Несогласия
Как уже было показано в главе 7, многие нефтяные и газовые залежи тесно связаны с поверхностями несогласия. Поверхность несогласия может служить границей ловушки, с ней могут быть связаны проницаемые породы или она может разделять или объединять формации, образовавшиеся в совершенно различных геологических условиях. В любом из этих случаев поверхность несогласия определяет положение залежи. Если несогласия контролируют распределение нефтегазоносности на ограниченном участке, такое же значение они будут иметь и в региональном плане, поскольку многие из них, как известно, прослеживаются на обширных территориях. Присутствие поверхностей несогласия в геологическом разрезе перспективно нефтегазоносной провинции позволяет сделать ряд заключений.
1. Поверхность несогласия определяет положение в разрезе проницаемых пород. Поскольку поверхность несогласного залегания слоев является эрозионной поверхностью, она часто подстилается выветрелыми породами, для которых характерны явления растворения и вторичной цементации. Растворение особенно отчетливо устанавливается в карбонатных отложениях, но отмечается также и в любых других породах, содержащих растворимые минералы. Поэтому отложения, залегающие непосредственно ниже поверхности несогласия, обычно обладают локально или регионально развитыми пористостью и проницаемостью, т. е. являются перспективно нефтегазоносными коллекторами.
2. Обломочные породы, отложившиеся на поверхности несогласия, в силу своей проницаемости могут служить путями миграции углеводородов из возможно нефтематеринских толщ в коллекторы или соединять один резервуар (коллектор) с другим, даже если они далеко отстоят друг от друга как по вертикали, так и в латеральном направлении. Региональная поверхность несогласия, как правило, представляет собой поверхность, вдоль которой обнаруживаются трансгрессивное залегание слоев, трансгрессивное или регрессивное их прилегание, срезание ряда горизонтов, а также изменение углов падения и простирания. Она обычно разделяет отложения, резко различающиеся по своему характеру; с ней связаны крупные изменения в геологическом строении, как структурные, так и литолого-стратиграфические. В некоторых частях региона многие из перекрывающих поверхность несогласия формаций отлагались непосредственно на различных подстилающих ее формациях. Таким образом, вдоль пористой и проницаемой зоны разреза, приуроченной к поверхности несогласия, нефтематеринские породы различного возраста, благоприятные для образования нефти и газа, сближались и приходили в непосредственный контакт с отложениями, обеспечивавшими пути для дальнейшей миграции углеводородов и содержащими ловушки, где могла происходить аккумуляция нефти и газа.
3. Многие поверхности несогласия разделяют толщи, образовавшиеся в совершенно различных геологических условиях. Данные, полученные при бурении скважин, показывают, что история геологического развития большинства крупных регионов, седиментационных бассейнов и геосинклиналей была значительно более сложной, чем это представлялось на основании поверхностной геологической съемки. Существующие в настоящее время бассейны или синклинали могут совпадать или не совпадать в плане с более древними бассейнами осадконакопления; тектонические нарушения и антиклинальные складки могут быть выражены или не выражены в формациях, залегающих выше поверхности несогласия; континентальные отложения в верхних горизонтах осадочного чехла могут несогласно перекрывать слои морских пород, а неглубокозалегающие отложения с высоким значением углеродного коэффициента ниже поверхности несогласия могут подстилаться породами, не испытавшими метаморфизма. [К сожалению, автор не приводит примеров таких аномальных случаев]. Таким образом, каждая регионально развитая поверхность несогласия в геологическом разрезе часто отмечает границу между основными этапами в истории геологического развития региона. Региональные поверхности несогласия, по-видимому, разделяют толщи со специфическими особенностями геологического строения и протекающих в них процессов примерно так же, как слои начинки разделяют на части слоеный пирог.
