Карты изопахит ( карты равных мощностей)

На картах изопахит при помощи изолиний показываются изменения мощности интервала разреза, заключенного между двумя определенными поверхностями, обычно между граничными поверхностями слоев горных пород или между поверхностями несогласия. Карты изопахит представляют собой простое средство демонстрации распространения подразделений геологического разреза в трех измерениях. Таким способом могут быть закартированы мощности отдельных формаций, природных резервуаров, коллекторов, групп формаций, а также толщ, ограниченных двумя поверхностями несогласия или поверхностью несогласия с одной стороны и нормальным стратиграфическим контактом - с другой. Чем отчетливее выделяются в разрезе выбранные для построения карты изопахит поверхности и надежнее измеряется глубина их залегания, тем более точной и полноценной будет сама карта². Постепенные и неопределенные контакты в большинстве случаев нельзя использовать для составления таких карт. Карты изопахит можно составлять для небольших участков, например для отдельной залежи или месторождения, и в этом случае на них удается отразить мельчайшие детали строения (фиг. 13-5). Их строят также в целях региональных исследований для территории в тысячи квадратных миль [5]. Количество граничных поверхностей, пригодных для построения карт изопахит, обычно уменьшается по мере увеличения размеров картируемой площади. Это связано с тем, что на обширных территориях корреляция разрезов становится менее определенной и может быть прослежено меньшее количество формаций. Поверхности для составления карт изопахит крупных регионов должны быть выбраны еще до начала построения карт.

¹Скважина № 1531, пробуренная на месторождении Нефтяные камни в Каспийском море, при общей длине 3100 м имеет отклонение по горизонтали 2310 м. - Прим. ред.

²Точность и детальность карт, кроме того, зависит от количества скважин и расстояний между ними. - Прим. ред.

 

Карты изопахит особенно полезны для установления времени формирования разрывных нарушений и складкообразования (фиг. 13-6). При этом так же как и при анализе стратиграфических разрезов, предполагается, что кровля выбранного для построения карты стратиграфического интервала во время формирования представляла собой приблизительно горизонтальную плоскость. Например, в пермских и пенсильванских отложениях в пределах штатов Небраска, Канзас и Оклахома заключены тонкие пласты известняков мощностью от 2 до 10 футов, прослеживающиеся на сотни миль и не претерпевающие при этом сколько-нибудь заметных изменений. Каждый из таких пластов на всем своем протяжении должен был отлагаться в однообразных условиях и соответственно при одинаковых глубинах моря. Следовательно, во время отложения любой из этих известняковых пластов образовывал приблизительно горизонтальную поверхность. Когда кровля такого пласта принимается в качестве репера для построения карты мощности, изопахиты на карте отражают структурное положение подошвы выбранного интервала к моменту завершения отложения пласта известняков. Поверхности несогласий также могут служить хорошими опорными горизонтами для построения карт изопахит. Правда, при детальном рассмотрении выясняется, что поверхность несогласия может иметь отдельные неровности. Однако, когда картируется обширный регион, эти неровности не имеют большого значения и вся поверхность в общем представляется ровной. Если же перекрывающая формация имеет приблизительно постоянную мощность, можно полагать, что расположенная в ее подошве поверхность несогласия была по

Фиг. 13-5. Карта изопахит песчаников Буч (пенсильваний) на месторождении Хокинс в округе Юз, Оклахома (D.A. Busch).

Изопахиты через 10 футов. Пунктиром показаны осевые линии русел, заполненных песчаниками. Сравните эту карту с картой равных потенциалов по той же площади на фиг. 3-5.

 

Фиг. 13-6. [Схематические 5 рисунки, иллюстрирующие различную интерпретацию уменьшения мощности на карте изопахит как древнюю складку (А) или как древний сброс (Б).

Если карты изопахит используются для того, чтобы выявить древнюю тектоническую структуру, верхний опорный горизонт АА' на обоих стратиграфических разрезах (внизу) принимается в качестве горизонтальной или близкой к горизонтальной поверхности. Он также может рассматриваться как изохронная поверхность. Изопахиты в случае А отражают существование складки в пласте ВВ' во время формирования горизонта АА'. Совершенно аналогично в случае Б изопахиты свидетельствуют о наличии сброса в пласте ВВ' во время формирования горизонта АА'.

