О книге А. Л. Козлова „О закономерностях формирования и размещения нефтяных и газовых залежей" (Гостоптехиздат, 1959.)
В книге A.Л. Козлова представляют интерес обсуждаемые вопросы и подходы к их решению, выводы и исходные положения, которые положены в основу этого решения. Она разделяется на две части или главы и содержит ряд высказываний и заключений. Однако далеко не со всеми можно согласиться.
В первой части рассматриваются общие вопросы, связанные с дальней струйной миграцией, и выясняются закономерности формирования нефтяных и газовых месторождений. Одним из отправных положений является постулат, что нефть образуется из органического вещества в геосинклинальных и предгорных прогибах, а также в глубоких краевых прогибах платформ типа Прикаспийской синеклизы, что все имеющиеся на платформах месторождения нефти и газа возникли в результате далекой миграции из геосинклиналей и глубоких краевых прогибов на многие сотни километров. В отличие от своей статьи (Нефтяное хозяйство, № 3 и 4, 1955.) А. Л. Козлов теперь прямо утверждает, что вся нефть Волго-Уральской области мигрировала из Уральской геосинклинали или Предуральского прогиба, а в южной части области - из Северо-Каспийской впадины. Он даже подчеркивает, что без далекой миграции вопрос о закономерностях размещения нефтяных и газовых месторождений неразрешим.
По мнению автора книги, изучение условий и законов миграции должно выявить не только эти закономерности, но и наметить горизонты и участки нефтеобразования, а следовательно, и условия, в которых оно происходит. Мысль вообще правильная, но она может привести к положительному результату только в том случае, если избрать за отправную точку конкретные и проверенные факты.
Между тем А.Л. Козлов некоторые факты, трудно объяснимые с его точки зрения, не учитывает в своих построениях. Например, он совершенно не касается вопроса, как путем дальней струйной миграции нефть попала не только в бавлинскую свиту и кристаллический фундамент Волго-Уральской нефтеносной области, но и в силурийские известняки, заполняющие небольшую кольцевую впадину в архее Скандинавского кристаллического щита в районе г. Фалуп в Швеции.
Вторым положением, на котором построено все содержание книги А. Л. Козлова, ранее высказывавшимся В.П. Савченко, является допущение, что практически все существующие ныне месторождения нефти и газа образовались вследствие перераспределения нефти и газа в ловушках за счет перетекания нефти и газа из ранее существовавших залежей в новые ловушки при разрушении старых более поздними тектоническими движениями. В подтверждение своей точки зрения А.Л. Козлов, ссылаясь на учебник И.М. Губкина «Учение о нефти», напоминает как о неподлежащем обсуждению положении, что «образование первичных нефтегазовых залежей происходит уже на первых этапах геологической истории бассейна» (стр. 21).
Основываясь на данном положении, А.Л. Козлов считает возможным ограничиться рассмотрением формирования только месторождений, возникших в результате струйной миграции, а по поводу первичного формирования месторождений нефти из рассеянного состояния ограничивается замечанием, что хотя процесс концентрации рассеянной нефти не вполне ясен, все же можно быть уверенным, что он существует, так как существуют нефтяные и газовые месторождения. Таким образом, образование нефти из рассеянного органического вещества, подвергшееся в последние годы уничтожающей критике, представляется автору книги не нуждающимся ни в каком подтверждении, наоборот, он считает, что оно может служить доказательством существования мало понятного процесса.
