Все о разломах и трещинах; методы изучения и приложения в практику > Разломы и нефтегазоносность недр
Разломы и залежи нефти: причинно-следственные связи
Тимурзиев Ахмет Иссакович:
СТРУКТУРА ПРОНИЦАЕМОСТИ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ КАРТИРОВАНИЯ ОЧАГОВ ЛОКАЛИЗОВАННОЙ РАЗГРУЗКИ ГЛУБИННЫХ ФЛЮИДОВ
А.И.Тимурзиев
Тезисы докладов Всероссийской конференции «Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности. Теоретические и прикладные аспекты». М., ГЕОС, 2007, с. 238-239.
В условиях продолжающегося противоборства крайних точек зрения на генезис УВ и выработки единой концепции формирования залежей УВ как формы проявления «холодной» ветви глубинной дегазации Земли (Дегазация Земли, 2002), на повестку дня встал практический вопрос разработки методов прогнозирования и картирования очагов скрытой разгрузки глубинных флюидов в верхней части земной коры. Теоретическое и технологическое решение этой задачи подводит нас не только к решению вопроса об источниках и формах миграции УВ, но и к прямому прогнозу нефтегазоносности недр.
Со времен Всесоюзных совещаний по генезису нефти разломам земной коры отводится важная аргументирующая роль в вопросах миграции и формирования залежей УВ. Наличие или отсутствие разломов в пределах месторождений рассматривалась косвенным признаком проявления вертикальной или горизонтальной миграции УВ при формировании залежей.
Ранние исследования по изучению связей нефтегазоносности структур с разломами (Н.А.Кудрявцев, В.П.Гаврилов и др.) не привели к доказательству или отрицанию таковых и, в зависимости от убеждений, воспринимаются читателями не однозначно. При кажущейся неоспоримой роли разломов на структурообразование, связь их с продуктивностью не столь очевидна. Причиной тому методология подходов, разноуровенность объектов исследований и их связей с нефтегазоносностью структур (в масштабной иерархии от трещин коллектора до глубинных разломов, контролирующих зоны и пояса нефтегазонакопления, 10 порядков), объективные причины технологических ограничений при изучении разломов. Природа разлома - дуализм кинематики: сдвиговая компонента (тангенциальные напряжения) ответственна за деформацию формы геосреды (формирование горизонтальных сдвигов и присдвиговой складчатости), сбросовая компонента (нормальные напряжения) ответственна за объемную деформацию пород (делатансия, формирование трещин отрыва и проницаемых каналов) не может быть познана двумерными наблюдениями.
С внедрением сейсморазведки 3Д, появилась возможность объемного изучения разломов, осложняющих его структурно-тектонических парагенезов, расшифровки кинематики деформаций и напряженного состояния пород, механизма дискретно-прерывистого и амплитудно-резонансного возбуждения земной коры вдоль разломов фундамента, что позволяет объяснить факты пространственной и временной дискретности реализации свойств проницаемости разломов в условиях, когда 95% поверхности Земли в верхней части земной коры находится в условиях интенсивного горизонтального сжатия (Кропоткин П.Н., 1987). Учитывая что процессы дегазации Земли имеют рассеянную (диффузионную) и локализованную (фильтрационную) формы (вторая ответственна за формирование концентрированных форм УВ), обоснование структурных признаков растяжения земной коры и механизма разгрузки глубинных флюидов, идентификация (локализация) и картирование каналов вертикальной разгрузки УВ имеет важное научно-практическое значение. Формирование залежей на барьерах глубинного массопереноса связано с фильтрацией потоков флюидов, локализованных в вертикальных «сверхпроводящих» колоннах на телах горизонтальных сдвигов фундамента и на сводах растущих понятий, обеспечивающих растяжение и раскрытие недр.
На примере ряда НГБ показаны примеры картирования очагов скрытой разгрузки УВ на основе сейсморазведки 3Д, подводящей нас к технологии прямого прогноза нефтегазоносности верхней части земной коры и практическому решению вопроса об источниках и формах миграции УВ.