 

существу ровной горизонтальной плоскостью. В качестве примера можно привести поверхность несогласия в подошве глинистых сланцев Чаттануга (миссисипий) и их стратиграфических эквивалентов, мощность которых на огромной территории Северной Америки, измеряемой миллионами квадратных миль, колеблется всего от 50 до 150 футов. Когда интервал разреза, взятый для построения карты изопахит, ограничен сверху поверхностью несогласия, значит, при реконструкции палеоструктуры устраняются все последующие деформации. Такая карта может отражать структурное положение подошвы выбранного интервала во время формирования поверхности несогласия в его кровле. Если поверхность несогласия ограничивает подобный интервал разреза снизу, карта изопахит может рассматриваться, по крайней мере частично, как документ, показывающий рельеф этой поверхности во время, когда сформировались несогласно перекрывающие ее отложения.

Карты изопахит находят широкое применение при региональных исследованиях, направленных на изучение геологической истории территории. При этом важно установить время формирования ловушек, поскольку более длительный период существования ранее сформировавшихся ловушек определяет более благоприятные возможности для аккумуляции в них нефти и газа. Кроме того, в различных провинциях образование скоплений углеводородов связано с определенными этапами тектонических деформаций. По конфигурации изопахит на картах таких регионов можно выявить наиболее перспективные для разведки площади. Наличие участков, характеризующихся уменьшением мощности отложений в рассматриваемом стратиграфическом интервале, позволяет полагать, что во время накопления этих отложений происходило складкообразование. Часто такое локальное уменьшение мощности - первое доказательство существования складки, являвшейся ловушкой для нефти и газа. Например, изучение региональной карты изопахит известняков миссисипия для территории восточного Канзаса показало, что структурно повышенные площади обычно совпадают с участками уменьшенных мощностей этих отложений [6]. Особенно ценны карты изопахит для выявления зон, в которых осадконакопление происходило в условиях шельфа [7]. Шельфовые зоны перспективны для поисков отдельных песчаных тел, органогенных рифов и песчаных русел, формирующих ловушки в прибрежных условиях, благоприятных и для образования нефти и газа.

Карты изопахит используются также при эксплуатационном бурении, особенно для того, чтобы показать мощность продуктивного горизонта (см. фиг. 13-5). После того как скважиной вскрыта кровля опорного горизонта, глубина залегания продуктивного пласта п. следовательно, его структурное положение могут быть определены более точно, чем в случае отсутствия такой карты. Часто такие седиментационные образования, как зоны выклинивания песчаников, рифы, песчаные бары п линзы, отражаются на карте изопахит специфической конфигурацией изолиний мощности. Например, постоянная мощность отложений в интервале между ближайшими к кровле и подошве песчаного пласта стратиграфическими поверхностями может считаться критерием однообразия условий осадконакопления на всей исследованной площади; такого же постоянства условий можно ожидать и на новых площадях. Карты изопахит песчаных пластов, а также горизонтов пористых известняков или доломитов иногда называются «картами песков». Там, где вверх по восстанию выклиниваются пористые и проницаемые отложения, можно встретить участки, перспективные для поисков ловушек и поэтому представляющие особый интерес. Подобное выклинивание иногда обусловлено региональными причинами, такими, как региональное срезание пластов, осадконакопление вблизи береговой линии древнего бассейна или региональное литофациальное замещение. В этом случае условия, отраженные на карте изопахит, могут экстраполироваться на еще не разбуренные и не изученные площади и использоваться для прогнозирования положения на них зон выклинивания проницаемых пород.

