В геологическом строении Нижневартовского нефтеносного района принимают участие породы палеозойского фундамента и залегающего на них мезокайназойского чехла. Общая мощность осадочного чехла достигает 2890-3500м. Породы палеозойского фундамента вскрыты одиночными скважинами и представлены базальтовыми порфиритами и серпентенитами. Весь осадочный комплекс сложен исключительно терригенными породами: глинами, аргиллитами, песчаниками, алевролитами, глинистыми сланцами. На Ключевом месторождении геологический разрез платформенных образований, объединяющих в себе отложения юрской, меловой, палеогеновой и четвертичной системы.
Геологический разрез месторождения характеризуется следующими данными:
Нижний этаж или фундамент, сформировавшийся в палеозойское время, представлен эффузивными изверженными или сильно дислоцированными породами. К среднему этажу приурочены породы, сформировавшиеся в пермско - триассовое время, имеющее большую степень метаморфизма, чем породы фундамента.
Верхний этаж образовался в мезокайнозойское время в условиях устойчивого прогибания фундамента и промежуточного комплекса. Практически отсутствует метаморфизм горных пород, которые слагают собой чехол плиты.
Геологический разрез Ключевого месторождения изучен от четвертичных до юрских отложений.
1. Верхняя часть разреза представлена четвертичными отложениями, которые в виде осадочного чехла покрывают всю площадь и с размывом ложатся на различные слои олигоцена. Сложены они рыхлыми песками, супесями, суглинками и глинами. Мощность осадков достигает 50м. Четвертичные породы весьма неустойчивы и склонны к обвалообразованиям.
2. Отложения палеогеновой системы залегают в интервале глубин 50-795м, представлены осадками олигоцена, эоцена и палеоцена в разрезе которых выделяются отдельные свиты. Из отложений палеогеновой системы наиболее известна люлинворская свита, сложенная глинами, имеющими способность сильно разбухать при попадании в них пресной воды.
3. Отложения меловой системы залегают на глубине 790-2700м и представлены сверху - вниз ганьковской, березовской, кузнецовской, покурской, алымской и вартовской свитами.
3.1. В разрезе вартовской свиты выделяются свыше 20 проницаемых песчаных пластов группы АВ и БВ, часть из которых содержит залежи нефти.
Верхняя часть вартовской свиты сложена частым чередованием песчаников, алевролитов с аргиллитами и глинами.
Мощность песчаных пластов изменяется от 1-2 до 25м.
В этой части разреза промышленные скопления нефти установлены в пластах: АВ1-3, АВ2, БВ2, БВ3, БВ6, общая мощность которых колеблется от 4 до 40м.
4. Отложения юрской системы залегают в интервале 2700-2780м. В её составе выделяются баженовская, георгиевская, васюганская и тюменская свиты.
Залежи нефти приурочены к васюганской свите. В верхней части свиты выделяется песчаный пласт ЮВ1 и ЮВ2 который по площади нефтенасыщен.
Георгиевская и баженовская свиты сложены аргиллитами и служат надежными корреляционными и региональными реперами.