книги из ГПНТБ / Бурштар М.С. Основы теории формирования залежей нефти и газа
.pdfформируются массивно-пластовые резервуары, имеющие пластовый характер распространения коллекторов. Характерным примером та кого месторождения является Красноярское месторождение (рис. 46).
Типичные пластовые сводовые залежи в песчаных пластах верх него карбона (пенсильванская свита) известны на месторождении Оклахома-Сити в Западном Внутреннем бассейне Северо-Америкая- ской платформы (рис. 47).
Рассматривая пластовые сводовые залежи платформенных об ластей в целом, нетрудно заметить, что они отличаются от подобных залежей в поднятиях складчатых областей в основном нечеткостью водонефтяных контактов. Это связано, во-первых, с очень пологими углами, а во-вторых, с недостаточно высокой проницаемостью кол лектора. Кроме того, в месторождениях складчатых областей огром ную роль в распределении флюидов играют разрывные нарушения, причем различные типы нарушений создают определенные соотно шения залежей нефти и газа и условия формирования и распреде ления их в разрезе и в пространстве.
Для того чтобы закончить рассмотрение геологических условий формирования сводовых пластовых залежей, приведем несколько примеров залежей в солянокупольных областях. Здесь могут быть залежи над соляными куполами или связанные с отдельными блоками осадочной толщи, покрывающей соляной купол или шток, рассеченный разрывными нарушениями.
В качестве примера пластовой сводовой залежи, осложненной соляной тектоникой, можно привести залежь Кенкиякского нефтя ного месторождения (рис. 48).
Месторождение связано с поднятием в подсолевой толще. Поло гий свод сложен артинскими слоями. Соляной массив мощ ностью 2000—2500 м проры вает только породы верхней перми, вышележащие — слабо нарушены. В юрских отло жениях залежи нефти сводо вые, в триасовых — тектониче ски экранированные.
Залежи в эоценовых и олигоценовых песках, покрыва ющих свод соляного купола Раккунд-Бенд в Техасе (рис. 49), характеризуют тип сводовой пластовой залежи, разбитой на отдельные блоки.
Несколько иного типа за лежи нефти характерны для месторождения Амалия (Те хас, США). На этой пло щади разрыв, разделяющий два
Рис. 48. Геологический разрез через нефтяное месторожде ние Кенкияк (по С Л . Днепрову, 1964).
1 — нефтяные горизонты; 2 — песчано-конгломератовый горизонт; 3 — кепрок; 4 — соль.
соседних блока, обособляет две группы залежей, имеющих форму свода, не нарушенного разрывами (рис. 50). Вполне возможно, что до возникновения этого разрыва залежи нефти в олигоценовых песках дискорбис, маргинулина и фрио представляли собой единые сводовые залежи. В современной структуре оба блока, разделенные разрывом, приобрели форму отдельных сводовых под нятий, самостоятельно контролирующих распределение в пластах нефти, газа и воды. Разрыв, разделяющий эти два блока, для боль шинства нефтяных залежей не является экраном. Очевидно, он имел непосредственное отношение к формированию блоков, изгибу слоев, но не к распределению нефти в залежах.
М а с с и в н ы е |
з а л е ж и |
п о л у ч и л и большое |
распро |
|
странение в платформенных областях, особенно в зонах |
развития |
|||
карбонатных |
пород. |
Природные |
массивные резервуары |
сложены |
в основном |
известняково-доломитовыми толщами. При этом нефть |
|||
игаз накапливаются над водой, насыщающей коллектор. Нефтяные
игазовые залежи контролируются формой поверхности отдельных выступов резервуара, возвышающихся над уровнем воды, подпи рающей залежь. На ряде месторождений Башкирского Приуралья, Саратовского Поволжья и других районов установлено, что скопления
Рис. 49. Схема сводовых залежей, разбитых на блоки, в пес чаных пластах палеогена месторождения Раккунд-Бенд (Техас, США) (по Л. Тисецу и Р. Миллеру, 1950).
1 "— водоносный песчаник; 2 — линзы песчаника.
184
Рис. 50. Схема пластовых сводовых залежей нефти и газа месторождения Амалия (Техас, США).
Условные обозначения см. на рис. 49.
нефти и |
газа, заполняющие выступы, |
контактируют |
с |
водой |
в горизонтальной плоскости, секущей все тело массива |
(рифоген- |
|||
ного и др.). |
|
|
|
|
Анализ |
материалов, характеризующих |
условия залегания |
нефти |
|
и газа в различных месторождениях Северо-Американской плат формы, показал, что для подавляющего большинства массивных ѵ залежей характерны горизонтальные водонефтяные и газоводяные контакты. Кроме того, было установлено, что в массивах, насыщен ных газом, нефтью и водой, имеются локальные участки пород различного литологического состава и стратиграфического возраста. Независимо от этого распределение флюидов происходит по их
плотностям. В случае наличия в массиве |
нескольких |
слабопрони |
цаемых пачек, нарушающих закономерное |
распределение флюидов |
|
по их плотностям, в нем может произойти |
образование |
нескольких |
самостоятельных массивных залежей (см. рис. 47, 48, 49). Иногда внутри известняково-доломитового массива имеет место расчленение единой массивной залежи на пластовые.
Таким образом, массивные залежи по генетической природе, литологическому составу, характеру пористости, слоистости и дру гим признакам отличаются от пластовых и литологически ограни ченных залежей. Если формирование пластовых залежей происхо дит в основном в результате латеральной миграции и разделение флюидов в ловушке происходит одновременно с выделением их из водорастворенного состояния, то в массивных ловушках углеводо роды в жидкой и газовой фазах стремятся подняться к вершине мас сива, к непроницаемой кровле резервуара. Следовательно, для массивных залежей характерна преимущественно вертикальная миграция.
185
И. О. Брод (1951) по генезису и форме ловушек делит массивные залежи на три подгруппы:
1)массивные залежи в структурных выступах, т. е. возвыша ющихся выступах тектонического происхождения;
2)массивные залежи в эрозионных выступах, верхняя поверх ность которых обусловлена в основном формой эрозионного рельефа; по существу это останцы древнего рельефа;
3)массивные залежи в биогенных выступах (рифы биогенного происхождения).
Принципиальные схемы основных видов массивных залежей пока заны ниже.
Часто выступы мощных карбонатных толщ, являющиеся вместили щами для нефти, газа и воды, могут нести в себе признаки массив ных залежей всех трех подгрупп: выступающий массив может быть эрозионно-тектонического происхождения либо рифовым массивом, подвергнутым эрозии, и т. п.
Как указывалось выше, массивные залежи широко распростра нены на территории Волго-Уральской области в палеозойских отло жениях, особенно в карбоне и перми. Типичными массивными зале жами являются залежи нефти и газа в месторождениях Башкирского Приуралья и Поволжья, в пределах Северо-Американской плат формы — в Пермском бассейне, в Западном Техасе и Нью-Мексико. Они широко распространены в районах, в разрезе которых выде ляются мощные толщи карбонатных пород. На рис. 51, 52, 53 при
ведены принципиальные схемы |
массивных |
залежей нефти и |
газа |
в тектоническом, эрозионном и |
рифогенном |
выступах. Как |
видно |
из этих рисунков, нефть насыщает весь комплекс известняков и доло митов в целом, независимо от стратиграфического положения гори зонтов.
На рис. |
54, 55 приведены |
схемы |
разрезов месторождений Ейтс |
и Голдсмит |
(Западный Техас, |
США) |
с массивными залежами. |
Массивные залежи в меловых известняках эль-абра месторо ждения Серро-Азуль в Мексике и Панхендл в Северном Техасе являются примерами скоплений массивного типа, нарушенных круп ными сбросами. На месторождении Серро-Азуль (рис. 56) массивная залежь в известняках эль-абра (мел) ограничена снизу горизонталь ным водонефтяным контактом, с запада по поверхности сброса — глинами, а сверху — олигоценовыми слоями, несогласно покры вающими известняки. Как видно из рис. 56, структурный выступ, образуемый известняками, не нашел отражения в вышележащей толще.
Примером более сложного строения месторождения является месторождение Панхендл в северном Техасе (рис. 57, 58). Оно при урочено к погребенной горной цепи Вичито-Амарильо, опоясы вающей с юга Западный Внутренний бассейн Северо-Американской платформы. Залежь газа шириной более 25 км протягивается на расстояние 180 км. Она связана с мощной толщей известняков и до ломитов карбона, изогнутой сводообразно под двумя погребенными
186
Рис. 51. Принципиальная схема массивной залежи нефти и газа в тектоническом (структурном) выступе (по И. О. Броду, 1955).
I — глина; 2 — известняк; з — песчаник.
Рис. 52. Принципиаль ная схема массивной за лежи нефти и газа в эро зионном выступе (по И. О. Броду, 1955).
1 •— покрышка; 2 — наибо лее нефтенасыщенный пласт. Остальные условные обо значения см. на рис. 51.
Рис. 53. Принципиальная схема массивной залежи нефти и газа биогенных (рифогенных) выступов.
Штриховкой отмечены пористые известняки. Остальные условные обозначения см. на рис. 51, 52.
V V V
V V V V
Массиетя залежь нефти 6 изЕестняках Ьигляйм { Р, )
Рис. 54. Схема массивной залежи нефти и газа в разрезе месторожде ния Ейтс (Техас, США) (по Дж. Адамсу, 1950).
гребнями кряжа Амарильо, сложенного гранитами, сланцами, гнейсами. Крупным разломом, идущим с северо-запада на юговосток, месторождение рассекается на две части. На всем протяже нии этого месторождения наблюдается почти горизонтальный водонефтяной раздел. Над ним участками расположены нефтяные ско пления, над которыми простирается огромная газовая шапка с запа сами более 500 млрд. м 3 газа. Перекрывается залежь красноцветными сланцами перми.
На рис. 59 показана схема соотношения массивных и пластовых залежей на месторождениях Юнис и Хоббс. Формирование пласто вой залежи нефти здесь, очевидно, происходило за счет вертикаль ной миграции, причем источником была массивная залежь в трещи новатых коллекторах.
Рис. 55. Схема массивной залежи нефти и газа в структурном выступе пермской известняковой толщи месторождения Голдсмит (Техас, США) (по А. Юнгу, 1950).
- 750 \-
188
Уровень моря
Рис. 56. Схема массивной залежи нефти месторождения Серро-Азуль (Мексика) (по Р. Смаллу, 1949).
Рис. 57. Схема залегания газа и нефти в плане месторо ждения Панхендл (Техас, США) (по И. Бауеру, 1948).
™ А ^ 0 С , г р а н е н и е : 1 ~ г а з а > 2 ~ н е Ф ™ ; *— зоны повышенной газо-
Рис. 58. Схема массивной залежи газа и нефти в разрезе
сложно построенного структурного выступа месторождения Панхендл (Техас, США).
ЮЗ
Л и т о л о г и ч е с к и |
о г р а н и ч е н н ы е |
з а л е ж и |
пред |
ставляют собой также довольно распространенный тип залежей, |
|||
но очень трудный для выявления. Если пластовые |
сводовые залежи |
||
и массивные, связанные |
с выступами пород, обнаруживаются |
при |
|
помощи геофизических исследований и бурения, то литологические залежи находят в определенных зонах и большей частью случайно. До сих пор еще нет надежных критериев поисков залежей та кого типа.
Литологические залежи обычно ограничены непроницаемыми или слабопроницаемыми породами. Иногда они ограничены водоносными породами. Например, залежи нефти в крупнозернистом песчанике, заключенном в тонкозернистом водоносном песчанике, установлены в Аппалачском бассейне. Весьма примечательно, что продуктивны только линзы, приуроченные к выпуклым изгибам песчаника, в то время как линзы, связанные с прогибами, содержат воду.
Примером литологически ограниченных залежей могут служить залежи месторождения Гуз-Крик (Техас, США). Здесь линзы песча ника окружены плотными непроницаемыми глинами. Формирование скоплений нефти в линзах произошло, очевидно, в стадию литоге неза. Но возможно также образование этих залежей и за счет мигра ции и дифференциации углеводородов внутри толщи, в которой содержатся песчаные линзы (рис. 60).
Еще одним примером литологических |
залежей являются залежи |
в кыновском горизонте Чекмагушского |
месторождения Башкирии |
(рис. 61). Залежи расположены на моноклинали, не связаны ни между собой, ни с нижележащими песчаниками пластов flj и Д п . Их положение в плане также не совпадает. Таким образом, предпо
ложение |
о возможности перетока нефти |
из |
залежи |
в |
пласте |
|
||
в песчаные линзы кыновского горизонта является |
несостоятель |
|||||||
ным. |
Остается принять, что нефть появилась |
в результате отжатия |
||||||
Рис. |
59. |
Схема соотношения массивных |
и |
пластовых |
залежей |
газа |
||
и |
нефти |
в разрезе месторождений Юнис |
и |
Хоббс (Техас, |
США) |
(по |
||
И. О. Броду, 1951). |
|
|
|
|
|
|||
ЮЗ |
|
|
|
|
|
|
Ходбс |
св |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-д4-к— s—&—б-
Массибная залежь |
Залежь нефти 5 бымѵникіощемся |
пласте~т~^Ы^- |
|
бурого песчаника |
\ |
||
газа |
|||
Массивная залежь нефти |
|||
|
|||
6,аелом известняке "
190
А - woo
1 |
' |
\-5000 |
|
|
м |
Рис. 60. Поперечный профиль месторождения Гуз-Крик (Техас, США) (по X. Минору, 1948).
1 — песок; 2 — нефтяной песок; 3 — вязкая глина-
углеводородов из глинистых пород и алевролитов, в которых за ключены нефтяные линзы.
Литологически ограниченные залежи встречаются как в геосин клинальных, так и в платформенных условиях. Причем в некоторых из них нефть и газ подстилаются водой. Но установлены также залежи, полностью насыщенные газом, или нефтью и газом, или только нефтью. Примером таких скоплений могут служить залежи нефти и газа, насыщающие песчаные линзы в мио-олигоценовой
Рис. 61. Чекмагушское нефтяное месторождение (по Г, П. Аванесову,: К. С. Яруллину, 1953).
1 |
— иэвестняки; 2 — песчаники; |
3 — нефтенасыщенные песчаники; |
4 — аргиллиты; |
|||||
5 |
— алевролиты; |
в — переслаивание |
алевролитов с |
известняками. |
|
|||
|
-ф—ф * |
f |
ф |
ф—? |
ф |
ф |
• * |
fr |
Ныиодсиий
горизонт
Пашийскии
горизонт
Жиеетсний
прус
191
толще месторождений Гуз-Крик и Олней (Техас), залежи Чекмагушского месторождения в Башкирии и многие другие. В породах, содержащих эти залежи, несомненно, имеется сингенетичная вода (не говоря уже о связанной воде), имеется вода и в слабопроницае мых породах, окружающих эти линзы. Существует огромное разнооб разие видов литологически ограниченных залежей, строение которых зависит от различных причин: ловушки выщелачивания, цемента ции отдельных участков коллекторов, уплотнения, фациального замещения и др.
В настоящее время вопросы генезиса литологических |
залежей |
||
и закономерностей их распространения еще недостаточно |
изучены. |
||
Но ясно |
одно, что |
условия их формирования связаны |
главным |
образом |
с историей |
геологического развития, палеотектонической, |
|
палеогеоморфологической, палеогидрогеологической обстановками, определяющими и контролирующими характер и масштабы мигра ции и аккумуляции углеводородов в литологически ограниченных ловушках.
ОБ АНОМАЛЬНО ВЫСОКИХ ПЛАСТОВЫХ ДАВЛЕНИЯХ
Для изучения процессов формирования залежей нефти и газа и их размещения чрезвычайно важно знать особенности изменения пластовых давлений в зонах нефтегазонакопления. С переходом бурения на большие глубины приходится сталкиваться с огромными пластовыми давлениями, намного превышающими условные гидро статические давления. Поскольку такие давления встречаются не везде, их назвали аномально высокими пластовыми давлениями 1 (АВПД).
Аномально высокие пластовые давления в последнее время все больше и больше привлекают внимание геологов-нефтяников. Этим вопросом занимались многие исследователи, в том числе: В. Ф. Ли-
нецкий (1959, 1965), К. А. Аникиев (1964), Л. Н. Капченко |
(1964), |
|
П. Н. Кропоткин и Б . М. Валяев |
(1965), Ю. В. Мухин |
(1965), |
Г. В. Рудаков (1966), Б . А. Тхостов |
(1966), И. Г. Киссин |
(1967), |
М. С. Бурштар и Д. А. Назаров (1972), М. Хабберт и В. Руби (1959), М. Пауэре (1967) и др.
. Г. В. Рудаков и П. Н. Кропоткин, например, считают, что АВПД образовались за счет проникновения флюидов по нарушениям из нижележащих горизонтов и даже из фундамента. К. А. Аникиев полагает, что АВПД на платформах возникают под влиянием про цессов молодого и современного тектогенеза.
Аномально высокие пластовые давления объясняются также раз ностью плотностей нефти, газа и воды, уменьшением емкости ло вушки вследствие выпадения солей, некомпенсированным отжатием воды из уплотняющихся глин и др.
1 Аномально высоким считается пластовое давление, в 1,2—2 раза превы шающее условное гидростатическое давление.
192