Карты изопахит, формаций или групп формаций, которые более или менее постоянно утоняются в одном направлении иногда вплоть до полного выклинивания, часто называются картами схождения (convergence maps) [8]. Утонение может быть обусловлено любой из нескольких причин, таких, как несогласное трансгрессивное или регрессивное прилегание [9], эрозия и срезание отложений, облекание [10], отложение суспензионными потоками и уменьшение количества поставляемых в осадок материалов в направлении сокращения мощности. Различные типы схождения графически показаны на схематических разрезах фиг. 13-7. Схождение может быть постепенным и измеряться всего несколькими футами на милю и менее, но может быть быстрым и достигать сотен футов на милю. На разрезе А здесь показано утонение, обусловленное облеканием или уменьшением количества отложившихся осадков в направлении сокращения мощности пластов. На разрезе В видно трансгрессивное несогласное прилегание

Фиг. 13-7. Схематические разрезы, показывающие обычные типы схождения и выклинивания седиментационных пластов.

Если поверхность АА' на каждом из разрезов считать приблизительно изохронной, ее можно принять также за горизонтальную плоскость. Тогда линия ВВ' показывает положение соответствующей поверхности во время АА'. Поверхность ВВ' в случаях А и В - структурная, а в случаях Б и Г отражает либо тектоническую структуру, либо древний эрозионный рельеф, либо и то и другое вместе. Разрезы, подобные приведенным, называются стратиграфическими; они могут рассматриваться также в качестве палеоструктурных разрезов, показывающих положение и структуру поверхности ВВ' во время АА'.

 

слоев в направлении уменьшения мощности, а на разрезе В - результаты образования складки или общего наклона и последовавшего затем трансгрессивного перекрытия. Разрез Г является сочетанием разрезов Б и В. Некоторые геологические явления, к которым приводит схождение слоев, такие, как смещение в плане свода антиклинали, а также уменьшение или увеличение амплитуды складки по мере увеличения глубины, были рассмотрены ранее (см. стр. 233).

На карте изопахит приобретают значение даже самые малые изменения мощности формации. Однако иногда эти изменения мощности обусловлены погрешностями при измерении снаряда в ударном бурении. Зачастую такие ошибки накапливаются в процессе бурения и выявляются только тогда, когда забой скважины оказывается непосредственно над продуктивным пластом, являющимся объектом разведки. Причина этого заключается в том, что измерение глубины с помощью стального троса производится только при достижении скважиной кровли продуктивного горизонта. Поправка глубины (разность между глубиной, замеренной стальным тросом и показанной в буровом журнале) может быть произвольно распределена на границы различных вышележащих стратиграфических горизонтов по всему стволу скважины. Любые единичные аномальные точки, особенно если глубины в них определены по данным замеров бурового инструмента, должны браться иод сомнение. Если же аномалия отмечается в двух или трех скважинах, то, вероятно, она действительно существует, а не является результатом ошибки. Сравнение замеров мощности какой-либо формации, сделанных на поверхности земли, с замерами, произведенными в скважине, вряд ли может принести сколько-нибудь существенную пользу, поскольку ошибки при измерениях на поверхности часто весьма значительны и зависят от местности и характера обнажения. В этом случае также необходимо тщательно проверить единственную точку с аномальными мощностями, прежде чем проводить интерпретацию. Единичные аномальные результаты измерения в скважинах, которые не отражают истинной мощности формации, могут быть обусловлены также непредвиденно крутыми углами падения, развитыми на ограниченном участке, небольшими осложняющими складками, локальными фациальными замещениями или разрывными нарушениями, пересеченными скважиной.

 

Карты фаций

Карты фаций [11] бывают нескольких типов [12], но в геологии нефти и газа более всего используются литофациальные карты, т.е. карты, на которых выделены скорее различные литологические типы пород, чем формации [13]. Почти каждая формация или группа формаций ограничена определенными стратиграфическими поверхностями, но между этими поверхностями одни типы пород могут в латеральном направлении замещаться другими. Назначение карты литофаций - показать характер замещения и направление, в котором оно происходит.

