Характерные черты локального осадкообразования » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Характерные черты локального осадкообразования

22.07.2021

Рифы. Определение и размеры. Представление о роли рифов в нефтяной разведке складывалось у геологов в течение многих лет. Большим стимулом к поискам ловушек, связанных с рифами, послужило открытие в 1948 г. и 1949 г. нефтяных залежей в рифах на таких удаленных друг от друга площадях, как Альберта в Канаде и район Западного Техаса. Риф представляет собой массивное образование (rigid structure), сложенное известковыми остатками животных и растений, которое в процессе формирования выступало над прилегающим участком дна озера или океана. Настоящие рифы данного типа называются также биогермами; биостремы представляют собой осадочные отложения известкового органического материала, которые не сформировались в обособленную жесткую массу, а отложились в виде слоев. По размерам рифы варьируют от небольших, имеющих в поперечнике несколько десятых долей метра (1 фут), до гигантских масс в несколько тысяч километров длиной и несколько километров шириной. Примером гигантского рифа является Великий Барьерный риф в Австралии. Многие нефтяные залежи в рифах имеют относительно небольшую площадь распространения, но некоторые пористо-проницаемые участки в рифе достигают значительной мощности. Высота рифов часто составляет 500—1000 футов (150—300 м), причем довольно значительная часть этой мощности может быть продуктивной.

Типы рифов. Существуют следующие типы рифов: окаймляющие рифы, барьеры и атоллы. Окаймляющие рифы располагаются по краям материка; при развитии барьерных рифов между материком и рифами имеются лагуны. Атоллы представляют собой кольцевые рифы, окружающие лагуны. Рифы перечисленных типов встречаются на тропических островах, и многие из них находятся в районах глубоководных частей океанов. Рифы с залежами нефти и газа образовались в неглубоких морях с почти плоским дном; как правило, такие рифы были удалены от берега.

Среди рифов, содержащих залежи нефти, можно выделить два вида. К первому виду относятся изолированные, округленные или удлиненные массивы, асимметричные, имеющие стенки разной крутизны, по обе стороны от которых развиты осадки одинакового состава. Рифы другого вида возникли, главным образом, в пермское время; они имеют длинную, узкую форму и различные по характеру боковые стенки. Передняя стенка рифа, обращенная к морю или в сторону, откуда особенно сильно действуют волны и течение, крутая; у ее подножия нередко развивается значительная осыпь. С этой стороны риф растет гораздо быстрее, так как здесь более сильны течения, чище вода и больше пищи и кислорода для рифообразующих организмов. Отложения на этой стороне состоят из более крупных зерен нежели на другой; здесь отлагаются рифовая осыпь, известняковый и чистый кварцевый песок. На противоположной, или задней стороне рифа отложения более мелкозернистые, состоят из известковистого или глинистого ила. Описанный вид рифов до некоторой степени сходен с современными барьерными рифами у берегов тропических морей.

У многих представление о рифах связано с кораллами, однако ряд нефтеносных рифов не содержит совсем или почти совсем кораллов. Помимо кораллов, активными рифообразующими организмами являются также водоросли, криноидеи, мшанки и губки.

В настоящее время хорошо изучены физические условия, необходимые для существования рифообразующих организмов; для кораллов, например, температура воды должна составлять около 20° С. Немногие из рифообразующих животных или растений могут существовать на глубине, превышающей 90 м.

Происхождение рифов. Рифы возникают там, где рифообразующие организмы под влиянием благоприятной среды могут создавать отложения значительно быстрее, чем происходит осадкообразование на прилегающих участках морского дна. Рифы обычно окружены известковистым илом, глинистыми или песчаными осадками. Рост большинства рифообразующих организмов идет быстрее в чистой неглубокой воде при наличии волн и течений там, где среда изобилует пищей. Следовательно, чем выше поднимается риф над морским дном, тем благоприятнее будут условия, необходимые для его роста. Постепенно риф будет подниматься до поверхности моря и распространяться на большую площадь.

Вследствие того, что рост рифообразующих организмов идет быстрее в неглубокой воде, любое локальное повышение морского дна может служить отправным пунктом для образования рифа. При росте антиклинали во время отложения осадков у ее свода глубина моря будет несколько меньше, и, следовательно, этот пункт может являться местом, благоприятным для начала роста рифа.

Способностью рифообразующих организмов развиваться в мелких водах можно объяснить стремление рифов формироваться на одном месте, друг над другом, в наиболее благоприятные для этого геологические эпохи или периоды.

