книги из ГПНТБ / Завьялов В.М. Условия аккумуляции нефти и газа и закономерности размещения их в Днепропетровско-Донецкой впадине

93

установленной нефтегазоносностыо. Это подтверждено практикой как в СССР, так и за рубежом. В целом по Союзу, согласно дан­

месторождений по числу, положительно оцененных структур соста­ вила 34,5%, а успешность поисков новых залежей — 50%. Косвен­ ным подтверждением возрастания геологической эффективности по­ исково-разведочных работ с увеличением глубины исследований мо­ жет являться и характер изменения коэффициента открытия место­

Таким образом, результатами поисково-разведочных работ под­ тверждается одна из закономерностей распределения скоплений нефти и газа в осадочном чехле земной коры, заключающаяся в том, что если нефть или газ выявлены в каких-либо горизонтах раз­ реза, то в той или иной степени будут нефтегазоносными и нижезалегающие стратиграфические комплексы.

Если успешность поисков во впадине новых залежей нефти и га­ за на глубине свыше 3500 м значительно выше, чем поисков новых месторождений, то результативность поисков новых месторождений по числу положительно оцененных структур до глубины 3500 м и ниже ее весьма близки — соответственно 38% и 34,5%. О практичес­ ки одинаковой успешности поисков новых месторождений на раз­ личных глубинах свидетельствуют также результаты поискового бурения в целом по СССР (Гольбрайх, 1970). Однако здесь следует учитывать и более низкое качество подготовки структур геофизиче­ скими методами по нижним горизонтам осадочного комплекса, что отражается на успешности поисков глубоких залежей.

Анализируя геологические результаты поисково-разведочных ра­ бот на больших глубинах, мы должны отметить, прежде всего, те из них, которые позволяют надеяться на получение значитель­ ного прироста запасов нефти и газа и на других площадях Дне­ провско-Донецкой впадины, еще не исследованных глубоким бу­ рением.

Очень важно, что при наличии на месторождении нескольких этажей нефтегазоносности, нижние этажи по размерам площади

94

превосходят верхние. Это особенно показательно по СолоховскоДиканьскому и Глинско-Розбышевскому валам.

Примечательно также и то, что увеличение глубины поисков под отдельными моноклиналями, флексурами, структурными носами, выявленными по верхним горизонтам осадочной толщи, приводит к открытию на больших глубинах структур антиклинального типа, содержащих залежи (Суходоловское месторождение). Интересно, что с переходом исследований на большие глубины были открыты залежи на моноклиналях (Руденковское месторождение), чего не наблюдалось при поисках скоплений углеводородов в верхних гори­ зонтах осадочного комплекса.

Резюмируя вышеизложенное, можно сказать, что результаты поисково-разведочных работ на больших глубинах в ДнепровскоДонецкой впадине свидетельствуют о высоких перспективах освое­ ния здесь глубоких и сверхглубоких залежей нефти и газа; они да­ ют основание решительно вводить в разведку новые перспективные зоны и участки, где нефтегазоносные комплексы залегают на боль­ ших глубинах. Продолжая эти работы, следует иметь в виду уста­ новленную практикой высокую эффективность поисков залежей в нижних горизонтах осадочного комплекса на площадях с выявлен­ ной нефтегазоносиостыо. По-видимому, целесообразно бурение сверхглубоких скважин проводить в первую очередь на тех место­ рождениях, для которых характерны большие интервалы промыш­ ленной нефтегазоносное™ и крупные скопления углеводородов (Шебелинское, Ефремовское, Глинско-Розбышевское, ЗападноКр'естищеиское, Солоховское, Рыбальское и др.).

При исследовании глубокозалегающих горизонтов осадочного чехла земной коры учитываются закономерности, отражающие ос­ новные особенности распределения скоплений углеводородов. Од­ нако приходится сталкиваться с такими дискуссионными вопроса­ ми, как возможность присутствия на больших глубинах коллекторов достаточной емкости и надежных покрышек, характер .изменения вниз по разрезу соотношения между запасами нефти и газа, прове­ дение нижней границы промышленной нефтегазоносное™ и т. п.

Установление большого влияния региональных слабопроницае­ мых толщ на распределение скоплений углеводородов заставляет внимательно отнестись к выяснению возможности существования на больших глубинах надежных покрышек и к их размещению в разоезе и на площади исследуемого региона.

