История развития теорий миграции и аккумуляции нефти

Еще задолго до скважины Дрейка, заложенной в северо-западной Пенсильвании в 1859 г. и положившей начало нефтяной промышленности, геологи заметили, что выходы нефти на поверхность часто приурочены к антиклиналям. Этот факт, возможно, навел их на мысль, что на первых этапах развития промышленности, месторождения нефти следует искать на антиклиналях. По данным Р. Шеррила, П. Дикки и Л. Метесона скважина Дрейка была остановлена 27 августа 1859 г. в тонком пласте случайно обнаруженного песка в девонских отложениях на участке Чэрч Ран. Нефтяные залежи в этом районе связаны, обычно со стратиграфическими ловушками, а не с антиклиналями. Тем не менее, Г.Д. Роджерс, в то время ведущий американский специалист в области структурной геологии, утверждал в течение 9 месяцев после того, как было завершено бурение скважины Дрейка, что вновь открываемые месторождения будут приурочены к антиклиналям. В 1861 и 1866 гг. Е. Эндрюс настаивал на связи нефтяных месторождений с антиклиналями, приводя в качестве подтверждения приуроченность залежей нефти к антиклинали Волкано-Бэрнинг Спрингс в Западной Вирджинии. Однако в обеих своих работах скопление нефти в антиклиналях Е. Эндрюс приписал развитию в них трещин, которые, по его мнению, играют роль коллекторов. Основы гравитационной теории заложил, невидимому, Т. Стерри Хант, отметивший, что нефть и газ поднимались в антиклинали по пористым слоям потому, что они [нефть и газ] легче воды.

Период, следующий после отставки Г.Д. Роджерса и охватывающий приблизительно 1866—1883-гг., был, по выражению У.Т. Тома, периодом «невежества» (dark ages) в нефтяной геологии. В течение этого периода бурение «диких кошек» было особенно интенсивным; и хотя было найдено много нефтяных и газовых месторождений в Пенсильвании и соседних штатах, однако не было сказано ничего нового о миграции нефти и газа, а положения антиклинальной теории оказались даже забытыми. В то время (с 1874 по 1888 гг.) геология нефти возглавлялась Вторым Пенсильванским Геологическим Управлением [ВПГУ], директор которого Джон Питер Лесли прямо и резко выступал против антиклинальной теории. Лесли утверждал: «Предполагаемая связь нефти с антиклинальными и синклинальными осями, разрывами, трещинами, плоскостями кливажа и т. д. теперь является заслуженно забытым предрассудком. Геологи, хорошо знающие нефтяные районы, никогда не могли извлечь из нее [антиклинальной теории] ни малейшей пользы, и ее популярность обеспечивается только лишь агитацией самонадеянных экспертов, не являющихся опытными геологами.»

Д.В. Хауэлл указывает, что ни в одном из докладов ВПГУ не упоминается об антиклинальной теории и что во всех отчетах неизменно избегается обсуждение вопросов аккумуляции нефти и газа. М. Кэмпбелл утверждает, что ВПГУ располагало огромнейшими возможностями для изучения миграции и накопления нефти и газа и геологических условий, в которых встречаются залежи, однако, эти возможности совершенно не были использованы. Геологи, служившие в управлении, тратили время на собирание буровых разрезов, коррелирование нефтяных песков и на другую аналогичную работу, которая несмотря на то, что являлась важной и хорошо выполненной, не помогала нефтяникам находить новые залежи.

Отрицательное отношение Дж. Лесли к антиклинальной теории может показаться теперь довольно странным, но в то время это было естественным, так как большинство нефтяных месторождений, изучавшихся ВПГУ, было связано не с антиклиналями, а со стратиграфическими ловушками. Тем не менее, многие газовые и некоторые нефтяные залежи в более постоянных [выдержанных] песках, содержащих соленую воду, находились в антиклиналях. Неудача ВПГУ в изучении проблем миграции нефти, несомненно, замедлила развитие геологии нефти на многие годы. Всякие предположения по этим вопросам Дж. Лесли считал необоснованными и ненаучными, возможно, просто потому, что они были тогда умозрительными.

Следующим важным шагом в развитии нефтяной геологии было возрождение антиклинальной теории И. Уайтом, который справедливо считается ее отцом. В своих докладах для Второго Пенсильванского Геологического Управления [ВПГУ] он не упоминал об антиклинальной теории и утверждал, что он не знал о том, что эта теория уже выдвигалась ранее. Как сообщает М. Фуллер, нефтепромышленник Уильям Иэрсмен заметил приуроченность скважин, давших газ, к осям антиклиналей, нанесенных на карты, составленные ВГПУ. У. Иэрсмен обратился к президенту Нефтяной Компании Форест Дж. Вандергрифту с предложением изучить данный вопрос; провести соответствующее исследование было поручено И. Уайту, что он и осуществил в июне 1883 г. И. Уайт подметил четкую связь между газоносностью и антиклиналями и стал ярым защитником антиклинальной теории.

В статьях, опубликованных после проведенного им исследования, И. Уайт не дал ясного изложения гравитационной теории, однако, указал, что скопление газа в антиклиналях обусловлено двумя причинами: летучестью [подвижностью] газа и трещиноватостью пород. По данным П. Прайса, первая скважина, заданная в 1889 г. в соответствии с теорией И. Уайта, открыла богатую нефтяную залежь Маннингтон (Mannington), Западная Вирджиния, расположенную в 25 милях (40 км) от ближайшего продуктивного района. Этот факт окончательно убедил нефтяников-практиков в полезности даyной теории.

Несмотря на отрицательное отношение к антиклинальной теории со стороны ВПГУ, геологические управления Канады, Индианы и Огайо поддерживали ее. Э. Ортон, геолог государственной геологической службы штата Огайо, описывал в своих статьях применение антиклинальной теории при освоении крупного месторождения Лайма-Индиана (Lima-Indiana) и ввел в нефтяную геологию структурно-контурные карты. Следующим важным событием в нефтяной геологии были начатые в 1900 г. исследования, проводившиеся Геологическим Управлением Соединенных Штатов Америки. С 1907 по 1915 гг. это Управление опубликовало структурные карты и детальные описания нефтяных и газовых месторождений, большая часть которых находится в Аппалачской области; в этих работах приводились убедительные данные, подтверждавшие ценность антиклинальной теории. Изучение целого ряда нефтяных залежей показало, что некоторые из них могут быть в резервуарах, лишенных свободной воды, и что в таких условиях нефть не скапливается в антиклиналях, а стремится уйти в синклинали или в газоносные резервуары.

С 1859 по 1910 гг. геология и геологи почти не использовались в нефтяной промышленности. В те годы бурение «диких кошек» было более рискованным, чем теперь, так как оно велось при очень слабом руководстве со стороны геологов, и крупные осторожные компании стремились избегать такого бурения. Типичный бурильщик «диких кошек», описанный С. Тайтом в его книге «Бурильщики диких кошек» («The Wildcatters»), должен был обладать практической сметкой, сильно развитым инстинктом игрока и умением добывать деньги; такой человек, конечно, часто не мог в какой-либо мере способствовать развитию теорий, геологии и вообще научных знаний. Размещение скважин производилось по выходам нефти, по простираниям уже известных месторождений, иногда с помощью волшебной лозы и других аналогичных средств; часто при определении мест для закладки «диких кошек» исходили из соображений, не имевших ничего общего с геологией, или же просто задавали скважины наугад. После 1910 г. нефтяные компании начали прибегать к помощи геологов и, как указывает Ю. Де Гольер, к 1915 г. существование геологического отдела в хорошо организованных компаниях стало скорее правилом, нежели исключением. По данным Г.А. Уилера, до 1916 г. геолог был очень редким явлением на нефтяных месторождениях в Оклахоме; он был посмешищем в глазах нефтяников-практиков, ставивших его на одну ступень с экспертами, уповавшими на волшебную лозу, и другими авантюристами-нефтеискателями. Однако открытие крупного нефтяного месторождения Кашинг при помощи картирования поверхности вызвало коренной перелом в отношении нефтепромышленников к геологам: они бросились к геологам за советами и консультациями, несмотря на то, что раньше считалось постыдным прибегать к их помощи. Необходимо отметить, что причиной, побудившей к этому нефтепромышленников, было не признание научной ценности аргументации геологов, а их практические успехи.

За последние 25 лет было собрано огромное количество фактического материала по геологии нефтяных и газовых месторождений. Составление литологических, электрических, радиоактивных и нейтронных разрезов буровых скважин, изучение кернов, промысловые исследования нефтяных месторождений, структурная съемка и оконтуривание резервуаров, геофизические исследования, детальное изучение стратиграфии и разработка гидрогеологических проблем нефтяных месторождений — все это предоставило в распоряжение геолога богатейшие сведения, с которыми можно было подойти к выяснению характера аккумуляции. нефти и газа. Несмотря на, все это, сейчас мы знаем об условиях накопления нефти и газа немногим больше того, что нам было известно об этом 25 лет назад. Тем не менее, имеющиеся в нашем распоряжении данные об аккумуляции открывают перед нами прекрасную возможность проверять правильность выдвинутых ранее теорий, связанных с этой проблемой, и судить о практической пригодности новых теоретических положений.