Структурные ловушки

Ловушки, сформировавшиеся в основном в результате образования складок и разрывов, могут быть достаточно уверенно выявлены при геологическом картировании, они легче и быстрее других типов ловушек устанавливаются в разрезе осадочных толщ и лучше других помогают открытию залежей нефти и газа. Поэтому геологи уделяли поискам структурных ловушек наибольшее внимание, что подтверждается широким распространением термина «антиклинальная теория» и всеобщей тенденцией называть «структурными» любые ловушки, связанные с деформированными слоями горных пород. Почти все работы по геологическому картированию, мелкое колонковое бурение, геофизические исследования, а также подземное картирование направлены на поиски ловушек, полностью или частично зависящих от деформаций коллекторских слоев.

Важнейшей чертой структурных элементов, таких, как антиклинальные складки, является то, что они прослеживаются по вертикали в значительном по мощности интервале разреза осадочного чехла, обусловливая образование ловушек во всех заключенных в этом интервале потенциально нефтегазоносных коллекторских горизонтах. По этой причине бурение глубоких скважин на структурные ловушки высокоперспективно, даже если характер пород-коллекторов и другие литолого-стратиграфические особенности строения погребенных осадочных толщ изучены недостаточно. Обоснованием для постановки бурения служит предположение, что если в вскрываемом скважиной разрезе содержатся какие-либо коллекторские слои, то залежи нефти и газа будут, вероятнее всего, приурочены к ловушкам, связанным с их структурными деформациями. Одним из многочисленных примеров, когда антиклинальная складка прослеживается в толще пород большой мощности, является месторождение Санта-Фе-Спрингс в округе Лос-Анджелес, Калифорния. Пологая куполовидная складка почти округлой формы образует здесь ловушку в 25 или более коллекторских горизонтах, каждый из которых содержит залежь нефти [16]. Разрез месторождения показан на фиг. 6-1.

Деформацию коллекторского горизонта можно установить несколькими способами. Некоторые складки и разрывы в коллекторском горизонте проявляются на дневной поверхности, где их удается установить обычными методами геологического картирования. Модификацией геологического картирования является мелкое колонковое бурение до глубины 1-2 тыс. футов, например, с целью глубинного структурного картирования. Колонковое бурение особенно полезно в регионах, где коренные породы перекрыты аллювиальными или другими неконсолидированными осадками, которые не только маскируют структуру слоев, но и искажают результаты геофизических исследований. Более глубинное картирование, называемое подземным картированием, базируется на данных различного типа каротажа (см. стр. 82-90: глава 3, разрезы буровых скважин). Детальность полученных карт зависит от того, насколько надежно увязаны разрезы пробуренных скважин, и от количества информации, которое можно получить по результатам различных видов каротажа. Подземное картирование может производиться и без данных каротажа - на основе интерпретации геофизических данных. Геофизические исследования включают измерение различных физических свойств пород, таких, как упругость, магнитная восприимчивость и плотность.

Фиг. 6-1. Разрез нефтяного месторождения Санта-Фе-Спрингс, Калифорния [16, стр. 345, фиг. 142].

На этом примере показано, что несколько отдельных ловушек, содержащих изолированные залежи, могут быть приурочены к одной складке. Отсутствие связи между отдельными подземными резервуарами видно по различному положению уровня водо-нефтяного контакта в каждом из продуктивных песчаных пластов.

Измерения всех этих свойств производятся на поверхности, но при этом геофизические исследования позволяют обнаружить те или иные породы, иногда с большой точностью, на глубинах до нескольких миль. Таким путем можно закартировать структуру предполагаемой коллекторской толщи или близ расположенной от нее толщи. Учитывая, что объектом поисков является лову па в коллекторских горизонтах, картирование именно таких поверхностей наиболее желательно, поскольку оно исключает многие ошибки, возникающие при экстраполяции структур из верхних слоев осадочного чехла вниз, на кол лекторскую толщу. Если складки в коллекторских слоях не прослеживаются во всей толще вышележащих отложений, а распространяются только до поверхности несогласия, то первые данные о таких складках могут быть получены на глубинах в тысячи футов. В этих условиях для их картирования могут потребоваться и данные бурения, и геофизические исследования. Местоположение подобных погребенных ловушек часто очень трудно предсказать заранее.

Образование почти всех ловушек нефти и газа (за исключением некоторых типов, связанных с линзами пористых пород и рифами) происходит вследствие деформаций коллекторских пластов. Поскольку такие деформации тем или иным путем ассоциируются почти со всеми ловушками, структурное картирование приобретает значение важнейшего метода поисков нефтяных и газовых залежей. В образовании ловушки иногда участвует только структурный фактор, в других случаях этот фактор выступает в комбинации с благоприятными литолого-стратиграфическими и гидродинамическими условиями. При поисковых работах первую скважину закладывают обычно на участке, который по данным структурного картирования соответствует гипсометрически наиболее высокой зоне потенциально нефтегазоносного коллекторского пласта.

Постоянная опасность ошибки при построении структурных карт глубоко залегающих горизонтов связана с недостаточным количеством имеющихся у геолога материалов; кроме того, отраженные на картах данные - геологические, геофизические или геохимические - часто бывают неопределенны или недостоверны. Поэтому надежность геологических обоснований и прогнозов непосредственно зависит от достоверности данных, на которых они базируются. Другая возможность ошибки в структурных картах - встречающееся в ряде случаев несовпадение структуры коллекторского пласта со структурным планом вышележащих отложений. Антиклинальная складка может смещаться с глубиной в латеральном направлении или раскрыться в низлежащих слоях и не представлять собой ловушки; под влиянием движения пластовых вод в коллекторском горизонте залежь может быть смещена на крыло складки. Поэтому залежь нефти или газа часто удается открыть только второй или третьей разведочной скважиной; место для их заложения выбирается на основании данных, полученных при бурении первой скважины.

Ловушки в глубоких слоях разреза осадочного чехла, связанные в основном со структурными изгибами, образованы почти всеми теми типами складок, разрывов и других деформаций, которые наблюдаются на дневной поверхности. Эти структурные формы могут находиться в самых различных сочетаниях, когда же появляются комбинации структур с литолого-стратиграфическими изменениями разреза, количество возможных вариаций ловушек становится почти бесконечным. Все возрастающее развитие геофизических исследований и буровых работ, тщательный отбор образцов, совершенствование техники промыслово-геофизических исследований и детальное изучение стратиграфии и палеонтологии привели к тому, что геологи начали в большей мере понимать, что типы встречающихся в природе ловушек неисчислимо разнообразны. Местами структура коллекторского горизонта не менее сложна, чем та, которая наблюдается на поверхности. Проблема состоит в том, чтобы, используя все доступные данные, еще до проведения буровых работ суметь предсказать природу и характер структурной деформации. Геологические прогнозы базируются на сопоставлении и обобщении многих типов геологических и геофизических данных, ценность которых различна; их относительное значение необходимо правильно оценить.

Ловушки, имеющие в основном структурную природу, в зависимости от преобладающего типа деформации могут быть подразделены на ловушки, связанные: 1) со складкой, 2) сбросом или взбросом, 3) трещиноватостью, 4) интрузивным штоком, обычно солевым, 5) с комбинацией любых из названных структурных форм.