К оглавлению

ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ НЕФТИ И ГАЗА В СОЛЯНОКУПОЛЬНЫХ ОБЛАСТЯХ

Л. В. Каламкаров, Ю. М. Васильев, М. М. Чарыгин

В недрах солянокупольных областей содержится много ценных полезных ископаемых. В частности, соляные купола являются прекрасными структурными ловушками для аккумуляции нефти и газа.

Соляные купола распространены во многих районах земного шара. Они развиты в США, ФРГ, Нидерландах, Дании, Франции, Румынии, Польше, Мексике, Кубе, Перу, Турции, Иране, Конго, Анголе, Габоне и в др. В СССР солянокупольные структуры известны на территории Северного Прикаспия, Украинской впадины, Сибири, Прикарпатья и Таджикистана.

В большинстве солянокупольных областей обнаружены богатые залежи нефти и газа, генетически связанные с соляными куполами. Промышленная разработка таких залежей ведется успешно и экономически выгодна. Об этом свидетельствует многолетний опыт эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, приуроченных к соляным куполам США (Голф Коста), СССР (Эмбенской нефтеносной области), ФРГ, Мексики. Так, например, солянокупольная область Голф Коста обеспечивает до 20% ежегодной добычи нефти и до 50% добычи газа США, здесь сосредоточено около 5 трлн. м3, или свыше 2/3 запасов газа и значительная часть запасов нефти страны [3]. В ФРГ свыше 18 млн. т, или около половины суммарной добычи нефти по 1958 г. включительно было извлечено за счет разработки 26 месторождений, связанных с соляными куполами [6]. В настоящее время в ФРГ на долю солянокупольных месторождений приходится 15- 20% всей добычи и свыше 13% запасов нефти. Около 90% суммарной добычи нефти в Нидерландах обеспечено за счет разработки залежей, приуроченных к солянокупольным структурам. Все 16 месторождений бассейна Салина-дель-Истмус в Мексике связаны с соляными куполами. В последние годы здесь открыты новые месторождения, в том числе такое крупное как Санта-Ана [10]. В Габоне обнаружено около 100 соляных куполов, многие из них нефтеносны. Все известные здесь [5, 9] месторождения нефти (Озури, Анимба, Паунт-Клеретт, Кап-Лонес, М'Бега, Алевана, Ченге, Теченгуе и др.) приурочены к соляным куполам.

В других солянокупольных областях мира с соляными куполами также связаны крупные месторождения нефти и газа или эти области перспективны в отношении промышленной нефтегазоносности. По состоянию на 1958 г. около 45% суммарной мировой добычи газа и свыше 11% суммарной мировой добычи нефти приходится на солянокупольные области. Все это убедительно доказывает высокую эффективность разработки залежей нефти и газа, генетически связанных с солянокупольными структурами.

Опыт разработки солянокупольных месторождений показывает, что соляные купола не всегда бывают: продуктивны. Так, например, в Голф Кост более чем из 400 известных; или предполагаемых соляных куполов только около 280 оказались нефтегазоносны, в ФРГ из 200 соляных куполов нефтеносны 26. С одними куполами связаны богатейшие месторождения нефти и газа, другие располагают лишь мизерным количеством углеводородов. Частично это объясняется недостаточной изученностью солянокупольных областей, а в основном же это результат особенностей развития и геологического строения солянокупольных структур. Следовательно, поисково-разведочные работы необходимо вести не на всех соляных куполах, а лишь на тех, где по комплексу структурных, стратиграфических, литологических условий могут быть сосредоточены крупные промышленные залежи. В этой связи изучение закономерностей распространения нефти и газа в солянокупольных областях представляет исключительный интерес.

В настоящей статье сделана попытка выявить наиболее характерные для солянокупольных областей типы залежей нефти и газа и выделить те структурные формы, которые наиболее благоприятны для скопления в них значительных количеств углеводородов.

