 |
Зоны выклинивания проницаемых отложении
|
|
|
|
Локальные участки у края выклинивающегося вверх по восстанию проницаемого пласта-коллектора (резервуара) часто представляют собой ловушки, в которых аккумулируются нефть и (или) газ. Подобное те выклинивание в региональном масштабе может препятствовать миграции углеводородов из региона и обусловливать его промышленную нефтегазоносность. Выше уже было показано, как локальные изменения стратиграфической полноты разреза, а также пористости и проницаемости коллекторов иногда без влияния других факторов, а иногда в комбинации с антиклинальными складками, сбросами и гидродинамическими градиентами приводят к образованию ловушек, в которых возникают нефтяные и газовые залежи. Эти представления о влиянии локальных участков выклинивания проницаемых пластов, возможно в комбинации с благоприятными гидродинамическими условиями, на нефтегазонакопление, по-видимому, могут быть распространены и на региональные зоны выклинивания. Последние, вероятно, при соответствующей региональной гидродинамической обстановке также образуют нефтяные провинции, содержащие множество нефтяных и газовых залежей. Куполовидное поднятие Нашвилл в Теннесси [24] представляет типичный пример залегания поверхностей несогласия в геологическом разрезе крупной растущей тектонической структуры. На фиг. 14-8 показана палеогеологическая карта этого района к началу времени чаттануга (миссисипий); каждая из линий на карте представляет собой границу выклинивания слоев вверх по их восстанию. На фиг. 14-9, на которой показан поперечный разрез большого купола, обращают на себя внимание многочисленные поверхности несогласия в нижнепалеозойских отложениях, сближающиеся к вершине структуры. Срезая нижележащие толщи пород, эти поверхности несогласия определили формирование зон выклинивания протяженностью во много тысяч миль.
|
|
|
Региональные зоны выклинивания проницаемых отложении в некоторой степени могут быть похожи на локальные участки выклинивания, такие. как срезание слоев над куполовидным поднятием Нашвилл и фацпальные переходы доломитов в известняки или песчаников в глинистые породы. Если бурение скважин не проводилось в относительно недавнее время, то данных о региональных гидродинамических градиентах, как правило, недостаточно. Конечно, сочетание регионального, направленного вниз по падению слоев движения пластовых вод с региональным выклиниванием проницаемых отложений вверх по восстанию должно привлекать особое внимание разведчиков нефти.
На фиг. 14-10 можно видеть две полосы залежей нефти и газа, связанные с региональными зонами выклинивания проницаемых отложений вверх по восстанию слоев. Эти полосы залежей располагаются на противоположных склонах свода Цинциннати. Песчаники Клинтон (силур) выклиниваются к западу на восточном склоне свода, а проницаемые доломиты Трентон - к юго-востоку на северо-западном его склоне (см. также стр. 293). Песчаники Клинтон замещаются глинистыми породами и известняками, а доломиты Трентон переходят в слабопроницаемые известняки. Многочисленные примеры выклинивания вверх по восстанию песчаных пластов наблюдаются в провинции Галф-Кост в Техасе и Луизиане (см. также фиг. 7-6). Один из таких примеров представлен на фиг. 14-11, где показан разрез зоны выклинивания олигоценовых песчаников Хет и Фрио. Следует напомнить, что эти зоны
Фиг. 14-8. Палеогеологическая карта предчаттанугской (миссисипской) поверхности несогласия, купол Нашвилл, центральный Теннесси (Wilson, Stearns, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 47, p. 828, 1963).
Разрез купола показан на фиг. 14-9. D - девон; S - силур; М - Мейсвилл; М' - мейсвилл (верхний ордовик); N - нашвилл (средний ордовик); R - ричмонд; R' -ричмонд (верхний ордовик).
|
|
|
Фиг. 14-9. Разрез купола Нашвилл в центральном Теннесси (Wilson, Stearns, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 47, p. 825, 1963). Длина разреза около 200 миль. Видны поверхности несогласия в дочаттанугских отложениях. С каждой из них связаны многочисленные зоны срезания отдельных горизонтов, трансгрессивно перекрытые более молодыми отложениями.
D - девон ( m - средний; l - нижний); S - силур; R - ричмонд; М - мейсвилл; Е - иден; N - нашвилл; S-R - стоунс-ривер; К - нокс.
выклинивания существовали еще до того, как процессы формирования тектонических складок и соляных куполов привели к возникновению ловушек в этих формациях, и уже в то время представляли собой региональную полосу распространения ловушек, способных задерживать углеводороды на раннем этапе их миграции. Вдоль восточной части озера Маракайбо в Венесуэле располагается полоса, к которой приурочен ряд высокопродуктивных залежей, известных под названием месторождения Боливар-Кост [25] (фиг. 14-12).
Фиг. 14-10. Карта распространения погребенных зон выклинивания проницаемых доломитов Трентон (ордовик) и песчаников Клинтон (силур) на склонах свода Цинциннати в Индиане и Огайо (Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 27, p. 891, Fig. 3, 1943).
Связь нефтяных и газовых залежей с зонами выклинивания совершенно очевидна. Зона выклинивания проницаемых доломитов Трентон обусловлена их замещением непроницаемыми известняками, а песчаники Клинтон переходят в глины вдоль древней береговой линии.
1 - пористые доломиты Трентон; 2 - нефтяные и газовые залежи; з - региональное простирание и направление падения; 4 - песчаники Клинтон.
Эта полоса образована отдельными крупными песчаными телами, локальными переходами и линзами проницаемых пород, которые протягиваются вдоль региональной зоны фациального замещения вверх по восстанию слоев, сопровождающейся антиклинальными складками и тектоническими разрывами. Третичные песчаники на этих месторождениях содержат множество залежей, образующих совместно одну из крупнейших в мире площадей нефтенакопления. Общие извлекаемые запасы составляют здесь 7-8 млрд. баррелей.
Приуроченность ряда нефтегазоносных провинций к региональным зонам выклинивания, возможно, объясняется тем, что такие зоны благоприятны для образования нефти и газа. Однако то обстоятельство, что многие из зон выклинивания, по-видимому, не связаны с древней береговой линией, наиболее богатой органическим веществом, свидетельствует о справедливости этого положения только для некоторых провинций. Более удовлетворительным объяснением связи многих нефтеносных провинций с зонами выклинивания представляется следующее. Можно полагать, что вдоль зоны выклинивания уже на ранних стадиях, до формирования локальных структурных ловушек, происходила аккумуляция
|
|
|
Фиг. 14-11. Разрез вкрест древних береговых линий третичных формаций провинции Галф-Кост в южном Техасе (Deussen, Owen, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 23, p. 1626, Fig. 3; p. 1630, Fig. 5, 1939).
Видны седиментационные зоны выклинивания проницаемых песков. Внизу справа дана схема того же разреза. В - бомонт; L - лисси; G - голиад; La - лагарто; О - оквилл; С - катахула; F-v - поверхность Фрио-Виксберг; J - джэксон; F - песчаники Фрио; а - выклинивание морских сланцев. На врезке слева: АА' - линия разреза; ВВ' - граница выклинивания песчаников «А».
