 |
Глава 8 Пластовые ловушки (продолжение): комбинированные ловушки и соляные купола
|
|
|
|
Комбинированные ловушки. Соляные купола: соляные штоки Галф-Коста; кепрок; сопутствующие ловушки; происхождение.
Некоторые ловушки образованы сочетанием структурных, стратиграфических и гидродинамических барьеров, находящихся в различных соотношениях. Читатель может рассматривать в качестве комбинированных некоторые описанные выше ловушки, отнесенные автором или к структурным, или к стратиграфическим, поскольку значение каждого из этих факторов для образования ловушки оценивается весьма субъективно.
Комбинированные ловушки
Формирование комбинированных ловушек обычно характеризуется двумя или тремя этапами: 1) стратиграфические условия ограничивают распространение пород-коллекторов; 2) тектонические деформации вызывают образование структуры, которая в совокупности с зоной замещения коллекторов непроницаемыми породами обусловливает образование ловушки; 3) нисходящий поток пластовых вод увеличивает эффективность улавливания углеводородов. Таким образом, ни один из этих процессов, взятый в отдельности, не обеспечивает возникновения ловушки, но каждый из них может принимать участие в ее формировании и в существенной мере определять размеры и положение связанной с этой ловушкой залежи нефти или газа. Влияние стратиграфического и структурного факторов учесть значительно легче, поэтому они и используются, как правило, при отнесении ловушки к классу комбинированных. Следует, однако, помнить, что движение подземных вод и гидродинамические потенциалы, вероятно, имели большое влияние на формирование ловушек для многих залежей, хотя количество данных, доказывающих значение этого фактора, недостаточно. Все три вышеназванных этапа, или по крайней мере два первых, играют существенную роль для образования ловушки; однако ни одна из ловушек или связанных с ней залежей не могли сформироваться до завершения последнего из этих этапов. В данной главе мы рассмотрим главным образом значение стратиграфического и структурного факторов для образования комбинированных ловушек. Два наиболее распространенных типа таких ловушек показаны на фиг. 8-1.
|
|
|
Комбинированную ловушку, образовавшуюся при пересечении сбросом расположенной вверх по восстанию слоев зоны выклинивания проницаемых пород, можно видеть на месторождении Родесса в северо-восточной части Техаса, где пачка оолитовых известняков формации Глен-Роз (нижний мел) разорвана сбросом Родесса и содержит одну из залежей. Структурная карта отложений формации Глен-Роз приведена на фиг. 8-2. Нефтяная залежь Ист-Тексас [1], расположенная недалеко от месторождения Родесса, представляет собой ярко выраженную комбинированную ловушку. Структурная карта по кровле продуктивного горизонта и разрез залежи Ист-Тексас показаны на фиг. 8-3. Пересечение двух поверхностей несогласия обусловило выклинивание проницаемых продуктивных песчаников Вудбайн (верхний мел). Последовавшее затем формирование крупного поднятия Сабин, в северо-западной Луизиане и северо-восточном Техасе, вызвало деформацию зоны выклинивания проницаемых пород и способствовало образованию ловушки, с которой связана
Фиг. 8-1. Схематическое изображение характерных комбинированных ловушек.
А - пересечение сбросом выклинивающегося вверх по восстанию проницаемого пласта; Б - комбинация выклинивающегося вверх по восстанию проницаемого пласта с антиклинальной складкой. Стрелками показано направление движения пластовых флюидов.
крупнейшая залежь нефти западного полушария. Еще один пример комбинированной ловушки можно наблюдать на расположенном поблизости крупном газовом месторождении Картидж,
|
|
|
Фиг. 8-2. Структурная карта части нефтяного месторождения Родесса, Луизиана и Техас (Hill, Guthrie, U.S. Bur. Mines, RI 3715, p. 20, Fig. 25).
Залежь связана с пачкой оолитовых известняков формации Глен-Роз (нижний мел). Ловушка образовалась при пересечении сбросом расположенной вверх по восстанию зоны выклинивания проницаемых пород. Изолинии в футах. Линией со штрихами показана граница распространения пористых оолитовых известняков.
занимающем площадь почти всего округа Панола в Техасе. Здесь продуктивные оолитовые и органогенные известняки Петтет нижнемелового возраста замещаются вверх по восстанию слоев в северо-восточном направлении непроницаемыми породами. Зона выклинивания проницаемых пород была деформирована в результате развития широкого и пологого поднятия; сочетание этого поднятия с зоной выклинивания и обусловило образование ловушки. Месторождение занимает площадь около 100 000 га, извлекаемые запасы газа оцениваются в 142 млрд. м 3. Структурная карта месторождения Картидж показана на фиг. 8-4.
На фиг. 8-5 приведены структурная карта и разрез месторождения Плезант-Валли в округе Фресно, Калифорния. Ловушка для нефтяной залежи образовалась в результате сочетания тектонического поднятия и зоны замещения коллекторов непроницаемыми породами. Потеря проницаемости обусловлена появлением в породах примеси продуктов выветривания полевых шпатов. Западнее, вдоль этой же антиклинальной складки, песчаники Гатчелл выклиниваются. С комбинированной ловушкой, образованной зоной выклинивания и тектонической структурой, здесь связана залежь нефти месторождения Ист-Коалинга. Структурная карта пласта
Фиг. 8-5. Структурная карта залежи Плезант-Валли по песчаникам Гатчелл (средний эоцен), округ Фресно, Калифорния (Weddlе, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 35r pp. 620, 622, Figs. 2, 4).
Ловушка образована комбинацией антиклинальной структуры и зоны потери проницаемости вверх по восстанию слоев в результате заполнений порового пространства песчаников каолином. Разрез антиклинали показывает соотношение между залежами Ист-Коалинга и Плезант-Валли. В формировании обеих залежей большое значение имели гидродинамические условия; движение пластовых вод направлено вниз по падению (см. также фиг. 8-6 и 8-7).
|
|
|
песчаника Гатчелл в пределах месторождения показана на фиг. 8-6, а разрез месторождения - на фиг. 8-7. Несколько залежей, которые содержатся в комбинированных ловушках, образованных зонами выклинивания песчаников третичного возраста, линзами песчаника, разрывными нарушениями и антиклинальными складками (фиг. 8-8), выявлено на стратиграфически сложном месторождении Монтебелло в округе Лос-Анджелес, Калифорния. В округе Санта-Барбара того же штата на месторождении Йст-Кат-Каньон открыт ряд залежей в комбинированных ловушках дислоцированного в складки пласта песчаника, залегающего над поверхностью несогласия (фиг.8-9).
К крупной комбинированной ловушке приурочена залежь Поса-Рика в Мексике. Погружающаяся антиклинальная складка пересекает располагающуюся вверх по восстанию зону выклинивания проницаемых пород в верхнемеловых известняках Тамабра. Потеря проницаемости обусловлена замещением проницаемых доломитов плотными известняками. Ловушка для нефтяной залежи образовалась в результате сочетания тектонической структуры с зоной выклинивания проницаемых пород. Структурная карта, показывающая положение зоны выклинивания на антиклинальной складке, приведена на фиг. 8-10 (см. также фиг. 7-50). На месторождении Мене-Гранде в западной части Венесуэлы (см. фиг. 14-10) имеется несколько залежей, которые связаны с ловушками, образованными сложными комбинациями складок, разрывов, зон выклинивания проницаемых пород и особенно эрозионными поверхностями и несогласным напластованием. Некоторые из этих залежей приурочены к комбинированным ловушкам, в частности залежь среднего Пауджи. Разрез этого месторождения показан на фиг. 8-11. Плотность нефти здесь меняется от 10°API (1,0 г 1 см ³) в битуминозных песчаниках, залегающих вверху, до 31°API (0,877 г/см ³) в пластах песчаника, расположенных ниже. Данные о пластовых давлениях для многих залежей, открытых в прошлом, отсутствуют, и по этой причине часто невозможно выявить гидродинамические условия, существовавшие в породах-коллекторах до начала эксплуатации. Однако можно предполагать, что там, где имеются крупные залежи, гидродинамическая обстановка благоприятствует скоплению нефти и газа. В дополнение к обычным геологическим механизмам улавливания углеводородов она создает барьерные зоны, препятствующие дальнейшей миграции
|
|
|
Фиг. 8-6. Структурная карта залежи Ист-Коалинга по песчаникам Гатчелл (миоцен) округ Фресно Калифорния (Chambers, 118, Calif. Div. Mines, р 489, Fig. 207, 1943).
Ловушка образована комбинацией периклинального погружения антиклинальной складки и выклинивания проницаемых пород вверх по восстанию слоев. Разрез по линии ВВʹ приведен на рис. 8-7. Отмечается наклон водо-нефтяного контакта. Гидромические условия играют важную роль в этой ловушке, движение пластовых вод направлено к восток-северо-востоку
нефти и газа, обусловливая, таким образом, аккумуляцию крупных залежей. Барьеры на путях миграции углеводородов могут
Также возникнуть вследствие литологического замещения проницаемых пород слабопроницаемыми и в результате некоторых особенностей тектонических структур, таких, например, как разломы. При этом в обоих случаях через породы возможно движение подземных вод.
Соляные купола
Множество различных ловушек, структурных, стратиграфических и комбинированных, может возникать при интрузиях глубинных пород в вышележащие отложения. Некоторые из этих ловушек образованы при интрузиях изверженных пород, но подавляющее их большинство, главным образом ловушки с промышленными скоплениями углеводородов, связаны с отложениями, в которые внедряются массы каменной соли. Подобные залежи известны во многих районах земного шара, но особенно многочисленны они в провинции Галф-Кост в США, в северной части Германии, в Северном море и Эмбенском районе СССР¹. Они часто называются Пропуск стр. 340-341: фиг. 8.7 – 8.11
«солянокупольными» или «соляноштоковыми» залежами (salt-plug pools, salt-dome pools). Однако название «солянокупольные месторождения» (salt-dome fields) применяется все же чаще, поскольку с одним соляным штоком обычно связано несколько залежей, располагающихся вокруг него [2]. Далеко не все ловушки, образовавшиеся в результате интрузии изверженных пород или каменной соли, продуктивны; наоборот, большинство их не содержит промышленных залежей нефти и газа. В ловушках, связанных с интрузиями изверженных пород, залежи вообще крайне редки, что может быть обусловлено влиянием высоких температур на осадочные отложения; кроме того, интрузия обычно происходила спустя много времени после завершения осадконакопления, и имевшиеся ранее в отложениях углеводороды мигрировали в другие ловушки. В ряде случаев отсутствие залежей такого типа объясняется только недостаточным объемом проведенных буровых работ. Большая часть наших знаний об условиях образования и строении ловушек, связанных с интрузиями каменной соли, была получена в результате интенсивного изучения многими геологами продуктивных солянокупольных структур в провинции Галф-Кост². Поэтому особое внимание в книге уделено геологии этой провинции, где известны сотни соляных куполов как в прибрежных районах континента, так и вдали от него, в пределах Мексиканского залива. Подводное бурение проводится у берегов Луизианы и Техаса, где скважины на соляные купола бурятся на глубинах водного бассейна 500-600 футов. Уже в ближайшем будущем можно будет приступить к бурению на значительно больших глубинах.
|
|
|
Соль может играть и активную, и пассивную роль в формировании ловушек для нефти и газа. Деформация осадочных отложений, пронизанных настоящими соляными штоками, как это наблюдается в нефтяной провинции Галф-Кост, обусловлена активным проникновением поднимающихся масс каменной соли и одновременным поднятием прилегающих к штоку пластов. Это активное влияние поднимающейся соли не следует смешивать с пассивной ролью соли в некоторых так называемых «соляных куполах» других районов, например Румынии [3], Польши и Аквитанского бассейна Франции [4], где соль и другие эвапориты выжимаются в сводовые части антиклинальных складок или вдоль крупных разломов. В таких случаях массы каменной соли ведут себя как некомпетенные толщи, поднимающиеся в результате деформации включающих их пластов. Возникшие вследствие этого структуры лучше называть соляными антиклиналями. Иногда трудно отличить диапировую складку с массами соли в ядре от истинного соляного купола. В интрузивном соляном куполе соленосная толща, являющаяся источником соли, находится на большой глубине, тогда как в соляных антиклиналях каменная соль переслаивается с другими отложениями и смята вместе с ними в складку. Некомпетентность толщ, сложенных каменной солью, приводит к развитию аномальных складок; иногда же они выжимаются в отдельные штоки, растущие во время эрозии складки. В областях с засушливым климатом каменная соль и другие эвапоритовые породы могут достигать поверхности и образовывать массивы, напоминающие ледники [5], но если климат района влажный, соль растворяется и никогда не выходит на поверхность³.
¹Кроме того, соляные купола встречаются в Днепровско-Донецкой и Хатангской впадинах в СССР, а также в Ангольской впадине и других районах земного шара. - Прим. ред.
²Не менее важная информация получена при изучении соляных куполов в СССР, ФРГ и других странах. - Прим. ред.
³В этих случаях над соляным штоком образуется депрессия в рельефе, часто заполненная водой. - Прим. ред.
|
|
|