Как в слоеном пироге нельзя определить состав каждого слоя, пока он не будет разрезан, так и при восстановлении геологической истории региона невозможно установить даже самые общие черты строения подстилающих поверхность несогласия толщ до тех пор, пока они не будут вскрыты скважинами. В разрезах одних регионов таких этажей, отличающихся по своему геологическому строению, может быть два, в других же ‑ три, пять, семь и более. Количество и характер этажей в осадочном чехле остаются неизвестными, пока породы фундамента не будут вскрыты многими скважинами. Каждый геологический этаж в нефтегазоносном регионе имеет свойственные только ему и отличные от других структурные и литолого-стратиграфические особенности, свои специфические условия для проведения разведочных работ, типы нефтяных и газовых ловушек, а также количество и размеры промышленных скоплений углеводородов. Каждый этаж отличается от подстилающего и перекрывающего его этажа многими характерными чертами. Прежде чем поверхность несогласия не будет пройдена скважинами, невозможно предсказать, каково геологическое строение залегающего под этой поверхностью этажа. Уже первые скважины, вскрывшие поверхность несогласия, позволяют обнаружить совершенно иную геологическую обстановку, что зачастую означает открытие новой перспективно нефтегазоносной субпровинции. Таким образом, представления об общих чертах геологического строения глубоко залегающих горизонтов в том или ином регионе могут считаться достоверными только тогда, когда до глубины 1-3 мили будет пробурено несколько скважин и полученные данные нанесены на карту. Регион не может считаться полностью разведанным, если не разведаны все этажи его осадочного чехла.
Пример различного геологического строения этажей осадочного чехла приведен на фиг. 14-4, где показана северная часть центрального Техаса. Разрез чехла состоит здесь из трех этажей, образованных породами мелового, пенсильванского и допенсильванского возраста, разделенных поверхностями
Фиг. 14-4. Схематический разрез северной части центрального Техаса, показывающий три структурных этажа, залегающих один над другим и характеризующихся специфическими особенностями распространения нефти и газа (Levоrsen, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 27, p. 910, Fig. 19, 1943).
1 - простирание и направление падения меловых отложений на поверхности; 2 - простирание и направление падения пенсильванских отложений на поверхности; 3 - простирание и направление падения погребенных отложений свода Бенд; 4 - меловые отложения; 5 - пенсильванские отложения; 6 - пенсильванские, миссисипские и ордовикские отложения.
несогласия. Каждый этаж отличается специфическими особенностями нефте-газонакопления. Одна из причин, почему в этом регионе разведочные работы проводились в течение столь длительного времени, как раз и заключается в том, что геологическое строение толщ, залегающих ниже каждой поверхности несогласия, невозможно было предсказать, и оно выявлялось только по мере бурения все более глубоких скважин. Подобным же многоэтажным строением отличается и осадочный чехол региона Арканзас - Луизиана. Каждый из этажей отделен от перекрывающего и подстилающего его этажа поверхностью несогласия и характеризуется специфическими закономерностями в распределении нефтегазоносности, которые не могут быть выявлены, пока вышележащая поверхность несогласия не будет вскрыта бурением. Схематический разрез этого региона показан на фиг. 14-5. А на фиг. 6-16 приведен разрез части западного Техаса, на котором также видны несколько этажей осадочного чехла, каждый со своими характерными особенностями нефтегазонакопления.
4. Некоторые поверхности несогласия, по-видимому, отмечают верхнюю временную границу периодов, особенно благоприятных для аккумуляции нефти и газа. Например, поверхность крупного несогласия, отделяющего» на территории Соединенных Штатов Америки пенсильванские отложения от допенсильванских, является границей, ниже которой известны многочисленные, локальные и региональные антиклинальные структуры, тектонические нарушения, гомоклинали и сводовые поднятия, не отражающиеся в вышележащих толщах. Этот перерыв в осадконакоплении, вероятно, имел чрезвычайно большое значение в геологической истории нафтидов,
Фиг. 14-5. Схематический «разорванный» [для наглядности] разрез региона Арканзас - Луизиана, показывающий многочисленные расположенные один над другим структурные этажи, характеризующиеся специфическими особенностями распространения нефти и газа (Imlау, Ark. Geol. Surv., Cir. № 12, 1940).
поскольку в настоящее время обнаружены многочисленные залежи нефти и газа, которые приурочены к положительным тектоническим структурам, сформировавшимся на границе миссисипского и пенсильванского периодов. Важность этого предпенсильванского этапа формирования структур подтверждается на примере района Оклахома-Сити, расположенного у южного окончания погребенного поднятия Немаха штатов Канзас и Оклахома. Палеогеологическая карта предпенсильванской поверхности этой площади приведена на фиг. 14-6. Эта эрозионная поверхность, ниже которой обнаружено много залежей нефти и газа (фиг. 14-7), перекрыта глинистыми сланцами и песчаниками пенсильванского возраста. На фиг. 14-7 показана также структурная карта района центральной Оклахомы. Особый интерес представляет пересечение предпенсильванской и предмиссисипской поверхностей несогласия, которое обусловило образование ловушки, содержащей залежь Уэст-Эдмонд, где продуктивна формация Бойс-д'Арк группы Хантон (девон - силур). В регионах Иллинойса, Канзаса, Оклахомы, Техаса и Нью-Мексико почти все залежи нефти и газа, открытые в отложениях допенсильванского возраста, также приурочены к структурам предпенсильванского этапа формирования. Аккумуляция залежей нефти в допенсильванских толщах, по-видимому, тесно связана с этим этапом геологического развития. Вскрытие такой поверхности несогласия скважинами открывает новые возможности для разведочных работ.
