Результаты поисков нефти и газа на Аляске
М. К. Калинко
Нефтепроявления на Аляске впервые обнаружили русские геологи в 1853 г. на северо-западном берегу залива Кука (полуостров Айнискин). Однако эти сведения были забыты, и в 1901 г. после выявления нефтепроявлений в районах Каталла и Якатага (1896 г.), а также повторной заявки на полуостров Айнискин здесь начали бурить мелкие скважины. Но уже в 1905 г. интерес к Аляске резко снизился, хотя на юго-востоке Аляски до 1933 г. продолжались в небольших объемах бурение и добыча нефти.
Американские геологи считали наиболее перспективной северную часть Аляски, поэтому в 1923 г. ее выделили как участок для резервов Военно-Морского флота США под наименованием Naval Petroleum Reserve № 4. В течение 20 лет (до 1943 г. включительно) на этом участке проводились лишь геологическая съемка и маршрутные исследования. Но в других частях Аляски продолжалось (в небольшом объеме) нефтепоисковое бурение. В 1944 г. составили 10-летний план поисковых и разведочных работ на участке № 4 Резервов Военно-Морского флота США и приступили к его осуществлению. За 10 лет (до 1953 г.) на 18 площадях участка пробурили 44 колонковых и 36 поисковых скважин общим метражом соответственно 10 325 м и 41 354 м. На эти работы затрачено 47,6 млн. долларов. В результате открыты два небольших нефтяных и два газовых месторождения и выявлено несколько перспективных площадей. Но так как за все время не было обнаружено ни одного крупного месторождения нефти и газа, то объем поисковых работ постепенно стали сокращать и полностью прекратили их в 1953 г.
Одновременно резко увеличился объем полевых исследований в районе залива Кука и юго-восточного побережья Аляски, где с 1953 г. ведется во все возрастающих объемах поисковое бурение.
На разных площадях бурятся 1-2 поисковые скважины, благодаря чему в разведку вовлекаются различного типа структуры, расположенные в разных геоструктурных условиях. К 1957 г. на 31 площади было пробурено 56 глубоких и свыше 120 мелких скважин суммарным метражом более 120 тыс. м, которые не дали положительных результатов, но работы продолжались. В 1957 г. в скв. 1, пробуренной на полуострове Кенай (юго-восточный берег залива Кука), получен промышленный приток нефти 70 т/сутки, в последующих скважинах он достиг 250 т/сутки. В 1959 г. вблизи этого месторождения открыто крупное газовое месторождение Кенай [6].
Полученные результаты вызвали значительный интерес к районам Аляски и уже в 1960 г. здесь было пробурено 23 глубоких скважины суммарным метражом 70,2 тыс. м. Проектируются газопроводы из района Кенай до Анкориджа и от месторождения Губик до Фэрбенкса.
В нашей литературе основные данные о стратиграфии и литологии осадков, участвующих в строении Аляски, а также о провинциях нефтегазонакопления приведены в работах А.А. Бакирова [1,2] и весьма схематичные, в основном по кратким сообщениям в журналах, в статье А.С. Кузнецова [5]. Однако за последнее время получены новые данные, и в 1958-1960 гг. были опубликованы сводная монография и другие работы по геологии и нефтегазоносности Аляски [6, 7, 10]. Согласно этим данным, в пределах Аляски развиты следующие геоструктурные элементы первого порядка (см. рисунок).
I. Арктическая платформа. В пределы Аляски входит лишь краевая часть платформы, занимающая самую северную часть полуострова; сама платформа находится в пределах шельфа. На фундаменте, сложенном интенсивно дислоцированными палеозойскими (возможно, также нижне- и среднетриасовым) осадками, представленными зелеными крепкими аргиллитами, залегает небольшая пачка верхнетриасовых алевролитов формации Шаблик мощностью 85 м.
Нижнеюрские породы, нижняя часть которых сложена песчаниками, а верхняя - глинами, мощностью около 200 м, перекрываются верхнеюрскими - нижнемеловым глинами мощностью около 100 м. Выше залегает формация Оумалик нижнемелового возраста, представленная глинами мощностью 520 м; она перекрывается глинистой толщей с редкими прослоями алевролитов и известняков формации Топагорук мощностью 600 м, верхняя часть которой относится к среднему мелу [1]. Этот отдел заканчивается формацией Грэндстэнд, выраженной чередованием глин, песчаников и алевролитов с редким прослоями известняков, мощностью свыше 300 м.