мигрирующих углеводородов. Сформировавшиеся позже складки только локализовали в залежи нефть и газ, концентрация которых в регионе была уже к этому времени значительной. Антиклинальные же складки, расположенные ниже по региональному падению слоев, могут оказаться непродуктивными, поскольку они образовались слишком поздно. Края выклинивающихся по восстанию коллекторских пластов представляли собой площади, где нефть и газ сохранялись в период между образованием зоны выклинивания и формированием первых антиклинальных складок (на фиг. 12-25 эти площади не заштрихованы). Последовательность такого развития региона схематически показана на фиг. 14-13. На верхнем рисунке А показана зона выклинивания проницаемых пород, где на первой стадии аккумулировались углеводороды. На рисунке Б видно, что образовавшиеся складки привели только к перераспределению нефти и газа и накоплению их в локальных ловушках; складки, расположенные ниже по падению, остались незаполненными. Подобное же объяснение было предложено Линком [26], изучившим историю формирования залежи в антиклинальной складке Тернер-Валли (фиг. 14-14).
|
|
|
Зоны выклинивания проницаемых пород могут образоваться в результате либо фациального перехода этих пород в слабопроницаемые отложения, либо осадконакопления у береговой линии древнего бассейна, либо несогласного трансгрессивного перекрытия слабопроницаемыми толщами срезанных проницаемых пластов. Выявление причины, обусловившей формирование зоны выклинивания, не столь важно; гораздо большее значение, по-видимому, имеет изучение распространения проницаемой толщи и особенно очертаний выклинивающегося вверх по восстанию края этой толщи. Иными словами, выклинивание вверх по восстанию проницаемых отложений, вне зависимости от генезиса этого выклинивания, является благоприятным геологическим фактором как для концентрации нефти и газа в залежи, так и для предотвращения рассеивания и разрушения углеводородов. Чем больше таких зон выклинивания может быть установлено в перспективной провинции, тем больше шансов доказать ее промышленную нефтегазоносность. Застойные гидростатические условия или, еще лучше, наличие направленного вниз по падению движения пластовых вод следует рассматривать как фактор, резко повышающий перспективность региона.
Фиг. 14-12. Карта распространения нефтяных месторождений в западной Венесуэле.
Месторождения Боливар-Кост расположены вдоль восточного побережья озера Маракайбо. Ловушки, содержащие продуктивные залежи, связаны с антиклинальными складками и разломами, приуроченными к зоне фациального замещения песчаников глинами вверх по восстанию слоев. Разрез месторождения Лагунильяс этой зоны приведен на фиг. 7-13.
Фиг. 14-13. Схема формирования залежей углеводородов в нефтегазоносном районе (Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 27, p. 901, Fig. 13, 1943).
A - аккумуляция углеводородов на раннем этапе в расположенной вверх по восстанию слоев зоне выклинивания проницаемых пород-коллекторов. Б - более поздняя локализация залежей углеводородов в ловушках, формирующихся вблизи зоны выклинивания. Ловушки, находящиеся ниже по падению, за пределами зоны первоначальной аккумуляции, лишен залежей, поскольку эти ловушки сформировались слишком поздно, уже после того, как углеводороды мигрировали в зону выклинивания.
Региональные своды
Для геологического строения некоторых провинций характерно присутствие обширных пологих поднятий, или сводов, в пределах которых уменьшается общая мощность осадочного чехла. Эти структуры имеют центры, или оси, от которых во все стороны погружаются слои осадочных пород и по направлению к которым, таким образом, происходит миграция нефти и газа. История формирования многих сводов состоит из ряда этапов прерывистого роста, проявляющихся на протяжении длительных отрезков геологического времени. В стратиграфическом разрезе сводов часто отмечаются эрозионные поверхности и несогласные залегания слоев, многочисленны тектонические разрывы, локальные складки и фациальные замещения. Хотя большинство нефтегазоносных провинций, по-видимому, тесно связано с седиментационными бассейнами, выполненными мощными толщами осадочных отложений, некоторые из них чаще приурочены к сводам, располагающимся между бассейнами. В числе широко известных сводовых поднятий, в пределах которых обнаружено множество залежей нефти и газа, можно назвать свод
|
|
|
Фиг. 14-14. Схема геологического развития водоносной антиклинальной складки Хайвуд и нефтегазоносной антиклинальной складки Тернер-Валли, провинция Альберта, Канада (Link, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 33, p. 1481, Fig. 7, 1949).
В стадию I (юрский период или более ранний) пористая верхняя часть палеозойских известняков срезается к востоку трансгрессивно залегающими юрскими глинистыми породами. Нефть и газ мигрировали вверх по восстанию в зону выклинивания, создав тем самым благоприятные предпосылки для формирования залежей в расположенных поблизости антиклинальных структурах, образовавшихся в стадию II (до футхилской фазы складчатости и сбросообразования). Позже, в стадию III (современный период) залежь переформировалась, заполнив осложненную надвигом складку Тернер-Валли. Антиклиналь Хайвуд оказалась расположенной слишком далеко к западу, поэтому нефть и газ, скопившиеся в стадию II, не достигли ее, и она содержит только воду.
1 ‑ глинистые породы Ферни (юра); 2 ‑ палеозойские известняки; 3 ‑ пористый пласт.
Сабин на северо-западе Луизианы [27], погребенную Центральную платформу в западном Техасе (фиг. 3-10), погребенный Центрально-Канзасский свод (или свод Бартон) в западном Канзасе [28], погребенное поднятие Немаха в Канзасе и Оклахоме (фиг. 13-13 и фиг. 14-6), свод Цинциннати в Огайо и Индиане (фиг. 14-10) и купол Нашвилл в Теннесси (фиг. 14-8 и 14-9).
Особая форма региональных поднятий представлена обширными сводами, образовавшимися в результате двух этапов регионального наклона слоев, происходившего в противоположных направлениях и в различные отрезки геологического времени. Их формирование может быть объяснено только воздействием двух отдельных этапов тектонических движений. В качестве примера можно назвать свод Бенд, расположенный на севере центрального Техаса [29]. Здесь, как показано на фиг. 14-15, наклон слоев к востоку, существовавший в раннепенсильванское время, сменился наклоном в западном направлении на послепермском этапе развития. На сформировавшемся в результате этих движений своде обнаружено множество залежей нефти, аккумуляция которых обусловлена, вероятно, тем, что региональная миграция углеводородов вверх по восстанию слоев была со всех сторон направлена к центральной, наиболее поднятой части свода. Подобная же картина отмечается в Оклахоме, где вдоль свода Хантон-Семинол-Озарк открыто много богатых залежей почти во всех отложениях, слагающих осадочный чехол свода.
Фиг. 14-15. Схема формирования свода Озарк - Бенд в Оклахоме и северном Техасе (Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 11, p. 681, Fig. 15, 1927).
Стадия I - отложение формаций Бенд, Уопанука, Морроу-Питкин. Стадия II - территория наклоняется к востоку, в трансгрессирующем море отлагаются осадки нижней части формации Строи и слоев Атоке. Стадия III - наклон территории к востоку увеличивается, формируются трансгрессивно залегающие отложения верхней части формации Строи, формаций Алистер, Богги и др. Стадия IV - быстрая трансгрессия моря на запад, формируются отложения серий Пало-Пинто, Калвин, Освего, а позже - отложения Пенсильвания. Стадия V (современная - территория наклоняется к запад-северо-западу, приобретая уклон 40-75 футов на 1 милю; в Техасе, Оклахоме, Канзасе и западной части Миссури формируется свод Озарк - Бенд.
Локальные ловушки
Можно полагать, что если общее количество нефти и газа недостаточно для того, чтобы целиком заполнить региональную ловушку, занимающую всю территорию провинции, то все имеющиеся в коллекторах углеводороды будут залегать в локальных ловушках. Например, если бы на территории, где располагается залежь Ист-Тексас, первоначально имелось в десять раз меньше нефти, то сама залежь, вероятно, не была бы единой и состояла из нескольких отдельных, меньших по размерам залежей, приуроченных к локальным участкам выклинивания проницаемых пород и структурным ловушкам. Эти мелкие нефтеносные ловушки занимали бы площадь, где находится в настоящее время одна огромная залежь, заполняющая значительную часть региональной ловушки, образованной комбинацией сводового поднятия и зоны выклинивания песчаников Вудбайн вверх по восстанию слоев в восточном направлении. Следовательно, необходимо установить, какие типы локальных ловушек могут быть встречены в разведываемой провинции и могут ли они содержать отдельные залежи нефти и газа.
Изучая разрез осадочного чехла перспективно нефтегазоносной провинции, можно составить некоторые представления о типе распространенных здесь локальных ловушек. Для этого следует изучить обнажения, которые обычно встречаются в периферических частях седиментационного бассейна¹ а также учесть все геологические материалы, полученные при бурении скважин. Естественно, что чем большее количество скважин пробурено в провинции, тем обильнее будут эти материалы, если, конечно, первичная регистрация и обработка данных бурения проведены достаточно тщательно.
В провинциях, где отмечается литологическая изменчивость отложений как в разрезе, так и по площади и где установлены поверхности несогласного залегания слоев, можно ожидать преобладания стратиграфических и комбинированных ловушек. Там же, где распространены преимущественно пластовые тела песчаников, следует ориентироваться на поиски структурных ловушек. В провинции с высоким рельефом вероятно существование гидродинамических градиентов и наклоненных водо-нефтяных контактов, в провинции с низким рельефом гидродинамические условия будут, по-видимому, менее сложными.
Целью изучения геологического строения региона является открытие новой нефтегазоносной провинции или расширение границ уже известной. Региональный анализ - это первый этап работы по выявлению локальных ловушек, к которым могут быть приурочены отдельные залежи или месторождения нефти и газа. Опыт разведочных работ, проведенных на всем земном шаре, убедительно доказывает, что каждая провинция содержит значительно большее количество гораздо более разнообразных по своему характеру локальных ловушек, чем это можно предсказать на основании анализа до начала буровых работ. Во многих регионах геология поверхности не отражает глубинное геологическое строение. Тем не менее в любой широко распространенной и достаточно мощной толще осадочных пород можно совершенно обоснованно предполагать существование таких особенностей строения, как фациальные замещения, линзовидные песчаные тела, органогенные рифы, складки и нарушения, не отражающиеся в слоях выше поверхности несогласия, а также глубокопогруженные складки и поднятия различной амплитуды вне зависимости от того, имеются ли данные поверхностной геологии, позволяющие предполагать развитие подобных геологических структур, или такие данные отсутствуют. Положение некоторых ловушек может быть установлено в результате картирования поверхности, но многие из них выявляются при проведении глубинного картирования.
За пределами Северной Америки при проведении большей части разведочных работ на ранних стадиях изучения регионов ориентировались на антиклинальные складки, обнаженные на поверхности, на поверхностные признаки нефти и другие локально проявляющиеся благоприятные признаки. Там, где были закартированы перспективные локальные ловушки, в дальнейшем производилось бурение, однако в тех районах, где геологическая съемка и геофизические исследования не давали возможности установить положение погребенных ловушек, объем буровых работ, как правило, был незначителен или бурения не производилось вообще. Поэтому во многих подобных недостаточно разведанных регионах могут быть открыты залежи, связанные со стратиграфическими ловушками [ловушками выклинивания]. Но для этого необходимо пробурить достаточное количество скважин, чтобы можно было произвести глубинное геологическое картирование и получить обоснованные параметры для интерпретации данных геофизических исследований.