Соляные штоки, поднимаясь из соленосной толщи вверх, деформируют покрывающие их серии пластов и способствуют образованию в них большого числа ловушек, благоприятных для аккумуляции нефти и газа. Большинство куполов характеризуется весьма сложным строением. Геологическое развитие их отличается многообразием и изменчивостью, вследствие этого образование ловушек происходит при воздействии ряда факторов (выклинивания и несогласного залегания пластов, наличия разломов, экранирования, надвигания блоков, влияния карнизов и т. д.). Рост соляных куполов происходит, как правило, прерывисто, в результате чего условия образования ловушек многократно меняются. Все это создает вокруг соляного штока очень сложную структуру. Поэтому классификация различных типов ловушек и связанных с ними залежей нефти и газа в солянокупольных областях исключительно сложна. Однако основываясь на фактических данных и результатах многочисленных работ исследователей [1-10], можно выделить наиболее характерные типы ловушек и залежей, приуроченных к соляным куполам (табл. 1).

В Голф Кост и других солянокупольных областях распространены залежи, приуроченные к сводообразно изогнутым пластам над глубоко погребенными недоразвитыми криптодиапировыми соляными структурами (см. табл. 1, 1). С этими структурами связаны наиболее крупные месторождения, располагающие большими запасами нефти и газа. Примером куполов такого типа может служить расположенное в юго-восточном Техасе месторождение Конрой, давшее свыше 60 млн. т нефти и значительное количество газа.

Залежи нефти и газа, связанные с глубоко погребенными соляными куполами, характеризуются рядом особенностей, создающих весьма благоприятные условия для их разработки. Такие месторождения, как правило, многопластовые, а мощность их продуктивных серий нередко достигает многих сотен и даже тысяч метров. Залежи обычно сбросами не разбиты. Разведка и разработка залежей такого типа не вызывает затруднений.

Покровная серия над соляным штоком часто разбита большим числом продольных, радиальных и кольцевых сбросов, расчленяющих надсолевую структуру на блоки. На таких куполах, наряду со структурными условиями, ведущую роль в образовании залежей играет фактор экранирования. В этом случае скопления нефти и газа образуются тогда, когда пористые песчаные пласты по плоскости сброса контактируют с непроницаемыми породами, выполняющими роль экрана на пути миграции углеводородов вверх по восстанию пласта. В таких условиях образуются экранированные сбросами залежи нефти и газа (табл. 1, 2). Залежи, экранированные сбросами, весьма широко распространены во всех известных солянокупольных областях. Они встречаются как на сводах, так и на крыльях соляных куполов.

Строение экранированных сбросами залежей наиболее сложно. Разведка их весьма трудна, а получаемые результаты почти всегда незначительны.

Наиболее простое строение имеют залежи, приуроченные к сводообразно изогнутым пластам покрова над неглубокими соляными штоками. Эти залежи получили название пластовых сводовых (табл. 1, 3). С такими ловушками связаны залежи нефти и газа, скопления которых обычно приурочены к пористым песчаным пластам, широко распространенным среди песчано-глинистых толщ мезозоя и кайнозоя.

Разработка таких залежей вследствие простоты структурных форм и небольшой глубины залегания не вызывает затруднений. Однако залежи такого типа встречаются сравнительно редко.

Следующий тип - залежи экранированные соляным ядром (табл. 1, 4). Они образуются при прорыве соляным телом осадочного чехла вследствие запечатывания поверхностью соли проницаемых продуктивных пластов. Роль экрана в данном случае надежно выполняет соляное ядро, сложенное почти непроницаемой для углеводородов каменной солью.

Экранированные солью залежи широко распространены в солянокупольных областях. Они располагаются исключительно на крыльях куполов. Залежи обычно занимают небольшую площадь, но характеризуются высокой добычей с единицы площади. Последнее обусловлено большим наклоном продуктивных пластов, воздымающихся к своду купола.

Разработка экранированных солью залежей широко практикуется как в районе Голф Коста, так и в Эмбенской нефтеносной области.

Соляные ядра большинства куполов покрыты сверху кепроком, сложенным гипсом, ангидритом, известняком и песчано-глинистыми породами. Кепроки, как правило, характеризуются значительной трещиноватостью и кавернозностью, что создает условия, благоприятные для образования промышленных залежей нефти и газа (табл. 1, 5). Некоторые месторождения, связанные с кепроками, довольно значительные; общее количество нефти, добытой из кепроков только четырех куполов Голф Коста (Спиндлтоп, Соур Лейк, Батсон и Хамбл) превышает 26 млн. т. Разведка кепроковых залежей ввиду их линзовидного характера сложна.

