ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА (Арвилл Леворсен) - часть 17

интересным   объектом   для   постановки   разведочного   бурения.   Можно   назвать   много

примеров залежей нефти и газа, связанных с зонами развития пористости растворения,

формирующимися   под   распространенными   на   обширной   площади   поверхностями

несогласия.   Некоторые   из   них   описаны   на   стр.   326-327   (глава   7,   гидродинамические

ловушки, А.Ф.).

Несколько примеров кавернозной пористости в породах уже рассмотрено в геологической

литературе   [38].   Наиболее   ярким   из   них   является   огромная   пещера,   обнаруженная   на

месторождении Доллархайд в округе Андрус, западный Техас [39]. Девять скважин, разбросанных

на площади в 1 кв. милю с плотностью 1 скважина на 40  акров, вскрыли эту пещеру, что было

установлено  по внезапному  провалу  бурового долота.  Пещера,   которая  оказалась  заполненной

нефтью, заключена  в известняке Фассельмен (силур). Ее высота местами достигает 16  футов.

Между интервалом разреза кавернозных пород и предпермской поверхностью несогласия залегает

толща  известняков и доломитов  силурийского ип  девонского  возраста  мощностью около 1000

футов.   Тем   не   менее   предполагается,   что   пещера   образовалась   в   результате   эрозии   именно   в

предпермское время.

В   Саудовской   Аравии,   в   высокопродуктивной   зоне   Араб   (верхняя   юра),   к   которой

приурочены нефтяные залежи, пористость в известняках наблюдается в интервалах, где они либо

доломитизированы, либо имеют оолитовое строение; здесь, наряду с пустотами величиной в палец

встречаются крупные каверны до трех футов в поперечнике, в которые проваливается буровой

инструмент.   В   результате,   по   крайней   мере   на   месторождении   Абкайк   [40],   проницаемость

коллекторов столь высока, что нефть поступает из скважин почти с такой же интенсивностью, как

если бы ее откачивали из цистерны.

Разломы   и   трещины.   Образование   разломов   и   трещин   обусловливает   возникновение

распространенного   и   важного   типа   вторичной   пористости   в   хрупких   породах   [41].   К

хрупким породам-коллекторам относятся известняки, доломиты, кремнистые и глинистые

отложения,   окремнелые   осадочные   породы,   изверженные   и   метаморфические   породы.

При   переслаивании   глинистых   пород,   песчаников   и   известняков   каждому

литологическому типу прослоев может быть присуща своя, отличная от других система

трещин.   Поскольку   трещины   служат   каналами   для   циркуляции   воды,   они,   вероятно,

расширяются и видоизменяются под воздействием процессов растворения. В комбинации

с другими типами первичной и вторичной пористости трещины часто создают сложную

структуру порового пространства; действительно, появление трещин во многих случаях

увеличивает   проницаемость   пород   от   нескольких   миллидарси   до   нескольких   дарси.

Влияние трещин на локализацию каналов растворения отражено схематически на фиг. 4-9.

Трещины образуются, вероятно, в результате влияния трех основных факторов:

Фиг.   4-9.   Идеализированный   срез   породы,   показывающий,   как   трещины

способствуют повышению проницаемости породы. Проходящие по трещинам растворы
расширяют их, растворяя стенки. Трещины соединяют изолированные прежде пустоты и
поры.

1.

Процессы   диастрофизма,   такие,   как   образование   складок   и   разрывных

нарушений. Некоторые трещины могут возникать на глубине, как следствие увеличения

объема пород при воздействии на них растягивающих усилий, которые появляются при

складкообразовании и изгибании слоев [42].

2.

Удаление   перекрывающих   пород   благодаря   эрозии   в   зоне   выветривания

[36].   При   уменьшении   этой   нагрузки   вышележащих   отложений   верхние   слои   ранее

погребенных   пород   начинают   расширяться   и   намечающиеся   в   них   зоны   ослабления

преобразуются   в   трещины   отдельности,   разрывы   и   щели.   Следовательно,   под

поверхностями несогласия можно ожидать увеличения трещиноватости пород. Вероятно,

многие из первоначальных каналов растворения, по которым фильтруются поверхностные

воды,   обрпотся   в   результате   постепенного   растрескивания   пород   в   процессе

выветривания.

3.

Сокращение объема глинистых пород без изменения условий их залегания в

недрах земли в процессе диагенетических преобразований, сопряженных с потерей воды

при уплотнении. Если неглинистые пласты, расслаивающие толщу глин, не испытывают

усадки и действуют как распорки или разделяющие прокладки, то сокращение объема

глинистых пород и алевролитов выражается в появлении в них трещин, имеющих часто

неправильную или конхоидальную форму в противоположность правильным плоскостям

систем трещин, возникающих при диастрофизме [43].

Почти все природные резервуары в известняках, доломитах и кремнистых породах

в той или иной мере обладают трещинной пористостью. Плоскости трещин в сочетании с

уже   существовавшей   до   возникновения   трещиноватости   пористостью   образуют

сообщающуюся   систему,   которая   намного   увеличивает   проницаемость   пород.   Таким

образом,   во   многих   плотных   трещиноватых   коллекторах   можно   выделить   как   бы   две

системы проницаемости: 1) слабопроницаемые блоки, заключенные между трещинами, в

которых   нефть   движется   медленно   на   короткие   расстояния   в   2)   высокопроницаемые

трещины, приводящие в конце концов к скважине [44]. Процентное содержание воды в

трещинных   порах   обычно   ниже,   чем   в   межзерновых;   это   значит,   что   в   поровом

пространстве трещиноватого природного резервуара выше процентное содержание нефти

и газа.  Даже тяжелые,  вязкие  нефти,  которые не фильтруются  через  породы с низкой

проницаемостью,   могут   скапливаться   и   течь   вдоль   трещин,   давая   промышленные

притоки. Таким образом, любая хрупкая порода, независимо от того, насколько плотной

на вид она была определена в обнажении или в обломках шлама, может стать коллектором

после образования в ней трещин, разломов и зон дробления.

Ниже   рассматривается   ряд   залежей,   где   трещинная   пористость   в   коллекторах

играет большую роль.

Залежи   в   породах   фундамента.  В   Калифорнии   из   природных   резервуаров   в

трещиноватых   изверженных   и   метаморфических   породах   ежедневно   получают   около

16 000 баррелей нефти.

Наиболее   важным   объектом   эксплуатации   является   залежь   Эдисон   близ

Бейкерфилда [45] (см. также стр. 81). Другие залежи (Торранс, Уилмингтон, Венис, Эль-

Сегундо   и   Плайа-дель-Рей)   связаны   с   францисканскими   (юрскими?)   трещиноватыми

кристаллическими сланцами и расположены южнее и юго-восточнее Лос-Анджелеса [46].

На месторождении Амарильо в техасской части провинции Панхандл в нескольких

скважинах нефть добывают из свежих, невыветрелых гранитов фундамента. Одна из этих

скважин (R.В. Rutledge, личное сообщение) уже дала более 1 млн. баррелей нефти. Столь

высокая   производительность,   несомненно,   связана   с   наличием   в   гранитах   трещин,

поскольку   соседние   скважины   оказались   сухими   или   почти   сухими.   Очевидно,   нефть

проникла   в   граниты   из   осадочных   образований,   развитых   по   склонам   погребенного

горного хребта, вдоль которого тянется месторождение (см. также фиг. 3-8).

Залежи   в   трещиноватых   осадочных   породах.  На   месторождении   Санта-Мария,

Калифорния (см. фиг. 7-62), было добыто около 400 млн. баррелей нефти, из которых 75%

было   извлечено   из   трещиноватых   глинистых   сланцев   и   только   25 %   -   из   песчаников.

Начальный   дебит   скважин   обычно   составлял   2500  баррелей  в   сутки,   а   отдельные

скважины   имели   суточный   дебит   до   10 000  баррелей  [47].   Суммарная   добыча   из

некоторых   скважин   превысила   1  млн.   баррелей.   Коллекторами   являются   в   основном

трещиноватые кремнистые породы формации Монтерей (миоцен), переслаивающиеся с

известковыми   сланцами   и   песчаниками,   также   весьма   плотными,   хрупкими   и

характеризующимися   конхоидальной   трещиноватостью.   Нефть   приурочена   здесь   к

трещинам.

Продуктивность подобных образований трудно установить по данным бурения, так

как вынос керна из хрупких и трещиноватых пород весьма невелик, а нефть вымывается

буровым   раствором.   Лучшим   показателем   вскрытия   возможной   продуктивной   зоны

является   потеря   циркуляции   бурового   раствора.   Трещиноватые   кремнистые   породы

округа   Санта-Мария   отличаются   низкой   пористостью,   но   высокой   проницаемостью   и

поэтому служат удовлетворительными коллекторами для тяжелых нефтей этого района

(плотность их 6-37°API, или 1,029-0,339, а в среднем менее 18°, т.е. 0,946).

Месторождение   Спраберри   в   западном   Техасе   (см.   фиг.   13-11)   состоит   из   ряда

залежей, возможно отчасти связанных друг с другом и занимает территорию свыше 150

миль в длину и 75 миль в ширину [48]. Продуктивные горизонты приурочены к пермским

отложениям и занимают интервал разреза мощностью около 1000 футов, а геологические

запасы   нефти   по   разным   оценкам   составляют   1  млрд.  баррелей  или   более.   Однако

извлекаемые запасы нефти при существующей технологии добычи, возможно, невелики

из-за низкой проницаемости пород, слагающих природные резервуары. Ловушки связаны

здесь с замещением коллекторских пород по восстанию менее проницаемыми породами.

Коллекторами   являются   главным   образом   черные   хрупкие   глинистые   сланцы,   иногда

алевритистые   и   песчанистые,   известковистые   и   неизвестковистые   алевролиты   и   в

значительно   меньшей   степени   тонкозернистые   пески.   Диаметр   частиц   последних

изменяется   от  

1

/

30

  до  

¹

/

45

  мм  (нижний   предел   песчаной   размерности   зерен  

1

/

16

  мм).

Пористость   обычно  менее  10%,  а средняя   проницаемость  -  0,5  миллидарси.  Нефтяные

залежи в породах со столь малой пористостью и проницаемостью встречаются довольно

редко.   Эффективная   проницаемость   рассматриваемых   коллекторов   обязана   почти

исключительно   наличию   разрывов   и   конхоидальных   трещин,   пронизывающих

тонкозернистую массу пород во всех направлениях, но главным образом по вертикали. На

карте равных потенциалов продуктивности залежи Текс-Харви, приведенной на фиг. 13-

21, можно видеть простирание основных систем трещин на линейно распространенных

высокопродуктивных   участках   [42].   Трещиноватые   глинистые   породы   слагают   также

ловушку на месторождении Флоренс в штате Колорадо (см. стр. 269: фиг. 6-53, А.Ф.).

Песчаник   Орискани   (нижний   девон),   распространенный   на   территории   штатов

Пенсильвания   и   Нью-Йорк,   представлен   плотными,   мелкозернистыми   разностями,

средняя проницаемость которых не превышает 500 миллидарси, а пористость колеблется

от   2   до   10 %.   Он   содержит   много   газовых   залежей,   приуроченных   в   основном   к

антиклинальным   складкам   [49],   причем   в   скважины,   отличающиеся   повышенной

продуктивностью,   газ   поступает   из   мелких   открытых   трещин,   связанных,   видимо,   с

поверхностями отдельности [50].

Проницаемость карбонатных пород-коллекторов часто связана преимущественно с

трещинами.   Тщательно   изучен   и   описан   [51],   например,   природный   резервуар   на

месторождении Уэст-Эдмонд в Оклахоме (см. фиг. 14-7). Основной продуктивной толщей

здесь является известняковая формация Бойс-д'Арк, залегающая в кровле группы Хантон

(девон - силур). Ловушка является стратиграфической и образована в результате срезания

проницаемого   пласта   по   восстанию   в   восточном   и   северо-восточном   направлении

поверхностями предмиссисипского и предпенсильванского несогласия. Пористость пород

отчасти   первичная   и   связана   с   наличием   межкристаллических   пустот,   отпечатков

органических остатков и оолитовых прослоев; величина ее, согласно авторам цитируемой

нами работы [51], изменчива. Проницаемость известняков и доломитов низкая, но породы

всей продуктивной части разреза рассечены многочисленными трещинами и разделены

благодаря этому на блоки различных размеров. Нефть притекает к трещинам, по которым

движется к скважинам, обусловливая их продуктивность.

Трещиноватость   явилась   косвенной   причиной   образования   месторождения   Дип-

Ривер в штате Мичиган [52] (фиг. 4-10). Нефть содержится здесь в узком удлиненном теле

пористых   доломитов,   заключенном   в   слабопроницаемых   известняках   верхней   части

формации   Роджерс-Сити   (девон).   Предполагают,   что   эти   доломиты   образовались   в

результате   воздействия   на   обычные   слабопроницаемые   известняки   грунтовых

магнезиальных вод. циркулировавших в них по трещинам. В непродуктивных скважинах

не было обнаружено не только нефти, но и доломитов. Вертикальные трещины широко

распространены в доломитах Элленбергер (кембро-ордовик) в пределах западного Техаса.

В одной колонке керна длиной 36  футов  были обнаружены трещины, простирающиеся

вертикально по всей ее длине; мелкие трещины были едва заметны, а самые протяженные

достигали 1 мм в ширину [53]. Месторождение Сипио-Албион в штате Мичиган образует

прямой и узкий пояс залежей общей длиной более 25  миль  и шириной в среднем 3500

футов  (фиг.   4-11).   Нефть   и   газ   добывают   из   доломитизированной   зоны   известняков

Трентон (ордовик). Структура этих

Фиг.   4-10.   Структурная   карта   месторождения   Дип-Ривер,   Мичиган   (Нunt,

Independent Petroleum Association of America, 19, p. 42, 1949).

Изолинии   через   20  футов.   Нефть   добывают   из   доломитизированной   зоны   в

известняках Роджерс-Сити (девон). Доломитизация связана, вероятно, с проникновением
в   известняки   магнезиальных   растворов   по   трещине.   Ловушка,   так   же   как   и   поровое
пространство   пород,   связана   с   зоной   доломитизации.   Следует   заметить,   что   на   своде
складки известняки непродуктивны.

известняков рисуется здесь обычно в виде неглубокой прогнутой зоны или синклинали;

однако,   возможно,   она   представляет   собой   зону   дробления   над   глубоко   погруженным

разломом   в   фундаменте.   Вероятно,   доломиты   узкого   продуктивного   пояса   имеют

вторичное происхождение и сформировались из известняков вдоль системы разломов и

трещин. Запасы месторождения оцениваются более 100 млн. баррелей нефти и более 200

млрд. куб.  футов  газа [54]. На фиг. 4-12 детально показано строение одной из залежей

этого месторождения - залежи Сипио.

На Северных месторождениях Мексики (район. Пануко) коллекторами являются

известняки   Тамаулипас,   Агуа-Нуэва   и   Сан-Фелипе   (мел)   [54].   Это   плотные

тонкозернистые   массивные   известняки,   обладающие   низкой   пористостью,   за

исключением   участков   развития   вторичной   пористости,   таких   ее   форм,   как   трещины

отдельности,   пустоты   растворения   внутри   органических   остатков   и   другие   трещины,

придающие   породам   высокую  проницаемость.   Они   разбиты   разрывами,   которые,

несмотря на небольшую амплитуду смещения, вызвали сильное раздробление пород, что

было   установлено   по   образцам   керна   и   обломкам,   выброшенным   из   скважин   при

фонтанировании.   Со   сбросами   связаны   довольно   крупные   щели;   при   их   вскрытии

происходили провалы бурового инструмента.

Суммарная добыча из Северных месторождений составила около 1 млрд. баррелей

нефти плотностью 12,5°API  (0,98  г/см

3

).  Большой удельный вес нефти препятствует ее

проникновению   в   межкристаллические   поры   известняков,   и   она   почти   целиком

приурочена   к  трещинным   пустотам.  Дебит   скважин   неустойчив;   он  может   меняться   в

расположенных в нескольких сотнях футов одна от другой скважинах от незначительных

следов нефти до 30 000 баррелей и более в сутки. На высокую проницаемость некоторых

участков   коллекторов   указывает   мощное   фонтанирование   одной   из   скважин   соленой

водой с суточным дебитом свыше 100 000 баррелей.

Интенсивной трещиноватостью и раздробленностью обусловленны пористость и

проницаемость меловых известняков и гранитов фундамента, являющихся коллекторами

нефти на месторождениях Мара Ла-Пас в западной Венесуэле [55] (см. также фиг. 6-31).

Мощность насыщенного нефтью разреза на месторождении Мара превышает 5000 футов,

а общая мощность продуктивных из характеризующихся низкой проницаемостью 

Фиг.   4-11.   Карта   месторождения   Сипио   –   Пьюла   -   Албион   в   юго-западном

Мичигане. Продуктивная площадь заштрихована.

(обычно меньше 1 миллидарси), составляет 1800 футов, особенно высока продуктивность

известняков там, где в них развита трещиноватость. Зоны трещиноватости в известняках

ассоциируются г тесно расположенными вертикальными плоскостями, в свою очередь,

связанными   с   резко   выраженными   складками   и   разрывами,   образующими   ловушки,   и

распространяются в подстилающие граниты фундамента, которые также содержат нефть

над водонефтяным контактом (W.S. Olson, личное сообщение).

В   богатейших   залежах   юго-западного   Ирана   нефть   приурочена   к   известнякам

Асмари (верхний олигоцен - нижний миоцен). На тщательно изученных месторождениях

Месджеде-Солейман (см. фиг. 6-12) и Хефтгель 

Фиг.   4-12.   Структурная   карта   залежи   Сипио   в   Мичигане   по   кровле   формации

Трентон:   (ордовик)   (D.A.  Busch).  В   5-10   скважинах   получены   прямые   доказательства
наличия сбросов. 1 - непродуктивные скважины; 2 - нефтяные скважины.

(см.   фиг.   2-2)   [56]   было   установлено,   что   независимо   от   того,   насколько   обогащены

нефтью   обломки   выбуренного   шлама,   значительные   промышленные   притоки   ее