Геологический разрез Нивагальского месторождения представлен отложениями двух структурных комплексов: мезозойско-кайнозойского чехла и доюрских образований. Доюрские отложения вскрыты поисковыми скважинами 204п, 210п, 211п.
Расчленение разреза произведено в соответствии с унифицированной стратиграфической схемой, принятой на совещании по вопросам корреляции и индексации продуктивных пластов мезозойских отложений Тюменской области в «ЗапСибНИГНИ» Главтюменьгеологии Минестерства геологии РСФСР 20-21 февраля 1986 г.
Породы фундамента (доюрские образования) представлены эффузивными породами зеленовато-серого и бурого цвета, крепкими. Трещины заполнены кальцитом, аргиллитами, метаморфизированными, красно-бурыми, крепкими с раковистым изломом. В скважинах 210п и 211п вскрыта кора выветривания, представленная гравелитом кварцево-полевошпатовым, светло-серым, массивным, среднесцементированным, песчаником светло-серым крупно- и среднезернистым, сцементированным, массивным, слюдистым с включениями окатанной мономиктовой гальки, гравия и брекчий. Глины темно-серые, тонкоотмученные, плитчатые, излом раковистый.
Юрская система.
Отложения юрской системы несогласно залегают на породах коры выветривания. Осадки нижнего и среднего отделов представлены континентальной толщей горелой и тюменской свит, а верхнего – породами преимущественно морского происхождения.
Горелая свита (нижняя юра) делится на две подсвиты и представлена глинами аргиллитоподобными, темно-серыми с прослоями песчаников в нижней пачке, к которой приурочены пласты ЮВ11-12. Они перекрываются тогурской глинистой пачкой тонко-отмученных глин мощностью 20-30 м. Выше залегает пачка глин с прослоями песчаников, к которой приурочен пласт ЮВ10. Верхняя часть горелой свиты завершена пачкой радомских глин.
Тюменская свита (преимущественно средняя юра) делится на три подсвиты и представлена неравномерным чередованием песчаников, алевролитов и аргиллитов с прослоями сидеритов и бурых углей.
В составе верхней юры выделяются васюганская, георгиевская и баженовская свиты.
Васюганская свита (келловей-оксфорд) в нижней части представлена аргиллитами, а в верхней – песчаниками, к которым приурочены продуктивные пласты ЮВ10 и ЮВ11. Общая толщина свиты 77-91 м.
Георгиевская свита (киммеридж) представлена аргиллитами черными с включениями глауконита. Толщина свиты от 0 до 2 м.
Баженовская свита сложена аргиллитами почти черными, плотными битуминозными (отражающий горизонт «Б»). Толщина 18-35 м.
Меловая система.
Меловая система представлена нижними и верхними отделами, сложенными морскими, прибрежно-морскими и континентальными осадками.
Нижнемеловые отложения представлены породами мегионской, ванденской (вартовской), алымской и низов покурской свит.
Мегионская свита (барриас-валанжин) в нижней части сложена аргиллитами, на них залегает ачимовская толща – переслаивание песчаников, алевролитов и аргиллитов. На Нивагальском месторождении обнаружена залежь нефти в нижней части ачимовской толщи.
Толщина ачимовской толщи достигает 140 м.
Разрез мегионской свиты завершается преимущественно песчаной толщей, в которой выделяются песчаные пласты БВ8-12. На Нивагальском месторождении промышленная нефтеносность выявлена в пласте БВ8. Толщина мегионской свиты 415-485 м.
Ванденская (вартовская) свита разделяется на нижнюю и верхнюю подсвиты пачкой глин, которая разделяет пласты на группы пластов АВ и БВ. Сложена ванденская свита переслаиванием серых песчаников, алевролитов и аргиллитов.
В разрезе верхней подсвиты выделяются продуктивные пласты АВ2-8, в разрезе нижней – БВ0-7.
В пределах Нивагальского месторождения промышленно нефтеносны пласты АВ2, БВ5, БВ6.
Толщина свиты до 440 м.
Алымская свита подразделяется на две подсвиты. Нижняя подсвита сложена в нижней части песчаниками, в верхней части преобладают аргиллиты темно-серые алевритистые. Встречаются алевролиты «рябчиковыве», слюдистые с примесью карбонатного материала.
К нижней подсвите приурочен продуктивный горизонт АВ1, который в пределах Нижневартовского свода состоит из трех пластов АВ11, АВ12, АВ13. В пределах Нивагальского месторождения промышленно нефтеносным является пласт АВ13 и в редких скважинах встречаются нефтенасыщенные песчаники в пласте АВ12.
Верхняя подсвита алымской свиты делится на две пачки.
Нижняя пачка – «кошайская» сложена аргиллитами темно-серыми до черных.
Толщина алымской свиты достигает 156 м.
Покурская свита объединяет осадки аптского, альбского и сеноманского ярусов. Она представлена переслаиванием песчаников, алевролитов, аргиллитов и глин.
Толщина свиты от 730 до 784 м.
Вышезалегающая часть разреза меловой системы представлена преимущественно глинистыми осадками кузнецовской, березовской и ганькинской свит, толщина 725-787 м.
Палеогеновая система.
В составе палеогеновой системы в рассматриваемом районе выделяются морские осадки талицкой, люлинворской и тавдинской свит и континентальные отложения атлымской, новомихайловской и туртасской свит. Толщина осадков 616-707 м.
Четвертичная система.
Четвертичная система представлена аллювиальными и озерноаллювиальными песками, глинами, супесями и суглинками. Толщина 80 м.