Довольно часто встречаются купола, на которых скопления нефти обнаружены под гипсово-ангидритовыми навесами - оверхенгами (табл. 1, 6). Такие залежи образуются в случае, когда головы пористых пластов под козырьками упираются в непроницаемые породы кепрока. Залежи, образующиеся под такими карнизами, обладают высокой продуктивностью и с успехом разрабатываются в США и ФРГ.

В некоторых солянокупольных областях отдельные горизонты испытывают литологическое изменение: песчаные пласты по простиранию замещаются глинистыми или образуются линзовидные зоны с различными коллекторскими свойствами. В этих условиях происходит образование линзовидных литологических залежей (табл. 1, 7). Линзовидно-литологические залежи характеризуются ограниченными размерами, сложной конфигурацией и низкой нефтеотдачей. Разработка таких залежей малоэффективна.

Следующий тип - залежи экранированные несогласно кроющими сериями пластов (табл. 1, 8). Они образуются в случае, когда в процессе скачкообразного роста соляных куполов происходит размыв ранее сформировавшихся пластов, срезание их вздернутой части и последующее перекрытие их новыми сериями осадков. При этом, если нижняя часть кроющей серии представлена непроницаемыми породами, которые могут выполнять роль экрана, создаются условия, благоприятные для скопления значительных количеств нефти и газа. Размеры таких залежей невелики, запасы небольшие, а разведка и разработка их весьма трудоемки и сложны. Оригинальный тип залежей нефти обнаружен на соляной структуре Альте в ФРГ. Здесь в мезозойской толще бурением оконтурена соляная линза, под которой располагаются насыщенные нефтью продуктивные горизонты, экранированные солью и сбросами (табл. 1, 9). Пока известен лишь один случай образования промышленных скоплений нефти под соляной линзой, так как до сих пор бурение проводится исключительно в надсолевой серии и, как правило, прекращается сразу же по достижении поверхности соляного штока. В действительности же залежи под соляными линзами, по-видимому, широко распространены в природе, вследствие чего изучение их уже сейчас приобретает практический интерес.

Необходимо отметить, что часто на соляных куполах (особенно с неглубоким соляным ядром) встречается не один, а несколько описанных типов залежей. Это в значительной степени осложняет их изучение и промышленное освоение.

Таковы основные типы нефтяных и газовых залежей, генетически связанных с солянокупольными структурами. Если проанализировать характер нефтегазоносности и степень продуктивности каждого из них, то в качестве наиболее перспективных совершенно определенно выделяются пластовые сводовые залежи над глубоко погребенными кртгато-диапировыми структурами. Именно они в процессе промышленной разработки дают максимальный экономический эффект. Об этом наглядно свидетельствуют приведенные в табл. 2 данные о суммарной добыче нефти по наиболее крупным нефтяным месторождениям Голф Коста, а также то, что 2/3 запасов нефти и газа прибрежной зоны Голф Коста (штаты Техас и Луизиана) связаны с глубоко погребенными криптодиапировыми структурами, составляющими 40% от общего числа продуктивных солянокупольных структур, в то время как около 60% остальных куполов, являющихся типичными диапирами, содержат только 1/3 запасов.

Высокая эффективность разработки залежей, приуроченных к глубоко погребенным криптодиапировым структурам, определяется не только значительными запасами нефти и газа, но и высококачественностью углеводородов и высокодебитностью скважин. Последнее обусловлено наличием значительных температур и больших давлений в глубинных недрах Примексиканской впадины, к которым тяготеет основная масса криптодиапировых структур. Наиболее высокопродуктивными являются, как правило, горизонты, залегающие на глубинах 3000-5000 м и более.

На втором месте (табл. 3) по суммарной добыче стоят залежи, экранированные сбросами. Однако анализ условий разведки и разработки таких залежей указывает на недостаточно высокую эффективность их освоения. Запасы каждой отдельной залежи невелики, а разведка и разработка их вследствие большого числа дизъюнктивных нарушений, разбивающих каждый купол на множество изолированных блоков, исключительно трудоемки и сложны.

Далее следуют пластовые сводовые залежи над неглубокими соляными штоками и залежи, экранированные соляным ядром. Было уже отмечено, что освоение этих типов залежей не вызывает затруднений и дает значительный экономический эффект. Однако первые из них встречаются довольно редко, а разведка вторых сравнительно сложна.