5. Несогласные напластования отмечаются в геологическом разрезе эрозионными поверхностями. Эрозии подвергались не только горные породы, но и связанные с ними залежи нефти. Области с более высоким рельефом, которые, по-видимому, подвергаются эрозии в первую очередь, обычно высоко расположены и в структурном плане и поэтому, вероятно, содержат нефтяные и газовые залежи. Поскольку в разрезе осадочных толщ многих регионов обнаруживается несколько поверхностей несогласия (например, 20 или даже более таких поверхностей отмечено в палеозойских отложениях Канзаса [23]), следовательно, на протяжении геологической истории здесь было уничтожено эрозией огромное количество нефтяных и газовых залежей. Возникает вопрос, что стало с этими попавшими в зону эрозии нафтидами? Были ли они разрушены или переотложены? Одна из самых замечательных особенностей в геологии нефти и газа заключается именно в том, что несмотря на все этапы деформации и эрозии, многочисленные в истории большинства седиментационных бассейнов, в их разрезах сохранилось большое количество промышленных скоплений углеводородов.
Когда формации, смятые в складки и приобретшие региональный наклон до возникновения по верхности несогласия, впоследствии пересекаются этой поверхностью, они могут выклиниваться и образовывать локальные ловушки для движущихся к ним нефти и газа. Образование отложений, непосредственно перекрывающих поверхность несогласия, обычно происходило в прибрежных или мелководных зонах трансгрессировавшего на эродированную сушу морского бассейна.
Фиг. 14-6. Палеогеологическая карта предпенсильванской поверхности района Уэст-Эдмон ‑ Оклахома-Сити – Мор в центральной Оклахоме(МсGee, Jenkins, Bull, Am Assoc Petrol Geol; 30, р. 1806, Fig. 5, 1946).
Здесь имеется ряд промышленных залежей, связанный с формациями Вайола, Симпсон, Уилкокс. Общие извлекаемые запасы нефти этой территории оцениваются в 1 млрд. баррелей.
1 - известняки (миссисипий); 2 - глинистые породы формации Вудфорд (миссисипий); 3 - известняки Хантон (девон - силур); 4 - глинистые породы Силван (ордовик); 5 - формации Вайола и верхний Симпсон (ордовик); 6 – песчаники Уилкокс (ордовик); 7 - нижний Симпсон (ордовик); 8 ‑ известняки Арбакл (докембрий – ордовик)
Поэтому для этих отложений столь характерны частые фациальные замещения, погрубение обломочного материала, наличие песчаных баров и других песчаных тел и даже конгломератов. Все эти образования весьма благоприятны для аккумуляции залежей нефти и газа. Фациальная обстановка прибрежной зоны обеспечивает особенно высокую продуктивность живого органического вещества, а следовательно, и его обилие. Поэтому трансгрессивно перекрывающие поверхность несогласия пласты могут быть нефтепроизводящими, а нефть и газ могут мигрировать из них в проницаемые отложения, залегающие под этой поверхностью.
Фиг. 14-7. Структурная карта района центральной Оклахомы, по пачке Хараган-Генрихауз формации Кантон (девон - силур) (см. также фиг. 14-6) (McGee, Jenkins, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 30, p. 1805, Fig. 4, 1946).
Заштрихованные площади - залежи нефти в допенсильванских отложениях. Изогипсы через 250 футов. Этот структурный план был перекрыт пенсильванскими отложениями. После более поздних этапов структурообразования антиклинальные складки нижнего структурного плана оказались выраженными еще резче. А - залежь Уэст-Эдмонд; Б - месторождение Норт-Эдмонд; В - месторождение Оклахома - Сити; Г - месторождение Шорт-Джанкшен; Д - залежь Мор; а - восточная граница распространения формации Бойс-д'Арк группы Хантон; б - предмиссисипский срез; в – предпенсильванский срез.
Таким образом, поверхности несогласия в геологическом разрезе представляют особый интерес для исследователя. При прочих равных условиях, чем больше несогласий отмечается в разрезе региона, тем вероятнее, что в этом регионе будут установлены промышленные залежи нефти и газа.