Породы-коллекторы морского и неморского происхождения

Осадочные породы-коллекторы могут быть подразделены на образования морского и неморского, или континентального, происхождения. Однако между этими классами наблюдается большое количество переходных и смешанных разностей. Считают, что основная масса углеводородов содержится в породах, накапливавшихся в морских условиях. Это мнение оказало серьезное влияние на бытующие ныне гипотезы происхождения нефти и газа. Тем не менее крупные месторождения углеводородов обнаружены и в породах, имеющих, без сомнения, неморское происхождение, а в будущем, вероятно, их будет открыто гораздо больше. Возможно, одной из причин небольшого числа открытых в этих породах месторождений является отрицательное отношение многих геологов-нефтяников к континентальным отложениям как источникам углеводородов, вследствие чего основное внимание всегда обращается на поиски нефти и газа в морских осадочных толщах¹.

Иногда трудно определить, какое происхождение имеют те или иные осадки - морское или континентальное. Правда, при исследовании пород, выходящих на дневную поверхность, когда в обнажениях можно проследить такие седиментологические особенности отложений, как слоистость, косая слоистость или латеральные изменения, их генезис установить гораздо проще, чем в тех случаях, когда имеешь дело с погребенными породами, так как при этом вся информация ограничена данными изучения керна и шлама, извлекаемых из буровых скважин. Некоторые породы, кроме того, могут иметь смешанное происхождение, например, когда обломочные частицы, ранее входившие в состав эоловых песков или отложений речных террас, могли затем захорониться в морских условиях. Генезис пород-коллекторов обычно распознается по следующим критериям [76]:

1. Содержание окаменелостей морского или неморского происхождения.

2. Наличие хорошо развитых идиоморфных кристаллов полевых шпатов (морские).

3. Нарастание вторичного полевого шпата вокруг обломочных зерен полевых шпатов (морские).

4. Наличие агрегатов, состоящих из зерен полевых шпатов и кварца, сцементированных вторичным полевым шпатом (морские).

5. Широкое распространение по площади «покровных» песков с одинаковой слоистостью (морские).

6. Мощные толщи переслаивания неотсортированных обломочных пород, лишенных органических остатков и образующих линзы (неморские).

7. Тиллиты, крупнозернистые песчаные породы и эрратические образования (неморские, возможно ледниковые отложения, хотя иногда могут образоваться в результате подводного оползня в море).

¹В настоящее время установлено и всеми геологами признано, что углеводороды могут быть генерированы любыми тонкозернистыми породами субаквалыюго происхождения, в том числе и сформированными в пресноводных континентальных бассейнах. ‑ Прим. ред.

8. Пласты угля, толщи, содержащие обломки костей и линзовидные песчаные породы (неморские).

Заполняющие желоба шнурковые песчаные породы (неморские). Нефть, добываемая из залежей Кэптен, Саут-Маунтин, Шиллс-Каньон и Бардсдейл в Калифорнии, целиком связана с континентальными красно-цветными фациями формации Сесп ‑ толщи осадков мощностью до 7500 футов, широко развитых в бассейне Вентура в южной Калифорнии. Эта толща имеет возраст от верхнего эоцена до нижнего миоцена, причем в западном направлении в ее разрезах увеличивается роль морских отложений. Она состоит в основном из красноцветных или каштановых мелкозернистых аркозовых песчаников, более или менее алевритистых глин, алевропелитов и плохо отсортированных песчаных конгломератов.

В северо-западном Колорадо нефть и газ добывают из линзовидных песчаных тел пачки Гайавата континентальной формации Уосатч (эоцен). Коллекторами являются сильно линзовидные песчаные пласты с ярко выраженной косой слоистостью и знаками ряби, переслаивающиеся с пестро-цветными алевропелитами, глинистыми сланцами и тонкими пропластками угля, в которых содержатся обломки костей. Породы формации Уосатч имеют в основном речное происхождение и среди них изредка встречаются отложения мелких озер. Таким образом, продуктивная толща относится к пресноводным образованиям [78]. Считают, что нефть и газ, очевидно, образовались в самой формации Уосатч, ибо на возможных для миграций углеводородов расстояниях от этой формации не встречено ни одной морской толщи, которую можно было бы принять за нефтегазоматеринскую. Далее на юго-запад, в штате Юта, переслаивающиеся с другими породами песчаные породы формации Уосатч также содержат нефть и газ.

В бассейне Уинта, северо-восточная Юта, несколько нефтяных залежей было открыто в отложениях формации Грин-Ривер (средний эоцен), представленных озерными мергелями, известняками и алевритами и достигающих мощности 7000 футов [79]. Нефтенасыщенные песчаники распространены по периферии бассейна, а в восточной его части, где разрез формации Грин-Ривер сложен в основном сланцами, известны многочисленные жилы гильсонита и заполненные им трещины. Бассейн Уинта уже давно известен большим разнообразием и обилием поверхностных нефте- и газопроявлений.

Обломочные породы континентальной формации Кирикире (плиоцен - плейстоцен) являются коллекторами нефти на одноименном высокопродуктивном месторождении в восточной Венесуэле. Эти породы, достигающие на месторождении Кирикире максимальной мощности 1600 футов полностью выклиниваются в его же пределах. Продуктивная толща состоит из «песчанистых глин, переслаивающихся с неотсортированными обломочными образованиями, размер слагающих структурных элементов которых изменяется от алевритистых песков до конгломератов и валунников. По всему разрезу формации от ее подошвы до кровли встречаются тонкие прослои лигнита, лигнитовой глины, туфа, травертина и асфальта» [80].

Коллекторской толщей на нефтяном месторождении Сан-Педро в Аргентине [81] служит формация Тупамби, состоящая из мелкозернистых песчаников, алевритов, крупнозернистых песков и тиллитов преимущественно ледникового генезиса. Эта толща является базальным членом разреза пермо-карбона. Предполагается, но не доказано, что нефтепроизводящимп отложениями для этой залеяш являются нижележащие девонские глинистые сланцы и первые складкообразовательные движения, приведшие к появлению ловушки, происходили в раннетретичное время.

В Румынии нефть добывают из ряда залежей, приуроченных к отложениям мэотиса (плиоцен), которые представлены переслаивающимися песками, мергелями, песчаниками и известняками. Эти осадки обычно считаются континентального пресноводного происхождения [82].

Продуктивная толща (миоцен-плиоцен)¹ богатого нефтью Апшеронского полуострова (Бакинский район, СССР) имеет мощность более 9500 футов (2850 м) и сложена переслаивающимися линзовидными песками, прослойками глин и алевролитов, которые постепенно замещаются отложениями конусов выноса. Отложения содержат большое количество остатков пресноводных организмов. Считается, что эти осадки были отложены палео-Курой и палео-Волгой и представляют собой образования их эстуариев и морских илистых дельт [83]. Продуктивной толще Бакинского района по возрасту, литологическому облику, мощности, условиям накопления и нефтеносности аналогична богатая по запасам нефти красноцветная толща Туркменской ССР. Многочисленные нефтепроявления и промышленные притоки нефти, приуроченные к континентальным плиоцен-миоценовым глинам, пескам и конгломератам, известны в южной Кахетии, Грузия, СССР [84].

В двух крупных нефтяных месторождениях Китая ‑ Лаоцзюнмай, близ Юймыня в провинции Ганьсу, и Цзюпинхай, возле Усу в провинции Синьцзян, ‑ добывают нефть из континентальных песчаников третичного возраста [85]. Мелкие скопления нефти в неморских отложениях были описаны во многих районах Китая. Одно из них, в северном Шаньси, приурочено к серии Шаньси (юра-триас). Последняя достигает мощности около 6600 футов (2000 м) и сложена континентальными образованиями, частично речными, а частично озерными. К ней приурочены многочисленные нефтепроявления на поверхности и одна нефтяная залежь, получившая название Юннань. В провинции Сычуань несколько поверхностных выходов нефти связано с известняком Цзылюцзин (нижний мел), отложившимся в озерной обстановке.

Многочисленные поверхностные нефтепроявления и выходы гудрона в западной части острова Мадагаскар приурочены к континентальной формации Карру (верхний карбон-средний лейас) и мелководным речным отложениям слоев Анкавандра (нижний лейас и триас). Эти осадки представлены песками (от мелко- до крупнозернистых), конгломератами, глинистыми сланцами и слюдистыми песками общей мощностью около 2400 футов [86].

В Пакистане нефтепроявления широко распространены в нижней части разреза пресноводных отложений серии Нимадрик (олигоцен-плейстоцен) вдоль или несколько выше ее несогласного контакта с подстилающими морскими нуммулитовыми осадками (эоцен). Серия Нимадрик сложена чередующимися песчаными и алевритовыми пластами с некоторым количеством конгломератов и обладает общей мощностью свыше 20 000 футов; она имеет, очевидно, частично речное и частично эоловое происхождение [87]. Сходные соотношения наблюдаются в Ассаме (Индия), где мощные неморские пески и глины Типам (миоцен) несогласно перекрывают морские осадки (эоцен ‑ олигоцен), и все они содержат многочисленные нефтепроявления [88].

Итак, мы видим, что промышленная нефть действительно встречается в континентальных, или неморских, отложениях [89]. Можно также сделать вывод, что неморские осадки, характеризующиеся пористостью, проницаемостью, непроницаемыми покрышками и благоприятными условиями для возникновения ловушек, не должны игнорироваться как возможные хорошие коллекторы нефти и газа. Геологи обычно пытаются объяснить наличие нефти в неморских отложениях как результат миграции ее по трещинам, азломам п плоскостям напластования из залегающих поблизости морских осадков. хотя прямых доказательств такой миграции может и не быть. Недостаточный масштаб поисков нефти в неморских отложениях в основном объясняется господствующим мнением, что вся нефть имеет морское происхождение. Образовалась ли нефть в неморских отложениях или мигрировала в

¹Продуктивная толща Азербайджана имеет плиоценовый возраст. ‑ Прим. ред.

них из каких-либо близко расположенных морских осадков - это не имеет практического значения; основная проблема заключается в определении места ее аккумуляции. Приуроченность месторождений нефти и газа к неморским осадочным образованиям в самых разных уголках земного шара свидетельствует о том, что углеводороды действительно мигрируют сквозь толщи неморских отложений и скапливаются в залежи там, где имеется ловушка. При более интенсивной разведке неморских осадочных толщ имеются все основания ожидать открытия в них гораздо большего числа залежей углеводородов, чем установлено в настоящее время.

Заключение

Порода-коллектор представляет собой природный материал, в котором находятся нефть и газ; это преимущественно песчаные породы, известняки и доломиты. Ни одна из этих пород не является, очевидно, более благоприятной по сравнению с другими, поскольку крупные залежи углеводородов могут быть приурочены как к каждой из них, так и к любой их совокупности. Важным критерием в оценке перспективности предполагаемого нефтегазоносного района является не только порода-коллектор, как один из существенных элементов отдельного природного резервуара, но также (см. гл. 14) объем, характер и изменчивость осадков, распространенных в этом районе. Предполагается, что если имеется большой объем осадков, то в нем обязательно найдется место потенциальной коллекторской породе. Действительно, коллекторами служат столь разнообразные осадочные породы, что вряд ли может случиться, чтобы какой-либо седиментационный бассейн не содержал хотя бы несколько типов пород, которые могут стать коллекторами нефти и газа.

Цитированная литература

1. Graba A.W., On the Classification of Sedimentary Rocks, Am. Geol., 33, pp. 228-247, 1904; Grabau's Principles of Stratigraphy, A.G. Seiler and Co., New York, pp. 269-298, 1913. (Генетическая классификация осадочных пород.)

Krynine P. D., The Megascopic Study and Field Classification of Sedimentary Rocks, Prod. Monthly, 9, pp. 12-32, 1945; Juorn. Geol., 56, pp. 130-165, 1948; Tech. Paper 130, School of Mineral Industries, State College, Pennsylvania, 1948. Shrock R.R., A Classification of Sedimentary Rocks, Journ. Geol., 56, pp. 118- 129, 1948. (Упрощенная классификация осадочных пород, основанная на их составе и текстуре.)

Pettijohn F.J., Sedimentary Rocks, Harper and Brothers, New York, pp. 191-194, 1949. (Рассмотрение осадочных пород ведется с позиций времени и способа их образования, а также их тектонической истории.)

Krumbein W.С, Slоss L.L., Stratigraphy and Sedimentation, W.H. Freeman and Co., San-Francisco, pp. 150-189, 1963. (Осадочные породы группируются на основании конечных продуктов отложения.)

2. Wentwоrth Ch.К., A Scale of Grade and Class Terms for Clastic Sediments, Journ. Geol., 30, pp. 377-392, 1922.

3. Shepard F.P., Nomenclature Based on Sand-silt-clay Ratios, Journ. Sed. Petrol., 24, pp. 151-158, 1954.

4. Griffiths J.C, Grain-Size Distribution and Reservoir-Rock Characteristics, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 36, pp. 205-229, 1952.

5. Кrynine P.D., op. cit. (note 1).

6. Krynine P. D., Sediments and the Search for Oil, Prod. Monthly, 9, p. 22, 1945.

7. Jenkins O. P., Geologic Formations and Economic Development of the Oil and Gas Fields of California, Bull. 118, Calif. Div. Mines, 773 p., 1943. (В работе описаны почти все залежи нефти и газа Калифорнии.)

8. Ваrtоn D.С., Sawtеllе G., (ed.), Gulf Coast Oil Fields, Am. Assoc. Petrol. Geol., Tulsa, Oklahoma, 1970 p., 1936. (В работе описаны многочисленные примеры песчаных пород-коллекторов.)