской структуры.

Пермская суперструктура залегает поверх хребта каменноугольного массива в пределах стратоизогипсы -4500 м. Данные, полученные по результатам бурения, указывает на то, что первоначально ранний пермский атолл начал формироваться в широкой восточной части изометрического каменноугольного основания. Однако степень понижения западной части основания превышало скорость рифообразования, в результате чего риф приобрел дугообразную форму. В западной части каменноугольного основания процесс раннего пермского рифообразования обладал меньшой интенсивностью, и на этом участке была обнаружена низкоамплитудная органическая структура размера 3 х 4 км и мощностью свыше 100 м.

Кунгурско-татарский структурный ярус, отмеченный соляной тектоникой, образует перекрывающие породы Карачаганакского месторождения. Особенности соляной тектоники вели к формированию соляных хребтов на северной и южной окраинах подсолевой структуры со сложными переходами между соленосными и терригенными породами. В плане средняя часть подсолевой структуры залегает согласно с  межкупольным прогибом, где солевые отложения практически отсутствуют, при этом при движении с северо-востока на юго-запад кунгурское сульфатное подразделение последовательно покрыто уфимскими, казанскими и татарскими отложениями. Триасовые отложения, залегающие в прогибе, демонстрируют моноклинальное понижение с севера на юг. На севере они залегают под неогеново-четвертичными отложениями, и при перемещении к югу они последовательно перекрыты юрскими и меловыми отложениями.

От верха пермского периода, около 3600 м ниже уровня моря, до глубины около 4950 м ниже уровня моря в каменноугольном регионе газовый конденсат медленно становится жирнее с увеличением глубины. Полученный при добыче газовый фактор уменьшается с приблизительно 2000 м3 в верхней части газового региона до приблизительно 800 м3 при глубине 4950 м ниже уровня моря. Остаточная (не разжижаемая) нефть, как видно, занимает около 4,5 % всего порового пространства в газовом регионе Карачаганака. Так как эта нефть не находится в состоянии равновесия с газом, газ в результате недонасыщен, так что конденсат не выпадает немедленно при  снижении  давления  в  резервуаре.

С 4950 м ниже уровня моря вниз до водонефтяного контакта, около 5150 м ниже уровня моря, находится нефтяное крыло. Этот нефтяной регион должен быть разделен на две части, в каждой из которых нефть имеет довольно различные жидкостные свойства. На юге и на западе месторождения нефть быстро уплотняется с увеличением глубины, а содержание газа снижается с 800 ст. м3 на 4950 м ниже уровня моря до приблизительно 250 ст. м3 при 5150 м ниже уровня моря. На северо-востоке месторождения плотность нефти возрастает с увеличением глубины гораздо медленнее, и газовый фактор снижается меньше – с 800 м3 на 4950 м ниже уровня моря вниз до приблизительно 500 ст. м3 при водонефтяном контакте. Нефть в юго-западном регионе явно находится в состоянии гравитационного равновесия (или близко к нему) с увеличением глубины, в то время как нефть на северо-востоке не достигла этого состояния, что, возможно, предполагает произошедший позднее приток газа в эту область.

Различие между нефтями юго-западного и северо-восточного региона не абсолютна, и в некоторых скважинах добывается промежуточный тип. Есть еще некоторая неопределенность относительно характера нефти северо-восточного региона.

Важно признать, что в Карачаганаке нет очень четкой границы между газом и нефтью. Состав жидкостей таков, что при водонефтяном контакте пластовая жидкость довольно близка к своей критической точке. Это означает, что газ и нефть имеет очень схожие составы, так что при переходе от газа к нефти изменения в жидкостных свойствах происходят постепенно, а не внезапно. Поэтому точная позиция водонефтяного контакта не ясна из данных, и в любом случае при построении данной модели использовалось цифра 5100м ниже уровня моря.

1.3 Стратиграфия

В отчете по подсчету запасов 1988 г. литолого-стратиграфическая характеристика разреза приведена в соответствии со схемой расчленения, разработанной в процессе разведки на основе данных палеонтологии, литологии и гамма-термолюминисценции, увязанных с промыслово-геофизической характеристикой. В дальнейшем каротажные реперы, использовались для расчленения разреза, вскрытого более чем 140 скважинами, пробуренными после 1988 года. Это позволило уточнить диапазон изменения толщин выделенных ранее стратиграфических подразделений.

На Карачаганакском месторождении бурением вскрыты отложения кайнозойской, мезозойской и палеозойской групп.

Палеозойская группа (Рz)

Девонская система (D)

Наиболее древними отложениями, вскрытыми бурением, являются девонские, представленные нижним, средним и верхним отделами.