Андреев Николай Михайлович:
"...Природа разлома - дуализм кинематики: сдвиговая компонента (тангенциальные напряжения) ответственна за деформацию формы геосреды (формирование горизонтальных сдвигов и присдвиговой складчатости), сбросовая компонента (нормальные напряжения) ответственна за объемную деформацию пород (делатансия, формирование трещин отрыва и проницаемых каналов) не может быть познана двумерными наблюдениями..."
Ахмет Иссакович, не совсем согласен с последним утверждением. В настоящее время выполняю комплекс геофизических работ на одном из медноколчеданных месторождений Урала. В состав его включил БГФ метод, заказчик не против. В результате именно этот метод оказался, пожалуй, наиболее информативным. Двумерное картирование БГФ аномалий в пределах всей площади горного отвода пока ещё не завершено, но уже открывается совершенно ясная его тектоническая картина, в основе которой лежит система горизонтального сдвига. По вершине небольшого горного хребта проходит плоскость сдвига, от которого в разные стороны отходят кулисами дугообразные разломы. На изучаемых в первую очередь флангах месторождения кулисы меньше, чем в его центре с наиболее богатым оруденением, тем не менее у самой плоскости сдвига здесь ширина разлома-кулисы достигает 3-х метров. Затем, через несколько десятков метров метров она составляет уже всего 1 м и, загибаясь дугой, на интервале в первые сотни метров постепенно сходит на нет. Самое интересное здесь то, что эти кулисы сопровождаются вытянутыми вдоль них "языками" аномалий, совершенно аналогичных тем, что я наблюдаю и на многих месторождениях УВ, которые считаю там очагами разгрузки глубинных флюидов. То что скопления лёгких УВ способны формировать над собой подобные аномалии, мной экспериментально уже установлено однозначно. Интересно, что же является источником данных аномалий в местах разгрузки рудоносных флюидов? Может быть в их составе присутствуют также и УВ, но они не имеют возможности сформировать здесь полноценные залежи нефти, ввиду практически полного отсутствия осадочного чехла, а соответственно и покрышки. Возможно, основная часть УВ улетучилась в атмосферу, оставив лишь свои следы на большой глубине в зонах разгрузки? Но, полагаю, здесь никто не анализирует содержания газов, поступающих из скважин, некоторые из которых достигают нескольких сотен метров, чтобы установить это. Либо природа этих аномалий аналогична той, что ответственна за их формирование над любым разломом. Кстати, здесь я первоначально рассчитывал с помощью БГФ метода откартировать лишь положение многочисленных даек, рассекающих месторождение. Предполагая использовать в качестве поискового критерия их необычайно густую сеть в таких местах. И они все прекрасно картируются: вытянутые, выполаживающиеся в конце трещины, заполненные магмой преимущественно основного состава. Формирование некоторых из них, сравнительно коротких скобкообразных, полагаю, следует отнести к процессам делатансии в массивах горных пород. Так может быть и рудные тела, имеющие резкий контакт в кровле с вмещающими породами, формируют аномалии аналогичной разломам природы. Кстати, обогащённые рудными компонентами тела представляют собой пластовые залежи УВ в миниатюре. Не похожие ли механизмы их формирования? В результате внедрения обогащённых соответствующими компонентами глубинных флюидов, в одном случае в пористые пласты-коллектора, а в другом - в горизонтальные плоские трещины, сформировавшиеся в массивах горных пород за счёт делатансии при горизонтальных сдвигах их блоков.
Тем не менее, для чёткого понимания того, что же означает весь этот комплекс аномальных зон, необходимо было опереться на соответствующую теорию, которая объясняет именно такую структуру тектонических нарушений в системах горизонтального сдвига. Вот за теорию Вам, спасибо, Ахмет Иссакович.
Попытаюсь вложить здесь графический пример, полученный при картировании БГФ методом одного из фрагментов СГС. В него вошли части двух кулис с "языками" аномалий в бортах дугообразных разломов, а также серия более мелких поперечных трещин делатансии. Скоро будет получена и полная картина по месторождению. Две цепочки точек, пересекающих аномальные зоны - это точки измерений по профилям РАП, по которым были построены геомеханические разрезы.
Тимурзиев Ахмет Иссакович:
Николай Михайлович, добрый вечер. Все что Вы пишите, крайне интересно, во многом Вы нащупываете своим методом, все то, что мне удалось познать благодаря геологической интерпретации 3-х мерной сейсмики на многочисленных месторождениях нефтегазоносных территорий. Это тот случай, когда хорошая теория дорогого стоит. Она служит слетом в потемках безграничного объема эмпирической информации. Она, наконец, позволяет отделять "зерна от плевел", не наглотавшись шелухи.
Но по существу, мы говорим с Вами о разных вещах. Вы, как говорится, о своем. Не отрицая, не спорю, всячески поддерживаю.
"...Природа разлома - дуализм кинематики: сдвиговая компонента (тангенциальные напряжения) ответственна за деформацию формы геосреды (формирование горизонтальных сдвигов и присдвиговой складчатости), сбросовая компонента (нормальные напряжения) ответственна за объемную деформацию пород (делатансия, формирование трещин отрыва и проницаемых каналов) не может быть познана двумерными наблюдениями..."
Полноценный кинематический анализ разломов, включающий определения угловых и линей-ных параметров сдвигов фундамента и оперяющих их трещин скола и отрыва (амплитуда горизонтального перемещения кулис, амплитуда вертикального смещения сброса и присдвиговых складок, горизонтальная амплитуда смещения кулис, амплитуда горизонтального раздвига (горизонтальный крип) плоскости кулис от плоскости материнского сдвига, полная горизонтальная амплитуда материнского сдвига и др.), выполняется нами по эпюрам деформаций на основе геометрического анализа трещинных систем, структурных индикаторов и связей складчатости с различными генетическими типами разломов при интерпретации сейсморазведки 3D в слоистой среде.
По 2-х мерным наблюдениям (МОГТ-2Д, потенциальные поля, дистанционные наблюдения, др.) мне не удалось при огромном массиве наблюдений, найти сколь-нибудь убедительные подтверждения кулисной модели строения сдвигов. Это во-первых.
Во вторых, по результатам интерпретации 2-х мерных полей не удается наблюдать полный структурно-деформационный парагенезис зон сдвигания, без которого реконструкции кинематики сдвигов и напряженно-деформированного состояния среды (включая тип и ориентировку осей напряжений), невозможно. В отдельных, крайне редких случаях удачного отображения структуры деформационного поля зоны сдвигания, при хорошей подготовке геолога, знании им геологии местности и, наконец, наличии интуиции геолога, такое возможно. Но, повторяюсь, это редкие счастливые случаи.
Буду рад развитию этого вопроса. Может быть я чего-то еще не знаю, во всяком случаю в масштабе Ваших натурных наблюдений, мне работать не приходилось. Может быть "размер имеет значение.
Посмотрите, как соотносятся кулисные системы сдвигов (проекция на плоскость) с рельефом земной поверхности на космическом снимке (КС). Разрешение КС до 10 м, но кулисная система совершенно не проглядывает, хотя структура достаточно активна и видно ее ромбическое блоковое строение.
Андреев Николай Михайлович:
Да, по КС и визуально по рельефу на местности что-то можно увидеть. Но многое будет неочевидно, неоднозначно и с недостаточной детальностью. А фиксируемые мной аномалии, зачастую ещё не имеют заметного отражения в рельефе (в случае неотектоники), а для обширных аномалий над пластовыми залежами УВ, какого либо отражения на местности вообще быть не может.
Бесспорно, визуализация в 3Д всегда лучше и информативней, чем в 2Д. Однако ряд параметров СГС из названных Вами очень чётко можно оценить и по результатам моего картирования аномалий. Например, амплитуду горизонтального перемещения кулис. И я этот параметр выдам заказчику, по результатам съёмки площади горного отвода БГФ методом. А то у них там в проекте фигурирует как неопределённая пока величина - смещение блоков относительно друг-друга. То что здесь присутствует СГС, они так и не поняли, хотя площадь имеет высочайшую плотность разбуривания. А не видя рудоподводящих каналов, они мечутся между гипотезами происхождения здесь сульфидной минерализации, остановившись в последнее время на весьма экзотической (чуть ли не биогенной, в условиях морских отложений), но, с моей точки зрения, не очень реальной. Всё так же, как в нефтяной геологии, блуждают в потёмках из-за недостатка фактического материала. Слишком скудный он из-за страшной дороговизны такой информации, полученной по результатам бурения, каротажа и сейсморазведки. И с учётом этого, недостатки получаемой мной практически экспрессно информации, вполне компенсируются их стоимостью, а также народным соображением: "Важна ложка к обеду!". По моим данным оперативно уже корректируются проектные положения разведочных скважин, и они забуриваются в указанные мной аномальные зоны.
А вообще, в ходе полемики многие забывают, что для каждого метода существуют лишь конкретные задачи, где применение его было бы наиболее рациональным. Вот я и призываю, определяться с задачами и выбирать для их решения наиболее оптимальные по цене и качеству.
Карпов Валерий Александрович:
Очевидно, что разломы (тектонические нарушения) в той или иной степени прямо или косвенно определяют условия формирования скоплений углеводородов (УВ). По степени изученности разломной тектоники и уровню познания ее связи с нефтегазоносностью среди других регионов выделяется Припятский прогиб.
Припятский прогиб – составная часть Припятско-Днепровско-Донецкого авлакогена. Формирование прогиба связано с герцинским тектогенезом и обусловлено опусканием кристаллического фундамента по глубинным разломам, что привело к накоплению осадочной толщи мощностью до 6000 м. Наиболее интенсивно эти процессы развивались в конце девона и начале карбона, а во внутреннем грабене (в центре и на юге прогиба) - в пермо-триасе. Осадочные образования характеризуются большим разнообразием литологического состава: терригенные, карбонатные, карбонатно-терригенные, галогенные, эффузивные. Основную часть толщи составляют девонские отложения, характеризующиеся шестью комплексами, которые выделяются по литологическим признакам: подсолевой терригенный, подсолевой карбонатный, нижнесоленосной, межсолевой, верхнесоленосной и надсолевой. Подсолевой комплекс характеризуется блоковой структурой, межсолевой – пликативно-блоковой, надсолевой – преимущественно пликативной с элементами разрывной тектоники, осложненной соляным тектогенезом.
Припятский прогиб уникален тем, что здесь как нигде изучены залежи нефти, связанные с разломами, что здесь раньше всех стали готовить под глубокое бурение приразломные структуры, что белорусские геологи ближе всех подошли к пониманию истинной роли разломов в нефтегазонакоплении. В других нефтегазоносных провинциях эта роль определена различно, но в большинстве случаев - оценена не в полной мере.
В Западной Сибири, к примеру, факт существования разломов, рифтогенных образований стал признаваться относительно давно, но далеко не всеми. Происходит это потому, что разломы традиционно считались малозначимыми в процессе формирования месторождений УВ в юрских и меловых отложениях. Сейсморазведкой они картировались хаотично, без ощутимых амплитудных смещений, без градации по кинематическим и динамическим признакам, без определения их времени заложения, истории их развития и т.п.
Как известно, большинство положительных структур, контролирующих залежи УВ, являются структурами древнего заложения и длительного унаследованного развития: в Западной Сибири - это поднятия, содержащие Самотлорское, Федоровское, Западно - и Восточно-Сургутские, Красноленинское и другие месторождения, в Припятском прогибе - это практически все месторождения Северной структурной зоны. Но, к сожалению, такие объекты в данных регионах (как и в других старых нефтегазоносных провинциях) уже исчерпаны. И если сибирские месторождения приурочены к антиклинальным поднятиям, то белорусские представлены главным образом тектонически экранированными ловушками и занимают головные части моноклинальных блоков (т. е. являются неантиклинальными), группирующихся вдоль субширотных рифтогенных разломов в узлах пересечения с субмеридиональными доплатформенными разломами. При этом все эти месторождения контролируются предпермскими поднятиями. И так как в северной части Припятского прогиба в послекаменноугольное время перестроек структурного плана не наблюдалось, то «структурная» методика размещения скважин здесь увенчалась успехом. В центре и на юге прогиба в пермо-триасе наблюдались масштабные перестройки структурного плана, что и определило низкую эффективность нефтепоисковых работ, основанных на том же «структурном» подходе ведения нефтепоисковых работ. Природные резервуары УВ претерпели глубокие преобразования во время рифтогенеза на этапах растяжения и сжатия, имевших место вплоть до среднего триаса, что создало основу для развития «неструктурных» (неантиклинальных) ловушек различного генезиса и морфологии.
Навигация
Перейти к полной версии