Разработано несколько способов отображения на картах изменений фаций горных пород в пределах региона. Один из простейших способов, особенно употребительных в случае недостаточного количества фактических данных, заключается в том, что на месте каждой скважины или обнажения вычерчивается круг, на котором различные типы пород изучаемой формации представлены в виде отдельных секторов (фиг. 13-8). Секторы могут быть выделены особыми цветами или различными штриховками. Диаметр каждого круга пропорционален мощности картируемой формации либо группы формаций в скважине или обнажении. Такая карта наглядно показывает общую тенденцию в изменении мощности, а также изменения в характере и относительном содержании в разрезе различных главных типов пород. Другой тип карты фаций представлен на фиг. 13-9, показывающей распределение грубозернистых обломочных пород в пенсильванских отложениях юго-восточной части Колорадо.

При региональных исследованиях часто производят сравнение содержания в разрезе и характера распространения обломочных и хемогенных отложений. Карты, отражающие результаты такого сравнительного анализа, называются картами коэффициентов обломочных пород [14]. Коэффициенты обломочных пород в данной точке являются частным от деления общей мощности обломочных пород на мощность всех пород иного происхождения.

 

Коэффициент обломочных пород = (конгломераты+песчаники+глинистые породы)/известняки+доломиты+эвапориты

 

Разновидностями карт коэффициентов обломочных пород являются карты отношения песчаные ‑ глинистые породы и карты отношения обломочные породы ‑ глинистые породы. Эти отношения можно выразить следующим образом:

 

песчаники/глинистые породы=(конгломераты+песчаники)/глинистые породы

обломочные породы/глинистые породы=(песчаники+обломочные известняки)/глинистые породы

 

Карта коэффициентов обломочных пород показывает изменение этого коэффициента на различных участках изучаемой территории, а ее разновидности - изменения соответствующих коэффициентов. Изменения коэффициентов могут быть представлены в виде диаграмм, подобных показанной на фиг. 13-10, или в виде изолиний на карте, соединяющих точки с одинаковыми величинами коэффициентов. Пример карты коэффициентов обломочных пород, построенной для формации Спраберри в западном Техасе, приведен на фиг. 13-11.

 

Палеогеологические карты

Палеогеология может быть определена как наука, изучающая геологию различных геологических периодов прошлого [15]. Соотношение между палеогеологией и палеогеографией такое же, как между геологией и географией. Изучение палеогеологии требует от исследователя, чтобы он представил себе

 

Фиг. 13-8. Упрощенная литофациальная карта, показывающая только существование фациальных замещений в формации или группе формаций.

Диаметр круга соответствует мощности картируемого интервала разреза, а величины секторов указывают на процентное содержание каждого типа пород, sh - глинистые; ls - известняки; ss - песчаные.

Фиг. 13-9. Карта распространения грубозернистых обломочных пород в пенсильванских отложениях юго-восточного Колорадо (Мaher, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol.. 37, p. 2485, Fig. 10, 1953).

 

Наблюдается увеличение зерен осадков по направлению к западу, обусловленное, вероятно, расположенным поблизости массивом суши, служившим источником сноса.

Фиг. 13-10. Треугольная диаграмма, иллюстрирующая применение коэффициента обломочных пород и отношения песчаники - глинистые породы для картирования отложений, представленных разными литологическими типами пород (Sloss, Krumbein, Dapples, Memoir 39, Geol. Soc. Am., p. 101, Fig. 1, 1949). Величины коэффициентов обломочных пород используются в качестве интервалов между изолиниями, которые вместе с различными штриховками наносятся на региональные карты (см. также фиг. 13-11).

Фиг. 13-11. Карта коэффициентов обломочных пород; формация Спраберри (пермь) западный Техас (Wilkinson, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 37, p. 258, Fig. 4, 1953). Контур месторождения Спраберри обведен черной линией (см. также фиг. 13-10 и 13-21).

 

прошлую эпоху и рассматривал геологию поверхности данного района, существовавшую в это время.

Карты, показывающие палеогеологию древней поверхности, например поверхности несогласия, называются палеогеологическими картами. Эта поверхность может быть в настоящее время перекрыта более молодыми формациями; иногда палеогеологические границы на ней восстанавливаются, по крайней мере частично, в пределах территории, где вышележащие толщи полностью эродированы. На палеогеологическую карту наносятся формации, подстилающие и находящиеся в непосредственном контакте с подошвой опорного горизонта, залегающего над эрозионной поверхностью несогласия. Таким образом, для какой-либо территории одна палеогеологическая карта может отражать, к примеру, геологию предмеловой, а другая карта ‑ геологию предмиссисипской поверхности. Для построения карты наряду с данными бурения используются разрезы обнажений на поверхности земли. Когда количество собранных данных оказывается достаточным, на палеогеологическую карту наносятся границы формаций точно таким же образом, как и при составлении обычной геологической карты. Палеогеологическая карта может быть построена по любой поверхности несогласия. Локальные несогласия удобны для построения карт небольших участков, но для составления палеогеологических карт обширных территорий могут быть использованы только регионально развитые эрозионные поверхности. Палеогеологические карты могут охватывать площадь одной нефтяной залежи, седиментационного бассейна или целого континента. Общие принципы их составления и интерпретации во всех этих случаях остаются неизменными.

Палеогеологическая карта локальной площади приведена на фиг. 13-12. На ней показана геология участка вокруг залежи Апач в Оклахоме [16], какой она была к моменту начала отложения пермских пород. Перекрывающие поверхность несогласия пермские формации не были затронуты размывом и сохранились здесь до настоящего времени. Складка, которая сформировалась в предпермское время, создала условия для аккумуляции нефти и газа, образующих здесь промышленную залежь в песчаниках ордовика. Большая часть пород приподнятых слоев была эродирована, что, однако, не привело к разрушению залежи, если она была уже сформирована к тому времени. В результате образовалась почти горизонтальная поверхность, на которой позже отложились пермские породы. Структурное положение слоев в предпермскую эпоху было в основных чертах таким же, как и в настоящее время, что устанавливается по отсутствию деформаций в перекрывающих поверхность несогласия отложениях (см. фиг. 6-5 и 6-19). Как можно видеть по расположению пробуренных скважин, наиболее высокая сводовая часть современной структуры несколько смещена к северо-западу вдоль оси складки. Это, вероятно, обусловлено некоторым наклоном всей толщи отложений к юго-востоку, происшедшим в послепермское время.

В качестве еще одного примера на фиг. 13-13 приведена палеогеологическая карта восточного Канзаса и юго-восточной части Небраски ко времени начала отложения пенсильванских пород. Положение всех границ между формациями, показанных на карте, связано с эрозией и срезанием этих формаций в предпенсильванское время, когда формировалась поверхность несогласия, а не отображает, как это часто интерпретируют, положение древних береговых линий. Рельеф территории был почти полностью выровненным, за исключением невысоких холмов вдоль зоны разлома Немаха. Это доказывается повсеместным отсутствием сколько-нибудь заметных колебаний мощности перекрывающих отложений и резким их утонением в обнажениях вдоль восточного склона гор Немаха [17]. Точечной линией показано современное распространение формации Хантон (девон-силур), пунктирными линиями - аналогичные границы срезания формаций Вайола и Симпсон под предмиссисипской поверхностью несогласия и формации Арбакл (кембрий-ордовик) под поверхностью несогласия, формировавшейся перед началом отложения формации Симпсон. Поскольку все срезаемые формации, залегающие непрерывно от низов кембрия до кровли миссисипия, имеют одинаковые элементы залегания, следует полагать, что разрывные и складчатые деформации происходили на границе между миссисипским и пенсильванским временем. Поднятия вдоль тектонического разлома, ныне известные под названием «погребенный горный кряж Немаха», прослеживаются далеко к югу, в пределы Оклахомы. Может быть подсчитан и объем осадков, снесенных с этих поднятий во время их эрозии. Большая

Фиг. 13-12. Карта геологического строения района залежи Апач. округ Калло. Оклахома, ко времени начала отложения пермских осадков (Scott. Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 29, p. 104. Fig. 4. 1945).

Эта карта может рассматриваться как палеогеологическая, поскольку она отражает геологию предпермского времени. Пермские отложения и в настоящее время распространены на территории залежи. Если считать, что контакты между формациями соответствуют простираниям формаций того времени, то при сравнении карты с современной структурой подстилающих ордовикских песчаников Бромайд (фиг. 6-5) обнаруживается смещение свода складки к северо-западу. Это, по-видимому, является результатом регионального наклона слоев к юго-востоку в послепермское время.

DS ‑ девон - силур; М ‑ миссисипий

 

их часть была отложена юго-восточнее, в морских бассейнах Чероки средне-пенсильванского возраста, которые трансгрессировали в этот регион с юго-востока, из Оклахомы и Арканзаса. Материал, слагающий многие из береговых песчаных баров, рукавообразных песчаных тел и линз песчаников, развитых на территории бассейна Чероки и в области шельфа к юго-востоку от кряжа Немаха, по-видимому, снесен с поднятий главным образом во время этого периода эрозии [18].

При рассмотрении палеогеологической карты, подобной описанной выше, у геолога-нефтяника возникает ряд вопросов: где была в то время нефть, залегающая ныне в допенсильванских отложениях? Какие ловушки, необходимые для аккумуляции скоплений углеводородов, существовали в предпенсильванское время? Каков был характер циркуляции подземных вод и каковы были гидродинамические градиенты до того, как в регионе

Фиг. 13-13. Палеогеологическая карта восточного Канзаса и юго-восточной частп Небраски ко времени начала отложения пенсильванских осадков (Tulsa Geol. Soc, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 35, p. 324, Fig. 78, 1951). Все показанные на карте границы распространения формаций не являются седиментационными. а образованы последующей эрозией. Пенсильванские отложения и в настоящее время повсеместно распространены на этой территории. Складки, которые существовали в период после отложения миссисипских и до отложения пенсильванских слоев, хорошо видны на карте и располагаются вокруг поля докембрийских пород, известного под названием «погребенный кряж Немаха». По этой карте можно подсчитать объем эродированных в то время отложений.

1 миссисипские известняки; 2 - Киндерхук (миссисипий); 3 - Хантон (девон - силур); 4 - Вайола-Силван (ордовик); 5 - Симпсон (ордовик); 6 - Арбакл (кембрий - ордовик); 7 - докембрийские граниты; 8 - граница распространения формации Арбакл; 9 - граница распространения формации Хантон; 10 - граница распространения формации Симпсон; 11 - граница распространения формации Вайола-Силван, U - поднятое и В - опущенное крылья сброса.

 

отложились толщи осадков пенсильванского возраста? Каким было региональное падение слоев? Как бы расположил буровые скважины геолог, если бы он искал нефть, например, в восточном Канзасе, в раннепенсильванскую эпоху? Желательно было бы все это знать, поскольку, если не будут установлены причины, которые могли привести к расформированию залежей, можно и ныне ожидать их открытие в тех участках, где они располагались в начале пенсильванского периода. Огромное количество нефти и газа, должно было быть рассеяно, когда был поднят и эродирован антиклинальный горный хребет Немаха. Не могла ли часть нефти¹ быть вынесена к юго-востоку вместе с обломками горных пород и послужить источником для образования здесь новых скоплений в песчаниках Чероки? На вопросы, подобные этим, можно ответить с разной степенью точности ж полноты в различных регионах. Для этого составляются карты фаций, изопахит и палеогеологические карты, которые в совокупности неизмеримо увеличивают наше понимание геологической истории нефтегазоносных провинций и облегчают тем самым поиски в их пределах новых месторождений нефти и газа.

Палеогеологическая карта для территории целого континента приведена на фиг. 13-14. Здесь показана геология западной части Североамериканского контитента, какой она была к началу мелового периода. Последовательное перекрытие формациями меловой системы разновозрастных отложений - от юрских на западе до кембрийских на востоке - отражает одну из величайших морских трансгрессий в геологической истории Северной Америки. Такое залегание свидетельствует о том, что между юрским и меловым периодами эта обширная территория была наклонена в западном направлении. Положение показанных на карте границ между формациями явилось результатом их размыва и ни в коей мере не соответствует древним береговым линиям (как они часто интерпретируются на палеогеологических картах). Прибрежные зоны бассейнов могли располагаться вблизи этих границ или находиться от них на сотни миль восточнее. Выяснить это можно только после дополнительного изучения фаций вдоль границ современного распространения отложений.

На фиг. 13-15 показан структурный разрез от Нью-Мексико до центральной части Техаса (положение разреза см. на фиг. 13-14). Видно несогласное трансгрессивное залегание меловых отложений на наклоненных и срезанных размывом формациях домелового возраста. На фиг. 13-16 иллюстрируются изменения пластового давления и температуры, происходившие в период поднятия, эрозии и перекрытия эрозионной поверхности трансгрессивно залегающими меловыми осадками. Здесь на верхнем разрезе показано современное соотношение меловых отложений с подстилающими их срезанными формациями, возраст которых с запада на восток (через юго-восток Нью-Мексико к центральной части Техаса) на расстоянии около 700 миль изменяется от юрского до пенсильванского. На крайнем востоке за пределами разреза на выступе Льяно в Техасе меловые отложения залегают непосредственно на докембрийских породах. Срезание домеловых толщ происходило в послеюрское время, поскольку границы всех более древних формаций на палеогеологической карте практически параллельны друг другу и перекрываются эти формации меловыми породами строго последовательно от юрских до докембрийских с запада на восток через всю рассматриваемую территорию. На нижнем разрезе показана та же территория, но здесь реконструирована обстановка, предшествовавшая поднятию и срезанию отложений, т.е. обстановка, существовавшая до накопления меловых осадков.

¹Как отмечалось, вряд ли возможно непосредственное переотложение нефти из более древних осадков в молодые. Наблюдения над современными осадками, особенно в зонах массовых потерь нефти (авария с танкером «Торри-Каньон» и др.), показывают, что такого переотложения нефти не бывает. - Прим. ред.

 

 

Фиг. 13-14. Палеогеологическая карта западной части Северной Америки к началу отложения осадков мелового возраста.

1 - юра; 2 - триас; 3 - пермь; 4 - пенсильваний; 5 - миссисипий; 6 - девон; 7 - силур - ордовик; 8 - миссисипий - девон - силур - ордовик - кембрий; 9 - докембрий.

 

Фиг. 13-15. Структурный разрез по линии АА' (см. фиг. 13-14) от Нью-Мексико до района свода Бенд в Техасе. Наблюдается трансгрессивное несогласное залегание меловых отложений (К) на срезанных эрозией более древних формациях от юры (J) на западе до Пенсильвания (Рm) на востоке. Региональный наклон всех домеловых формаций к западу образовался, по-видимому, в послеюрское время.

Фиг. 13-16. Схематический разрез по линии АА' через юго-восток Нью-Мексико и западный Техас.

На верхнем разрезе показаны геологические условия, существующие в настоящее время, а на нижнем те же условия до поднятия, происшедшего в восточной части разреза, последующего срезания и перекрытия региона формациями мелового возраста. Поднятие пород, содержащих скопление нефти (показано черным кружком), с глубины 8000 футов (на нижнем разрезе) до глубины около 100 футов (на верхнем) обусловило уменьшение температуры и давления, что привело к созданию горизонтальных градиентов температуры и пластового давления и изменению состояния пластовых флюидов в связи с новыми условиями. Это был именно такой период, когда процессы миграции, видимо, протекают наиболее активно, а в имеющихся ловушках происходит аккумуляция залежей нефти и газа (буквенные обозначения см. на фиг. 13-14).

Фиг. 13-17. Диаграмма, иллюстрирующая результаты регионального наклона коллектора (например, пласта, показанного на фиг 13-15 и 13-16).

Представим себе, что АВ – это запечатанная трубка, содержащая песок, нефть, пузырьки газа и воду и находящаяся под давлением 1000 фунт/кв.дюйм (~70 атм), равным перепаду гидростатических давлений между точками В и В '. Если точку В поднять

до уровня В ʹ, силы плавучести вызовут перемещение пузырьков газа и частиц нефти от А к В при условии, что будет достигнута достаточная фазовая непрерывность, чтобы преодолеть давление вытеснения. Однако, если трубка будет разорвана, например, в точке В' (что соответствует эрозии в природных условиях) то давление флюидов упадет до атмосферного, к силам плавучести добавится гидродинамическая составляющая, возникнет фазовая непрерывность газа от точки С до точки В' и движение газа вверх по восстанию резко ускорится.