Нижний отдел (D1)

На основе детальной корреляции специалистами ПГО “Уральскнефтегазгеология” (Н.Г. Матлошинский, О.Н. Марченко, Р.Б. Бахтиаров) при обосновании заложения скважин Д3, ДР7 и ДР8 было проведено литолого-стратиграфическое расчленение девонских отложений. Согласно этим исследованиям в скважине Д5 с глубины 6219 м и до забоя на глубине 6245 м вскрываются глинисто-карбонатные породы эмского яруса нижнего девона. В пробуренных позднее скважинах Д4 и ДР6 нижнедевонские отложения вскрыты на глубине 6169 и 6028 м соответственно. Породы представлены аргиллитами темно-серыми, почти черными, известковитыми.

Максимальная толщина вскрытых бурением нижнедевонских отложений достигает 430 м (скважина ДР6).

Средний отдел (D2)

Среднедевонские отложения установлены в объеме эйфельского и живетского ярусов и вскрыты скважинами 15, Д1, Д2, Д4, Д5, ДР6.

Эйфельский ярус (D2 ef)

Представлен в составе нижнего, недифференцированного, афонинского, частично бийского и койвенского горизонтов. Нижняя часть разреза представлена переслаиванием карбонатно-обломочных разностей. Глубоководные отложения характеризуются чередованием аргиллитов темно-серых, почти черных, плотных, микро- и тонкослоистых с известняками с пелоидами, водорослевыми структурами и онколитами. Толщина отложений эйфельского яруса составляет от 315 м (скважина Д5) до 380 м (скважина Д4).

Живетский ярус (D2 g)

Сложен темно-серыми, почти черными известняками, часто органогенными, кониконхиевыми и аргиллитами, реже алевролитами, наряду с которыми в верхней части разреза встречаются прослойки светло-серых микрокристаллических известняков. Толщина отложений живетского возраста варьирует от 64 м в скважине 15 до 92 м в скважине Д2. В скважине Д5 на южном склоне Карачаганакской структуры живетские отложения не фиксируются.

Верхний отдел (D3)

Верхнедевонские отложения представлены франскими и фаменскими ярусами.

Франский ярус (D3 f)

В скважинах Д1 и Д2 в интервалах 5701-5916 м и 5934-6093 м были выделены отложения франского возраста. В пробуренных позднее скважинах Д4 и ДР6 породы франского яруса вскрыты в интервалах 5503-5722 м и 5498-5595 м соответственно. Нижняя часть яруса сложена в основном алевролитами с прослоями аргиллитов и песчаников, которые вверх по разрезу сменяются известняками мелководного фациального облика. Толщина отложений франского яруса колеблется от 159 (скважина Д2) до 219 м (скважина Д4).

Фаменский ярус (D3 fm)

Породы фаменского возраста на месторождении вскрыты многими скважинами, но на полную мощность пройдены только скважинами 15, Д1, Д2, Д4, Д5 и ДР6. Фаменские отложения сложенны преимущественно органогенно-детритовыми сферолитовыми известняками, вторичными доломитами и доломитизированными известняками. Толщина вскрытых в полном объеме фаменских отложений колеблется от 293 (скважина ДР6) до 386 м (скважина Д4).

Каменноугольная система (C)

Отложения каменноугольной системы вскрыты на всей территории месторождения и представлены нижним и средним отделами.

Нижний отдел (С1)

Нижнекаменноугольные образования включают в себя турнейский, визейский и серпуховский ярусы.

Турнейский ярус (С1 t)

Породы турнейского яруса залегают на подстилающих отложениях фаменского яруса, практически не отличаясь от них по литологии. Его нижняя граница определяется по включениям фораминифер и конодонт и четко не установлена. В большинстве скважин, не имеющих палеонтологических определений, граница между турнейским ярусом нижнего отдела каменноугольной системы и фаменским ярусом верхнего девона не проводится и тогда эти отложения выделяются в объеме нерасчлененных турнейско-фаменских образований. Толщина собственно турнейского яруса колеблется от 2 (скважина 26) до 108 м (скважина 7).

Визейский ярус (С1 v)

Визейский ярус выделяется по резкой смене водорослево-сферолитовых известняков органогенно-обломочными или темноцветными глинисто-битумонозными доломитизированными известняками. В основании яруса характерно наличие пласта аргиллита толщиной от единиц до 32 м. Аргиллит черный, плитчатый, местами слабо известковистый. В целом визейскому ярусу соответствует пачка с высокой гамма-активностью толщиной от 5 до 235 м, залегающая непосредственно в аргиллитах.