Глава 12 литолого-фациальные обстановки формирования

ПРИРОДНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ НЕФТИ И ГАЗА

Формирование осадочных природных резервуаров нефти и газа осу-ществляется многостадийно, однако размер и форма большинства из них закладываются на стадии седиментогенеза. В последующие стадии – при диагенезе, катагенезе, гипергенезе происходит формирование и изменение коллекторских и экранирующих свойств пород. При глубоком катагезе возможно также изменение формы и размера природного резервуара. Если в строении природного резервуара участвуют магматические и метамор-фические породы, ведущими процессами в формировании коллектора ока-зываются гипергенные, а также растрескивание пород. Как правило, маг-матические, метаморфические породы и кора выветривания выполняют роль коллекторов и не встречаются в качестве флюидоупоров.

В осадочных породах коллекторами являются, главным образом, пес-чаные, алевритовые породы, известняки, доломиты и переходные между ними разности. Следовательно, для формирования коллекторского тела, внутри которого может происходить миграция и перераспределение флюи-дов, необходимы условия, благоприятные для формирования отмеченных осадочных пород.

Для формирования песчаных и алевритовых пород благоприятны фа-ции прибрежно-морские мелкового шельфа, дельтовые, русловые (равнин-ных рек), пустынь. Для формирования известняковых пород-коллекторов наиболее благоприятны фации шельфа и древних, относительно мелковод-ных эпиконтинентальных морей в областях с теплым климатом, с благо-приятными условиями для развития фауны и флоры. Для формирования доломитовых пластов, благоприятны фации засолоненных лагун в облас-тях с жарким, засушливым климатом.

Для формирования флюидоупоров нужны иные фациальные обста-новки. В качестве флюидоупоров чаще всего выступают глинистые поро-ды, каменная соль, ангидриты. Исходя из этого благоприятны во всех слу-чаях водная среда, равнинный рельеф, стабильный тектонический режим в течение продолжительного времени, высокая скорость осадконакопления.

Для формирования глинистых флюидоупоров благоприятны фации шельфа. В случае пенепленизации прилегающей суши это может быть мелкий шельф. В условиях сильно пересеченного рельефа суши для накоп-ления глинистых отложений более благоприятен глубокий шельф (глуби-ны более 70 км). Глинистые флюидоупоры могут также образовываться во внутриконтинентальных морях и крупных озерах (типа Каспийского моря). Менее благоприятны дельтовые фации из-за большей примеси в глини-стых отложениях обломочного материала, литологического замещения их алевритовыми и песчаными образованиями, линзовидной формой геологи-ческих тел. Соляные и сульфатные флюидоупоры формируются в крупных

130

озерах или мелководных внутриконтинентальных морях (типа кунгурского в Волго-Уральской провинции), в обстановках аридного климата.

Таким образом, для формирования природного резервуара обстановка осадконакопления в бассейне седиментации должна, по крайней мере, трижды меняться – первоначально она должна благоприятстсвовать фор-мированию породы-флюидоупора, затем породы-коллекторы и снова по-роды-флюидоупора. Такое чередование типов пород может быть обуслов-лено глобальными изменениями геологических обстановок. В этом случае природные резервуары распространены регионально, охватывают сотни тысяч квадратных километров. Помимо этого природные резервуары мо-гут образовываться и при местном изменении обстановок осадконакопле-ния или при периодической миграции фаций. В этих случаях в одном и том же пункте попеременно откладываются породы-флюидоупоры – породы-коллекторы – породы-флюидоупоры. Природные резервуары при этом имеют ограниченное распространение по площади. Большинство литоло-гически ограниченных природных резервуаров имеют такой генезис.

Необходимые условия для формирования месторождений-гигантов – наличие ловушки и источника углеводородов. Большинство ловушек, из-вестных к настоящему времени гигантских месторождений, сформировалось под действием тектонических факторов, которые, однако, проявляются эф-фективно только при наличии соответствующего литологического обеспече-ния. Геологическое тело, представляющее вместилище углеводородов в ло-вушке, должно обладать большой емкостью. Образование последней воз-можно по крайней мере при одном из трех условий: большой мощности, ши-роком распространении или высокой пористости пород. Возможно также со-четание всех этих условий. Емкость должна быть ограничена в пространстве, поэтому следующее условие – наличие надежных экранирующих толщ, не позволяющих углеводородам мигрировать из ловушки. Такое литологиче-ское обеспечение возникает в разных седиментационных обстановках.

Образованию коллектора большой мощности способствует большая скорость осадконакопления и стабильность физико-географической обста-новки в течение длительного времени. Большая площадь распространения пород-коллекторов обеспечивается сходством фациальной обстановки на значительной территории, благоприятной для формирования песчано-алевритовых или карбонатных геологических тел (основных коллекторов нефти и газа). Пористость пород-коллекторов, отражающаяся на емкости ловушки, также связана с литологическими процессами – седиментоген-ными и катагенными. Естественно, чем выше пористость коллектора, тем больше емкость ловушки при прочих равных условиях.

Непременный признак надежности экранирующего тела, помимо со-ответствующих свойств пород, – отсутствие проницаемых окон и широкая распространенность, обеспечивающая надежное перекрытие коллектор-ского тела ловушки и нефтегазоматеринских толщ.

131

С литологических позиций наиболее благоприятные физико-географ-ические условия, обеспечивающие создание фундамента для формирования крупных и гигантских природных резервуаров и антиклинальных ловушек нефти и газа, существуют в областях шельфа, в эпиконтинентальных морях платформенных областей. Именно здесь, в условиях равнинного рельефа в результате смены физико-географической обстановки, на большой площади накапливаются толщи осадков, из которых впоследствии формируются поро-ды-коллекторы и породы-экраны. Если складкообразование произойдет до погружения пород на большие глубины и до проявления стресса, то в образо-вавшихся ловушках породы-коллекторы могут сохранять высокую порис-тость. Благоприятны для формирования крупных и гигантских ловушек неф-ти и газа значительные по площади рифовые массивы, имеющие высоту до 800–1000 м. Крупные ловушки и месторождения газа известны и в континен-тальных образованиях – озерных и эоловых (дюны).

Наличие ловушек обязательное, но недостаточное условие для фор-мирования гигантских месторождений. Необходимы углеводороды и пути для их миграции в ловушки. Следовательно для образования гигантских скоплений углеводородов необходима, как исходное условие, обстановка, благоприятная для бурного развития фауны и флоры, накопления и сохра-нения значительных количеств органического вещества в осадочных обра-зованиях с последующим преобразованием его в углеводороды. Обычно наиболее высокие концентрации органического вещества ассоциируют с глинистыми породами (до 10–12 %, а иногда и выше), в меньшей степени – с карбонатными. Таким образом, для формирования гигантских месторож-дений нефти и газа необходимы мощные нефтегазопроизводящие толщи (которые одновременно могут быть и экранирующими). Если последние находятся на значительном удалении от ловушки и в ее направлении от-сутствуют пути миграции флюидов, то потенциальные возможности обра-зования гигантских месторождений углеводородов могут не реализоваться.

Облик и качество природных резервуаров нередко в значительной мере определяются вторичными преобразованиями. Процессы катагенеза и гипер-генеза могут существенно извенить форму и размер природных резервуаров, наполненных природными водами. На больших глубинах чаще всего проис-ходит уплотнение пород, выделение минеральных образований в поровом пространстве и трещинах. В связи с этим на больших глубинах чаще всего можно ожидать уменьшение размера и мощности природного резервуара. В зоне гипергенеза, близ поверхности, создаются благоприятные условия для растворения ряда природных соединений (в частности карбонатов), что мо-жет привести к увеличению размера и емкости природного резервуара.

В случае заполнения природного резервуара углеводородами, вторич-ные процессы идут иначе. Растворение природных соединений и мине-ральное новообразование – процессы электролитические. Они происходят на стадии катагенеза при активном участии воды и растворенных в ней

132

химически активных компонентов. Углеводороды (нефть, конденсат) от-носятся к диэлектрикам, поэтому, находясь в поровом пространстве пород и трещинах, они препятствуют течению катагенетических процессов. Это явление может быть использовано для ориентировочного определения времени поступления нефти в коллектор и времени формирования залежи.

Контрольные вопросы

Какие разности являются коллекторами в осадочных породах?

Какие фации благоприятны для формирования песчаных и алеври-товых пород?

Какие фации благоприятны для формирования известняковых пород?

Какие фации благоприятны для формирования доломитовых пластов?

Что необходимо для формирования флюидоупоров?

Какие необходимы условия для формирования месторождений-гигантов?

Что способстует образованию коллектора?

Назовите непременный признак надежности экранирующего тела?

133