Структурно-стратиграфические ловушки нефти и газа » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Структурно-стратиграфические ловушки нефти и газа

22.07.2021

Антиклинали, в которых коллектор распространен только на части замкнутой площади. Если коллектор, дающий нефть и газ, занимает только часть замкнутой площади или часть участка, расположенного структурно выше контактов нефть-вода или газ-вода, то ловушку следует считать частично 'стратиграфической. Так как на одной и той же структуре добыча может вестись из большого числа различных горизонтов и при этом в каждом отдельном горизонте ловушке могут быть свойственны свои особые черты, то очевидно, что в одном и том же газовом или нефтяном месторождении могут быть залежи разного классификационного типа. Неправильное размещение нефте- и газопродуктивных резервуаров в месторождениях, в которых коллекторы покрывают только часть структуры, наблюдается довольно часто. Однако влияние стратиграфии в таких случаях сравнительно невелико, так как своим существованием ловушка обязана закрытости тектонической структуры; стратиграфические изменения лишь определяют степень продуктивности структурной ловушки.

Месторождение Коттон Вэлли, округ Уэбстер, Луизиана (рис. 9-6), описанное Д. С. Россом, является прекрасной иллюстрацией антиклинали, в которой некоторые продуктивные породы не покрывают полностью замкнутой площади. Верхнемеловой песок Блоесом (Blossom) простирается через всю замкнутую площадь, и поэтому ловушка в этой формации является чисто структурной. Пески же Тилмэн и Бодко в нижнемеловых пластах покрывают только часть замкнутой площади поднятия, не захватывая его свода. Они образуют, таким образом, структурно-стратиграфические ловушки на крыле антиклинали. Газопродуктивную линзу образует песок Тилмэн. Песок Бодко представляет собой длинное узкое песчаное тело, в нижних частях которого располагается соленая вода. В самых высоких частях песчаного пояса содержится газ, а на северо-западном крыле антиклинали располагается нефтепродуктивная зона, продуцирующая местами и нефть и газ. Там, где продуктивные формации подобно вышеописанной, являются изменчивыми, установление границ распространения различных песчаных тел на картах разработки месторождений не менее важно, чем освещение характера тектонической структуры.

Антиклинали с резервуаром, структурно не замкнутым, но ограниченным вверх по восстанию. Ловушки, образованные выклиниванием коллектора вверх по восстанию вдоль оси антиклинали, встречаются очень часто. Эти ловушки возникают вследствие изменения в стратиграфических соотношениях слоев или в их литологическом характере. Нефтяная или газовая залежь, расположенная в данном типе ловушки, ограничена вверх по восстанию непроницаемой породой. По другим направлениям залежь оконтуривается краевыми водами, располагающимися вниз по падению в том же коллекторе, который дает нефть или газ.

Ограничение резервуара вверх по восстанию может быть вызвано переходом от одного вида породы к другому или же может быть следствием изменения пористости и проницаемости породы, служащей резервуаром. Вследствие того, что многие коллекторы являются непостоянными, резервуары могут ограничиваться вверх по восстанию вдоль оси длинной антиклинали. Положение таких ловушек не может быть определено путем изучения поверхности или же с помощью геофизических методов; положение же осевой зоны антиклинального поднятия во многих случаях поддается определению, и так как ловушки рассматриваемого типа тяготеют к антиклинальному перегибу, то это в значительной степени снижает число неудачных скважин, необходимых для обнаружения данных ловушек. Скопления нефти и газа обнаруживаются обычно в самых приподнятых частях резервуара.

Если данные подземного изучения позволяют судить о распределении зон проницаемости и непроницаемости в потенциальных коллекторах, а также выявлять те места, где коллекторы вовсе отсутствуют, то количество поисковых скважин, необходимых для нахождения ловушки, может быть еще больше снижено путем размещения разведочных скважин между наивысшей по оси скважиной, обнаружившей данный резервуар, и самой низкой скважиной, установившей его отсутствие.

Месторождение Брэдфорд в штатах Пенсильвания и Нью-Йорк является хорошим примером ловушки, частично структурной и частично стратиграфической по происхождению. На рис. 9-7 представлена, по данным Ч. Феттке, структура кровли девонского песка Брэдфорд, обеспечивающего здесь почти всю добычу. По данным Ч. Дигана, Брэдфорд является крупным нефтяным месторождением с общей суммарной добычей, оцениваемой в 591 млн. баррелей (80 млн. т). Это месторождение заслуживает внимания и потому, что на нем был разработан метод извлечения нефти путем искусственного заводнения (флюдинг-процесс).
Структурно-стратиграфические ловушки нефти и газа

Месторождение расположено на антиклинали с амплитудой в 100 футов (30 м) (для продуктивной части месторождения). Продуктивная площадь составляет около 84 000 акров (33 600 га), а мощность песка местами достигает 100 футов (30 м). Первоначально в верхней части структуры существовала газовая шапка высотою от 35 до 40 футов (от 10,5 до 12 м). На западных, южных и юго-восточных границах месторождения нефть оконтуривается краевой соленой водой. Границы продуктивности на севере и северо-востоке определяются изменениями как в характере песка, так и в тектонической структуре. За пределами нефтяной залежи песок, как правило, обладает меньшей мощностью или является более глинистым, а в отдельных местах почти или вовсе отсутствует. Менее крупные нефтяные залежи к югу от главного месторождения иногда бывают приурочены к песчаным линзам. Следует отметить, что контакт нефть-вода значительно отклоняется от горизонтального и разница по высоте достигает, по меньшей мере, 250 футов (75 м). Продуктивными здесь являются антиклинальные носы, направленные вниз по падению слоев на юго-запад; их местоположение в рассматриваемом районе может быть до некоторой степени определено по мощности песков. Кровля песка может быть выпуклой вверху в местах наибольшей их мощности.

Накопление нефти в этом месторождении определялось главным образом условиями, связанными с поведением песка, хотя тектоника также играла определенную роль. Следовательно, ловушки можно считать структурно-стратиграфическими. Такие условия являются весьма типичными для песков Аппалачской области, содержащих наряду с соленой водой нефть или газ.

«Лысые» купола. Термин «лысый» употребляется применительно к куполам и антиклиналям, в сводовой части которых отсутствует коллектор, распространенный в то же время за пределами свода. Как правило, такого рода структуры возникают в результате двух поднятий, отделенных друг от друга периодом эрозии. После первого периода складчатости, в результате эрозии, происходит частичное срезание свода антиклинали, и проницаемый коллектор оказывается отсутствующим в наиболее приподнятой части купола. После этого вся антиклиналь покрывается непроницаемыми осадками, образующими покрышку, изолирующую сверху резервуар.

Последующее складкообразование деформирует слои так, что ось структуры примерно сохраняет свое прежнее положение. В итоге, нефть и газ, мигрирующие вверх по восстанию слоев, слагающих структуру, будут скапливаться у контура распространения проницаемых пород, а образующиеся залежи будут стремиться принять кольцеобразную или эллиптическую форму с пустым участком в центре, отвечающим наиболее высокой части купола. Конечно, более древние пласты могут быть продуктивными и под лысым участком, и такие залежи, захватывая вершину купола, не будут иметь кольцеобразной формы.

Продуктивные ордовикские песчаники Симпсон (Simpson) в месторождении Оклахома Сити являются одним из наиболее известных примеров ловушки данного типа. Размыв части ордовикских отложений и несогласное залегание на них допенсильванских слоев в месторождении Оклахома Сити показано на рис. 9-8 и 9-11. Рис. 9-11 изображает размещение на площади пород ниже несогласия, которое на севере является домиссисипским, а в Оклахома Сити сливается с допенсильванским несогласием. Отмеченная точками площадь в восточной части т. Н, N., R. 3, W., обозначает месторождение Оклахома Сити; структура пластов ниже несогласия изображена горизонталями с интервалом в 250 футов (76 м).


Самой древней свитой, контактирующей с пенсильванскими пластами в зоне несогласия у свода поднятия, являются известняки Арбокл (Arbuckle). Перед отложением пластов, прикрывавших зону размыва, более молодые свиты из числа подвергшихся размыву обнажались в виде поясов вокруг свода. В восточной части структуры имеется сброс с наибольшей амплитудой смещения в 2400 футов (730 м).

Эти взаимоотношения иллюстрируются разрезом из работы Г. Чарльза, приведенным на рис. 9-8. Песок Уилкокс, являющийся наиболее важным продуктивным горизонтом, образует полукруглый пояс около вершины поднятия. По направлению к своду он срезан допенсильванским несогласием. Если бы известняк Арбокл в Оклахома Сити был бы непродуктивным, то это месторождение можно было бы отнести к числу лысых структур; однако этот термин применяется обычно для структур, являющихся сухими [пустыми] в сводовой части.

В месторождении Оклахома Сити продуктивными являются многие горизонты в ордовикских и пенсильванских отложениях. Общая суммарная добыча нефти здесь оценивается в 750 млн. баррелей (100 млн. г).

Скопления в резервуарах, срезанных несогласиями. Если перерыв, сопровождающийся угловым несогласием, приводит к срезанию приподнятой части проницаемого коллектора, т. е. последний выклинивается вверх по восстанию, то для образования ловушки нефти и газа необходимо, чтобы пласты, лежащие над несогласием, обладали хорошими изолирующими свойствами. Вверх по восстанию закрытие [ограничение, экранирование] обеспечивается перерывом, вниз по падению — региональным падением, а по другим двум направлениям — антиклинальными выступами, стратиграфическими [литологическими] изменениями или изгибами границы выклинивания.

Определение ловушек данного типа по структурным картам невозможно; последние, однако, указывают на местоположение антиклинальных поднятий, вдоль которых обычно и располагаются такие ловушки. Данные подземного рельефа могут указать также на приблизительное положение линии выклинивания (среза); в некоторых случаях эта линия может быть определена по сейсмическим данным. Разница в углах падения пластов над угловым несогласием и под ним может быть или очень большой или настолько незначительной, что отложения, видимые в обнажениях, будут казаться параллельными.

Самым крупным и наиболее известным месторождением данного типа является месторождение Ист Тэксис. Оно расположено на западном склоне большого поднятия Сэбайн, где региональное падение направлено на запад в сторону восточно-техасской геосинклинали с градиентом, равным 70 футов на 1 милю (13 м на 1 км). Продуктивный верхнемеловой песчаник Вудбайн представляет собой чередование мягких, пористых и проницаемых пластов песчаника и слоев глины и вулканического пепла. Песчаники, несмотря на их изменчивость и наличие слоев глины, сообщаются между собой; поэтому снижение давления в одной части месторождения сказывается на отдаленных скважинах.

Песчаник Вудбайн вниз по падению покрывается глинистыми сланцами Игл Форд, но по направлению к востоку, из-за перерыва в отложениях, он покрывается мелом (chalk) горизонта Остин. Падения последнего менее крутые, чем падения слоев Вудбайн, и поэтому они постепенно по направлению к восточной части месторождения срезаются горизонтом Остин и уменьшаются в мощности, а в восточной части месторождения исчезают вовсе. Гидравлический напор с запада обеспечивает такое давление в свите Вудбайн, при котором, несмотря на большую ежедневную добычу, составляющую около 60 000 т, большинство скважин может фонтанировать. Режим месторождения определяется скоростью поступления воды [водонапорный режим], а не снижением давления газа. Месторождение Ист Тэксис является самым крупным в Соединенных Штатах; оно занимает площадь в 113 000 акров (45 000га), а его общая суммарная добыча оценивается в 5 биллионов баррелей (0,7 млрд. г). Оно было открыто бурением наугад без какого-либо совета со стороны специалистов геологов.

Структурные черты месторождения Ист Тэксис иллюстрируются рис. 9-9, взятым из работы Ф. Лэхи. На востоке резервуар закрыт [герметизирован] благодаря выклиниванию песка Вудбайн, срезанному здесь несогласием в основании мелового горизонта Остин. Вниз по падению нефтепродуктивная площадь оконтуривается местной краевой водой. На рис. 9-10, заимствованном из работы Г.Е. Майнора и М.Е. Ханна, даны три геологических разреза месторождения Ист Тэксис. На этих профилях показаны песчаники Вудбайн ниже несогласно залегающего на них мелового горизонта Остин; скопления нефти приурочены к верхней по восстанию пластов части клина песков; ниже, в западной части месторождения располагается водоносная зона. Употребление термина «стратиграфическая ловушка» применительно к месторождениям данного типа вовсе не означает, что ловушка образовалась в результате тех явлений, которые обычно принято понимать как изменения в стратиграфии. Своим возникновением ловушка обязана частично региональному падению слоев и частично перерыву и несогласию в отложениях, обусловившим выклинивание коллектора. Оба эти момента по своей природе являются скорее структурными [тектоническими], чем стратиграфическими. Тем не менее, для ловушек данного типа обычно применяется термин «стратиграфические».

Другим важным месторождением этого же типа, также открытым при случайном бурении без какой-либо геологической консультации, является месторождение Уэст Эдмонд в Оклахоме, продуктивная площадь которого составляет около 20 000 акров (8000 га), а общая суммарная добыча оценивается в 700 млн. баррелей (94 млн. т). Основной продуктивной толщей является Буа д’Арк, или верхний горизонт девонских известняков Хантон. Принято считать, что пористость и проницаемость этой свита возникли главным образом в результате выветривания в течение двух периодов эрозии и поднятия, обусловивших наклон слоев к западу от огромной положительной или антиклинальной площади, известной под названием «Гранитного моста».

Благодаря перерыву граница развития горизонта Хантон сместилась к востоку; ловушка образовалась там, где пористые и проницаемые известняки выклиниваются вверх по восстанию (в восточном направлении). Продуктивный резервуар разрезан на две части руслом древнего потока, который, очевидно, заканчивался, еще до его погребения, к западу от «Гранитного моста». Принято считать, что существование этой глубокой долины, врезавшейся в известняки, снизило в период эрозии уровень грунтовых вод и тем самым обеспечило большее растворение этих известняков, в результате чего повысилась их пористость.

Характер ловушки, в которой скапливается нефть месторождения Уэст Эдмонд, показан на рис. 9-11, взятом из работы Д. А. Мак-Ги и X. Д. Дженкинса. У этой ловушки ясно выражена ее связь с несогласием в основании миссисииских пластов в северной части района. В районе месторождения Оклахома Сити миссисипские и некоторые более древние свиты были смыты эрозией еще до отложения базальных слоев пенсильванской системы. Несогласие отделяет там пенсильванские породы от допенсильванских; карта района показывает только последние. Горизонтали изображают структуру отложений, залегающих под несогласием.

Оба нефтяные месторождения — Уэст Эдмонд и Оклахома Сити — расположены на обширном, высоком структурном поднятии «Гранитного моста» («Granite Ridge»), называемом также Немахским (Nemaha) поднятием, которое простирается через штат Канзас и северную часть Оклахомы. На востоке оно ограничено большим разрывом, к западу от которого наблюдается крутое региональное падение слоев к западу. Поднятие и эрозия этой структуры в допенсильванское время явились причинами образования перерывов и несогласий.

Наиболее важным фактором, определяющим местоположение ловушки в месторождении Уэст Эдмонд, является структурное повышение восточной границы развития горизонта Буа д’Арк в девонских известняках Хантон. Карта показывает, что в квадратах Т. 13 и 14 N., R. 4 W. восточный контур горизонта Бya д’Арк выдвинут вверх по восстанию и что степень этого выдвижения уменьшается к северу и югу. Так как горизонт Буа д’Арк покрывается и подстилается непроницаемыми пластами, то нефть, мигрирующая в этот участок [ловушку], задерживается в нем. Погребенное русло потока, разрезающее продуктивную часть горизонта Буа д’Арк, показано в южной части квадратов Т. 14 N., R.4W.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: