Зоны выклинивания проницаемых отложении
Локальные участки у края выклинивающегося вверх по восстанию проницаемого пласта-коллектора (резервуара) часто представляют собой ловушки, в которых аккумулируются нефть и (или) газ. Подобное те выклинивание в региональном масштабе может препятствовать миграции углеводородов из региона и обусловливать его промышленную нефтегазоносность. Выше уже было показано, как локальные изменения стратиграфической полноты разреза, а также пористости и проницаемости коллекторов иногда без влияния других факторов, а иногда в комбинации с антиклинальными складками, сбросами и гидродинамическими градиентами приводят к образованию ловушек, в которых возникают нефтяные и газовые залежи. Эти представления о влиянии локальных участков выклинивания проницаемых пластов, возможно в комбинации с благоприятными гидродинамическими условиями, на нефтегазонакопление, по-видимому, могут быть распространены и на региональные зоны выклинивания. Последние, вероятно, при соответствующей региональной гидродинамической обстановке также образуют нефтяные провинции, содержащие множество нефтяных и газовых залежей. Куполовидное поднятие Нашвилл в Теннесси [24] представляет типичный пример залегания поверхностей несогласия в геологическом разрезе крупной растущей тектонической структуры. На фиг. 14-8 показана палеогеологическая карта этого района к началу времени чаттануга (миссисипий); каждая из линий на карте представляет собой границу выклинивания слоев вверх по их восстанию. На фиг. 14-9, на которой показан поперечный разрез большого купола, обращают на себя внимание многочисленные поверхности несогласия в нижнепалеозойских отложениях, сближающиеся к вершине структуры. Срезая нижележащие толщи пород, эти поверхности несогласия определили формирование зон выклинивания протяженностью во много тысяч миль.
Региональные зоны выклинивания проницаемых отложении в некоторой степени могут быть похожи на локальные участки выклинивания, такие. как срезание слоев над куполовидным поднятием Нашвилл и фацпальные переходы доломитов в известняки или песчаников в глинистые породы. Если бурение скважин не проводилось в относительно недавнее время, то данных о региональных гидродинамических градиентах, как правило, недостаточно. Конечно, сочетание регионального, направленного вниз по падению слоев движения пластовых вод с региональным выклиниванием проницаемых отложений вверх по восстанию должно привлекать особое внимание разведчиков нефти.
На фиг. 14-10 можно видеть две полосы залежей нефти и газа, связанные с региональными зонами выклинивания проницаемых отложений вверх по восстанию слоев. Эти полосы залежей располагаются на противоположных склонах свода Цинциннати. Песчаники Клинтон (силур) выклиниваются к западу на восточном склоне свода, а проницаемые доломиты Трентон - к юго-востоку на северо-западном его склоне (см. также стр. 293). Песчаники Клинтон замещаются глинистыми породами и известняками, а доломиты Трентон переходят в слабопроницаемые известняки. Многочисленные примеры выклинивания вверх по восстанию песчаных пластов наблюдаются в провинции Галф-Кост в Техасе и Луизиане (см. также фиг. 7-6). Один из таких примеров представлен на фиг. 14-11, где показан разрез зоны выклинивания олигоценовых песчаников Хет и Фрио. Следует напомнить, что эти зоны
Фиг. 14-8. Палеогеологическая карта предчаттанугской (миссисипской) поверхности несогласия, купол Нашвилл, центральный Теннесси (Wilson, Stearns, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 47, p. 828, 1963).
Разрез купола показан на фиг. 14-9. D - девон; S - силур; М - Мейсвилл; М' - мейсвилл (верхний ордовик); N - нашвилл (средний ордовик); R - ричмонд; R' -ричмонд (верхний ордовик).
Фиг. 14-9. Разрез купола Нашвилл в центральном Теннесси (Wilson, Stearns, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 47, p. 825, 1963). Длина разреза около 200 миль. Видны поверхности несогласия в дочаттанугских отложениях. С каждой из них связаны многочисленные зоны срезания отдельных горизонтов, трансгрессивно перекрытые более молодыми отложениями.
D - девон (m - средний; l - нижний); S - силур; R - ричмонд; М - мейсвилл; Е - иден; N - нашвилл; S-R - стоунс-ривер; К - нокс.
выклинивания существовали еще до того, как процессы формирования тектонических складок и соляных куполов привели к возникновению ловушек в этих формациях, и уже в то время представляли собой региональную полосу распространения ловушек, способных задерживать углеводороды на раннем этапе их миграции. Вдоль восточной части озера Маракайбо в Венесуэле располагается полоса, к которой приурочен ряд высокопродуктивных залежей, известных под названием месторождения Боливар-Кост [25] (фиг. 14-12).
Фиг. 14-10. Карта распространения погребенных зон выклинивания проницаемых доломитов Трентон (ордовик) и песчаников Клинтон (силур) на склонах свода Цинциннати в Индиане и Огайо (Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 27, p. 891, Fig. 3, 1943).
Связь нефтяных и газовых залежей с зонами выклинивания совершенно очевидна. Зона выклинивания проницаемых доломитов Трентон обусловлена их замещением непроницаемыми известняками, а песчаники Клинтон переходят в глины вдоль древней береговой линии.
