2. Геологическая характеристика месторождений (стратиграфия, тектоника, нефтегазоносность).

Стратиграфия (от лат. stratum — настил, слой и греч. γραφο — пишу, черчу, рисую) — наука, раздел геологии, об определении относительного геологического возраста осадочных горных пород, расчленении толщ пород и корреляции различных геологических образований. Одним из основных источников данных для стратиграфии является палеонтологические определения. В археологии стратиграфией называют взаимное расположение культурных слоев относительно друг друга и перекрывающих их природных пород, установление которого имеет критическую важность для датирования находок (стратиграфический метод датирования, планиграфия).

Теоретическую основу стратиграфии составляют два принципа: закон напластования Стено и закон соответствия флоры и фауны Гексли. Согласно закону напластования, введенному в науку Николасом Стено в XVII веке, выше лежащие пласты горных пород, как правило, являются более молодыми, чем залегающие глубже. Согласно принципу Гексли слои, в которых содержатся ископаемые остатки одинаковых видов живых организмов, имеют одинаковый возраст.

Конкретные названия системам (периодам) давали по разным признакам. Чаще всего использовали географические названия. Так, название кембрийской системы происходит от лат. Cambria — названия Уэльса, когда он был в составе Римской империи, девонской — от графства Девоншир в Англии, пермской — от г. Перми, юрской — от гор Юра́ в Европе. В честь древних племен названы вендская (славянское племя ве́нды), ордовикская и силурийская (племена кельтов ордо́вики и силу́ры) системы. Реже использовались названия, связанные с составом пород.

Каменноугольная система названа из-за большого количества угольных пластов, а меловая — из-за широкого распространения писчего мела.

Текто́ника плит — современная геологическая теория о движении литосферы, согласно которой земная кора состоит из относительно целостных блоков — плит, которые находятся в постоянном движении относительно друг друга. При этом в зонах расширения (срединно-океанических хребтах и континентальных рифтах) в результате спрединга (англ. seafloor spreading — растекание морского дна) образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции. Теория тектоники плит объясняет возникновение землетрясений, вулканическую деятельность и процессы горообразования, по большей части приуроченные к границам плит.

Впервые идея о движении блоков коры была высказана в теории дрейфа континентов, предложенной Альфредом Вегенером в 1920-х годах. Эта теория была первоначально отвергнута. Возрождение идеи о движениях в твёрдой оболочке Земли («мобилизм») произошло в 1960-х годах, когда в результате исследований рельефа и геологии океанического дна были получены данные, свидетельствующие о процессах расширения (спрединга) океанической коры и пододвигания одних частей коры под другие (субдукции). Объединение этих представлений со старой теорией дрейфа материков породило современную теорию тектоники плит, которая вскоре стала общепринятой концепцией в науках о Земле.

В теории тектоники плит ключевое положение занимает понятие геодинамической обстановки — характерной геологической структуры с определённым соотношением плит. В одной и той же геодинамической обстановке происходят однотипные тектонические, магматические, сейсмические и геохимические процессы.

Сейчас тектонику уже нельзя рассматривать как чисто геологическую концепцию. Она играет ключевую роль во всех науках о Земле, в ней выделилось несколько методических подходов с разными базовыми понятиями и принципами.

С точки зрения кинематического подхода, движения плит можно описать геометрическими законами перемещения фигур на сфере. Земля рассматривается как мозаика плит разного размера, перемещающихся относительно друг друга и самой планеты. Палеомагнитные данные позволяют восстановить положение магнитного полюса относительно каждой плиты на разные моменты времени. Обобщение данных по разным плитам привело к реконструкции всей последовательности относительных перемещений плит. Объединения этих данных с информацией, полученной из неподвижных горячих точек, сделало возможным определить абсолютные перемещения плит и историю движения магнитных полюсов Земли.

Теплофизический подход рассматривает Землю как тепловую машину, в которой тепловая энергия частично превращается в механическую. В рамках этого подхода движение вещества во внутренних слоях Земли моделируется как поток вязкой жидкости, описываемый уравнениями Навье — Стокса. Мантийная конвекция сопровождается фазовыми переходами и химическими реакциями, которые играют определяющую роль в структуре мантийных течений. Основываясь на данных геофизического зондирования, результатах теплофизических экспериментов и аналитических и численных расчётах, учёные пытаются детализировать структуру мантийной конвекции, найти скорости потоков и другие важные характеристики глубинных процессов. Особенно важны эти данные для понимания строения самых глубоких частей Земли — нижней мантии и ядра, которые недоступны для непосредственного изучения, но, несомненно, оказывают огромное влияние на процессы, идущие на поверхности планеты.