Вершина старого рифа может быть только частично погребена под более !молодыми осадками, в результате чего она будет слегка выдаваться над дном, образуя, таким образом, отправной пункт для формирования другого рифа. Более того, если даже риф погребен полностью, уплотнение покрывающих осадков приведет к незначительному обмелению моря как раз над вершиной погребенного рифа, что, в свою очередь, может вызвать образование нового рифа над старым. Подобная картина изображена на рис. 15-5.
Характерные черты локального осадкообразования

Простирание рифов. В группах, состоящих из нескольких рифов, можно заметить определенную ориентировку в расположении рифов по одной линии или в параллельном направлении их длинных осей. Барьерные рифы распространяются параллельно береговой линии, а направление их может обусловливаться направлением океанических течений или направлением движения волн, или выравниванием рельефа морского дна.

Распространение рифов. Рифы широко распространены как географически — по поверхности земли, так и по вертикали — в разрезе отложений многих геологических систем. Нефте- и газоносные рифы в основном формировались в течение большинства периодов палеозойской эры, для которых характерно образование значительных залежей нефти. Высокой продуктивностью обладают девонские рифы в провинции Альберта в Канаде; месторождение Норман Уэллс в Северо-Западных Территориях приурочено к девонскому рифу, находящемуся на расстоянии около 1000 миль (1600 км) от девонских рифов, открытых возле Эдмонтона. Между этими пунктами, вероятно, существуют и другие рифы, в настоящее время еще не обнаруженные. Значительные залежи нефти имеются в пенсильванских рифах на восточной стороне Пермского Бассейна в Западном Техасе. Много нефти добывается из рифов пермской формации Сан-Эндрис на таких месторождениях, как Уинклер, Хендрикс и Ейтс в Западном Техасе.

Составные части рифов. Соотношение различных частей рифов показано на рис. 15-5. Необходимо лишь помнить, что на рисунке приведена схема, в которой объединены признаки целого ряда различных рифов. He следует ожидать, что все изображенные особенности будут найдены в одном каком-либо рифе. Линия AA соответствует кровле отложений, залегающих под рифом, являющейся почти горизонтальной или имеющей моноклинальное падение в пределах площади распространения рифа. Основание рифа, отмеченное линией BCD, будет горизонтальным или параллельным пластам, если его образование началось одновременно на всей площади. Если же образование рифа началось в одном месте, а затем постепенно, в процессе отложения, риф распространялся по площади, то его основание будет вогнуто кверху. Там, где риф подстилается мягкими, пластичными осадками, под действием своей огромной тяжести он может погрузиться в эти осадки, образовав в верхней их части впадину. Основная часть рифа Я может быть массивом с едва заметными признаками стратификации. Если склон рифа крутой, то от основного массива могут откалываться куски, которые будут скатываться вниз по склону, образуя у основания так называемую рифовую осыпь [брекчию] F.

Волны и течения могут разрушать известковый материал рифа, который, перемешиваясь с известняковым и кварцевым песком, поступающими из других источников, будет распределяться за границей основания рифа в виде слоя Е. Рифовая осыпь и кластический материал у основания рифа образуют отложения склона, имеющие грубую и косую слоистость. Такая картина наблюдается, например, в пермском рифе, обнаруженном в Эль-Капитен в Западном Техасе. Если вершина рифа достаточно широкая и пологая, то в ее понижениях могут скапливаться отложения ракушечника и известкового ила.

О пластах, покрывающих риф, иногда говорят как о «драпирующихся» по нему, подразумевая под этим то, что они повторяют неправильности, имеющиеся на верхней поверхности рифа. Так как уплотнение жесткого известняка рифа под действием собственного веса будет меньше уплотнения окружающих образований, то пласты, непосредственно покрывающие риф, будут образовывать антиклинальную складку. Как и в других антиклиналях, образующихся под действием уплотнения, каждая вышележащая свита по сравнению с нижележащей будет иметь более пологое падение и меньшую амплитуду подъема слоев. В результате такого уплотнения глубина моря над рифом будет немного меньше, чем в прилегающих частях, и в периоды временных поднятий поверхность осадков, покрывающих риф, будет подвергаться эрозии.

Следовательно, из-за эрозии или перерыва в осадкообразовании, над вершиной рифа могут отсутствовать отдельные пласты или даже свиты Примером этого является пласт К, выклинивающийся над вершиной рифа (см. рис. 15-5). Необходимо отметить, что полное исчезновение пластов происходит довольно редко. Так как глубина морского дна непосредственно над рифом несколько меньше, чем в других местах, над старым рифом может образоваться другой риф М, причем он или растет из верхушки старого рифа, соединяясь с ним, или же отделяется от него пластами нормальных осадков.

Пористость и проницаемость рифов. Вначале отложения рифообразующий материал обладает значительной пористостью, являющейся следствием образования пустот, возникающих в результате разложения мягких частей организмов, наличия незаполненного пространства внутри и между раковинами и пустот между обломками рифа и обломками известняков. Позднее пористость и проницаемость могут увеличиться благодаря деятельности сверлящих организмов, процессам растворения в периоды временных поднятий над уровнем моря, а также вследствие развития трещин и разломов, образующихся под действием тяжести покрывающих пород или тектонических сил.

Нельзя считать установленным, что рифы могут иметь пористость и проницаемость, достаточные для продуцирования нефти, лишь в результате растворяющего действия поверхностных вод. Кроме того, не следует думать, что все части рифа являются пористыми и проницаемыми. В рифах, содержащих залежи, существуют участки с очень низкой проницаемостью и, следовательно, непродуктивные; рифы могут быть непроницаемыми, вследствие отложения в их порах кальцита и доломита. Первоначальным рифообразующим материалом является, несомненно, углекислый кальций, и во многих нефтеносных рифах коллектор состоит из кальцита. В некоторых нефте- и газоносных рифах кальцит замещается доломитом. Однако если породы обладают достаточными величинами пористости и проницаемости, то, по-видимому, состав слагающих их минералов не играет роли. Как уже отмечалось, мощность пористых и проницаемых зон в рифах может достигать 500 футов (150 м).

Прослеживание рифов. С поверхности рифы прослеживаются значительно легче, нежели любой другой тип чисто стратиграфической ловушки. Поэтому, по всей вероятности, разведка и разработка рифов закончится раньше, чем других стратиграфических ловушек.

Антиклиналь, образовавшаяся над рифом в результате уплотнения, может быть обнаружена путем картирования на поверхности, изучения подземного рельефа или при помощи сейсморазведки. Во многих случаях при сейсморазведке могут получаться отражения от верхней поверхности рифа. Рифы можно также прослеживать по так называемым ложным антиклиналям, вырисовывающимся на сейсмограммах на глубинах, соответствующих пластам, подстилающим риф. В известняке рифа скорость распространения сейсмических колебаний гораздо больше, чем в окружающих его глинистых породах. В соответствии с этим, отражения от пластов, залегающих непосредственно под рифом, будут приходить на поверхность быстрее, чем отражения от тех же пластов на прилегающих участках, где риф отсутствует, и если интерпретаторы не знают о существовании рифа, то они могут истолковать сейсмические данные как указание на наличие антиклинали в пластах под рифом. Таким образом, можно было бы думать, что поверхность пласта А (см. рис. 15-5) поднимается вдоль пунктирной линии MO, которая воспроизводит профиль рифа в уменьшенном масштабе. Ясно, что при бурении скважин на подобных «ложных» антиклиналях в пластах, подстилающих риф, никакой антиклинали обнаружено не будет, но при опробовании скважины можно получить притоки нефти из рифа. Несколько нефтяных залежей в пенсильванском известняке, развитом на восточном крыле пермского бассейна в Западном Техасе, было обнаружено именно таким образом, т. е. разбуриванием ложных антиклиналей в подстилающем известняке Элленбергер.

Примеры рифов. На рис. 15-6—15-8 приведены два примера недавно открытых нефтяных месторождений в рифах. Рис. 15-6 представляет составленную Д.Е. Ba структурную карту рифа, к которому приурочено месторождение Лeдук в провинции Альберте, в Канаде. Кровля этого рифа имеет неровности, которые трудно было бы предсказать на основании разрезов близлежащих скважин. Такие неровности в кровле продуктивных рифов встречаются довольно часто. На рис. 15-7, взятом из работы Т.А. Линка, дан геологический разрез этого рифа, на котором видны его очертания и высота, а также антиклиналь, образовавшаяся над ним под действием уплотнения. В зоне D2 в этой покрывающей антиклинали содержится нефть. Очевидно, здесь мы имеем пример структурной ловушки, образованной под действием уплотнения над стратиграфическими выступами. Приведенный разрез показывает, что большая часть рифа насыщена водой и что нефтяная залежь сравнительно с газовой является менее мощной. Месторождение Ледук относится к разряду крупных месторождений с запасами, оцениваемыми в 200 млн. бареллей (27 млн. т). Значение этого месторождения заключается не только в размерах его запасов, но также и в том, что оно положило начало открытию ряда месторождений в рифах, развитых в этой геосинклинали.

На рис. 15-8, из работы X.А. Ловенштайна, изображен разрез рифа, который дает нефть в месторождении Мэрайн (Marine), округа Мадисон, Иллинойса. Окружающие риф породы того же возраста представлены алевритистыми карбонатами, в то время как сам риф сложен почта чистыми карбонатами. На диаграммах электрокароттажа породы рифа имеют более высокое удельное сопротивление и повышенную самопроизвольную поляризацию [ПС], чем окружающие его алевритистые породы. Присутствие рифа влияло на формирование осадков в радиусе почти 2 мили (3 км), в результате чего состав накапливавшихся возле рифа осадков отличен от нормальных осадков, отлагавшихся вдали от рифа и не испытавших его влияния. Нефть добывается, главным образом, из известняков, развитых над кровлей рифа, и лишь гекоторая часть добычи получается из самого массива рифа. Риф состоит, главным образом, из доломита и доломитизированного известняка.

Песчаные тела неопределенной формы. Обычно форма залегания песчаных пород, продуцирующих нефть и газ, позволяет судить об условиях их образования. Описание этих песчаных пород довольно часто встречается в литературе, так как данная тема является интересной и благодарной. Однако существует много песчаных тел, имеющих различную неправильную форму, по которой нельзя точно определить способ их образования. He удивительно, что во многих случаях форма песчаных тел не указывает на способ их образования. Возможно, многие песчаные образования не имели характерной формы еще в процессе отложения; возможно также, что любая существовавшая первоначально характерная форма была изменена под действием перемыва или эрозии или же произошло слияние песчаных осадко в различного происхождения, отложившихся несколько ранее или, наоборот, несколько позже. На рис. 9-19, 9-20 и 12-12 изображены песчаные тела, форма которых не дает точного указания относительно условий их происхождения.

Прибрежные бары и косы. Взглянув на географическую карту побережья Голфкоста и штатов, расположенных на Атлантическом побережье к югу от Новой Англии, можно заметить целый ряд прибрежных баров, чередующихся с лагунами и участками суши. Прибрежные бары представляют собой нормальное развитие побережья с полого опускающимся дном. Так как пластические осадки, продуцирующие нефть и газ, отлагались вблизи побережья, связанного с пологим наклоном дна, то не удивительно, что прибрежные бары обычно встречаются в этих осадках и что многие из них являются продуктивными. Изучение существующих ныне прибрежных баров показывает, что они являются длинными, узкими, почти прямыми по форме; длина их варьирует от 1 км или менее до сотен километров, а ширина — от долей километра до нескольких километров. У устьев рек и бухт вследствие приливов и отливов между барами наблюдаются перерывы.

Обычно развиваются растущие гряды (growth ridges), представляющие низкие длинные песчаные гребни высотой всего лишь в несколько футов, идущие параллельно береговой линии. Течения, несущие песок, в конце баров могут отклоняться в сторону берега приливами, и в результате вогнутая часть бара будет развиваться в длинную отмель. Песчаные бары могут соединять острова с материком; особенно распространены бары, пересекающие заливы.

Изменения глубины воды, вызванные поднятиями и опусканиями суши, могут являться причиной миграции прибрежных баров в сторону моря или в сторону материка, в результате чего может создаться новая система баров, располагающаяся ближе или дальше от берега относительно первоначальной системы баров. Прибрежные бары легко становятся ловушками для нефти и газа, во-первых, потому что они состоят из песка, являющегося хорошим коллектором, во-вторых, они тесно связаны с материнскими породами, и, в-третьих они могут образовывать стратиграфические ловушки. Если нефтяное месторождение находится в длинном и узком песчаном коллекторе, то необходимо определить тип данного песчаного бара, потому что это поможет при разработке залежи. Нефтяные и газовые залежи в песчаных коллекторах, залегающие в виде длинных и узких лент, независимо от их происхождения, называются «шнурковыми» («shoestring») залежами. Ценные работы с описанием шнурковых залежей и песчаных баров опубликованы Н.В. Бассом, Н.В. Бассом и К. Лезерокком, В.Р. Диллардом и Л. Кэннеди, Д.Л. Ричем, Г. Чарльзом, М.В. Боллом, и другими и E.Т. Хекком.

Хорошим примером прибрежного бара является песчаная линза Дэвис на месторождении Хардин в Техасе, изображенная на рис. 9-23. На рис. 15-9, взятом из работы Н.В. Басса, приводится сравнение прибрежных баров пенсильванского возраста, дающих нефть в юго-восточном Канзасе, с современными прибрежными барами, встречающимися вдоль побережья Нью-Джерси. На рис. 15-9А бары, лагуны, заливы и болота изображены так, как они выглядят в действительности. На рис. 15-9Б черным цветом обозначены известные песчаные тела, простирающиеся вдоль линий Салярдс и Ламон. Другие палеогеографические элементы (прибрежные равнины и т. д.) являются воображаемыми, но представлены они такими, какими они могли бы быть в данных палеогеографических условиях. Между шнурковыми песчаными телами и прибрежными барами Нью-Джерси существует ясно выраженное сходство. Оно проявляется в ориентировке, размерах, формах и перерывах в отложениях, развитых в Канзасе и Нью-Джерси. Мощность песчаных тел вдоль линий Салярдс и Ламон достигает 100 футов (30 м).

Разрезы показывают, что подошва песчаных линз является относительно ровной, а кровля выпуклой, т. е. линзы имеют форму, позволяющую предполагать, что по своему происхождению они являются прибрежными барами.

Подводные бары. Д.Л. Рич описал подводные бары, представляющие собой песчаные отложения, ориентированные, в общем, параллельно линии берега, но образующиеся на большей глубине, чем прибрежные бары. Благодаря тому, что течения на значительном расстоянии от берега идут параллельно береговой линии, песчаные отложения и, следовательно, нефтяные и газовые коллекторы, вероятно, располагаются параллельно береговой линии, даже если они удалены от нее. Подводные бары, очевидно, более распространены, нежели прибрежные, но изучены они слабее, так как исследование их является довольно трудным в связи с расположением их под мощной толщей воды.

Русловые отложения. Отлагающиеся потоками в извилистых руслах осадки могут сохраняться при условии постепенного заполнения долин. В периоды временного поднятия потоки могут врезаться в долины и отлагать осадки а руслах, располагающихся в свитах морских пород. Отложения самих потоков, несомненно, имеют пресноводное происхождение, хотя подстилающие и покрывающие их породы могут быть морскими. Такие русловые отложения образуют хорошие стратиграфические ловушки для нефти и газа и часто являются коллекторами в нефтяных и газовых месторождениях. Отличительным признаком подобных отложений являются их извилистые очертания, вырисовывающие путь древнего русла потока; на поперечном разрезе эти отложения имеют плоскую кровлю и выпуклую подошву, в то время как прибрежные бары, наоборот, плоские в основании и выпуклы кверху.

На рис. 15-10 (из работы Г. Чарльза показано нефтяное месторождение Буш Сити, в округе Андерсон штата Канзас. Это месторождение является типичным примером залежи нефти в русловых отложениях. Продуктивный песок не содержит воды, и нефть обычно встречается по всей площади его распространения; однако наиболее высокодебитные скважины располагаются там, где описанное песчаное тело пересекает антиклинали. Длина месторождения около 13 миль (21 км), ширина же всего лишь — около 1/4 мили (400 м). Извилистые очертания месторождения на карте довольно ясно указывают скорее на русло реки, чем на прибрежный бар. На четырех поперечных разрезах видно, что песчаное тело, как правило, имеет выпуклое основание и относительно плоскую кровлю. Это, несомненно, является веским доказательством в пользу русловых условий отложения.

Рис. 15-11, из работы О. Л. Брейса, показывает структурное положение залежей нефти в районе Миранда (Mirando) в Техасе. Добыча в этом районе ведется из линзовидных песчаных тел в эоценовых и олигоценовых отложениях. На структурной карте видно, что ни одна из залежей, за исключением залежи Каролина-Тэксис, не расположена в структурной ловушке. Местоположение других 15 нефтяных залежей четко определяется стратиграфическими особенностями. Общее простирание залежей почти меридиональное с незначительным отклонением к северо-востоку; оно почти параллельно современной береговой линии, а также береговой линии того времени, когда происходило отложение осадков. На основании структурной карты и очертаний залежей можно предположить, что последние приурочены к морским песчаным телам, параллельным береговой линии, таким, как прибрежные и подводные бары и литоральные отложения.

Разумеется, структурное картирование принесло бы мало пользы при поисках месторождений данного типа. Открытию новых подобных месторождений способствовало бы изучение в буровых скважинах данных о залегании песков и бурение по линиям простирания выявленных песчаных тел. Ho, безусловно, требуется большое количество сухих скважин для обнаружения нефтяных залежей данного типа.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: