Региональные черты осадконакопления

Региональное выклинивание. Ряд условий осадконакопления или частично связанных с ним черт, имеющих важное значение для нефтяной геологии, выдерживается на большой площади. Одной из таких региональных особенностей являются регионально-клиновидные структуры (regional-wedge structures), описанные А.И. Леворсеном. Структуры этого типа образуются там, где песчаные или другие проницаемые породы, имеющие значительную протяженность, прерываются в своей верхней части поверхностью несогласия или в результате других явлений, не связанных с условиями отложения данных пород. Если нефть и газ могут свободно мигрировать на значительное расстояние вверх по восстанию, то в верхнем крае зоны выклинивания они встретят, несомненно, хорошие ловушки. Геолог-стратиграф обязан определить не только местоположение клиновидной ловушки, но также и установить, могут ли породы, развитые у зоны выклинивания, являться нефтепроизводящими и обладают ли они проницаемостью, достаточной для свободной миграции нефти и газа на значительные расстояния.

Обычно, для точного оконтуривания таких региональных ловушек и для проверки перспективности площадей необходимо бурение большого количества скважин. Зато обнаруживаемая при этом продуктивная площадь часто бывает большой или же в зоне выклинивания располагается целая группа залежей. Хотя нефтяные и газовые залежи в локальных стратиграфических ловушках (связанных с развитием песчаных линз и участков повышенной пористости) встречаются довольно часто, крупные нефтяные месторождения, расположенные в зонах срезания широко распространенных толщ, очень редки. Только немногие продуктивные горизонты такие как известняк Трентон в Западном Огайо, Вудбайн и Таскалуза (Tuscaloosa) в Техасе и Луизиане, пермский продуктивный пласт газового месторождения Панхендл-Хьюгтон, могут указывать на аккумуляцию в больших масштабах в зонах регионального выклинивания. Очевидно, достаточная проницаемость пород в таких зонах, как правило, не выдерживается на больших расстояниях и не может обеспечить широкую миграцию углеводородов, необходимую для образования залежей.

Влияние местоположения источника сноса и континентальных и морских условий осадконакопления. Влияние изменений в характере отложений в направлении к источнику питания обломочным материалом уже обсуждалось ранее. Так как морская и солоновато-водная среды являются благоприятными для образования нефти и по направлению к источнику сноса имеет место переход от морских отложений к пресноводным, то можно было бы ожидать, что в этом направлении будут исчезать нефтяные месторождения при условии, что береговая линия находится в пределах исследуемой площади.

Конечно, там, где продуктивными являются несколько горизонтов, в каждом отдельном случае береговая линия может занимать различное положение, в результате чего влияние перехода от морской к пресноводной седиментации будет менее четко выражено. В районе Аппалачей, в восточной Оклахоме, на севере Центрального Техаса и в большей части Скалистых гор по направлению к области сноса увеличивается мощность нефтеносных осадков; в этом же направлении возрастает величина углеродного коэффициента углей, развитых на поверхности. Поэтому в данных районах трудно провести грань между влиянием начального регионального метаморфизма [катагенеза] и влиянием условий седиментации.

В районе Голфкоста в Техасе и Луизиане мощность кайнозойских осадков, наоборот, увеличивается по направлению от источника сноса, а региональный метаморфизм на малых глубинах является незначительным. Изучение нефтяных месторождений в этих районах показало, что залегание нефти приурочено к зоне, называемой «продуктивным поясом» (a fairway), граница которой почти совпадает с береговой линией каждой толщи. Вверх по восстанию пластов от древней береговой линии, в пределах развития континентальных отложений, все толщи обычно лишены залежей нефти и газа. Эти вопросы рассматриваются в работах Г.Е. Мэрри, Д.С. Малкина, Д. Эколса и С. Лоумена.

Другим примером площади, в которой переходы от морских условий седиментации к континентальным определяют границы распространения залежей нефти, является район Восточной Венецуэлы, описанный Г.Д. Фанкхозером, Л.К. Сассом и X.Д. Хедбергом. В некоторых свитах этого района с переходом от морских условий седиментации к континентальным, очевидно, связана большая смолистость нефтей и постепенное их исчезновение. В других свитах газовый фактор возрастает, по мере того как осадки становятся менее морскими. По данным Л.Д. Стампа породы нефтеносных горизонтов месторождений Бирмы образовались в прибрежных условиях, в то время как осадки пресноводных бассейнов совершенно лишены нефти. Подобные отношения иллюстрируются рис. 15-1 — 15-4 и 15-11.

Региональное увеличение мощности. В связи с тем, что образование крупных геосинклиналей шло одновременно с седиментацией, каждая стратиграфическая единица имеет наибольшую мощность в том месте, где во время отложения располагалась ось геосинклинали, и от которой по всем направлениям происходит утонение пластов. Если на поперечных разрезах геосинклиналей соединить точки, отвечающие наиболее мощным частям каждой свиты, то получатся линии, называемые линиями максимальной мощности. Как правило, линии максимальных мощностей различных свит не совпадают; происходит их смещение в сторону того или иного края геосинклинали. Так, по данным Г.Е. Мэрри, в Луизиане в кайнозое линии максимальных мощностей неуклонно смещались в сторону Мексиканского залива.

В то время как в процессе отложения осадков линии максимальных мощностей, очевидно, находились вблизи оси геосинклинали, положение современной оси геосинклинали, благодаря наклону и последующей деформации, может и не совпадать с тем, которое она занимала в период седиментации. Последующий найлон геосинклинали смещает ось структурной мульды в направлении наклона. Чем древнее осадки, тем дальше по направлению к линии максимальных мощностей располагаются оси прогибов, наблюдающиеся в настоящее время; об этом свидетельствует увеличение расстояний между опорными горизонтами, которые отмечаются по направлению к осям прогибов.

В пределах доступной для наблюдения части Аппалачской геосинклинали мощности стратиграфических интервалов и свит увеличиваются к юго-востоку. Поэтому по девонским осадкам ось современного прогиба располагается юго-восточнее оси прогиба по пенсильванским породам. Однако во время отложения этих осадков ось геосинклинали была значительно юго-восточнее, чем ось современной структурной котловины.

Продуктивные пояса. Представляют собой пояса- или зоны, в которых существуют особо благоприятные условия для добычи нефти и газа.

Этими условиями, несомненно, являются: высокие значения пористости и проницаемости, достаточная мощность коллекторов, обеспечивающая хорошую добычу с единицы площади, подходящие ловушки, структурные или стратиграфические, хорошие материнские породы и приемлемая глубина бурения, той же зоны.

В Голфкосте, где идея о существовании продуктивных поясов получает особенно хорошее подтверждение, продуктивные пояса молодых свит расположены ближе к побережью залива по сравнению с поясами более древних отложений. Таким образом, продуктивный пояс в формации Уилкокс (эоцен) расположен дальше от побережья, чем продуктивный пояс миоцена.

Это дает возможность производить проверку нефтеносности отдельных свит в пределах продуктивных поясов путем бурения скважин на доступные глубины. Если бы продуктивный пояс формации Уилкокс располагался непосредственно под продуктивным поясом миоцена, то в этом случае для выяснения нефтеносности первого требовалось бы бурение скважин глубиной, превышающей технически доступную. Нефтяники обычно употребляют термин «направление пластов» (trend) для обозначения того, что в данной главе называется «продуктивным поясом» (a fairway); термин «продуктивный пояс» (a fairway) кажется нам более точным, так как «направление» (trend) имеет еще и другие значения.

Оконтуривание продуктивных поясов производится обычно путем определения направлений от уже известной продуктивной площади, на которой имеются благоприятные для формирования залежей нефти и газа условия. Если глубина залегания отложений и степень начального регионального метаморфизма пород являются благоприятными, то такие условия будут, вероятно, сохраняться в полосе, простирающейся параллельно береговым линиям, существовавшим в период отложения осадков.

Влияние прибрежных условий и других обстановок осадкообразования на залегание нефти и газа показано на рис. 15-1 — 15-4, взятых из работы С. Лоумэна. Рис. 15-1 изображает фациальные изменения верхнего олигоцеиа в разрезе. Осадки континентальной фации располагаются дальше остальных от современного берега залива и залегают на небольшой глубине. Ближе к морю и на больших глубинах находится зона неритовых или мелководных морских осадков, перемежающихся с континентальными и глубоководными отложениями. На рис, 15-2 дана карта, изображающая расположение этих фаций по отношению к современной береговой линии. Рис. 15-3 представляет разрез в плоскости, перпендикулярной к береговой линии, на котором видно соотношение нефтепродуктивных зон каждого яруса друг к другу и к современной поверхности. Нефтеносная неритовая зона во всех этих ярусах залегает приблизительно на одной и той же глубине; по счастливой случайности данная глубина оказалась вполне доступной для бурения и добычи нефти. Распространение в плане продуктивных поясов или простирания пластов в каждом ярусе изображены на рис. 15-4, на котором видно, что чем древнее отложения, тем дальше в глубь континента от современного берега располагаются продуктивные пояса.

В широких неглубоких морях, покрывавших в палеозойскую и мезозойскую эры большие части континентов на огромных пространствах, существовали мелководные морские условия, и зоны, в которых осадкообразование было благоприятным для нефтеносности, имели значительную ширину.