Заключение
В заключение можно задать вопрос: остались ли еще на земном шаре неоткрытые и неразведанные нефтегазоносные провинции? Нет сомнения, что ответ на него будет положительным. Более того, таких провинций множество. Даже на территории Соединенных Штатов Америки, где на протяжении длительного времени проводились наиболее интенсивные по сравнению с любой другой страной в мире поисковые работы, еще имеется много обширных неразведанных или разведанных только частично регионов, высокоперспективных в отношении нефтегазоносности [30]. Начиная с 1859 г., когда Дрейк пробурил первую скважину на нефть, и до настоящего времени разведочными работами непрерывно охватываются все новые нефтегазоносные провинции. Однако в любое время геологи имели в запасе еще две или три провинции, ждущие своей очереди на разведку. Кроме того, в пределах каждой разведываемой провинции выявляются новые перспективные площади, устанавливаются новые, более глубокозалегающие продуктивные горизонты или производится переоценка потенциальных возможностей значительных территорий, до этого рассматривавшихся как неперспективные, а провинции, которые, как полагали ранее, имеют простое строение, оказываются сложными, состоящими из многих субпровинций. Поэтому какая-либо однажды открытая провинция, видимо, никогда не исчерпывает полностью своих возможностей, пока разведочные работы в ней будут проводиться достаточно интенсивно, во всяком случае на протяжении нескольких десятилетий. В качестве примера можно привести восточную Оклахому, где первые промышленные залежи углеводородов были выявлены еще в 1903 г. и до сих пор делаются новые открытия. Другим примером является регион западного Техаса - Нью-Мексико (см. фиг. 3-8, 5-16), где крупнейшие залежи углеводородов были открыты четверть столетия спустя после начала разведочных работ. И если на территории США, где пробурено более полумиллиона скважин, дающих промышленные притоки нефти и газа, и еще большее количество сухих и не эксплуатируемых в настоящее время скважин, перспективно нефтегазоносные районы многочисленны, то в седиментационных бассейнах других стран земного шара возможности поисков новых нефтегазоносных провинций практически неограниченны.
Цитированная литература
1. Weeks L.G., Concerning Estimates of Potential Oil Reserves, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 34, p. 1951, 1950.
2. White D., Some Relations in Origin Between Coal and Petroleum, Journ. Wash. Acad. Sci., 5, pp. 189-212, 1915.
3. ThomW.T., Jr., Present Status of the Carbon-Ratio Theory, in Problems of Petroleum Geology, Am. Assoc. Petrol. Geoly, Tulsa, Okla., pp. 69-95, 1934.
4. Там же, стр. 71-75, 1934. Postley О.С, Natural Gas Developments, and Possibilities East of the Main Oil and Gas Fields of Appalachian Region, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 19, p. 857. fig. 1, and p. 860, fig. 2, 1935. Hendricks T.A., Carbon Ratios in Part of Arkansas-Oklahoma Coal Field. Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 19, p. 938, fig. 1, 1935.
5. Thom W.Т., J г., op. cit. (note 3), pp. 86 and 87, figs. 1 and 2, carbon ratios of United States.
6. Fuller M.L., Carbon Ratios in Carboniferous Coals of Oklahoma, and Their Relation to Petroleum, Econ. Geol., 15, p. 226, 1920.
7. Thom W. Т., Jr., op. cit. (note 3), pp. 84-85.
8. Reeves F., The Carbon-ratio Theory in the Light of Hilt's Law, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 12, pp. 795-823, 1928.
9. Thom W.Т., op. cit. (note 3), pp. 82 and 84.
10. Dоrseу G.E., The Present Status of the Carbon-ratio Theory, Bull. Am. Ass Petrol. Geol., pp. 455-463, 1927.
11. Hilt C, Die Beziehungen zwischen der Zusammensetzung und den technischen Eig schaften der Steinkohlen, Zeitsch. des Ver. Deutscher Ingn., 17, Heft 4, pp. 194-- -1873.
12. Russell W.L., Relation Between Isocarbs and Oil and Gas Production in Kent Ecol., Geol., 20, pp. 254-255, 1925.
13. Heск Е.Т., Regional Metamorphism of Coal in Southeastern West Virgnia. E Am. Assoc. Petrol. Geol., 27, pp. 1194-1227 1943.
Пропуск стр. 603-604
Глава 15 Перспективы нефтегазоносности¹
|
|
|