Верхнемеловые отложения состоят из сланцеватых глин с редкими прослоям известняка и алевролитов нижней формации Сиги мощностью 370 м и глин верхней формации Шредер Блафф мощностью 450 м.
Глубинное строение платформы сравнительно простое: породы погружаются в южном направлении под углом около 1°. На мысе Барроу кровля фундамента залегает на глубине 760-900 м, а в 100 км южнее - на глубине 3000 м. Мыс Барроу расположен на поперечном поднятии меридионального простирания. В пределах рассматриваемой области выявлены нефтяное и газовое месторождения. Первое расположено на мысе Симпсон и занимает антиклинальную складку, сложенную на поверхности верхнемеловым осадками, к которым приурочены нефтяные горизонты, залегающие на глубине 110-120 м и представленные песчаниками. Нефть тяжелая, сильно парафинистая, удельным весом 0,940. Дебиты ее 16-20 т/сутки. Общие извлекаемые запасы нефти составляют 1,8 млн. т.
Газовое месторождение Барроу также приурочено к антиклинальной складке, сложенной на поверхности нижнемеловыми осадками, в нижней части которых встречены газовые горизонты, залегающие на глубине около 800 м и представленные сравнительно проницаемыми песчаниками. Начальные дебиты достигали 500 тыс. м3 в сутки, пластовое давление 70 кг/см2, запасы 150- 200 млн. м3. Газ содержит 97,95% метана, 1% этана, незначительное количество тяжелых углеводородов и 1% азота.
II. Колвиллский передовой прогиб. На фундаменте, сложенном складчатыми породами палеозоя (филлитами, конгломератами и кварцитами девона и карбона), залегает толща мезозойских осадков. Триасовые осадки представлены чередованием глинистых сланцев, нередко битуминозных, с известняками и кремнистыми породами мощностью от 150 до 600 м.
Юрские осадки сложены глинистыми сланцами и песчаниками общей мощностью от 200 до 500 м. В нижнем мелу развиты глины, иногда переходящие в аргиллиты, с редкими прослоями известняков и алевролитов; мощность их меняется от 1500 м на северном борту до 3500 м на южном борту прогиба. Для верхнемеловых осадков характерно несогласное залегание и непостоянство состава по площади: у северного борта прогиба они представлены глинистыми породами с подчиненными прослоями алевролитов и песчаников; ближе к оси прогиба (площади Каолак, Аумалик и др.) в толще начинают преобладать песчаные породы и появляются пласты лигнита. Мощность колеблется от 500 м на севере до 2000-2500 м на юге.
В разрезе прогиба имеется три структурных этажа (снизу вверх): докембрийский, домезозойский (вероятно, включающий и нижний триас) и мезозойский. Значительные движения, сопровождаемые размывом, происходили на границе нижнего и верхнего мела. На территории прогиба выявлено несколько месторождений нефти и газа. Из них наиболее крупное Умиат, в котором нефть содержится в песчаных горизонтах, залегающих на глубинах от 100 до 500 м. Песчаники обладают пористостью до 20% и проницаемостью от 62 до 480 и даже до 550 миллидарси. При опробовании скважин получены различные притоки нефти от пленки до 60 т/сутки. Некоторые эксплуатационные скважины в течение 1-3 месяцев имели среднесуточный дебит 37-45 т. В одной из скважин получен приток газа 170 тыс. м3 в сутки. Удельный вес нефти около 0,840, начальные пластовые давления низкие: все пласты, как правило, опробовались при помощи глубинного насоса. Извлекаемые запасы нефти составляют около 1 млн. т.
Газовое месторождение Гьюбик, расположенное восточнее месторождения Умиат, также приурочено к антиклинальной складке широтного простирания длиной 15-17 км и шириной 6-7 км, с высотой подъема слоев до 400 м. На месторождении имеются два газоносных горизонта: один на глубине 520- 550 м, в отложениях верхнего мела (формация Принц Крик), другой на глубине 1060-1100 м, в толще, переходной менаду нижним и верхним мелом (формация Чэндлер и Ниналук). Дебиты газа до 200 тыс. м3 в сутки, запасы верхнего горизонта 660 млн. м3, а нижнего 8 млрд. м3. Газ содержит 94-97% метана, 1,2-4,5% этана и до 1,6% пропана и др. Кроме того, выявлены площади, на которых из меловых отложений получены незначительные притоки нефти и газа (Фиш Крик, Вольф Крик, Аумалик, Мид, озеро Квадратное и т. д.)