1 - пористые доломиты Трентон; 2 - нефтяные и газовые залежи; з - региональное простирание и направление падения; 4 - песчаники Клинтон.
Эта полоса образована отдельными крупными песчаными телами, локальными переходами и линзами проницаемых пород, которые протягиваются вдоль региональной зоны фациального замещения вверх по восстанию слоев, сопровождающейся антиклинальными складками и тектоническими разрывами. Третичные песчаники на этих месторождениях содержат множество залежей, образующих совместно одну из крупнейших в мире площадей нефтенакопления. Общие извлекаемые запасы составляют здесь 7-8 млрд. баррелей.
Приуроченность ряда нефтегазоносных провинций к региональным зонам выклинивания, возможно, объясняется тем, что такие зоны благоприятны для образования нефти и газа. Однако то обстоятельство, что многие из зон выклинивания, по-видимому, не связаны с древней береговой линией, наиболее богатой органическим веществом, свидетельствует о справедливости этого положения только для некоторых провинций. Более удовлетворительным объяснением связи многих нефтеносных провинций с зонами выклинивания представляется следующее. Можно полагать, что вдоль зоны выклинивания уже на ранних стадиях, до формирования локальных структурных ловушек, происходила аккумуляция
Фиг. 14-11. Разрез вкрест древних береговых линий третичных формаций провинции Галф-Кост в южном Техасе (Deussen, Owen, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 23, p. 1626, Fig. 3; p. 1630, Fig. 5, 1939).
Видны седиментационные зоны выклинивания проницаемых песков. Внизу справа дана схема того же разреза. В - бомонт; L - лисси; G - голиад; La - лагарто; О - оквилл; С - катахула; F-v - поверхность Фрио-Виксберг; J - джэксон; F - песчаники Фрио; а - выклинивание морских сланцев. На врезке слева: АА'- линия разреза; ВВ'- граница выклинивания песчаников «А».
мигрирующих углеводородов. Сформировавшиеся позже складки только локализовали в залежи нефть и газ, концентрация которых в регионе была уже к этому времени значительной. Антиклинальные же складки, расположенные ниже по региональному падению слоев, могут оказаться непродуктивными, поскольку они образовались слишком поздно. Края выклинивающихся по восстанию коллекторских пластов представляли собой площади, где нефть и газ сохранялись в период между образованием зоны выклинивания и формированием первых антиклинальных складок (на фиг. 12-25 эти площади не заштрихованы). Последовательность такого развития региона схематически показана на фиг. 14-13. На верхнем рисунке А показана зона выклинивания проницаемых пород, где на первой стадии аккумулировались углеводороды. На рисунке Б видно, что образовавшиеся складки привели только к перераспределению нефти и газа и накоплению их в локальных ловушках; складки, расположенные ниже по падению, остались незаполненными. Подобное же объяснение было предложено Линком [26], изучившим историю формирования залежи в антиклинальной складке Тернер-Валли (фиг. 14-14).
Зоны выклинивания проницаемых пород могут образоваться в результате либо фациального перехода этих пород в слабопроницаемые отложения, либо осадконакопления у береговой линии древнего бассейна, либо несогласного трансгрессивного перекрытия слабопроницаемыми толщами срезанных проницаемых пластов. Выявление причины, обусловившей формирование зоны выклинивания, не столь важно; гораздо большее значение, по-видимому, имеет изучение распространения проницаемой толщи и особенно очертаний выклинивающегося вверх по восстанию края этой толщи. Иными словами, выклинивание вверх по восстанию проницаемых отложений, вне зависимости от генезиса этого выклинивания, является благоприятным геологическим фактором как для концентрации нефти и газа в залежи, так и для предотвращения рассеивания и разрушения углеводородов. Чем больше таких зон выклинивания может быть установлено в перспективной провинции, тем больше шансов доказать ее промышленную нефтегазоносность. Застойные гидростатические условия или, еще лучше, наличие направленного вниз по падению движения пластовых вод следует рассматривать как фактор, резко повышающий перспективность региона.
Фиг. 14-12. Карта распространения нефтяных месторождений в западной Венесуэле.
Месторождения Боливар-Кост расположены вдоль восточного побережья озера Маракайбо. Ловушки, содержащие продуктивные залежи, связаны с антиклинальными складками и разломами, приуроченными к зоне фациального замещения песчаников глинами вверх по восстанию слоев. Разрез месторождения Лагунильяс этой зоны приведен на фиг. 7-13.
Фиг. 14-13. Схема формирования залежей углеводородов в нефтегазоносном районе (Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 27, p. 901, Fig. 13, 1943).
A - аккумуляция углеводородов на раннем этапе в расположенной вверх по восстанию слоев зоне выклинивания проницаемых пород-коллекторов. Б - более поздняя локализация залежей углеводородов в ловушках, формирующихся вблизи зоны выклинивания. Ловушки, находящиеся ниже по падению, за пределами зоны первоначальной аккумуляции, лишен залежей, поскольку эти ловушки сформировались слишком поздно, уже после того, как углеводороды мигрировали в зону выклинивания.