6.2. Ловушки нефти и газа Ловушкой называется часть природного резервуара, в котором могут экранироваться нефть и газ и может образоваться их скопление.
Любая ловушка представляет собой трехмерную объемную форму, в которой в силу емкостных, фильтрационных и экранирующих свойств накапливаются и сохраняются углеводороды.
Наиболее простым и распространенным случаем образования ловушки является смятие пластового или массивного природного резервуара под воздействием складкообразовательных тектонических движений в антиклинальную структуру (рис. 6.4.).
Если в изогнутый в виде свода проницаемый пласт, перекрытый непроницаемыми породами, попадут нефть, газ и вода, то, распределяясь согласно плотностям, нефть и газ займут верхнюю часть сводового изгиба и будут изолированы сверху непроницаемыми породами, а снизу водой.
Рис. 6.4. Объемная модель антиклинальной ловушки:
1 — изогипсы кровли, м; 2 — песчаники; 3 — глины
Образование ловушки возможно, когда проницаемый пласт вверх по восстанию полностью выклинивается в непроницаемых породах или когда создаются другие литологические барьеры на путях миграции (литологические ловушки).
Ловушки нефти и газа в разных типах природных резервуарах
В пластовых и массивных резервуарах ловушками для нефти являются сводовые изгибы пластов или верхние части рифовых массивов; литологически замкнутый (линзовидный) природный резервуар сам является ловушкой для нефти и газа.
Все наиболее распространенные в природе ловушки нефти и газа можно разделить на четыре типа: 1) связанные со структурными дислокациями, 2) рифогенные, 3) стратиграфически экранированные, 4) литологически ограниченные. В практике разведочных работ на нефть и газ первый тип называют антиклинальными ловушками, а ловушки трех последних типов относят к категории неантиклинальных.
В ловушках, образовавшихся в результате складчатости, известно наибольшее число залежей нефти и газа. Антиклинальные ловушки обычно охватывают всю толщу осадочных пород. Типы структур могут быть самыми различными — от пологих куполов до длинных антиклиналей с симметричными или асимметричными (рис.) крыльями.
Размеры структурных ловушек также различны. Площадь отдельных структур достигает 5 тыс. км2, высота складок может колебаться от единиц до 1000 м и более. Некоторые складки могут меняться по форме или смещаться с глубиной, в связи с чем наблюдается несовпадение структурных планов на различных глубинах.
Тектонические нарушения — сбросы, взбросы, надвиги — часто осложняют складки, изменяют их структуру и влияют на условия скопления нефти и газа. Обусловливая смещение слоев, они иногда приводят к разрушению залежей или их тектоническому экранированию. На отдельных месторождениях в складчатых областях наблюдаются многочисленные тектонические нарушения, что приводит к образованию большого числа самостоятельных залежей в тектонически экранированных ловушках.
Неантиклинальные ловушки могут образоваться как при осадконакоплении, так и при последующих денудационных и эрозионных процессах. Породы-коллекторы в результате фациальных замещений нередко могут переходить в латеральном направлении в непроницаемые породы и создавать ловушки нефти и газа литологического типа. Для формирования ловушек подобного типа необходимо не только замещение песчаных отложений глинистыми, но и наличие наклона пластов, возникшего в результате тектонических движений и приведшего к образованию замка ловушки. В процессе осадконакопления возможно образование песчаных тел линзовидной формы, заключенных в слабопроницаемых породах. Залежи обычно приурочены к линзам с повышенной пористостью и проницаемостью.
Литологические ловушки, сформированные в руслах рек. Неантиклинальные ловушки нефти и газа могут образоваться в руслах палеорек (рис. 6.5). В ловушках подобного типа литологические барьеры создаются под воздействием эрозионно-аккумулятивных процессов, когда в результате эрозии образуются врезы, в которых впоследствии накапливаются песчано-алевритовые породы. Обычно это линейно вытянутые песчаные тела в руслах палеорек и подводных палеотечений.
Рис. 6.5. Схематическая карта и разрез ловушки, образованной в русле реки:
1— зона возможного распространения залежи; 2 — глины
Впервые залежи подобного типа были выделены И. М. Губкиным в Майкопском районе Предкавказья под названием рукавообразных.
Рифовые ловушки образуются благодаря процессам последовательного накопления осадков за счет жизнедеятельности рифостроящих организмов. Для них характерны горизонтальное или наклоненное положение нижней поверхности и выпуклая форма кровли (рис. 6.6).
Рис. 6.6. Геологический разрез газового месторождения Уртабулак: 1 —соли; 2 — ангидриды; 3 — известняки; 4 — песчаники; 5 — глины;
6 — залежь газа в рифогенных образованиях; 7 — газоводяной контакт
Эти обстоятельства обусловливают возможность аккумуляции углеводородов и сохранения залежей. Склоны рифов обычно довольно крутые. Рифовые ловушки обладают весьма своеобразным и сложным строением природного резервуара, для которого характерна большая пестрота в распределении пористых и проницаемых участков даже в пределах одного рифа. Рифовые ловушки наиболее значимы с точки зрения нефте-газонакопления среди неантиклинальных ловушек и широко распространены во многих районах земного шара. К ним приурочены крупные залежи нефти и газа в США и Канаде. В России залежи в рифовых ловушках известны в Камско-Кинельской системе прогибов Волго-Уральской провинции.
Литологические ловушки в баровых телах представляют собой аккумулятивные песчаные тела, сформированные в прибрежной полосе моря (прибрежные бары) или в устьях рек (устьевые бары) благодаря поступлению песчаного материала с суши. При выходе баров на поверхность (регрессивные бары) или при их погружении (трансгрессивные бары) происходит фациальное замещение песчаников алевролитами и глинистыми породами. Образуется ловушка литологического типа, для нее характерны горизонтальное или наклоненное положение нижней поверхности и выпуклая форма кровли.
Литологические ловушки других типов могут быть обусловлены:
неравномерным уплотнением и цементацией,
доломитизацией,
заполнением пор кальцитом и солью,
образованием трещин в непроницаемых породах.
Для всех описанных примеров ловушек неантиклинального типа характерно образование барьера и выпуклой емкости, главным образом за счет литологических факторов, в связи с чем они относятся к классу литологических ловушек.
Образование структурно-литологических ловушек обусловлено как литологическими, так и структурными причинами. К этому типу относятся ловушки фациальных замещений на локальных структурах. Они достаточно широко распространены в большинстве нефтегазоносных областей мира. Ловушки этого типа могут образоваться как в процессе непрерывного осадконакопления на склонах антиклинальной структуры в момент ее роста, так и в результате накопления осадков на сформировавшихся положительных структурных формах.
Стратиграфические ловушки образуются в результате срезания природных резервуаров и их перекрытия более молодыми отложениями с образованием стратиграфических несогласий (рис. 6.7).
Рис. 6.7. Модель ловушки, образованной в результате стратиграфически несогласного перекрытия пластов-коллекторов непроницаемыми породами:
1 – песчаники; 2 – глины; 3 – поверхность стратиграфического несогласия; 4 – изогипсы кровли, м.
По условиям образования эти ловушки делятся на две группы:
первая группа ловушек формируется под воздействием только денудационных процессов, структурный фактор в этом случае не участвует в образовании объемной формы, в которой возможна локализация скоплений нефти и газа.
Вторая - связана с несогласным перекрытием проницаемых пород непроницаемыми и их изгибом в положительную структурную форму под воздействием тектонических движений.
Ловушки нефти и газа могут образоваться и в эрозионных выступах кристаллического фундамента, если в результате выветривания последние могут служить резервуаром углеводородов (рис. 6.8).
Рис. 6.8. Ловушка в эрозионном выступе кристаллического фундамента
.
Ловушки второй группы выделяются как структурно-стратиграфические, так как в их формировании наряду с размывом и последующим несогласным перекрытием важную роль играют структурные деформации пластов (рис. 6.8).
Рис. 6.8. Принципиальная схема залегания нефти в структурно-стратиграфической ловушки (по Б. С. Воробьеву):
1 — залежи нефти; 2 — водоносные части пластовых резервуаров; 3 — нефтегазоупорная толща (пересажская свита);
4 — глины; 5 — поверхность стратиграфического несогласия
В настоящее время известно значительное число залежей в структурно-стратиграфических ловушках. Такие ловушки могут иметь самую различную форму. Наиболее широко распространены сводовые ловушки, образующиеся при перекрытии изогнутых срезанных пластов-коллекторов непроницаемыми породами.
Открытие залежей в неантиклинальных ловушках является важной актуальной задачей, так как в большинстве «старых» районов с развитой нефтегазодобывающей промышленностью практически исчерпан фонд антиклинальных структур.