III. Центрально-Аляскинская зона мезозойской складчатости. В строении складчатых сооружений участвуют мощные толщи палеозойских и мезозойских отложений. Нижнепалеозойские отложения, до силура включительно, представлены мощной толщей (свыше 7000 м) интенсивно дислоцированных сланцев, кварцитов, известняков и доломитов.
Выше с угловым несогласием залегает не менее мощная толща средне- и верхнепалеозойских осадков, сложенная породами самого различного состава: известняками, сланцами, кремнистыми разностями, песчаниками, конгломератами, эффузивами и их туфами (формации Вудчоппер - средний девон, Сайкл и Калисо Блаф - нижний карбон, реки Нейшн - верхний карбон, известняк Такандит - пермь). Иногда отмечается стратиграфическое (не угловое) несогласие между миссисипскими и девонскими осадками. Отложения нижнего и среднего триаса не встречены; верхнетриасовые осадки состоят из аргиллитов, известняков и битуминозных сланцев, мощностью 100-200 м. Все три отдела юры сложены аргиллитами, грауваками, кремнистыми сланцами и эффузивами общей мощностью более 1000 м. Морские осадки неокома - аргиллиты, аркозы и известняки с пластами эффузивов (группа Коюкук), мощностью более 600 м. В депрессии они перекрываются морскими и континентальными осадками альб-сеномана (конгломераты, грауваки, известняки и глины) суммарной мощностью около 3000 м. Верхнемеловые осадки (коньяк-кампан) представлены аргиллитами, грауваками и песчаниками, нередко чередующимися с эффузивами и туфами, мощностью свыше 7000 м. В некоторых прогибах развиты континентальные (часто угленосные) осадки палеоцена и эоцена, мощностью 1500-2000 м и четвертичные отложения мощностью до 150- 200 м.
Строение Центрально-Аляскинской зоны весьма сложно: крупные антиклинории, протягивающиеся на тысячи километров, чередуются с узкими синклинориями. Направление осей складчатости непостоянное: они образуют дугу выпуклостью к северу. Иногда оси антиклинориев дихотомически ветвятся, и тогда между ними развиваются крупные впадины, выполненные мощной толщей мезозойских образований. Встречаются также наложенные впадины. История развития Центрально-Аляскинской складчатой зоны длительная: геосинклинальный режим здесь существовал на протяжении палеозойской и первой половины мезозойской эр. При этом интенсивные складчатые движения происходили в нижне- и среднедевонское, а также в нижнетриасовое время, наиболее мощные - в юрское время (несколько фаз). Значительные движения отмечаются между неокомом и альбом и менее интенсивные - в послеэоценовое и четвертичное время.
Нефтегазоносность Центрально-Аляскинской складчатой зоны изучена слабо и все же здесь выявлено значительное число нефтегазопроявлепий. В некоторых скважинах, пробуренных во впадинах Норион и Селавик, наблюдались газопроявления. В бассейне р. Наотак, у северной части полуострова Сьюард в среднем течении р. Танана на поверхности наблюдались выходы пород, пропитанных нефтью. Из битуминозных сланцев триаса, обнажающихся в верхнем течении р. Юкон, при перегонке получается до 100 л дистиллята из 1 т породы.
IV. Южно-Аляскинская зона третичной складчатости расположена южнее зоны мезозойской складчатости. Разрезы палеозойских и мезозойских отложений этой зоны сходны с аналогичными разрезами зоны мезозойской складчатости и отличаются лишь большими мощностями: суммарная мощность палеозойских отложений увеличивается до 10 000-15 000 м, а мезозойских до 10 000-12 000 м. В крупных прогибах распространены третичные осадки. При этом отложения палеоцена залегают согласно с верхнемеловыми породами и представлены морскими и континентальными осадками общей мощностью до 2200 м. В крупных впадинах присутствуют морские и континентальные (часто угленосные) осадки эоцена, миоцена, олигоцена и плиоцена мощностью до 7500 м, с пестрым составом, содержащие покровы эффузивов и прослои вулканогенных пород.