Некоторое значение для увеличения добычи нефти имеют кепроковые залежи. Что же касается остальных типов, то они, как это видно из табл. 3, имеют второстепенное значение.

Описанные особенности распространения нефти и газа в солянокупольных областях имеют большое практическое значение. По ним можно проанализировать практику поисково-разведочных работ в солянокуполъных областях СССР, выявить их слабые стороны и выработать конкретные рекомендации для значительного повышения их эффективности. В качестве примера можно рассмотреть освоение солянокупольных месторождений хотя бы в Эмбенском нефтеносном районе, являющемся частью одной из крупнейших в мире солянокупольных областей - Северного Прикаспия.

Известно, что Прикаспийская впадина обладает колоссальными потенциальными ресурсами нефти и газа. Однако разведанные ее запасы составляют всего лишь 1,5-2% от прогнозных запасов. В течение длительного времени почти не наблюдалось роста добычи в этом старейшем нефтеносном районе страны. Все это следствие значительных недостатков в методике поисково-разведочных работ.

Из табл. 3 видно, что до 1959 г. основные объемы бурения на Эмбе были направлены преимущественно на освоение залежей, связанных со сводовыми участками неглубоких соляных куполов. В результате почти все открытые залежи оказались экранированными сбросами, соляным ядром и несогласно кроющими сериями, или линзовидно-литологическими и пластово-сводовыми залежами над неглубокими соляными штоками. Между тем международный опыт разработки солянокупольных месторождений показывает, что эти залежи наименее перспективны, небольшие по размерам и малопродуктивны (табл. 3). Естественно, что освоение таких залежей не могло обеспечить сколько-нибудь заметного роста нефтегазодобывающей промышленности Эмбенского нефтяного района.

Поэтому возник вопрос о пересмотре не оправдавших себя старых и выборе новых направлений и методических приемов поисково-разведочных работ в Прикаспийской впадине. Выход был найден в освоении пластовых сводовых залежей над глубоко погребенными криптодиапировыми структурами. Так, в 1959 г. было открыто месторождение Буран-куль - первое месторождение с залежами такого типа. В 1959 г. было открыто крупное газонефтяное месторождение Прорва, а в 1961 г. нефтяное месторождение Мартыши.

Открытие этих месторождений стало знаменательным событием в истории развития Эмбенского нефтяного района. Эти месторождения пока наиболее крупные в Северном Прикаспии, их запасы превышают запасы всех месторождений Эмбы, открытых за 60-летний период освоения этой области. Открытие их создает надежную основу для резкого роста нефтегазодобывающей промышленности Западно-Казахстанского экономического района.

Таким образом, первый опыт изменения направленности поисково-разведочных работ в сторону преимущественного освоения глубоко погребенных криптодиапировых структур, располагающих высокопродуктивными залежами нефти и газа, вполне себя оправдал (см. табл. 3, графу 1963 г.). В дальнейшем именно эти структуры должны быть первоочередными объектами для поисков крупных месторождений нефти и газа в надсолевом комплексе Прикаспийской солянокупольной области. Очевидно, что поисково-разведочные работы здесь должны быть направлены с учетом опыта эксплуатации солянокупольных месторождений в пределах США и других стран (табл. 3).

До сих пор глубоко погребенные криптодиапировые структуры в Прикаспии изучались лишь по окраинам соленосного бассейна. Однако работы последних лет указывают на широкое распространение таких структур и во внутренних районах Прикаспийской впадины. Уже сейчас здесь выявлено более десятка типичных криптодиапиров - Крык-Кудук (Тайпак), Тас-Бархан, Порт-Артур, Балган-Мала и т. д. Они располагаются преимущественно в наиболее крупных межкупольных зонах. Некоторые из них, как например, Крык-Кудукское поднятие, достигают весьма значительных размеров. Надсолевая серия таких структур с заключенными в них возможно продуктивными пластами достигает 3-5 тыс. м и более. Особый интерес представляет то, что почти со всеми этими структурами связаны интенсивные газонефтепроявления. Все эти структуры весьма перспективны в отношении поисков крупных газонефтяных месторождений. Освоение этих новых объектов, наряду с поисками крупнейших месторождений в подсолевом комплексе, позволит значительно увеличить промышленные запасы нефти и газа и вывести Прикаспийскую солянокупольную область в число ведущих нефтегазоносных районов СССР.

Некоторые рекомендации можно сделать и в отношении старых уже обжитых и обустроенных промысловых площадей Эмбы. Здесь промышленные запасы могут быть увеличены в результате более активного освоения экранированных солью залежей на дальних от свода глубоко погруженных крыльях, а также за счет вовлечения в разведку кепроковых и козырьковых залежей, к поискам которых на Эмбе еще не приступали.

Выше отмечалось, что разработка таких залежей в США, Мексике, ФРГ и других странах ведется успешно и экономически выгодна.

Описанные особенности распространения скоплений нефти и газа, связанных с соляными куполами, с успехом могут быть использованы для разработки рациональной методики поисково-разведочных работ и в других солянокупольных областях СССР.

ЛИТЕРАТУРА

1.      Авров П.Я., Краев П.И. и др. Перспективы нефтегазоносности юго-восточного борта Прикаспийской впадины. Вести. АН Каз. ССР, № 2, 1960.

2.      Бенавидес Л. О нефтяной геологии Мексики. XX Международн. геол.конгресс, т. III, Сев. и Южн. Америка, Гостоптехиздат, 1959.

3.      Каламкаров Л.В. Некоторые закономерности размещения нефтяных и газовых месторождений в районе ГолфКоста и Прикаспийской впадины. Геология нефти и газа, 1962, № 5.

4.      Калинин Н.А. Основные закономерности в морфологии и нефтеносности соляных куполов Западного Казахстана. Геология нефти, 1958, № 9.

5.      Пэган Ж., Рэйр Д. Месторождения нефти Габона и бассейна Конго.V Междунар. нефт. конгресс, т. I, геолог. и геофиз., Гостоптехиздат, 1961.

6.      Рихтер-Бернбург Г., Шотт В. История формирования соляных куполов и их значение для образования нефти в северо-западной Германии.V Междунар. нефт. конгресс, т. I, геолог, и геофиз., Гостоптехиздат, 1961.

7.      Чарыгин М.М., Казаков М.П., Васильев Ю.М. О методике геологопоисковых работ в Прикаспийской впадине. Геология нефти и газа, 1960, № 8.

8.      Еby I. В. Salt Dome Interest Centers on Gulf Coast. World Oil, vol. 143,no. 5, 1956.

9.      Hedberg Hollis D. Petroleum developments in Africa in 1960. Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geologists, vol. 45, no. 7, 1961.

10.  Ghee Ed. Santa-Ana, rival de Poza Rica? Petrol, interamer, 19, no. 11, 1961.

 

Таблица 1

Основные типы залежей нефти и газа, генетически связанных с солянокупольными структурами

 

Типы залежей нефти и газа

Степень продуктивности

Условия разведки и разработки

Примеры

Залежи пластовые сводовые над глубоко погребенными криптодиапировыми структурами

Наиболее высокая

Простые

СССР (Буранкуль, Прорва, Мартыши) США (Конрой, Ван, Вебстер, Вест Ренч, Гастингс, Томпсон, Хавкинс)

Залежи экранированные сбросами

Невысокая

Очень сложные

СССР (Байчунас, Доссор, Каратон, Косчагыл, Нармунданак, Сагиз, Тентяксор, Тюлюс) США (Дженнингс, Соур Лейк, Винтон) ФРГ (Витце, Терен, Хайде, Хоне) ГАБОН (М'Бега, Озури, Паунт-Клеретт) МЕКСИКА (Эл-План)

Залежи пластовые сводовые над неглубокими соляными штоками

Высокая

Простые

СССР (Макат, Искине, Жолдыбай) США (Шагерленд) Габон (Кап-Лопес, Озури, Паунт-Клеретт)

Залежи экранированные соляным ядром

Высокая

Сложные

СССР (Кулсары, Мунайли, Ю. Кошкар) США (Барберс-Хилл) ФРГ (Везендорф, Форхоп)

Кепроковые залежи

Достаточно высокая

Очень сложные

США (Батсон, Соур-Лейк, Спиндлтоп, Хамбл)

Козырьковые (оверхенговые) залежи

Достаточно высокая

Очень сложные

США (Барберс-Хилл, Хай Айленд, Хокклей) ФРГ (Адольфглюк, Айклинген, Винхаузен, Хадемшторф)

Линзовидные литологические залежи

Невысокая

Очень сложные

СССР (Бекбеке, Доссор) МЕКСИКА (Рабон-Гранде) ГАБОН (М'Бега)

Залежи экранированные несогласно кроющими сериями

Невысокая

Очень сложные

СССР (Косчагыл, Ю. Кошкар) ФРГ (Витце, Эра, Эдессе) ГАБОН (Анимба)

Залежи под соляными линзами

Высокая

Сложные

ФРГ (Альте)

 

Таблица 2

Данные о скоплениях нефти в залежах, связанных с соляными куполами различного типа в солянокупольной области Голф Кост

Соляной купол

Глубина залегания соляного ядра, м

Суммарная добыча нефти, млн. м3

Купола с глубоко погребенным соляным ядром

Конрой, Техас

Соляное ядро бурением не достигнуто

59,6

Гастингс, Техас

То же

46,3

Ван, Техас

»

43,4

Вебстер, Техас

»

37,7

Томпсон, Техас

2994,2

36,6

Хавкинс, Техас

Соляное ядро бурением не достигнуто

36,1

Вест Ренч, Техас

То же

29,4

Саут Песс Блок 27, Луизиана

3200

27,4*

Тинслей, Миссисипи

Соляное ядро бурением не достигнуто

23,8

Анахуак, Техас

То же

23,0

Кети, Техас

»

16,9

Олд Океан, Техас

»

16,4

Гуз Крик, Техас

»

16,2

Лафитт, Луизиана

»

14,6

Эраз, Луизиана

»

11,2

Лейк Санта Джон, Луизиана

 

11,0

Раккун Венд, Техас

3409,5

9,8

Купола с неглубоко погребенным соляным ядром

Хулл, Техас

178

23,4

Хьюмбл, Техас

360

22,4

Спиндлтоп, Техас

360

21,7

Вест Колумбия, Техас

225

20,4

Кайлу Айленд, Луизиана

?

18,6

Барберс Хилл, Техас

300

17,2

Дженнингс, Луизиана

760

17,2

Соур Лейк, Техас

215,7

15,9

Винтон, Луизиана

?

14,1

Иова, Луизиана

?

13,6

Пиерце Джанкшн, Техас

285

12,2

Викс Айленд, Луизиана

?

11,9

Делта Фамз, Луизиана

?

11,9

Венайс, Луизиана

?

11,4

Ливилл, Луизиана

?

9,7

Гейдельберг, Миссисипи

?

7,7

Анс ля Бютт, Луизиана

48,8

6,1

Лейк Вашингтон, Луизиана

?

4,9

• Разведанные запасы нефти.

 

Таблица 3

Распределение нефти и газа по основным типам залежей, генетически связанных с солянокупольными структурами мира и Прикаспийской солянокупольной области

Тип залежей

Количество* нефти и газа, приуроченное к данному типу залежей (в %) от мировой суммарной добычи и мировых промышленных запасов солянокупольных областей

Количество нефти, приуроченное к данному типу залежей (в %) от общей суммы промышленных запасов (по Прикаспийской солянокупольной области)

на 1/1 1959 г.

на 1/1 1963 г.

Пластовые сводовые над глубоко погребенными криптодиапировыми структурами

65,00

 

39,0

Экранированные сбросами

14,00

71,0

44,0

Пластовые сводовые над неглубокими соляными штоками

11,00

9,0

6,0

Экранированные соляным ядром

9,50

16,0

9,5

Кепроковые

0,25

,-

-

Козырьковые (оверхенговые)

0,10

-

-

Линзовидные литологические

0,09

2,5

1,0

Экранированные несогласно кроющимисериями

0,05

1,5

0,5

Под соляными линзами

0,01

-

-

* Подсчеты приблизительные, так как исчерпывающие данные по всем солянокупольным месторождениям мира (с разбивкой по типам залежей) отсутствуют; однако порядок цифр вполне отражает действительность. При подсчетах газ переводился в нефть в пропорции: 1000 м3 газа равно 1 т нефти.