Літолого-фаціальні критерії

Літолого-фаціальні критерії дають можливість оцінювати перспективи нафтогазоносності надр з погляду на літологічний склад та фаціальну належність порід розрізу, умов їхнього формування, а також на характер неоднорідності розрізу за фільтраційно-ємнісними властивостями.

Серед основних чинників, які визначають літолого-фаціальні критерії, розглядаються такі: наявність сприятливих формацій, наявність порід-колекторів, наявність флюїдонепроникних товщ, стратиграфічна приуроченість скупчень нафти і газу.

Виявлення цих критеріїв нафтогазоносності є дуже важливим на всіх стадіях геологорозвідувального процесу.

Наявність сприятливих формацій є одним із чинників, що впливає на характер нафтогазонагромадження як назагал в літосфері, так і в кожному з окремих стратиграфічних комплексів. Порівняльний аналіз геологічних умов розміщення регіональних нафтогазоносних територій і зон нафтогазонагромадження показує, що формування і просторове розташування їх в розрізі літосфери знаходиться в тісному зв’язку як з тектогенезом, так і з літогенезом, причому з певними формаціями і фаціальними умовами їх утворення та розповсюдження.

Загальноприйнятого визначення поняття нафтогазоносної формації немає. Згідно з А.А. Бакіровим нафтогазоносна формація – це природно-історична асоціація гірських порід, генетично пов’язаних між собою в часі і просторі палеотектонічними й фаціальними (фізико-географічними та геохімічними) умовами формування, сприятливими для процесів нафтогазоутворення і нафтогазонагромадження. Нафтогазоносні формації можуть:

– розповсюджуватись на сотні, а іноді й на тисячі кілометрів, часто охоплюючи території декількох значних геоструктурних елементів; товщина їх в розрізі літосфери коливається від сотень до тисяч метрів;

– охоплювати один або декілька великих стратиграфічних підрозділів і об’єднуватися у вертикальні або латеральні ряди речовинного складу, палеогеографічним і палеотектонічним умовам утворення;

– складатися переважно одним літологічним різновидом порід або ж чергуванням порід різного літологічного складу.

У таблиці 3.2 наведений перелік найпоширеніших нафтогазоносних формацій у межах платформних, перехідних і складчастих територій.

Нафтогазоносна формація може вміщати один або групу нафтогазоносних комплексів.

Таблиця 1.2

Типи нафтогазоносних формацій

У ході геологічної історії нафтогазоносних провінцій з настанням нових етапів розвитку тектогенезу структурні плани просторового розміщення значних геоструктурних елементів нерідко зазнавали змін. Це призводило до палеогеографічних перебудов, в тому числі до зміни обрисів, а іноді і просторового розташування басейнів седиментації та областей зносу. У тісному генетичному зв’язку з вказаними процесами відбувалася міграція (переміщення) областей нафтогазоутворення і нафтогазонагромадження в просторі і часі. Характер змін і переміщень в кінцевому результаті визначався напрямком розвитку регіональних тектонічних, в тому числі коливних, рухів на протязі кожного геологічного періоду.

За тектонічним режимом нафтогазоносні формації поділяються на три групи: платформних, геосинклінальних і перехідних територій. Слід зазначити, що в типових геосинклінальних умовах нафтові і газові родовища майже не трапляються.

Серед нафтогазоносних формацій (літофацій) найбільш широко представлені морські та прибережно-морські осадові утворення, які за літологічним складом представлені переважно теригенними або карбонатними, карбонатно-теригенними, рифогенними, карбонатно-сульфатними, карбонатно-галогенними, теригенно-вугленосними товщами. Для передгірських прогинів нафтогазоносні формації переважно представлені флішовими і, в значно меншій мірі, моласовими формаціями (теригенно-карбонатна, теригенна, туфогенно-теригенна), які в платформних умовах не виявлені. Найсприятливішим для нафтогазонагромадження є теригенний розріз, який характеризується вмістом піщаного матеріалу від 25 % до 70 %. У карбонатних розрізах особливої уваги заслуговують рифогенні споруди, з якими пов’язані значні запаси нафти і газу.

Нафтогазоносні формації вміщують скупчення нафти і газу, але не повсюдно вони є нафтогазоносними. В їх складі виділяються певні літологічні комплекси, які характеризуються нафтогазоносністю в межах геоструктурних елементів різного порядку. Якщо назагал у кожному регіоні об’єктом територіального прогнозу є нафтогазоносні області чи зони нафтогазонагромадження, а безпосередньо в них родовища і поклади, то об’єктом прогнозу нафтогазоносності в розрізі літосфери є нафтогазоносні комплекси.

Нафтогазоносний комплекс (НГК) – це літолого-стратиграфічна товща порід, яка є регіонально нафтогазоносною в межах великих одиниць нафтогазогеологічного районування і характеризується відносною гідродинамічною ізольованістю та єдністю умов формування покладів нафти і газу. Він складається із резервуарів, проникна частина яких вміщує промислові скупчення вуглеводнів, гідродинамічно пов’язаних між собою, які перекриті регіональними чи зональними породами-флюїдоупорами, що забезпечують збереження покладів нафти і газу.

Е.А. Бакіров (1969) запропонував класифікацію нафтогазоносних комплексів, які в залежності від площі розповсюдження скупчень нафти і газу поділяються на: регіональні, субрегіональні та зональні.

Регіональні нафтогазоносні комплекси здебільшого розповсюджені на території цілої нафтогазоносної провінції або більшої її частини. З регіонально нафтогазоносними комплексами пов’язана більшість зон нафтогазонагромадження та практично всі унікальні та гігантські родовища нафти і газу. Звідси виходить, що при прогнозуванні нафтогазоносності надр виявлення та вивчення цих комплексів має першочергове значення.

Субрегіональні нафтогазоносні комплекси розповсюджені на території однієї нафтогазоносної області якої-небудь провінції.

Зональні нафтогазоносні комплекси є продуктивними в межах району або зони нафтогазонагромадження.

Наявність порід-колекторів. Однією із складових частин НГК є колектори нафти і газу. Колектори нафти і газу – це гірські породи, які здатні вміщувати нафту, газ і воду та віддавати їх при розробці.

Існують різні схеми класифікації порід-колекторів (А.І. Крінарі, 1959; І.А. Конюхова, 1961; А.А. Ханіна, 1962, 1965; Ф.А. Требіна, 1968 та ін.). Перша класифікація запропонована у 1938 р. П.П. Авдусіним і М.А. Цвєтковим.

Враховуючи значну кількість і розбіжність класифікацій колекторів для практичного користування при прогнозуванні нафтогазоносності надр, нами наведена узагальнена класифікація за різними ознаками (рис. 3.2).

За умовами утворення (генезисом) колекторами можуть бути породи осадового, магматичного і метаморфічного походження. При цьому абсолютна більшість покладів нафти і газу пов’язана з осадовими колекторами. Рідше поклади вуглеводнів приурочені до порід магматичного або метаморфічного генезису.

Серед колекторів в осадових породах виділяють:

– теригенні, до яких здебільшого відносяться пісковики, алевроліти та піски;

– органогенні – переважно рифові вапняки;

– хемогенні – здебільшого вапняки та доломіти.

За природою порожнинного простору колектори поділяються на 4 типи:

1) порові (гранулярні), у яких порожнинний простір утворений первинниими міжзерновими (міжгранулярними) порами. До цих колекторів відносяться піщано-алевролітові породи, що мають міжзернову пористість, а також вапняки й доломіти з міжоолітовою пористістю;

2) кавернозні, у яких порожнинний простір утворюють каверни, з’єднані вузькими каналами. Ці колектори пов’язані здебільшого з карбонатними породами, які піддаються вилуговуванню при русі по них пластових вод, що призводить до утворення каверн.

3) тріщинні, порожнинний простір яких утворений тріщинами. Ними можуть бути вапняки, доломіти, щільні пісковики, глинисті сланці, а також кристалічні й метаморфічні породи. В чистому вигляді тріщинні колектори трапляються рідко.

4) змішані, у яких порожнинний простір утворений одночасно різними порожнин (наприклад, тріщинно-порові, тріщинно-кавернозні тощо).

Незвичайний тип колектора (глинистий) виявлений в баженівській світі (верхня юра) Західного Сибіру. Поклади вуглеводнів у глинистих колекторах юри приурочені до “динамічно напружених” міжблокових зон, ускладнених розривами, тріщинуватістю з подальшою їх гідротермальною переробкою висхідними глибинними флюїдами і формуванням вторинних колекторів, з якими пов’язані жильні (В.И. Белкин, Р.Н. Медведский, 1987) типи покладів. У глинистих колекторах кількість ослаблених зон (шляхів міграції флюїдів) перпендикулярних до нашарування в 1,5–3,5 рази перевищує число ослаблених зон паралельних нашаруванню глинистих порід.

Велике значення при прогнозуванні нафтогазоносності має товщина продуктивного пласта-колектора, його монолітність або ступінь розшарування непроникними прошарками.

Розглядаючи колектори, необхідно звернути увагу на роль карбонатних колекторів, оскільки близько однієї третини всіх світових запасів нафти пов’язана з цими колекторами (Близький Схід, Волго-Уральська, Дніпровсько-Прип’ятська нафтогазоносні провінції тощо). Свердловини, які їх розкривають, часто відзначаються високими дебітами нафти чи газу.

Скупчення вуглеводнів і припливи нафти і газу промислового значення, які приурочені до кристалічних і метаморфічних порід фундаменту, виявлені в осадових басейнах різного типу, практично на всіх континентах світу. В утворенні колекторів у породах фундаменту основну роль відіграють як екзогенні, так і ендогенні процеси, а саме такі як: вивітрювання, вилуговування, тектонічна порушеність, циркуляція гідротермальних розчинів тощо. Товщина нафтоносної зони в кристалічних породах досягає 1500м, інколи більше. Дебіти нафти тут сягають 1000 і більше т/добу. На сьогодні в ДДЗ пробурено близько 200 свердловин, які розкрили кристалічний фундамент до
1000 м. Найбільша кількість свердловин знаходиться на Північному борті, де вже отримані припливи нафти і газу на Хухринській, Чернетчинській, Доброславській, Юліївській та інших площах. Основні різновиди природних резервуарів тут пов’язані з корою вивітрювання, гіпергенезу та зонами катаклазу, дріблення і розущільнення порід фундаменту. У декількох НГБ США також відомі промислові скупчення у вулканогенних товщах. Колектори представлені лавами ліпаритового і андезитового складу, туфами, туфобрекчіями тощо. На території Куби значну роль серед продуктивних горизонтів відіграють серпентиніти і вулканогенні породи. Слід зазначити, що області поширення туфогенних і вулканогенно-осадових формацій в тектонічно активних зонах гірсько-складчастих споруд є значним резервом для виявлення ресурсів вуглеводнів, перспективи газонафтоносності яких оцінюються неоднозначно. На території України такими регіонами є Причорноморсько-Кримський і Закарпаття, а на окремих площах Передкарпаття з туфітових відкладів отримано незначні припливи нафти.

Наявність порід-флюїдоупорів (покришок). Породи-покришки зумовлюють зберігання покладів нафти і газу в надрах і разом з такими факторами, як режим тектонічних рухів і гідрогеодинамічними умовами, визначають зберігання скупчень вуглеводнів. Екранувальні властивості порід-покришок залежать від їх складу, монолітності, ступеня ущільненості, товщини та глибини залягання.

У залежності від масштабів територіального поширення за класифікацією Е.А. Бакірова покришки поділяються на:

– регіональні покришки, що переважно прослідковуються в межах окремих регіонів (провінцій або більших їх частин). Найкращими регіональними покришками є високопластичні галогенні і глинисті породи. У басейні Перської затоки евапоритові породи регіонально поширені на декількох стратиграфічних рівнях. Одна верхньоюрська евапоритова світа Хіт простежується на площі 500 тис.км²;

– субрегіональні покришки мають розвиток на території нафтогазоносної області або більшої її частини. Субрегіональні покришки можуть бути представлені глинистими, глинисто-карбонатними і рідше галогенними породами (верхньоюрські галогенні утворення Східнокубанської, Амудар’їнської та інших западин; верхньодевонські галогенні утворення Прип’ятської западини, нижньопермська соленосна товща Дніпровсько-Донецької западини тощо). Чим більше поширення на території має покришка, тим вона сприятливіша для регіонального нафтогазонагромадження.

– зональні покришки поширені на території зони нафтогазонагромадження або району. Вони частіше представлені глинистими породами, але можуть бути також і сульфатними, і глинисто-карбонатними товщами (тортон-сарматські глинисті покришки Зовнішньої зони Передкарпатського прогину тощо);

– локальні покришки простежуються тільки в межах окремих родовищ. Вони переважно представлені глинистими, глинисто-карбонатними породами, солями, але можуть бути й інші різновиди гірських порід. В окремих випадках локальними покришками виступають вивержені та метаморфічні породи.

Частими є випадки, коли локальна покришка перекриває не безпосередньо промисловий поклад, а проміжний пласт з порівняно низькою ємністю порід, який звичайно називають псевдопокришкою, хибною покришкою або напівпокришкою. В таких випадках висота покладу визначається справжньою покришкою, хоча поклад безпосередньо обмежується напівпокришкою.

За відношенням до поверхів нафтогазоносні покришки поділяються на:

– міжповерхові, що розділяють різні нафтогазоносні поверхи;

– внутрішньоповерхові, що розділяють продуктивні горизонти всередині поверху нафтогазоносності.

За літологічним складом виділяють три основні типи покришок:

1) глинисті (глина, глинисті сланці, аргіліти);

2) хемогенні (солі, ангідрити, гіпс);

3) карбонатні (щільні вапняки і доломіти).

Іноді покришками виступають дуже ущільнені алевроліти. Трапляються також покришки змішаного типу, які представлені перешаруванням порід із кожного із трьох типів.

Найбільш надійними покришками є хемогенні товщі, які складені галогенно-сульфатними породами. Потім за ними йдуть пластичні глини та аргіліти, і менш надійними є карбонатні покришки. Найбільш широко розповсюдженими є глинисті покришки. Глини характеризуються пластичністю, яка залежить від ступеня дисперсності мінеральних частин, що їх складають, від хімічного складу і здатності до іонного обміну цих частин. Відомо, наприклад, що монтморилонітові глини мають кращі екранувальні властивості в порівнянні з каолінітовими. Назагал, глинисті товщі при рості гірського тиску ущільнюються, відповідно зменшуються розміри порового простору. Карбонатні породи більш крихкі і в них утворюються тріщини.

Наприклад, на формування і поширення покладів нафти і газу в масивно-пластових резервуарах Дніпровсько-Донецької западини суттєво впливає якість екранувальних порід-покришок. Найкращою покришкою в центральній та південно-східній частинах западини є нижньопермська соляна товща, під якою зосереджені найбільші масивно-пластові газоконденсатні та газові поклади (Шебелинське, Західнохрестищенське, Єфремівське та ін. родовища). На північному заході ДДЗ під якісною глинистою покришкою, товщиною до 100 м тріасового віку утворилися великі та середні за запасами поклади нафти також масивно-пластового типу – Леляківське, Гнідинцівське, Глинсько-Розбишівське, Качанівське та інші родовища.

Товщина порід-покришок, які забезпечують герметичність покладів нафти і газу, може становити від декількох метрів до тисячі метрів і більше. У різних районах і на різних глибинах мінімальні товщини порід-покришок різні і залежать від літологічного складу, будови і фізичних властивостей порід, що їх складають, пластових тисків, типу флюїду тощо.

Надійні нижньокрейдові екрани для вуглеводнів Причорноморського прогину представлені товщами щільних аргілітів верхнього апту, середнього альбу і середньої частини верхньоальбського під’ярусу. Товщини покришок змінюються від 10–20 до 200 і більше метрів. У моноліті аргіліти витримують пластові тиски, що в 1,5–2 рази перевищують умовні гідростатичні (С.М. Захарчук, 2001).

За екранувальною здатністю А.А. Ханін (1969) породи-покришки ділить на п’ять класів: дуже високої, високої, середньої, пониженої і низької екранувальної здатності (табл. 3.3).

Таблиця 1.3