Чрезвычайно сомнительно и положение, что в настоящее время не существует первично сформированных нефтяных и газовых месторождений, что все ловушки, которым они были подчинены, потеряли нефть и газ или полностью, или частично. Во-первых, образования нефти по Губкину еще в илах или не вполне отвердевшей породе явно не происходит, поэтому на ранних стадиях геологической истории района залежей нефти возникнуть не могло; это признает и сам А.Л. Козлов, когда на стр. 8 пишет, что нефть образуется только на глубине 1500 м и более (При определении этой глубипы A. JI. Козлов (1950, стр. 9) ссылается на «высказывания некоторых геологов». Цифра эта по существу совершенно произвольна.). Во-вторых, в ряде нефтеносных районов тектонические движения последовали лишь в самом конце третичного или даже в начале четвертичного времени, а последующие движения были слабыми и не могли изменить возникшие ранее резко выраженные структуры (Средняя Азия, Западная Туркмения, Апшеронский полуостров и т. д.). Следовательно, не могло быть и перетекания нефти и газа из ранее существовавших структур во вновь образовавшиеся. Не могло происходить его и на всех солянокупольных структурах. Нет оснований предполагать широкое распространение его и на платформах. Струйная миграция еще не доказательство перетекания нефти и газа из ловушки в ловушку; это вообще единственный вид миграции нефти и газа в природных условиях.
Миграция нефти из ловушки в ловушку представляется A.Л. Козлову в форме струй, движущихся по сводам платформенных валов по их восстанию по схемам, разработанным В.П. Савченко в статье, опубликованной в XIV выпуске Трудов ВНИИ (1958). Основываясь на положениях этой статьи, A.Л. Козлов анализирует условия вертикальной и боковой миграции нефти и газа с учетом количественных соотношений между ними, соотношения между давлением насыщения и пластовым давлением, различия в гидрогеологических условиях и т. д.
Формирование многопластовых месторождений нефти и газа A.Л. Козлов связывает с вертикальной миграцией, основанной на прорывах нефти и газа в сводах структур через глинистые разделы между нефтеносными или газоносными пластами. На структурах, имеющих достаточную высоту, вертикальная миграция этого типа приводит, по мнению автора, к образованию в нижних горизонтах чисто нефтяных залежей, в средних - нефтяных с газовыми шапками, в верхних - чисто газовых залежей. Таким образом, такое распределение залежей нефти и газа по разрезу (например в Сураханах, Кала и др.) представляет по A.Л. Козлову закономерное следствие явления их прорыва в сводах структур. Трудного вопроса о причинах увеличения при этом удельного веса нефти с глубиной он не касается.
Подробно анализируя условия миграции на основе данных В.П. Савченко, A.Л. Козлов считает (стр. 45), что «именно явление всплывания (продавливания) нефти и газа в водонасыщенной толще пород определяет основные особенности процесса вертикальной миграции; остальные факторы, не считая, конечно, тектонического развития и самого процесса образования углеводородов, имеют более частное значение, только накладываясь на основной процесс». К числу этих второстепенных факторов A.Л. Козлов относит, как это ни странно, и трещиноватость пород, по которым происходит миграция, хотя совершенно очевидно и не требует доказательства, что при наличии трещин в тонкопористой породе (глине, известняке) струйная миграция нефти будет происходить не по порам, а по трещинам.
Следует заметить, что возможность вертикальной миграции из пласта в пласт в результате прорыва газа и нефти через ненарушенную разделяющую их глину не вытекает из экспериментов В.П. Савченко, на которые ссылается A.Л. Козлов: в одном из них давление прорыва через керн глинистого алевролита длиной 15 или 25 мм достигало 17 атм (Савченко, 1958, стр. 92); через керн глины той же длины оно было бы несомненно еще больше. Но в природных условиях газу и нефти нужно прорываться через пласт глины мощностью не в 25 мм, а в 5-10 м и более. Соответственно увеличиваются и перепады давления, необходимые для прорыва газа и нефти через такие глинистые разделы (это подчеркивает и В.П. Савченко). Сомнительно, чтобы при увеличении длины пути в 200-400 раз и более перепады давления, возникающие вследствие указанной выше причины, были бы достаточны для прорыва через тонкопористую глину; и при высоте газовой залежи в 1000 м избыточное давление в вершине ее составит только 100 атм. Такая высота не часто встречается и в складчатых областях, а на платформах вообще не наблюдается. Между тем многопластовые месторождения широко распространены и на платформах: они известны в Волго-Уральской области, на Северо-Американской платформе и на Среднем Востоке.