Геохимический подход. Для геохимии тектоника плит важна как механизм непрерывного обмена веществом и энергией между различными оболочками Земли. Для каждой геодинамической обстановки характерны специфические ассоциации горных пород. В свою очередь, по этим характерным особенностям можно определить геодинамическую обстановку, в которой образовалась порода.

Исторический подход. В смысле истории планеты Земля, тектоника плит — это история соединяющихся и раскалывающихся континентов, рождения и угасания вулканических цепей, появления и закрытия океанов и морей. Сейчас для крупных блоков коры история перемещений установлена с большой детальностью и за значительный промежуток времени, но для небольших плит методические трудности много большие. Самые сложные геодинамические процессы происходят в зонах столкновения плит, где образуются горные цепи, сложенные множеством мелких разнородных блоков — террейнов. При изучении Скалистых гор зародилось особое направление геологических исследований — террейновый анализ, который вобрал в себя комплекс методов, по выделению террейнов и реконструкции их истории.

Нефтегазоносный пласт – слой или массив пористой горной породы-коллектора, насыщенный нефтью с растворённым газом. Массив может быть как полностью, от кровли до подошвы, насыщен нефтью, так и частично, подстилаясь водонасыщеной частью (см. Нефтенасыщеность и Сегрегация нефти). Около 70% нефтегазоносных пластов это преимущественно песчаники и алевролиты, различные по структуре известняки и доломиты, или, что реже, чередование карбонатных и терригенных пород, а также метаморфические и другие породы. Мощность нефтегазоносных пластов колеблется от нескольких метров до нескольких десятков или, иногда, сотен метров. Наиболее распространены нефтегазоносные пласты мощностью от 10 до 20 м. Нефтегазоносные массивы карбонатных пород, в частности рифовых, могут иметь мощности, превышающие сотни метров. В разрезе нефтяных месторождений может находиться несколько десятков нефтегазоносных пластов. В скважинах нефтегазоносные пласты устанавливаются по керну и каротажными исследованиями.

Задача заключается в выделении в разрезе коллекторов, способных отдавать нефть или газ в промышленном количестве. Такая способность коллекторов определяется в первую очередь их нефтегазонасыщенностью и зависит от ряда причин: абсолютной проницаемости, относительной проницаемости для нефти, газа и воды, градиента давления, литологических и физико-химических свойств породы, нефти и др. В зависимости от проницаемости различных пластов, строения их порового пространства, глинистости и других факторов устанавливается различная связь между коэффициентом водонасыщенности kв  и промышленной нефтегазоносностью.

Критические значения коэффициента водонасыщенности kв. кр, соответствующие максимальному содержанию пластовой воды, при котором из пласта все еще будут поступать свободные от воды нефть или газ, для данного пласта или типа пластов устанавливают, сопоставляя значения kв с результатами опробования ранее пробуренных скважин. Если kв<kв. кр, пласт следует считать промышленно продуктивным, при kв>kв. кр пласт водоносный или решение является сомнительным, требующим опробования.

Для оценки промышленной нефтегазоносности пласта практический интерес представляет также минимальная величина («критическое значение») коэффициента увеличения сопротивления Рн, когда пласт остается еще промышленно нефтегазоносным. Значение Рн. кр для разных пластов определяется в соответствии с kв. кр. Если Рп больше Рн. кр, пласт следует считать нефтегазоносным, а если меньше — водоносным или сомнительным (требующим дальнейшего изучения).

Из фактических данных известно, что чем больше зернистость породы и чем меньше содержание глинистого материала в ней, тем при больших значениях Рн пласт начинает отдавать нефть или газ. С ухудшением коллекторских свойств пласта (увеличением глинистости) возрастает содержание связанной воды в пласте (увеличиваются kв и kв. кр) и соответственно снижаются значения Рн и Рн.кр. Мелкозернистые коллекторы, содержащие большое количество глинистого материала, могут отдавать нефть или газ при Рн=2 (майкопские песчаники Северного Кавказа). Для хорошо отсортированных пластов песчаника, например девонских отложений Башкирии и Татарии, промышленные притоки нефти можно получить при Рн>12.

Известно также, что чем меньше Рн.кр, тем менее благоприятны условия для определения нефтегазоносности по данным сопротивления пластов.

В некоторых районах для отдельных пластов или группы пластов, характеризующихся постоянством пористости, степени цементации, минерализации пластовой воды и других свойств, устанавливается тесная связь между промышленной нефтегазоносностью пластов и их удельным сопротивлением ρп. Для таких пластов определяют минимальное (критическое) удельное сопротивление пласта ρп. кр, при котором пласт промышленно нефтегазоносен. Оценка промышленной нефтегазоносности пласта в этих случаях в виде исключения возможна по ρп.