Следует заметить, что до недавнего времени роль покрышек как

95

региональных экранов, обусловливающих распределение в осадоч­ ном чехле основных стратиграфических этажей нефтегазоносное™,, не привлекала к себе должного внимания геологов-нефтяников.

Главный интерес при рассмотрении перспектив нефтегазоносностн глубокозалегающих отложений обычно вызывают породы-кол­ лекторы, так как довольно распространены опасения,что низкая по­ ристость и плохая проницаемость гранулярных коллекторов на боль­ ших глубинах не позволяют ожидать открытия здесь крупных мес-4 торождений нефти и газа. Но хотя практика разведочного бурения и подтверждает во многих районах ухудшение с глубиной коллекторских свойств песчаных коллекторов с межзерновой пористостью, интенсивность и пределы этих изменений изучены весьма недоста­ точно. В ряде нефтегазоносных провинций значительные залежи нефти и газа встречены на глубине 5000—6000 м и более. Многие скважины, эксплуатирующие эти залежи, характеризуются боль­ шими дебитами, свидетельствующими о высоких коллекторских свойствах вмещающих пород. Согласно лабораторным данным, на многих площадях Днепровско-Донецкой впадины пористость на глубине 4000—4800 м практически не отличается от пористости от­ ложений, залегающих на значительно меньших глубинах. О высо­ ких значениях пористости и проницаемости глубоких горизонтов карбона свидетельствуют и значительные притоки нефти и газа.

Например, на Талалаевском месторождении из интервала 3750— 3762 м получен приток газа с дебитом 1,1 млн. м3 /сут и конденса­ та — 1000 м3/сут. На Руденковской площади с глубины 4400 м полу­ чен приток газа с дебитом 2 млн. м3 /сут. Приток нефти из интерва­

3714 м достиг 7,9 млн. м3/сут, а с глубины 4120—4290 м — 1,8 млн. м3 /сут. Подобные притоки нефти и газа получены и на других пло­ щадях: Глинско-Розбышевской, Машевской, Ефремовской, Крестищенской, Артюховской (Арсирий и др. «Об эффективности...», 1971).

Отметим также, что ухудшение с глубиной коллекторских свойств гранулярных коллекторов в определенной степени компен­ сируется возрастанием трещиноватости пород, емкость и прони­ цаемость карбонатных пород могут также улучшаться за счет растворения карбонатов горячими пластовыми флюидами, а повы­ шенные давления и температура способствуют большему насыще­ нию пород нефтью, уменьшая ее вязкость, увеличивая газонасы­ щенность и подвижность. Однако эти же факторы требуют для со­ хранения залежей нефти и газа в глубоких горизонтах осадочного комплекса наличия покрышек, обладающих хорошими изолирую­ щими свойствами.

с глубиной экранирующих свойств различных пород. Проведенные экспериментальные исследования по механике горных пород в ус-

96

ловиях, близких к природной обстановке на больших глубинах, позволили установить значительные изменения физических свойств пород. Особенно примечательны результаты исследований Дж. Хендина и Р. Хагера (Handin and Hager, 1957, 1958), рассмотренные в работах Л. Н. Розанова (1964, 1965), анализировавшего механизм образования локальных тектонических структур платформенного типа и связанной с ними тектонической трещиноватости.

Как свидетельствуют экспериментальные данные, прочность по­ род, а также их пластические свойства возрастают с повышением всестороннего давления при комнатной температуре. Испытывавшиеся породы (глинистый сланец, песчаник, ангидрит, известняк, доломит и др.), подвергнутые всестороннему давлению до 2000 кгс/см2 , что соответствует примерно статическому давлению на глубине 8000 м, показали различное изменение степени'своей плас­ тичности. Наибольшее повышение пластичности наблюдалось у из­ вестняков. Дж. Хендин и Р. Хагер отмечают, что уже с повышением всестороннего давления до 1000 кгс/см2 степень пластичности из­ вестняков резко возрастает и они могут; деформироваться без раз­ вития трещиноватости до 30%.

Большое влияние на физико-механические свойства пород ока­ зывает повышение температуры в земной коре. Опыты свидетель­ ствуют, что при повышении температуры при тех же давлениях различные осадочные породы ведут себя по-разному. Например в доломите, глинистом сланце и алевролите наблюдается уменьше­ ние прочности и пластичности. Прочность известняков, испытывавшихся в условиях всестороннего давления 1000 и 2000 кгс/см2 , воз­ растает до температуры 150°С, а при дальнейшем ее увеличении снижается. Наиболее примечательно поведение ангидрита: при все­ стороннем давлении 2000 кгс/см2 1 прочность его с повышением тем­ пературы непрерывно растет.

Рассмотренные выше эксперименты проводились в условиях давления и температуры, близких к реально существующим в ниж­ них горизонтах осадочного комплекса многих нефтегазоносных провинций, в том числе и в Днепровско-Донецкой впадине. Следо­ вательно, можно высказать мнение, что в отличие от верхней части осадочного чехла земной коры, где основными нефтегазоупорами являются глинистые и соляные толщи, в нижних горизонтах по­ крышками служат также известняки и ангидриты (Завьялов, 1965). Не исключено, что на больших глубинах на отдельных площадях доминируют покрышки, представленные известняками и ангидри­ тами, так как соль ввиду ее исключительной пластичности может быть выжата из вмещающих отложений в соляные купола. Глинис­ тые породы вследствие развивающейся в них трещиноватости сле­ дует рассматривать как менее надежные экраны для глубинных скоплений углеводородов.

Следовательно, особенный интерес для поисков залежей нефти и газа на больших глубинах должны представлять осадочные бас­ сейны с развитием в нижних горизонтах соленосных и карбонат-

97

ных формаций, хемогенные толщи которых могут служить основ­ ными покрышками для глубинных скоплений углеводородов.

Главенствующая роль региональных слабопроницаемых толщ в распределении скоплений углеводородов должна быть учтена и при подсчете прогнозных запасов нефти и газа на больших глуби­ нах. Так, можно рекомендовать выделение в сводном разрезе ис­ следуемого района основных экранирующих и резервуарных ком­ плексов, как это в свое время предлагалось Б. С. Воробьевым^ (1967) с целью выбора наиболее перспективных для поисковых работ участков геологического разреза. В данном случае в зави­ симости от степени изученности региона расчленение разреза на экранирующие и резервуарные комплексы позволило бы в какой-то мере сузить диапазон его возможной нефтегазоносное™ и наметить под мощными толщами малопроницаемых; пород интервалы с наи­ более благоприятными для образования крупных залежей усло­ виями. Установление в сводном разрезе региональных покрышек

труднительнее выделение экранирующих толщ в бассейнах, пред­

выяснению изолирующих свойств глинистых и других пород. Зна­ ние экранирующих возможностей различных пород на больших глубинах позволит с большей уверенностью выделять региональ­ ные слабопроницаемые комплексы и ориентировать разведку.

Одним из наиболее сложных вопросов в прогнозировании неф­

земной коры по мере погружения наблюдается тенденция к пре­ обладанию газовых и газоконденсатных залежей над нефтяными

иоблегчению нефтей с глубиной. Подобная глубинная зональность

враспределении залежей установлена или намечается во многих нефтегазоносных провинциях СССР. Она характерна для девона Нижнего Поволжья и палеозоя Предуральского прогиба, мезозоя Северо-Западного Предкавказья и Мангышлака, кайнозоя Запад­ ной Туркмении и Предкарпатья и др. (Соколов, Лоджевская, 1967). С. 3 . Гольбрайх (1970), рассматривая результаты поисков нефти и газа в СССР на глубинах свыше 3500 м, отмечает, что в общем с глубиной наблюдается увеличение доли газовой фазы в составе углеводородных флюидов. Соотношение нефть — газ при

глубин обусловливает изменение представлений о характере неф­ тегазоносное™ давно известных зарубежных нефтегазодобываю­ щих районов. Так, в Пермском бассейне (США), который рассмат­ ривался ранее как преимущественно нефтеносный, в последние го-

98

ды на глубинах 5000—6600 м выявлено несколько крупных место­ рождений газа. Преобладание глубоких газовых скважин над неф­ тяными отмечается и в других районах Северной Америки (Запад­ ный Внутренний бассейн, район Голф-Кост).

