Антиклинальная теория. Классификация ловушек. Структурные ловушки, связанные с образованием складок, сбросов, трещин.

Первым из главных элементов нефтегазового природного резервуара, как уже упоминалось, является порода-коллектор, вторым - наличие сообщающихся пор, способных в совокупности вмещать и удерживать скопления углеводородов. Третий элемент ‑ нефть, вода и газ, находящиеся в движении, либо способные перемещаться, - заполняет сообщающиеся поры. Четвертый элемент - это ловушка, т.е. место, попадая в которое нефть и газ прекращают дальнейшее перемещение.

Поскольку нефть и газ легче воды, а коллекторы обычно имеют региональный уклон, хотя часто и слабый, нефть и газ движутся в воде как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, пока не встретят на своем пути непроницаемые или слабопроницаемые породы. Непроницаемый слой, перекрывающий коллектор, называется покрышкой (roof rock)¹. Покрышка, имеющая вогнутость выпуклой стороной вверх, препятствует миграции нефти и газа по вертикали и горизонтали и тем самым способствует образованию залежей. Такой внешний барьер является структурной ловушкой. Латеральное уменьшение проницаемости пласта в связи с фациальным замещением его или нарушения последовательности напластования и другие стратиграфические изменения в соотношении с породой-покрышкой образуют внутренний барьер, или стратиграфическую ловушку².

Структурная ловушка представляет собой результат преобразования формы коллектора; стратиграфическая же ловушка возникает благодаря изменениям свойств самой породы. При разнице гидравлических напоров, обусловливающей нисходящий поток воды, который препятствует направленной вверх миграции углеводородов, образуются гидродинамические барьеры (fluid barriers). Повышенные градиенты гидродинамического потенциала обычно возникают там, где сокращается сечение потока, что происходит, например, при уменьшении мощности проводящей толщи пород или ухудшении ее проницаемости.

[Обращает на себя внимание условность применяемой для ловушек терминологии и особенно неточность определений некоторых понятий.

Структура по-древнегречески означает строение. То или иное строение, т.е. структуру, имеют все ловушки, все горные породы. Американцы под «структурой» в геологии нефти и газа стали понимать тектоническую структуру. Вошло в обиход,

¹Используется также термин «кепрок» (cap rock), но он больше подходит для обозначения пород кровли соляных штоков.

²А. Леворсен и другие американские авторы обычно шире понимают термины, связанные со словом «стратиграфия»и производными от него («стратиграфический» и др.), чем мы. В понятие «стратиграфия» они включают также и элементы понятия о литологии. То же самое можно сказать и в отношении стратиграфических ловушек А. Леворсена они охватывают как собственно стратиграфические, так и лито логические ловушки (по распространенной у советских геологов-нефтяников классификации). Читатель должен учитывать это, поскольку терминология ловушек, данная в книге, оставлена при переводе почти везде без изменений.- Прим. ред.

сначала в США, а затем, к сожалению, и у нас, называть «структурой» отдельную складку или вообще изгиб слоев. Против этого в свое время безуспешно возражал акад. А.Н. Заварицкий.

Правильнее, конечно, говорить о структурно-тектонических или дислокационных ловушках. Такое название уже само по себе является основным элементом генетического определения данного типа ловушек.

Критерии, которые положены в данной главе в основу разграничения структурных и стратиграфических ловушек (о стратиграфических ловушках см. подстрочное примечание на стр. 219), также нельзя признать удачными (по крайней мере в той формулировке, которая приведена выше и которая принадлежит, по-видимому, редактору 2-го, посмертного издания книги А. Леворсена). Форма коллектора (резервуара), а следовательно, и его непрерывность изменяются в ловушках обоих типов: в одних благодаря изгибу слоев, в других - их размыву или выклиниванию, первичному (фациальному) или вторичному (например, в результате сброса).

Логически более строгой является классификация ловушек именно как ловушек, т.е. по тому фактору, который обусловливает их способность остановить движение флюидов и обеспечить накопление нефти и газа. В одних случаях причиной возникновения ловушек является выклинивание коллектора (резервуара). Это ловушки выклинивания, полузамкнутые или замкнутые (если выклинивание во все стороны). В другом случае коллектор (резервуар) не выклинивается и причиной образования ловушки является гидродинамика. Это незамкнутые (или гидравлические) ловушки. Такое деление ловушек впервые было предложено в «Спутнике полевого геолога-нефтяника» (II, Гостоптехиздат, 1954).]

Природные резервуары бесконечно разнообразны. Практически каждая седиментационная поверхность в той или иной степени претерпевала деформацию, большинство же из них подвергались деформации неоднократно. Латеральные изменения свойств пород являются скорее правилом, чем исключением, и направление движения пластовых флюидов, несомненно, не оставалось постоянным в течение геологического времени, поскольку оно реагировало на беспрерывные изменения гидравлического напора. [У автора говорится об изменении потенциометрического уровня (potentiometric surface). В нашей литературе обычно пользуются другими терминами, относящимися к близким, но не тождественным понятиям: эквипотенциальные поверхности, пьезометрические уровни; нередко просто говорят о гидродинамических напорах.] Относительная роль каждого из этих факторов в формировании любой конкретной залежи может быть выяснена только после полного разбуривания месторождения и его эксплуатации в течение ряда лет.

Задача геолога-нефтяника в том и состоит, чтобы попытаться до открытия залежи наметить места наиболее благоприятных сочетаний перечисленных факторов. Сведения, которыми он располагает, обычно весьма отрывочны: геофизические данные часто ненадежны; разрезы скважин, которые могли бы пролить свет на строение недр, отсутствуют или широко разбросаны; давление флюидов не известно, а обнажения невелики или слишком удалены одно от другого. Эту скудную информацию приходится как-то комбинировать и экстраполировать на большие расстояния и глубины. Из всех основных элементов природного резервуара до начала бурения легче всего поддается определению наличие ловушек, связанных со структурными особенностями залегания коллекторов. Структурно-геологические исследования могут осуществляться различными методами: геологическим картированием, мелким колонковым бурением, подземным картированием и геофизической съемкой. Поскольку большинство природных резервуаров обнаруживают хотя бы незначительную деформированность, наиболее ценные сведения, подтверждающие предшествующее прогнозирование, дает структурное картирование; оно становится основой прогнозирования в тех случаях, когда ловушки контролируются деформациями отложений, содержащих коллекторы. Однако определение типа резервуара (коллектора), включая такие параметры, как особенности его распространения, пористость и проницаемость, гораздо труднее. Эти свойства нельзя исчерпывающе охарактеризовать без соответствующих данных, которые можно получить только при исследовании разрезов буровых скважин, а также при изучении каротажных диаграмм, бурового шлама, керна, при построении профильных разрезов и структурных карт, отражающих распространение пород-коллекторов, их соотношения с другими породами, несогласия в напластовании. Чтобы собрать данные, которые можно положить в основу прогнозирования местоположения участков, наиболее благоприятных с точки зрения нефтегазонакопления, требуется построение различных карт, в том числе обзорной геологической карты района, структурных карт, карт распространения песчаников, карт мощностей (изопахит), карт подземных срезов и палеогеологических карт, карт продуктивности и равных потенциалов продуктивности, карт литофа-ций и других. Все они более подробно рассматриваются в разделе, посвященном глубинному картированию (стр. 539-564).

Наиболее распространенный случай возникновения ловушки для нефти и газа в погребенной проницаемой толще связан с образованием антиклинальной складки. Ловушка, приуроченная к антиклинальной складке, легче всего поддается картированию и часто может быть выявлена прямо на поверхности. Тесная связь нефтяных и газовых залежей с антиклинальными складками была подмечена еще на ранних этапах развития нефтяной геологии, что и привело к возникновению представлений, длительное время известных под названием антиклинальной теории распределения скоплений нефти и газа. Геологи повсюду вели поиски антиклиналей и куполов для постановки на них разведочного бурения, почти полностью игнорируя при этом различные другие виды ловушек. Антиклинальная теория занимала в свое время очень важное место в практике нефтепоисковых работ, поэтому небезынтересно дать здесь краткий обзор истории ее развития и постепенного преобразования позднее в теорию ловушек.