Глава 14 Нефтегазоносные провинции

Осадочные отложения: теория углеродного коэффициента, седиментационные бассейны. Нефте- и газопроявления. Несогласия. Зоны выклинивания проницаемых пород. Региональные сводовые поднятия. Локальные ловушки.

При любых разведочных работах на нефть и газ, вне зависимости от того, проводят ли их крупные частные нефтяные компании или государственные, возникает острая необходимость решить, какие из еще не разведанных или слаборазведанных провинций или регионов наиболее перспективны и окупятся ли затраченные на разведку месторождений средства. Лишь очень немногие организации, если вообще такие имеются, могут вести разведочные работы широкого масштаба на всех возможных территориях. Каждая организация из большого числа районов выбирает такие, которые она считает наиболее благоприятными в данной конкретной ситуации. Крупная компания должна распределять разведочные работы соответственно своей оценке существующих условий. Кроме геологических условий, при выборе регионов следует учитывать существующую политическую обстановку, условия аренды площадей, расстояние от рынков сбыта и трубопроводов и стоимость работ (см. также гл. 15). Но в первую очередь выбор региона должен все же основываться на геологических данных, являющихся главными в комплексной оценке.

Наиболее важное достижение геолога-нефтяника - открытие залежи нефти или газа, которая свидетельствует о новой нефтегазоносной провинции. Какие же критерии должен применять геолог, чтобы выбрать для разведочных работ наиболее перспективную территорию? Какие признаки следует принимать в расчет? Каким образом можно сравнить перспективность таких, скажем, отдаленных территорий, как Флорида и Юта, Австралия и Северная Африка или как Франция и Англия? Для сохранения и увеличения мировых промышленных запасов нефти и газа ни нефтяной промышленности отдельных стран, ни частным компаниям нельзя рассчитывать на случайное открытие новой нефтегазоносной провинции. Для открытия нефтегазоносных провинций следует опираться на научный прогноз. Какие же геологические данные могут быть использованы для такого прогноза? Каким из этих данных следует отдать предпочтение перед другими, чтобы избежать ошибки? Некоторые из этих вопросов будут рассмотрены в настоящей главе. [В редакторском примечании ко 2-й главе (стр. 42) уже отмечалась неопределенность понятий о нефтегазоносных провинциях, а также субпровинциях.

Основным крупным элементом нефтегазогеологического районирования надо считать нефтегазоносный бассейн (НГБ). Это более или менее крупная (обычно значительно больше 103 км ²) автономная впадина, выполненная субаквальными отложениями значительной мощности, в которой осадочные породы с рассеянным в них органическим веществом в течение длительного геологического времени (n ×106 - n ×107 лет) могут находиться в зоне катагенеза с температурой 90±25°С, т.е. в зоне, где осуществляется главная фаза нефтеобразования.

В пределах сложных в геологическом отношении НГБ выделяются нефтегазоносные области, которые в свою очередь подразделяются на районы. Менее сложные НГБ непосредственно делятся на районы. Очень крупные НГБ, площадью более 106 км ², можно называть мегабассейнами.]

При сравнении геологических условий известных нефтегазоносных провинций оказывается, что они чрезвычайно разнообразны. Каждая провинция имеет собственную, отличную от других геологическую историю, свои особенности тектонического строения, характерный стратиграфический разрез и специфические типы скоплений нефти и газа. Представляется крайне сомнительным, чтобы многие из этих характерных черт геологического строения могли быть точно предсказаны в новых неизученных провинциях, на территории которых запроектировано проведение буровых работ. Однако все же существуют некоторые эмпирически установленные особенности, которые, по-видимому, характерны для большинства продуктивных площадей и играют ведущую роль в предварительной оценке перспектив нефтегазоносности региона до открытия там промышленных месторождений. Среди этих особенностей геологического строения можно выделить следующие: 1) характер отложений, 2) нефте- и газопроявления, 3) поверхности несогласия, 4) зоны выклинивания проницаемых пород, 5) региональные сводовые поднятия, 6) характер локальных ловушек.

Эти черты могут быть выявлены частично по данным геологических исследований на поверхности, особенно в краевых частях региона, где обнажаются толщи, погружающиеся к центру бассейна. Следует учесть, что почти во всех перспективных регионах в больших или меньших объемах уже проводилось разведочное бурение. Особенно тщательному изучению следует подвергнуть стратиграфическую приуроченность и характер различных пластовых флюидов, встреченных в скважинах. Рассмотренные совместно с материалами геологических работ на поверхности эти данные могут оказать большую помощь в прогнозе геологических условий, существующих на глубине. Даже одна единственная разведочная скважина, пробуренная во внутренней части бассейна, на достаточном удалении от района выходов на поверхность горизонтов, погружающихся в бассейн, может иметь огромную ценность для составления многих типов карт, являющихся основой для понимания геологической истории региона. Но для того, чтобы разведочная скважина могла дать максимально возможное количество полезных сведений, она должна быть тщательно задокументирована, должно быть поднято достаточное количество керна, а образцы его подвергнуты детальному изучению.

Характер отложений

Необходимым условием перспективно нефтегазоносной провинции является присутствие чехла осадочных пород. Осадочные отложения обеспечивают источники углеводородов, они могут быть коллекторами или покрышкой для залежей в ловушках. Практически все нефтяные и газовые залежи связаны именно с осадочными отложениями, которые по этой причине должны рассматриваться в первую очередь при любой оценке перспективности на нефть и газ того или иного не изученного и не продуктивного до настоящего времени региона. В целом можно считать, что вероятность открытия промышленных залежей нефти приблизительно пропорциональна объему осадочного чехла ‑ чем больше его мощность, тем больше шансов обнаружить здесь залежи. Объем осадочного чехла, измеренный в кубических милях, может поэтому служить мерой для оценки и сравнения потенциальных возможностей разных регионов. Общее количество нефти, уже добытой к настоящему времени, и той, которую можно будет извлечь в будущем, составляет в США по различным оценкам от 6000 до 200 000 баррелей на 1 куб. милю осадочных пород для различных нефтегазоносных провинций, а в среднем около 50 000 баррелей на 1 куб. милю для 2 млн. куб. миль осадочных пород, считающихся нефтегазоносными [1]. Поскольку в Соединенных Штатах Америки изучены значительные площади, то установленную для США цифру 50 000 баррелей нефти на 1 куб. милю осадочных пород можно принять и для других регионов земного шара, еще не изученных и не разбуренных¹.

По-видимому, осадочные отложения США не должны содержать большее количество нефти и газа, чем подобные же отложения в других менее исследованных частях земного шара. Однако цифру 50 000 баррелей на 1 куб. милю следует рассматривать как усредненную величину только для крупного региона, а не для отдельных локальных районов. Это становится совершенно очевидным, если вспомнить богатые углеводородами отложения таких небольших по площади субпровинций, как бассейн Лос-Анджелес в Калифорнии и район Баку в СССР. Даже при максимально высоких возможных оценках объема потенциально нефтегазоносных пород из числа таковых исключаются в настоящее время отложения всех территорий, где мощность осадочного чехла не превышает 1000 футов, все отложения плейстоценового, кембрийского и докембрийского возраста, а также отложения, даже в небольшой степени подвергшиеся метаморфизму.

[С нефтегенетической точки зрения к отложениям, генерировавшим в той или иной степени нефть, следует относить лишь те субаквальные осадочные породы, которые залегают (или залегали) на глубинах не менее 2000± 500 м (в зависимости от типа осадков и их возраста). При этом нельзя исключать ни плейстоценовые, ни кембрийские и рифейские (синийские) отложения. Последнее замечание касается и промышленной нефтегазоносности. Ее нижний предел определяется не возрастом пород, а степенью их катагенеза, о которой речь идет ниже.]

Следует также учитывать характер осадочных пород. Поскольку большинство обнаруженных до настоящего времени залежей нефти и газа приурочено к морским отложениям, можно считать, что территории, где подобные отложения слагают основную часть разреза осадочного чехла, должны быть более перспективными на нефть и газ, чем территории, где развиты породы преимущественно континентального генезиса. Благоприятной предпосылкой для высокой оценки перспектив нефтегазоносности является также изменчивость литологического состава отложений. Если отложения того или иного района представлены только глинистыми либо только песчаными породами, вероятность обнаружить здесь промышленные скопления нефти и газа значительно меньше, чем если осадочные толщи образованы переслаивающимися пластами глинистых сланцев, песчаников и известняков. Если же в пределах обширной площади развиты выдержанные по площади песчаные пласты, то степень их перспективности в большей мере зависит от количества локальных тектонических структур, чем пластов, выклинивающихся или замещающихся по простиранию слабопроницаемыми породами.

Осадочные толщи, полностью сложенные известняками и доломитами, более благоприятны для поисков залежей нефти и газа, чем отложения, образованные только песчаниками или глинистыми сланцами, поскольку в карбонатных толщах могут содержаться как коллекторские, так и слабопроницаемые пласты, обеспечивающие надежность ловушек. Во многих районах, таких, как, например, западный Техас, нефть и газ получают из известняковых и доломитовых коллекторов в карбонатной толще мощностью в тысячи футов. Вообще же для большинства отложений характерны

¹В первом американском издании книги (1956, стр. 607-608) средняя величина начальных запасов нефти также оценивалась в 50 000 баррелей на 1 куб. милю. К сожалению, в русском переводе (Гостоптехиздат, 1958) при пересчете на метрические меры были допущены многочисленные ошибки. - Прим. ред.

латеральные фациальные изменения, и поэтому без достаточных оснований никогда не следует предполагать, что разрез осадочного чехла региона полностью представлен только известняками, только песчаниками или только глинистыми породами. Во всяком случае, такое заключение не может быть сделано с уверенностью до тех пор, пока в различных частях седиментационного бассейна не будет пробурено хотя бы несколько скважин.

Метаморфизм осадочных отложений представляет собой еще один фактор, который, как считают многие геологи, определяет возможность обнаружить промышленные скопления углеводородов. Метаморфизмом (этот термин часто употребляется неправильно) следует называть только такие изменения горных пород, которые связаны с воздействием на них высоких температур и давлений. Слабая степень метаморфизма пород устанавливается по присутствию в них вторичных минералов - хлорита, серицита, ориентированных чешуек слюды, а также по наличию вытянутых и деформированных частиц, образующихся под влиянием повышенных температур и давлений. Ортокварциты формируются при цементации частиц отложений кремнием, источники которого могут быть как первичными, так и вторичными. Эти породы не должны рассматриваться в качестве метаморфических. Одно из последствий метаморфизации отложений - снижение их проницаемости и, следовательно, уменьшение вероятности аккумуляции нефти и газа в залежи. Другое возможное значение слабой метаморфизации заключается в том, что нафтиды под ее влиянием могут переходить в более летучие формы. Именно это обстоятельство привело к развитию теории углеродного коэффициента, которая будет рассмотрена подробнее, поскольку она имела большое значение в истории развития разведочных работ на нефть и газ.