 

Например, пластовое давление в нефтенасыщенных породах, показанных на разрезе черным кружком, достигало примерно 3600 фунт/кв. дюйм, что соответствует глубине залегания около 8000 футов. При региональном воздымании восточной части территории и сопутствующей эрозии пластовое давление падало до тех пор, пока оно не достигло 45 фунт/кв. дюйм на глубине около 100 футов (см. верхний разрез фиг. 13-16). Падение давления, обусловленное поднятием и срезанием пластов, все более увеличивалось в восточном направлении, что привело к созданию наклоненной к востоку потенциометрической поверхности. Вместе с изменением давления и температуры в каждом коллекторском пласте происходили изменения в равновесном состоянии пластовых флюидов. Поэтому можно ожидать, что в период поднятия пород, эрозии и перекрытия их меловыми осадками пластовые флюиды «приспосабливались» к новым условиям. Обладающие плавучестью нефть и газ в это время, по-видимому, испытывали расширение, мигрировали и начали заполнять все существо­вавшие уже ловушки. Ловушки, сформировавшиеся позднее этого времени, вероятно, должны быть непродуктивными. Эффекты, вызванные региональным наклоном, схематично показаны на фиг. 13-17. В связи с этим становится очевидной важность определения времени формирования ловушки по отношению к началу нарушения равновесия пластовых давлений. В истории почти каждого седиментационного бассейна был один или несколько периодов изменения пластовых давлений в результате происходивших поднятий и срезания пластов. Вероятнее всего, именно к этим периодам приурочены основные этапы миграции нефти и газа, вызванные приспособлением к новым условиям.

В результате уменьшения пластовых давлений, как, например, в случае наклона и трансгрессивного перекрытия меловыми отложениями срезанной подстилающей толщи пород на западе Северной Америки, должно высвобождаться огромное количество энергии. Ситуация, показанная на фиг. 3-15, характерна не только для Нью-Мексико и Техаса, но и для всей территории, протягивающейся на север, вплоть до Канады, на расстояние свыше 2500 миль (фиг. 13-18), шириной около 750 миль. В пределах названной территории общей площадью 1 625 000 кв. миль любое скопление нефти и газа было видоизменено в связи с уменьшением пластового давления и изменением гидродинамического градиента. В результате произошло перераспределение залежей в соответствии с новыми условиями. В действительности изменение этих условий могло происходить на гораздо большей по площади территории, чем та, которая показана на карте. Следовательно, каждая региональная поверхность несогласия отражает этап, в течение которого в связи с изменением условий в пластах широко развивались процессы миграции углеводородов, и в каждой залежи нефти, крупной или мелкой, содержащейся в породах, залегающих под несогласием, вновь восстанавливались равновесные условия.

Основываясь на анализе палеогеологической карты, можно сделать важные выводы относительно геологической истории любой рассматриваемой площади. Распространение формаций, залегающих ниже поверхности несогласия, обычно совершенно иное, чем то, которое мы видим на геологической карте современной земной поверхности. Поэтому палеогеологическая карта может рассматриваться как совершенно новая геологическая карта района, но построенная по другой, более древней, чем современная, эрозионной поверхности. Она показывает, какие формации были эродированы на этой древней поверхности, и площади, служившие источниками сноса обломочного материала, а эти данные в свою очередь помогают уточнить положение древней береговой линии. При интерпретации соотношений более древних и молодых отложений устанавливается структура залегающих под поверхностью несогласия слоев в том виде, в каком она существовала во время формирования поверхности. Составленная для определенной территории серия палеогеологических карт, каждая из которых отражает строение одной из нескольких толщ отложений, разделенных поверхностями несогласия, делает возможным отчетливо представить себе основные этапы геологической истории района. Подобная серия палеогеологических карт вместе с картами фаций и изопахит позволяет дифференцировать гео

⇐ Предыдущая51525354555657585960Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: