книги из ГПНТБ / Антропов П.Я. Топливно-энергетический потенциал Земли
.pdfРис. 42. Структурная карта свиты Тамабра, месторож дение Поса-Рика (по А. И. Леворсену, 1958):
1 — г а з о в а я ш а п к а ; 2 — н е ф т ь ; 3 — г р а н и |
ц |
а |
р а с п р о с т р а н е н и я |
п о |
р и с т ы х и п р о н и ц а е м ы х и з в е с т н я к о |
в |
|
ф а ц и и Т а м а б р а |
|
74 кг/см2. Очевидно, это месторождение в течение еще мно гих десятилетий будет представлять основной интерес для нефтяной промышленности Венесуэлы.
Из краткого и схематичного геолого-экономического ана лиза Карибской нефтегазоносной зоны можно с уверен ностью сделать вывод о значительных возможностях откры тия здесь новых крупных нефтегазоносных месторождений. Ее геологические позиции столь многообразны и, безусловно, столь же многообещающи: громадные и разновозрастные свиты осадочного чехла, благоприятная тектоническая об становка благоприятствовали образованию здесь многопла стовых месторождений нефти и газа. Многократность транс грессий и регрессий (перемещение водных масс морских бас-
Рис. 43. Поперечный разрез месторождения Боливар-Костл (по Е. Менчеру, 1963):
1 — залежи нефти
109
сеймов) не однажды захороняла пышный растительный и бо гатый животный мир, являющийся той субстанцией, из ко торой затем формировались нефтяные и газовые месторож дения самых различных промышленных масштабов. Плано мерные геологические исследования этих районов, бесспор но, могут привести к открытию здесь новых нефтяных и га зовых месторождений.
Аляска
Полуостров Аляска, в пределах которого находится одна из богатейших нефтеносных провинций Северной Америки, продан царской Россией Соединенным Штатам Америки в 1867 г. за 7,2 млн. долларов, а только в течение 1967 г. в нед рах Аляски было добыто нефти на сумму 87 млн. долларов и газа на 15 млн. долларов (Landes, 1970).
Геологопоисковые работы на нефть и газ в Северной Аляске, где еще в 1850 г. были открыты естественные нефтегазопроявления, начались в 1901 г. Однако проводились они в небольшом объеме и закончились безрезультатно. На чиная с 1944 г. под руководством Военно-Морского ведом ства США стала осуществляться более обширная програм ма поисковых работ. В период с 1944 по 1955 г. пробурено 37 глубоких поисковых скважин и открыто 3 нефтяных и 2 газовых месторождения непромышленного значения (запасы данных месторождений порядка 10 млн. т). После открытия в 1958 г. на Южной Аляске (в заливе Кука) месторождения Суонсон поисковые работы в Северной Аляске были вновь возобновлены. Нефтяные компании пробурили еще 13 поиско вых скважин, однако промышленных скоплений нефти или газа обнаружено не было. Лишь в последней скважине, про буренной в 300 км к юго-востоку от мыса Барроу в пределах структурного носа Прадхо-Бей, был получен промышленный приток нефти. Дальнейшие исследования показали, что откры тое месторождение является одним из крупнейших в мире (Успенская, 1972), это стимулировало дальнейшие разведоч ные работы. Только в 1969 г. было пробурено около 37 глу боких скважин, из них 3 — в акватории моря Бофорта. По мнению американских геологов, Северная Аляска (Аркти ческая провинция, по Н. Успенской) является крупнейшей в США нефтяной провинцией.
Геотектоническое положение Арктической провинции, не смотря на большой объем проведенных работ, остается до сих пор неясным. Большинство американских и ряд советских исследователей (Успенская, 1972) считают, что она приуро чена к Колвилсскому передовому прогибу, обрамляющему с севера складчатое сооружение хребта Брукса.
по
Складчатый |
фундамент |
залегает на глубинах до Б000 м |
|||
и представлен |
интенсивно |
дислоцированными |
сланцами |
и |
|
кварцевыми граувакками доверхнедевонского возраста. |
|
||||
На породах фундамента с резким несогласием залегает |
|||||
толща карбонатно-доломитовых |
отложений |
каменноуголь |
|||
ного возраста |
(мощность около |
550 м), с которых начина |
|||
ется разрез осадочного чехла. Выше лежат |
песчано-глини |
||||
стые отложения пермо-триаса |
(от 200 до 1500 м), юрские |
темноцветные аргиллиты (300—400 м) и песчано-глинистые отложения мела, завершающие разрез нижнего комплекса платформенного чехла. На породах нижнего мела с размы вом залегают породы верхнего платформенного комплекса, сложенного песчано-глинистыми отложениями нижнемелово го — третичного возраста общей мощностью до 2000 м.
Большинство открытых в данном районе месторождений связано с небольшими поднятиями, осложненными разры вами, залежи в них сводовые тектонически экранированные. Часть месторождений контролируется выступами поверх ности фундамента, слабо выраженными в осадочном чехле. В месторождениях данного типа наблюдаются в основном залежи литологического и стратиграфического типов.
Основные продуктивные горизонты Арктической провин ции связаны с трещиноватыми тонкозернистыми песчаника ми пермо-триаса мощностью до 170 м. Вторым по значению нефтегазоносным комплексом являются оолитовые извест няки каменноугольного возраста. Небольшие притоки нефти и газа получены из песчаников нижнего мела.
Крупнейшим в данной провинции является месторожде
ние Прадхо-Бей (рис. |
44), приуроченное |
к структурам на |
|
|
^C ^ O |
H |
(Pffi+N) |
Купарук |
|
|
|
рабер(Сц) |
|
|
|
Группа. |
|
|
|
П руда'-бёй(Т) |
|
|
|
Группа |
|
|
|
Р исВерн |
Фундамент (до Д 3) |
||
( С ) |
|||
|
С З г |
|
з |
Рис. 44. Продольный геологический профиль через |
|||
месторождение |
Прадхо-Бей (по Г. |
Е. |
Рябухину |
|
с соавт., 1969): |
|
|
I — н е ф т ь ; 2 — г а з ; 3 — в о д а
111
платформенном крыле передового прогиба Колвилл. Раз меры месторождения 73X29 км (площадь более 2000 км). Часто месторождения находятся в пределах акватории, глу
бина моря порядка |
10—20 м. Все три залежи, залегающие |
в интервале глубин |
2000—3200 м, являются структурно |
стратиграфическими, возникшими в результате срезания и перекрытия отложениями верхнего осадочного комплекса меловых, триасовых и каменноугольных отложений. Самая верхняя залежь месторождения Прадхо-Бей приурочена к песчаникам Купарук-Ривер (нижний мел). Пористость песча ников 23%, проницаемость 193 мдарси. Начальное пласто вое давление 239 атм. Извлекаемые запасы данной залежи 333 млн. т. Крупнейшая залежь открыта в пермо-триасовых
песчаниках. Пористость |
25%, проницаемость |
175 мдарси. |
|
Залежь |
имеет газовую |
шапку. Площадь |
нефтеносности |
1480 км2 |
(данные о запасах не опубликованы). |
Нижняя неф |
тяная залежь с газовой шапкой связана с карбонатными от ложениями группы Лисберн (карбон). Границы залежи точ но не определены, ее площадь примерно равна 73 тыс. га. Проницаемость известняков 8 мдарси.
Меловая нефть недонасыщена газом, ее плотность при мерно 0,84—0,85 г/см3. Нефть пермо-триасового нефтегазо носного комплекса малосернистая (0,9—0,95%), очень высо кого качества. Плотность 0,87—0,89. Точка замерзания до вольно низкая, что позволяет транспортировать ее в неподогреваемых трубопроводах. Растворенный и свободный газ пермо-триасовых отложений характеризуется содержанием большого количества углекислого газа и отсутствием серово дорода. Азот присутствует в небольших объемах.
По извлекаемым запасам (2,7 млрд, т) месторождение Прадхо-Бей является крупнейшим в Северной Америке. Его открытие указывает на огромные богатства недр и дает перс пективу для роста добычи в данном регионе. Так, предпола
гается, что в скором времени из |
месторождения |
Прадхо- |
|
Бей будет добываться порядка 120 |
млн. т нефти |
(т. е. при |
|
мерно 20% всей добычи США). |
американских |
специали |
|
По |
предварительным оценкам |
||
стов, |
потенциальные запасы в Арктическом районе могут |
достигать 20—30 млрд, т нефти и 15—20 триллионов м3 газа
(Halbouty, 1970).
Канада
По энерговооруженности Канада занимает одно из пер вых мест в мире, по выработке электроэнергии она занима ет второе место среди капиталистических стран. Нефть и природный газ лишь в последние годы стали играть суще-
112
ственную роль в энергетическом балансе страны. В 1972 г. добыча нефти в Канаде достигла 87,5 млн. т, в 1960 г. она составляла 25,7 млн. т. Для газа эти цифры соответственно равны 84,6 млрд, м3 в 1971 г. и 14,8 млрд, м3 в 1960 г.
Довольно быстрому росту добычи нефти и газа способ ствовало открытие в Канаде ряда крупных месторождений. В настоящее время объем добычи нефти превышает собст венные потребности страны, значительная часть добываемой нефти продается в США. В 1972 г. из 87,5 млн. т добытой нефти 42,8 млн. т было экспортировано в США.
Основная нефтегазоносная провинция — Западно-Канад ская, второй, второстепенной по своему значению, является
провинция залива Святого Лаврентия |
(Успенская, |
1972). |
В геологическом отношении Западно-Канадская провин |
||
ция представляет собой крупную впадину на |
западном |
|
склоне Канадского щита, выполненную |
мощной |
толщей |
палеозойских и мезозойских пород. На западе прогиб гра ничит орогенической областью гор Мккензи и Скалистых гор. Ширина впадины 500 км и более, протягивается она с северо-запада на юго-восток более чем на 2500 км.
Платформенный чехол, общая мощность которого дости гает 3—4 км (Уиллистоунская впадина), в пределах впа дины залегает на породах докембрийского кристаллического фундамента. Палеозойские отложения представлены карбо натно-глинистыми толщами морокого происхождения с эвларитами в низах среднего девона. Залегающие выше мезо зойские породы имеют преимущественно песчано-глинистый состав, в основном морского происхождения (триас и мел являются частично континентальными).
Залежи нефти и газа в пределах рассматриваемой про винции обнаружены в отложениях ордовика, девона, карбо на, перми, триаса, юры и мела. В ордовикских отложениях (500 м), представленных в основном карбонатными порода ми, обнаружены крупные залежи в Уиллистоунской впадине. К отложениям среднего и верхнего девона (800 и 1200 м) приурочены основные продуктивные горизонты данного ре гиона. Залежи нефти и газа связаны с типичными рифогенными образованиями, обычно перекрытыми толщей глин и глинистых сланцев.
Миссисипские известняки и доломиты (600—700 м) про дуктивны только в западной части Альберты, где они сох ранились от древнего размыва. Продуктивны они на раз личных стратиграфических уровнях под несогласно перекры
вающими их отложениями мела и юры. |
Триасовые отложе |
||
ния (200—1300 м) сложены пестроцветными |
породами |
с |
|
прослоями ангидритов. Наиболее полно |
они |
представлены |
|
в Британской Колумбии, где они являются |
основным |
неф |
8 — 4541 |
113 |
тегазоносным комплексом. Юрские отложения (200—2300 м) нефтеносны в основном в Уиллистоунской синеклизе. В ме ловых отложениях обнаружен целый ряд песчаных горизон тов, в которых сосредоточены скопления нефти и газа.
В геотектоническом отношении Западно-Канадская про винция не однородна. В ее пределах выделяют Западно-Ка надский перикратонный прогиб и Уиллистоунскую сине клизу. Прогиб в структурном отношении представляет собой волнистую гомоклипаль, наиболее погруженная часть кото рой называется гомоклиналью Альберта.
Системой крупных поперечных разломов фундамент про гиба разбит на три блока, ступенчато опущенные с севера на юг. Вдоль этих разломов в фундаменте образовались крупные поперечные выступы, отраженные в осадочном чех ле в виде сводовых поднятий. С северной частью Скалистых гор Западно-Канадский прогиб сочленяется через узкий пояс предгорий. Уиллистоунская впадина отделяется от впадины Альберта погребенным сводом Суитграсс. Гомоклиналь Аль
берта |
и Уиллистоунская синеклиза |
объединяются в |
одну |
провинцию исходя из общности разрезов и сходства |
мощ |
||
ностей |
выполняющих их осадков. |
В региональном |
плане |
Уиллистоунская впадина, как и гомоклиналь Альберта, рас положена на северо-западном склоне Трансконтиненталь ного палеозойского свода Северной Америки. Этот свод в палеозое резко отделял данную впадину от расположенных восточнее провинций Мидконтинент и Восточной Внутрен ней.
В настоящее время в Западно-Канадской провинции открыто более 500 месторождений нефти и газа, из которых около 100 находятся в Уиллистоунской синеклизе. Особен ностью субпровинции гомоклинали Альберта является то, что основные запасы нефти сосредоточены главным образом в ловушках атектонического (седиментационного) или ком бинированного происхождения. Так, девонские рифовые месторождения дают более половины добычи Канады и со держат 50% всех извлекаемых запасов. Значительные по запасам залежи приурочены к песчано-алевролитовым телам и погребенным выступам древнего рельефа.
Рифовые месторождения группируются в три основные зоны, приуроченные к зонам сочленения указанных выше блоков фундамента. Возраст рифов омолаживается при этом с севера на юг. Многие связанные с рифами месторож дения высокодебитные с запасами, достигающими 100 млн. т и более (Редуотер, Рейнбоу, Суон-Хилз). Глубина залега ния рифов от 1500 до 3500 м, высота их 300—400 м. Форма платообразная (верхнедевонские) или конусовидная (сред недевонские). Этаж нефтегазоносности до 200 м. Типичным
114
примером месторождений данного типа является одно из крупнейших месторождений данной провинции Ледюк-Вуд-
бенд. Располагается |
оно к югу от города Эдмонтон |
и при |
||
урочено к одному из рифовых |
массивов |
верхнего |
девона. |
|
Тело рифа образует |
локальное |
поднятие, |
которое |
отража |
ется в вышележащих меловых отложениях. Основные про дуктивные горизонты сложены карбонатными породами с прослоями глинистых сланцев и залегают на глубине 1500— 1650 м. Начальные извлекаемые запасы месторождения Ле- дюк-Вудбенд оцениваются в 60—70 млн. т нефти.
В южной части гомоклинали параллельно предгорьям протягивается зона, характеризующаяся нефтегазоносностью сильно эродированных массивных известняков, перекрытых юрскими и меловыми отложениями. Глубина залегания ос новных продуктивных горизонтов 2600—3000 м.
На юго-востоке и в центральной части впадины Альберта широко распространены месторождения, связанные с зона ми выклинивания песчаных коллекторов вверх по восстанию гомоклинали. Коллекторами служат в основном песчаники мелового возраста. Крупнейшим в данной области и вообще
вКанаде является месторождение Пембина, расположенное
в90 км к юго-западу от города Эдмонтон. Размеры место рождения 85X25 км, извлекаемые запасы 250 млн. т. Ос новные продуктивные горизонты месторождения приурочены
к песчаной толще Кардиум (верхний мел), залегающей на глубине 1500—1600 м. Кроме того, открыты залежи нефти в песчаных коллекторах верхнего и нижнего мела, юры и кар бонатных отложениях нижнего карбона. Основная залежь в нижнемеловых отложениях приурочена к зоне выклинива ния коллекторов вверх по региональному восстанию пла стов.
Уникален по запасам углеводородов район Атабаска — Ллойдминстер. Месторождения тяжелых нефтей и битумов протягиваются в виде огромной дуги на расстояние более 1000 км от палеосвода Пис-Ривер в северо-западной Аль берте через район Атабаска в серево-восточной Альберте и район Колд-Лейк до группы месторождений с тяжелой нефтью в районе Ллойдминстер на границе с Саскачеваном. Залежи тяжелой нефти и битумов в данном регионе связаны с выклиниванием меловых песчаников. Вследствие залегания на небольшой глубине (до 700 м) нефти подверглись значи тельному окислению. Общие геологические запасы нефтяных
углеводородов |
данного пояса |
оцениваются |
в |
120 млрд, т |
(разведанные |
мировые запасы |
обычной нефти |
составляют |
|
70 млрд. т). |
|
|
месторождение |
|
Крупнейшим в данной группе является |
Атабаска с запасами 100 млрд. т. Битуминозные песчаники
8* |
115 |
свиты Макмарей (нижний мел) залегают с резким угловым несогласием на размытой поверхности девонских карбонат ных отложений. Покрышкой являются глины нижнемеловой свиты Клиаруотер. Мощность битумонасыщенных песчани ков изменяется от долей метра до 120 м (среднее 18 м). В 1967 г. на месторождении была начата карьерная разра ботка битуминозных песчаников. В 1976 г. планируется вве дение в строй еще одного завода по переработке битуми нозных песчаников.
Открытие на северном склоне Аляски месторождения Прадхо-Бей несколько затормозило освоение месторождения Атабаска. Однако Атабаска, по-видимому, в недалеком бу дущем станет одним из основных источников сырья для нефтехимии Канады.
В Уиллистоунской впадине продуктивны отложения ордо вика, силура, миссисипия, Пенсильвания, юры и мела. В за падной прибортовой части впадины на склоне свода Суитграсс месторождения нефти приурочены к зонам региональ ного срезания юрских пород.
На северо-восточном склоне Уиллистоунской синеклизы, где находятся крупнейшие месторождения, нефтегазоносны ми являются миссисипские отложения. Залежи в основном структурно-стратиграфические и останцово-стратиграфи- ческие (Успенская, 1972), связаны с зонами регионального срезания миссисипских отложений. Покрышкой служат по роды юрского возраста.
В центральной части впадины продуктивны ордовикские и силурийские отложения, в меньшей мере — породы пен сильванского, девонского и юрского возраста. Месторожде ния приурочены к крупным валообразным поднятиям. Зале жи обычно контролируются структурными и литологически ми условиями.
Добыча нефти в Западной Канаде была начала в 1914— 1920 гг. Только в послевоенные годы (1947 г.) после откры тия залежей, связанных с девонскими рифами, она в этом файоне стала расти и в настоящее время практически вся добыча нефти приходится на Западно-Канадскую провин цию. Перспективы для дальнейшего увеличения добычи неф
ти и газа в этом районе весьма значительны. |
из |
Обеспеченность разведанными запасами здесь одна |
|
самых высоких в западном полушарии (разведанные |
за |
пасы на 1 января 1972 г. оценивались в 1125,1 млн. т). |
Ог |
ромный интерес представляют северные районы данной про винции, освоение которых началось только лишь недавно.
В последние годы увеличился интерес к поискам нефти в восточных районах Канады. Здесь в первую очередь пред ставляет интерес провинция залива Святого Лаврентия
116
(Успенская, 1972). Она приурочена к внутренней впадине каледонид Северных Аппалачей, являющихся продолжением системы одноименных складчатых сооружений на террито рии США. Впадина выполнена отложениями миссисипия, Пенсильвания, перми и триаса, залегающими на складчатом фундаменте. Возраст фундамента — докембрий— девон. Нефтеносными являются отложения карбона, признаки неф
ти отмечаются |
в отложениях |
девона, |
силура, |
ордовика. |
||||
Единственное |
промышленное |
месторождение — Стони-Крик, |
||||||
приуроченное |
к |
пологой моноклинали на |
северном крыле |
|||||
впадины. Продуктивными |
являются |
песчаники |
нижнего мис |
|||||
сисипия, залегающие в интервале от 300 до 1150 м. |
|
|||||||
|
ШЕЛЬФЫ И МОРСКИЕ БАССЕЙНЫ |
|
|
|||||
Одной из |
характерных |
особенностей эволюции |
геологи |
|||||
ческой науки |
и |
изучения |
ресурсов |
полезных |
ископаемых, |
таящихся в недрах нашей планеты, является бурное разви тие в последние годы исследований огромных пространств, покрытых водами Мирового океана, занимающего 70,8% всей поверхности Земли.
Интерес к геологическому строению дна морей и океанов проявлялся учеными на самых ранних этапах зарождения геологической науки. Однако подлинное познание основных черт геологии акваторий, базирующееся не на умозритель ных представлениях, а на фактических данных, полученных
самыми различными методами, стало возможным |
лишь в |
|
наши дни. Научно-технический прогресс во всех |
областях |
|
знаний, развитие геофизических и |
геохимических |
методов |
исследований, совершенствование |
навигационной |
техники, |
картирование глубинного строения территории и акваторий Земли с помощью космических аппаратов и, наконец, буре ние морских скважин позволили составить первые достовер ные представления об особенностях строения недр в преде лах акваторий и об огромных запасах хранящегося в них минерального сырья. Наиболее крупные успехи в деле до бычи полезных ископаемых из-под дна морей и океанов приходятся на долю нефтяной и газовой промышленности
(Калинко, 1969).
К 1970 г. добыча нефти на промыслах, расположенных в водных бассейнах, составила около 20% всей мировой добы чи. По оценкам специалистов, к 1980 г. удельный вес «мор ской» добычи нефти составит 35—40% от мировой.
В настоящее время уже 24 страны ведут добычу |
нефти |
и газа в акваториях, 31 страна осуществляет бурение глу |
|
боких поисковых скважин на морских площадях, 82 |
страны |
проводят геолого-геофизическое изучение морского дна с
117
целью выявления благоприятных структур для организации поискового бурения на нефть и газ.
Относительная дешевизна сейсмических работ на море, по сравнению со стоимостью их на суше (что обусловлено высокой производительностью морской сейсморазведки), вы
сокая производительность бурения |
скважин |
с |
плавучих |
установок и морских оснований и |
отсутствие |
|
затрат на |
возмещение земельной ренты делают добычу, поиски и раз ведку нефти и газа на море во многих случаях достаточно экономически выгодными и вызывают приток капитала ряда фирм в морскую нефтедобычу. По имеющимся данным в США ежегодно на поиски нефти и газа в акваториях затра
чивается 2,5 млрд, долларов. |
раз |
Основные объемы наиболее дорогостоящего вида |
|
ведки — буровых работ на море — концентрируются |
глав |
ным образом в прибрежной мелководной части акваторий с глубинами воды до 100 м. Мелководную часть моря, обрам ляющую береговую линию, принято называть «шельфом». При этом под шельфом понимают обычно полосу, в которой глубина воды составляет до 200 м (по некоторым источни кам до 500 м), поверхность дна имеет небольшой наклон (до 5°), а породы, слагающие осадочный чехол, по страти графическому объему и по мощности аналогичны осадочно
му чехлу прилегающего материка.
Следующей после полосы шельфа по направлению к центру океанической впадины выделяется полоса матери кового склона, имеющая крутой наклон дна, резкий перепад глубин воды от первых сотен метров до единиц и десятков километров и осадочный чехол, постепенно утоняющийся от внутренних границ полосы шельфа к центру океанической впадины. Океанический склон переходит в абиссальную рав нину, имеющую пологий плоский рельеф и почти полностью
лишенную осадочного чехла.
Естественно, что геологов-нефтяников в первую очередь интересует полоса шельфа, в осадочном чехле которого можно рассчитывать на наличие благоприятных структур, сложенных чередованием пород-коллекторов и пород-покры шек и содержащих скопления нефти и газа. Действительно, все подводные скопления нефти и газа выявлены пока в пределах полосы шельфовой зоны. Изучение бурением мате рикового склона, также представляющего большой поиско вый интерес, связано с техническими трудностями. Массо вое бурение скважин на акваториях, где глубины моря сос тавляют более 200—300 м, пока неосуществимо. Однако можно с полной уверенностью утверждать, что эти техни
ческие трудности |
в ближайшее время будут преодолены. |
В 1968—1969 гг. |
США пробурили 61 скважину в Атланти |
118