Миграция газа и нефти из пласта в пласт может происходить только по трещинам в глинистых или иных газо- и нефтепроницаемых разделах. Кроме того, явлению прорыва газа и нефти на сводах поднятий нельзя придавать того характера универсальности, который придает ему A.Л. Козлов: при наличии трещин вертикальная миграция происходит не только на сводах, но и на крыльях антиклиналей и в синклиналях.
Недооценка роли трещин, как путей миграции, в особенности вертикальной, тем более непонятна, что A.Л. Козлов допускает, что прорывы газа и нефти из пласта в пласт на сводах антиклиналей могут происходить и в результате расширения трещин, имеющихся в разделяющих эти пласты породах, и признает их существование в любых породах, за исключением сыпучих песков, пластичных глин и соли. К тому же вопрос о трещинах, как основных путях для миграции нефти и газа, уже рассматривался в литературе, причем подчеркивалась решающая роль их распределения в формировании нефтяных и газовых месторождений. К сожалению, работа, в которой разбирались эти вопросы (в сборнике «Геология и Геохимия» (VII) 1957), осталась A.Л. Козлову, по- видимому, неизвестной: о ней он ни разу не упоминает, и в список литературы, помещенный в его книге, она не включена.
Явлению прорыва газа под влиянием возникающего в вершине газовой залежи избыточного давления вследствие разницы в весе столба газа и столба воды той же высоты A.Л. Козлов придает такое большое значение, что пытается объяснить им и извержения грязевых вулканов. Это объяснение не учитывает ни масштабов явления, ни числа его повторений: периодические бурные извержения грязевых вулканов и на Керченском полуострове, и в Азербайджане происходят на протяжении целых геологических веков и даже эпох и повторяются на одном и том же вулкане тысячи раз (Кудрявцев Н. А. Тр. ВНИГРИ, вып. 132, 1959.).
Боковую миграцию и возникающую при этом дифференциацию нефти и газа в залежах A.Л. Козлов представляет в основном по схеме, получившей у нас популярность благодаря статьям У. Гуссова, но вносит в нее ряд уточнений, вытекающих из учета количественных соотношений между газом и нефтью, величины пластового давления, его изменений в результате поднятий и опусканий, высоты структур и т. д. По этой схеме формирование залежей происходит преимущественно на платформах, так как в геосинклиналях высота структур большая и превышает высоту залежи, необходимую для прорыва нефти и газа из пласта в пласт. Поэтому структуры не заполняются здесь нефтью и газом полностью, и боковая миграция сменяется миграцией вертикальной. Однако если учесть, что вертикальная миграция из пласта в пласт происходит только по трещинам, то возможность ее (по схеме В.П. Савченко) определяется в действительности не столько высотой залежи, сколько встречаемым при движении по трещинам в разделяющей эти пласты породе сопротивлением, зависящим от характера трещин и длины пути по ним.
Автор книги приходит к заключению, что на платформах условия для образования газовых месторождений более благоприятны, чем в геосинклиналях, так как здесь нет условий для вытеснения газа нефтью на поверхность, тогда как в геосинклинальных складках большой амплитуды, нередко нарушенных сбросами, эти условия имеются.
Уделяя очень много внимания объяснению смены газовых залежей в верхних горизонтах залежами нефти в нижних, А.Л. Козлов не останавливается на противоположном распределении этих залежей и уменьшении удельного веса нефти с глубиной, хотя эта закономерность распространена гораздо шире предыдущей и имеет несомненно гораздо более общий характер, чем она. Лишь мельком А.Л. Козлов говорит, что увеличение газоносности с глубиной является результатом метаморфизма нефти, а в другом месте связывает это увеличение с растворением газовых шапок в нефти вследствие увеличения пластового давления при накоплении новых осадков.
В особом разделе на примерах, взятых на различных нефтеносных районов СССР, А.Л. Козлов показывает соответствие распределения залежей нефти и газа тем теоретическим положениям, которые он развивает в своей книге, в основном дифференцированному улавливанию. Следует заметить, что он рассматривает не все месторождения в избранных нефтеносных районах, а лишь некоторые. Поэтому, если читатель не знает сам в деталях условий залегания нефти и газа в данном районе, то он не может судить, в какой степени верны выводы автора книги. Между тем, например, в отношении Тимана с ними никак нельзя согласиться. Принцип дифференциального улавливания совершенно не оправдывается и на Северном Кавказе, где газовые залежи расположены выше по восстанию, чем нефтяные, и в мезозое, и в хадумском горизонте (Ачикулак и Ставрополье). Поэтому основывать на этом принципе практические заключения о направлениях раздельных поисков нефти и газа, к чему склонны в настоящее время многие геологи, было бы крайне неосторожно. К сожалению, недостаток места не позволяет останавливаться как на этом, так и на предыдущем вопросе.
Закономерности размещения нефтяных и газовых месторождений заключаются по А.Л. Козлову в том, что в геосинклинальных областях развиты преимущественно нефтяные залежи, часто лишенные и газовых шапок, тогда как на платформенных склонах предгорных прогибов располагаются в основном газовые месторождения.
На платформе в Волго-Уральской области в размещении нефтяных и газовых месторождений такой зональности не наблюдается, что А.Л. Козлов связывает в основном с относительной глубиной залегания продуктивных горизонтов.
Газовые месторождения в складчатых районах и нефтяные месторождения на платформенном склоне А.Л. Козлов считает исключениями, обусловленными местными причинами. К исключениям отнесены Карадаг в Азербайджане и Кызыл-Кум в Туркмении, Озек-Суат на северо-восточном Кавказе. Однако подобных исключений в последнем районе столько, что они являются в нем правилом. Зимняя Ставка, Урожайное, Величаевка, Прасковея и т. д. - это все нефтяные месторождения, тогда как газовых известно здесь лишь два: Промысловое и Олейниковское. В Азербайджане исключения также не исчерпываются Карадагом (Миаджик и др.). В Скалистых горах в Канаде открыт ряд больших газовых месторождений - Пинчер-крик, Саванна-крик и т. д. Таким образом устанавливаемая А.Л. Козловым закономерность фактическим материалом не подтверждается. На этом материале намечается другая закономерность, которую ранее отмечал в одной из своих статей А.В. Ульянов: наличие на окраинах нефтеносных областей оторочки из газовых месторождений. Однако она не имеет универсального характера и в ряде нефтеносных областей не обнаруживается.
В своей книге А.Л. Козлов насчитывает шесть критериев для раздельного прогноза нефтеносности и газоносности тех или иных горизонтов или структур. Они основаны на закономерностях струйной миграции нефти и газа, на упругости растворенного газа, величине давлений и т. д. Однако по каждому критерию сделано столько оговорок, что возможность уверенного применения его на практике становится сомнительной или во всяком случае очень ограниченной. Еще более сложны и многочисленны указываемые А. Л. Козловым критерии для определения вероятного богатства залежей в тех или иных районах: нужно учитывать столько факторов, в том числе такие, как унос газа движущимися пластовыми водами, подземное окисление, диффузия и т. д., что вопрос практически становится неразрешимым.
Надо тут же отметить, что в другом месте (стр. 154), обсуждая критерий общей перспективности новых районов, А.Л. Козлов совершенно правильно подчеркивает решающее значение прямых признаков нефти и бесполезность для этой цели геохимического изучения осадочных пород. Об этой бесполезности он говорит и в начале книги (стр. 6).
Во второй главе книги автор анализирует влияние региональной гидрогеологии на распределение и сохранение залежей нефти и газа на примере Волго-Уральской области. Он исходит при этом из давно установившегося представления, что по содержанию аргона в азоте можно судить о происхождении последнего. Однако аргон может иметь не только воздушное происхождение, как считается, но может являться результатом распада радиоактивного изотопа калия, может происходить вместе с азотом и из глубоких недр. Следовательно, и выводы, основанные на указанном представлении, как правило, не могут быть верными. И действительно, совершенно непонятно (что признает и сам А.Л. Козлов), почему биогенный азот в нефтях и углеводородных газах в одних районах имеется, а в других нет, хотя происходят они по А.Л. Козлову везде из органического вещества, в котором не может не быть азота. Надо отметить, что он даже не упоминает о присутствии азота в количестве до 40 % в нефтяных газах Краснокамского и Садкинского месторождений и до 65% в газах Карлово-Сытовки в условиях, далеко не соответствующих тем, в которых, по его мнению, происходит выделение растворенного азота.
Определение происхождения азота по содержанию аргона основано на убеждении, что глубокие недра земли не оказывают никакого влияния на содержимое осадочной ее оболочки с этим убеждением не все могут согласиться.
Только признание, что из глубоких недр идет непрерывный приток не только различных газов (в том числе углеводородных и азотных), но и ювенильных вод различной минерализации, чаще всего в основном хлоридной, может объяснить всю совокупность фактов, относящихся к проявлениям в земной коре углеводородов, к составу подземных вод и т. д.
Говоря о необходимых, по его мнению, дальнейших исследованиях, А.Л. Козлов выдвигает шесть основных проблем. Однако четыре из них в настоящее время уже ясны и никакой проблемы не представляют (условия миграции газа и нефти из пласта в пласт, о которых говорилось выше, неосуществимость боковой миграции на сотни километров и др.). Основу основ должно составить изучение путей и закономерностей далекой миграции, которая считается убедительно доказанной. Ни с тем, ни с другим, как и с необходимостью сосредоточить исследования на уже достаточно ясных вопросах, никак нельзя согласиться. Правильно подчеркивая, что геохимические исследования пород из нефтеносных районов ведут лишь к нагромождению фактического материала, который не может быть обобщен, А.Л. Козлов в то же время настаивает на каких-то «целеустремленных» геохимических исследованиях условий образования нефти и газа и формирования первичных их скоплений, не поясняя однако, в чем же те и другие исследования должны состоять.
Каких-либо исследований, основанных на гипотезе неорганического происхождения углеводородов, в частности по их синтезу в условиях высоких температур и больших давлений, А.Л. Козлов не упоминает, считая их, очевидно, излишними.
Несмотря на ошибочность многих положений, развиваемых А.Л. Козловым в своей книге, в том числе и прежде всего отправных, она полезна для изучения процессов миграции и формирования нефтяных и газовых месторождений, так как разъясняет ряд подробностей этих процессов, в основном тех, которые связаны с гидрогеологическими условиями. Она вносит, кроме того, ряд уточнений в процессе дифференцированного улавливания нефти и газа, который несомненно наблюдается в природе, но лишь как частный случай, а не как широко распространенное и тем более не как универсальное явление, каким оно является по представлениям некоторых авторов. Все это должно быть использовано при дальнейшей разработке теории струйной миграции нефти и газа по трещинам и формирования (именно формирования, а не только переформирования) нефтяных и газовых месторождений, основные положения которой изложены автором данной рецензии в статье (1957).
В заключение следует указать на замеченные неточности в изложении А.Л. Козловым фактического материала: например, неверно указание, что в Ново-Грозненском месторождении совершенно не было не только газовых залежей, но и газовых шапок: скв. 2/32 (по первоначальной номенклатуре) дала большой газовый фонтан из II пласта в начале его разработки; неверно также аналогичное утверждение в отношении нефтеносных районов Среднего Востока: в месторождении Пазануп в Иране был получен только газ с конденсатом, а в Бахрейне ниже нефтеносных горизонтов обнаружены газовые залежи; в Старо-Грозненском месторождении никаких газовых шапок и вообще нефтяных залежей в сармате обнаружено не было, был лишь газовый выброс при бурении на Ташкале и т. д. Налицо и уже отмечавшаяся выше сбивчивость взглядов в отношении представлений о времени образования нефти, а следовательно, и ее месторождений; имеются и другие противоречия, что вполне понятно и даже неизбежно, когда в основу теоретических построений кладутся не конкретные факты и вытекающие из них следствия, а лишь предположения и догадки, далеко не со всеми фактами увязанные. В целом опубликованный труд А.Л. Козлова нельзя признать законченным научным исследованием, так как многие отправные его положения ошибочны.
Н. Кудрявцев