В работе Н. Т. Линдтропа (1969) приведена диаграмма распро­ странения углеводородов в недрах с учетом геотермического гра­ диента (рис. 16), составленная К. К. Ландесом (Landes, 1967). Основываясь на анализе распределения запасов нефти и газа круп­ нейших и крупных месторождений по интервалам глубин за рубе­ жом и в СССР, а также учитывая данные К. К. Ландеса, Н. Т. Линд-

Апмиостаов АРалсоР Лелабзр Кубань Гол<р-Кост Озек-Суат Западная Сюиль-

175°С и высоких давлениях залежи нефти почти полностью подвер­ гаются деструкции, в результате которой образуются газоконден­ сат и метан. По мнению названного автора, возможность нахож­ дения промышленных скоплений нефти в гЛубокопогруженных го­

Днепровско-Донецкая впадина является преимущественно га­ зоносной областью, промышленные запасы газа которой превали­ руют над запасами нефти. При переходе к глубинам более 3500 м можно заметить увеличение доли газовой фазы в составе углеводо­ родных флюидов. Однако дать конкретное выражение этого соот­ ношения еще затруднительно. Мы не можем также определенно утверждать, что на северо-западных окраинах Донбасса, которые

99

до сих пор считались исключительно газоносной территорией, бу­ дут на больших глубинах встречаться только газовые залежи. И вот по каким соображениям.

Основываясь на установленных закономерностях размещения во впадине залежей нефти и газа, возможно ожидать, что значитель­ ные скопления углеводородов на северо-западных окраинах Дон­ басса должны содержаться в отложениях нижнего карбона — ре­ гионально нефтегазоносных во впадине. Глубина залегания этих отложений составляет 6000—7000 м и более. Ниже по разрезу оса­ дочного комплекса надежные покрышки, представленные соленосными и карбонатными толщами, находятся в отложениях девона.

сейне, где отсутствуют надежные нефтегазоупорные толщи в верх­ них горизонтах осадочного чехла, следами вертикальной мигра­ ции флюидов являются повышенные концентрации тяжелых угле­

тяные углеводороды должны были задерживаться под слабопро­ ницаемыми толщами. Поскольку карбонатные, сульфатно-галоген­ ные и глинистые толщи не являются абсолютно непроницаемыми покрышками, то при продвижении через них углеводородов воз­ можна естественная сепарация, заключающаяся в отделении кон­ денсата и формировании на его основе жидких скоплений углево­ дородов. Газ же, как более подвижный флюид, проник в верхние горизонты осадочного чехла. Таким образом, не исключена версятность существования в юго-восточной части впадины на больших глубинах в отложениях нижнего карбона, и девона не только газо­ вых, но и газоконденсатных и нефтегазовых залежей, сформиро­ вавшихся в интервалах разреза, где по геологическим причинам имела место задержка вертикальной миграции углеводородов. До­ казательством продолжающегося притока углеводородов является само существование здесь крупных газовых месторождений в верх­ них горизонтах осадочного комплекса.

Заканчивая данную главу, следует остановиться и на вопросе установления нижней границы промышленной нефтегазоносности.

Вертикальная зональность распределения различных углеводо­ родов в разрезе осадочной оболочки Земли рассматривалась во многих трудах. Предложен ряд схем, общим для которых является предсказание сокращения с глубиной запасов нефти; предполага­ ется, что на глубинах более 6000—8000 м могут существовать толь­

100

ГЛАВА VI

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОИСКОВО-

РА З В Е Д О Ч Н Ы Х РАБОТ

Ввосьмой пятилетке нефтегазодобывающая промышленность Украинской ССР добилась значительных успехов: добыча нефти увеличилась с 9,3 до 13,9 млн. т, а газа — с 43,6 до 61 млрд. м3 . Особенный рост добычи отмечен в Днепровско-Донецкой впадине: нефти — с 6,43 до 11,17 млн. т, газа — с 28,28 до 40,16 млрд. м3 . Такое развитие нефтяной и газовой промышленности республики стало возможным на базе подготовленных запасов горючих иско­ паемых, и прежде всего, в восточных областях Украины. К числу наиболее важных геологических результатов работ за последние годы здесь можно отнести следующие.

1.Расширение в нижнепермских и верхнекаменноугольных от­ ложениях'юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины зо­ ны газонакопления, приуроченной к межкупольным погребенным поднятиям. На этой территории установлен и разведан ряд газо­ вых месторождений, среди которых находятся такие крупные, как

ское, Великобубновское, Артюховское и др.), и получение промыш­ ленных притоков нефти на глубинах 4200—4800 м (Харьковцевская и Гоголевская площади), что в значительной степени расширяет перспективы открытия скоплений углеводородов в нижней части осадочной толщи региона.

3.Выявление нового нефтегазоносного комплекса отложений, приуроченного к нижнему визе и турне, из которого получены промышленные притоки нефти и газа на Кременовской и Монастырищенской площадях.

4.Получение первых систематизированных сведений о геологи-

102