В Южно-Аляскинской зоне в течение всей палеозойской и частично мезозойской эр господствовал геосинклинальный режим осадконакопления, прерываемый в периоды орогенеза восходящими движениями. Интенсивные движения происходили в нижне- и среднетриасовую, нижнеюрскую эпохи, после которых осадки накапливались только в синклинориях, а антиклинории являлись областями сноса. В дальнейшем складчатые движения возникали в предаптское, предтуронское, предэоценовое время, а также в течение олигоцена и миоцена. Тектонические движения сопровождались интенсивной вулканической деятельностью, мощными излияниями лав, отложениями вулканогенных осадков и внедрением крупных батолитов, даек и т. д. В результате указанных тектонических процессов возникли крупные антиклинории и синклинории Белдэри, сложенные интенсивно дислоцированными палеозойскими и мезозойскими осадками, пронизанными интрузиям, и крупная впадина Шелехова - залива Кука и Якатагский прогиб. Впадина Шелехова - залива Кука, выполнена мощной толщей слабо дислоцированных мезозойских и третичных осадков, образующих пологие брахиантиклинальные складки с углами падения от 5 до 45° и длиной 40-50 км. В Якатагском прогибе широко развиты третичные отложения мощностью свыше 8000 м. В юго-восточной части Якатагский прогиб отделяется от смежных с ним складчатых сооружений системой крупных сбросов длиной более 300 км и амплитудой свыше 3000 м. Породы смяты в узкие антиклинальные складки, сильно нарушенные, сравнительно небольшой амплитуды, простирание их параллельно главной системе сбросов и смежным складчатым сооружениям. По интенсивности нефтегазопроявлений, полученным результатам и, очевидно, по общим перспективам нефтегазоносности описываемая область занимает первое место среди областей Аляски: нефтегазопроявления известны почти по всей области от залива Кука на западе до острова Кеку на востоке. Наиболее часто нефтегазопроявления приурочены к осадкам юры, эоцена, олигоцена и миоцена и несколько реже - к осадкам нижнего мела и плиоцена.
Наиболее старое нефтяное месторождение Каталла приурочено к сильно сжатой асимметричной антиклинальной складке. Нефть содержится в трещиноватых песчаниках и алевролитах, залегающих на глубинах от 110 до 530 м. Точных данных о дебитах нет, но известно, что за 32 года разработки из 21 скважины было получено около 20 тыс. т легкой нефти удельного веса 0,802-0,820. На других площадях этого района - Якатага, Якутат, а также на юго-восточном берегу полуострова Аляски в пробуренных скважинах отмечены лишь нефтегазопроявления.
Открытое в 1957 г. самое крупное и высокодебитное месторождение нефти Суансон, расположенное на юго-восточном берегу залива Кука, приурочено к антиклинальной складке размером 8X35 км, простирающейся параллельно берегу с юго-запада на северо-восток. На поверхности антиклиналь сложена породами плиоцена, на глубине вскрыты континентальные осадки эоцена. Нефтеносны два песчаных пласта Химлок, разделенные 50-метровой пачкой глинистых пород. Мощность верхнего пласта 22 м, нижнего 7 м. Кровля верхнего пласта расположена на глубинах 3300-3400 м. Максимальный дебит скважин достигает 250 т/сутки. Удельный вес нефти верхнего пласта 0,871- 0,876, а нижнего - 0,883. На этом месторождении встречен пласт газоносного песчаника на глубине 2330 м мощностью около 6 м, из которого был получен приток газа с дебитом 226 тыс. м3/сутки [6].
Юго-западнее в 40 км от описанного месторождения в 1959 г. открыто газовое месторождение Кенай, в котором газоносны песчаники, залегающие среди континентальных отложений эоцена на глубинах 1290-1440 м и имеющие мощность 12-23 м. Дебит через штуцер диаметром 3/4 дюйма составлял 495 тыс. м3/сутки. Одна из скважин, пробуренных на месторождении Кенай, имеет максимальную для Аляски глубину 4586 м [8]. На площадях этой зоны Якатага, Нилчайн, Хьюстон и других в скважинах обнаружены лишь нефтегазопроявления в меловых и третичных отложениях.
В заключение следует отметить исключительное сходство геологического строения Аляски и северо-восточных областей СССР, перспективы нефтегазоносности которых освещены в работе В.Г. Васильева, И.С. Драбкина и В.А. Титова [3]. По аналогии с Аляской особенно перспективной является Пенжинская впадина, расположенная между мезозойскими и третичными складчатыми сооружениями и занимающая такое же геоструктурное положение, как впадина Шелехова - залива Кука. Данные о признаках нефти в этих сооружениях только усиливают сходство с Аляской. Перспективна также Ильпинская впадина, весьма сходная с Якутатской впадиной Аляски. По геоструктур- ному положению перспективна и Центрально- Камчатская впадина. У Западно-Камчатской и Восточно-Камчатской впадин, очевидно, наиболее перспективны, как мы отмечали ранее, погруженные части, находящиеся в настоящее время под дном моря [4].
Таким образом, анализ результатов нефтепоисковых работ на Аляске позволяет сделать выводы о том, что структурные впадины, развитые на северо-востоке СССР, по аналогии с Аляской, весьма перспективны в нефтегазоносном отношении; до обнаружения крупных месторождений нефти и газа нефтепоисковые работы должны проводиться в различных геоструктурных элементах и не задерживаться долго на мелких структурах и мелких месторождениях для решения частных задач; кроме того, полностью опровергается представление о малых перспективах нефтегазоносности высокоширотных областей. С хозяйственно-экономической и технической точек зрения вполне целесообразно провести нефтепоисковые, а затем и эксплуатационные работы в районах Крайнего Севера.
Эти выводы указывают на необходимость, быстрейшего проведения нефтепоисковых работ на северо-востоке СССР, а также в других районах севера Сибири (Усть-Енисейская, Хатангская и Ленская впадины), где, как и на Аляске, на первом этапе разведки уже обнаружены небольшие месторождения нефти и газа и добыто свыше 2600 т нефти. Весь комплекс данных позволяет предполагать, что в результате нефтепоисковых работ в указанных районах будут открыты новые нефтегазоносные провинции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бакиров А.А. Нефтегазоносные области Аляски. «Советская геология», № 12, 1958.
2. Бакиров А.А. Нефтегазоносные области Северной и Южной Америки. Геологические условия регионального нефтегазонакопления. Госгеолтехиздат, 1959.
3. Васильев В.Г., Драбкин И.С. и Титов В.А. Новые данные, характеризующие перспективы нефтегазоносности северо-восточных районов СССР. ННТ, Геология, № 12, 1959.
4. Калинко М. К. История геологического развития и перспективы нефтегазоносности Хатангской впадины. Тр. НИИГА, т. 104, 1959.
5. Кузнецов А.С. О геологии и нефтегазоносности Аляски. ННТ, № 4, 1960.
6. Lian Н.М. Developments in Alaska in 1959. Bull. Am. Ass. Petr. Geol., vol. 44, No. 6, 1960.
7. Miller D. J., Payne T. G. and Сryc G. Geology of Possible Petroleum Provinces in Alaska. Geol. Survey Bull., 1094, Washington, 1959.
8. Oil and Gas, Journal, vol. 58, No. 28, 1960.
9. Reed J.C. History of the Exploration. Geol. Survey Prof. Paper, 301, Washington, 1958.
10. Разрезы и история проводки скважин, пробуренных на площадях участка № 4 Резервов Военно-Морского флота США. Geol. Survey Prof. Paper, 305A-305I, Washington, 1958-1959.
ВНИГНИ
Рисунок Схемы тектоники Аляски (по Д. Д. Миллеру, Т. Ж. Пейну и Ж. Грику 1959).
Структуры первого порядка: I - Арктическая платформа, краевая часть; II - Колвиллский передовой прогиб; III - Центрально- Аляскинская зона мезозойской складчатости; IV-Южно-Аляскинская зона третичной складчатости. 1 - границы между структурами первого порядка; 2 - границы поперечного поднятия; 3 - оси антиклинориев; 4 - оси синклинориев; 5 - границы впадин, выполненных мезозойскими осадками; 6 - предполагаемые границы; 7 - месторождения нефти; 8-месторождения газа; 9 - скважины, давшие приток нефти; 10 - нефтепроявления в скважинах; 11 - нефтепроявления на поверхности; 12 - скважины, давшие приток газа; 13 - выходы битуминозных сланцев или пропитанных нефтью пород; 14 - газопроявления на поверхности. Антиклинории: 15 - Рабэй, 16 - Танана-Берегового хребта; 17 - Талкитна- Принца Уэльского; 18 - хребта Брукса; 41 - Селдовия. Синклинории: 19 - Кускоквим; 20 - Аляскинского хребта - Сеймор; 21 - Юконский; 42 - Чугач. Впадины, выполненные мезозойскими осадками: 22-Юкон-Коюкукская; 23 - Тофти; 24-Кандик; 25 – Прибристольская. Впадины, выполненные мезо-кайнозойскими осадками: 26 - Селавик; 27 - Халинская; 28 - Верхнеюконская; 29 - Поркьюпайн; 30 - Нортон; 31 - Иннокская; 32 - Нижнетананская; 33 - Среднетананская и 34 - Верхнетананская; 35 - Минчулина; 36 - Холитнинская; 37 - Шелехова - залива Кука; 38 - Коппер; 39 - Якатагская; 40 - Нашагакская. Месторождения нефти: 43 - Симпсон, 44 - Умиат; 45 - Суансон; 46 - Каталла. Месторождения газа: 47 - Барроу; 48-Гьюбик; 49 - Кенай.