К оглавлению

Об изучении закономерностей размещения месторождений нефти и газа
(В порядке обсуждения.)

Н.А. КУДРЯВЦЕВ

Знание закономерностей формирования и размещения месторождений нефти и газа имеет огромное значение для их поисков. С самого зарождения геологии нефти как науки геологи стремились выявить эти закономерности. Усилиями нескольких поколений геологов-нефтяников ряд таких закономерностей уже установлен.

Образование промышленных скоплений нефти и газа только в пористых и трещиноватых породах, проницаемых для жидкости и газов и залегающих под непроницаемыми, приуроченность этих скоплений к наиболее приподнятым участкам содержащих их горизонтов, т.е. к антиклинальным поднятиям и ловушкам, экранированным различным образом (тектоническими разрывами, несогласными залеганиями и выклиниванием пористых и проницаемых пород вверх по восстанию), приуроченность нефтеносных районов к межгорным впадинам и предгорным прогибам, к обращенным в сторону последних склонам платформ, краевым (типа Северо-Каспийской) и внутренним глубоким платформенным впадинам - все эти закономерности чрезвычайно важны и являются надежной основой для успешных поисков и разведки новых нефтяных и газовых месторождений.

В последние годы в советской геологической литературе обоснованы еще две закономерности в размещении нефтяных и газовых месторождений и залежей: наличие нефти пли газа во всех нижних горизонтах разреза нефтеносных районов, если они имеются в верхних, и связь нефтеносности с глубинными разломами. Но первая из них используется только для поисков новых более глубоко залегающих нефтеносных горизонтов, чаще всего после истощения верхних, а не для поисков новых месторождений, связанных с погребенными поднятиями в нижних структурных этажах осадочных отложений, а также в эрозионных выступах фундамента, состоящих из пород с вторичной пористостью и трещиноватостью. Вторая закономерность при поисках и разведке до сих пор совершенно игнорировалась, если не считать давнего правила при поисковом бурении придерживаться платформенных валов, флексур, «нефтяных линий», «направлений», «золотых дорожек» и т.д. без ясного понимания, что они созданы глубинными разломами.

Однако установленные закономерности в размещении нефтяных и газовых месторождений не могут полностью удовлетворить запросы практики. Так, не решен вопрос, почему одни впадины, заполненные мощными толщами осадочных пород с благоприятными литологическими условиями для образования залежей нефти и газа, содержат их, а другие, с такими же условиями, не содержат. Давно предложенное объяснение этого явления, связывающее его с наличием нефтепроизводящих пород в первом случае и отсутствием во втором, долгие годы считавшееся аксиомой, нельзя более признавать удовлетворительным. Старые представления о присущих таким породам признаках оказались неверными, а новые никто не смог конкретизировать, вследствие чего это представление так расширилось, что нефтепроизводящие породы могут быть найдены в любой впадине с мощным развитием осадочных отложений.

Неясно также, какие факторы контролируют границы нефтеносных районов - зависят ли они в основном от гидрогеологических условий, изменений литологии, прежде всего качества коллекторов, от условий миграции, или главную роль играют чисто тектонические причины. Не решен и в сущности даже не ставился вопрос, чем обусловлено размещение внутри нефтеносных впадин тех структурных зон, с которыми связано нефте- и газонакопление. Недостаточно ясно, почему в пределах Нефтеносных районов одни структуры нефтеносны, а другие, как будто совершенно равноценные, нет. Существующее представление, что нефтеносность обусловливается временем формирования структур, недавно очень широко распространенное, но всегда вызывавшее сомнение у части геологов-нефтяников, после анализа этого вопроса К.Б. Ашировым [1] вряд ли может поддерживаться кем-либо далее. В последние годы поставлен также вопрос о выяснении закономерностей в размещении не просто месторождений нефти и газа, а в первую очередь наиболее крупных из них.

Решение указанных вопросов позволило бы повысить коэффициент успешности поисковых и разведочных работ на нефть и газ и тем самым снизить затраты на единицу прироста их разведанных запасов. Естественно, поэтому, что в последние годы выяснению дополнительных закономерностей в размещении нефтяных и газовых месторождений уделяется большое внимание: проводятся специальные исследования, делаются доклады на различных совещаниях и конференциях, а в нефтяных геологических журналах публикуются статьи, из которых, впрочем, многие имеют отношение к данному вопросу лишь по названию и ни одна не дает, как и отчеты о проведенных исследованиях, какой-либо новой общей закономерности в размещении месторождений.

Как известно, научные исследования должны руководствоваться какой-то рабочей гипотезой, которая в процессе исследований, с накоплением новых фактов, должна исправляться в соответствии с ними или, если они совсем в нее не укладываются, заменяться новой («Диалектика природы», 1948, стр. 193).

Существующие рабочие гипотезы, касающиеся месторождений нефти и газа, противоположны и взаимно исключают друг друга. Поэтому в зависимости от того, какой из них придерживаться, программы исследований должны резко отличаться друг от друга.

В течение ряда десятилетий все исследования, имеющие задачей решение теоретических вопросов геологии нефти, за ничтожным исключением, подчинялись только одной органической гипотезе. За последние 30 лет проведено много крупных исследований с целью изучения процесса образования нефти из органического вещества и установления признаков нефтепроизводящих пород, но все они окончились неудачей. Так было с исследованиями П. Траска (1927-1932 гг.), когда он изучал современные осадки по всему миру для подтверждения существовавшего тогда представления об образовании в них жидкой или полужидкой нефти: ни той, ни другой в них не оказалось. Постигла неудача и попытку П. Траска найти критерии, по которым можно было бы опознать нефтепроизводящие породы [5]. Не смогли их установить и исследования, проведенные во ВНИГНИ с той же целью в 1950-1959 гг. на Кавказском, Волго-Уральском и Сахалинском материалах.

Не дали ожидаемых результатов и многолетние работы В.В. Вебера, который вместо того, чтобы подтвердить нефтепроизводящую роль глин, пришел к выводу, что содержащиеся в заключенном в них органическом веществе углеводороды в пески не мигрируют, подкрепив его большим аналитическим материалом. Более того, полученный В.В. Вебером материал отчетливо показывает (хотя он и не замечает этого), что, наоборот, нефтяные углеводороды из нефтяных песков проникают в глины(Анализами А. И. Горской установлено, что в тонких (2-3 см) прослойках глин среди нефтяных песков битум, не отличимый по качеству от нефти, содержится в гораздо большем количестве, чем в более мощных прослоях таких же глин, где он далек от нее по своему составу. Увеличивается сходство битума глин с нефтью и по мере приближения к нефтяному пласту [3, стр. 137-139, 153-154 и др.].).

Эти и многие другие исследования не только не привели к решению ставившихся перед ними задач, но, наоборот, показали, что даже вопросы первичной миграции и концентрации нефти из рассеянного состояния, считавшиеся 20-30 лет тому назад окончательно решенными, в действительности требуют коренного пересмотра. Более того, исследования привели к отрицанию цели, с которой они в свое время начинались, - найти надежные критерии для оценки перспектив нефтеносности новых районов: с позиций Успенского - Горской - Смита - Вассоевича перспективными являются все районы мощного развития осадочных пород, в особенности угленосных и сланцевых, что явно не отвечает действительности.

Однако полученные результаты совершенно не учитываются при планировании ведущихся и намечаемых семилетним планом новых исследований по изучению закономерностей в размещении месторождений нефти и газа. Они по-прежнему практически полностью подчинены органической гипотезе и имеют чрезвычайно резкий крен в сторону геохимического изучения органического вещества, захороненного в осадках, изучения условий отложений последних и т.д., т. е. исследований, освещенных традицией, созданной десятилетиями бесплодных усилий в отыскании закономерных связей между органическим веществом и нефтеносностью. Несмотря на то, что даже в решении, принятом на Всесоюзном совещании по генезису нефти, пришлось указать на необходимость вести исследования, используя как рабочую и гипотезу глубинного происхождения нефти, такие исследования в семилетних планах научно-исследовательских институтов почти совершенно отсутствуют. Между тем именно эта гипотеза помогла обосновать уже упоминавшиеся две новые закономерности в размещении месторождений и залежей нефти и газа. Одна из них - связь нефтеносности с глубинными разломами особенно важна, так как дальнейшее ее изучение может дать ответ на перечисленные выше нерешенные вопросы относительно размещения нефтеносных районов и зон нефтенакопления внутри их.

Вопрос о закономерностях размещения зон нефтенакопления, подчиненных структурным зонам, уже сейчас ясен, так как в настоящее время исследованиями советских и зарубежных ученых (П.Е. Оффман, А.В. Пейве, Ю.Н. Годин, Д.Д. Муди и М. Д. Хилл, Т.Б. Хайтес и др.) установлено, что с глубинными разломами связано образование тектонических поднятий. Можно обсуждать механизм осуществления этой связи, но ее наличие признается всеми, кто изучал глубинные разломы. Таким образом, связь нефтеносности с последними бесспорна с любой точки зрения, поскольку вряд ли кто станет опровергать решающее значение структурного фактора в нефтегазонакоплении. Однако при составлении планов исследований по закономерностям размещения нефтяных и газовых месторождений этой связи, очевидно, не придавалось значения, так как исследования по дальнейшему ее изучению в большинстве упомянутых планов совершенно отсутствуют, вместо того, чтобы занимать в них ведущее место. В сводном плане исследований по закономерностям размещения имеется всего три-четыре темы по глубинным разломам, тогда как изучение органического вещества и условий отложения осадков ведется во всех институтах и во всех районах, причем характерно, что почти все темы по глубинным разломам ставятся не специализированными научно-исследовательскими институтами и лабораториями, обслуживающими нефтяную и газовую промышленность, и не нефтяными геологическими кафедрами вузов, а институтами, занимающимися общегеологическими вопросами или полезными ископаемыми вообще. Из специализированных институтов только в плане ВНИГРИ имеется одна тема по глубинным разломам.

Правда, темы по изучению закономерностей размещения месторождений имеются почти по каждому нефтеносному и газоносному району. Однако, судя по опубликованным отчетам (А.А. Бакирова во ВНИГНИ, А.Л. Козлова во ВНИИгазе и др.), статьям и докладам (например, Н.А. Еременко и С.П. Максимова в Ставрополе), в которых все внимание уделяется анаэробной обстановке и длительному погружению в субаквальных условиях или дифференциальному улавливанию, а роль глубинных разломов совершенно игнорируется, - нет оснований предполагать, что эти исследования будут вестись под другим углом зрения. Составители планов работ нефтяных и газовых институтов, лабораторий и кафедр вузов не учитывают выявленное за последние годы огромное значение глубинных разломов в строении земной коры или, придавая большое значение той ненормальной атмосфере, которая создана вокруг вопроса о происхождении нефти, стараются держаться подальше от всего того, что связано с прилагательным «глубинный».

Между тем даже перечисление геологических структур первого порядка, с которыми связана нефтеносность (межгорные впадины, предгорные прогибы и т. д., см. выше) показывает, что их объединяет одна общая генетическая черта - по современным представлениям все они возникли в результате опускания по глубинным разломам. Это положение и отчетливо обнаруживающаяся на материале многих нефтеносных областей, в частности Волго-Уральской, генетическая связь структур второго и третьего порядков с глубинными разломами не оставляет сомнений в том, что последние играют огромную роль в размещении месторождений нефти и газа: к таким структурам и приурочены нефтяные и газовые месторождения.

Следовательно, явное несоответствие между возможными результатами исследований и их планированием очевидно. В то время, как чрезвычайно перспективному, но мало изученному направлению исследований совершенно не придается значения, все усилия целой армии квалифицированных специалистов и огромные средства(Только исследования ВНИГРИ обошлись более чем в 30 млн. руб. (в старом масштабе цен).) отдаются исследованиям, которые на протяжении десятков лет бессильны решить поставленные перед ними задачи. Нет оснований рассчитывать, что запланированные подобные исследования внезапно дадут резко отличные результаты: их методика, заложенные в них идеи, как и изучаемый материал, те же, не говоря уже о том, что сама рабочая гипотеза, положенная в основу этих исследований, по Ф. Энгельсу, давно потеряла право на существование, так как в нее не укладывается чрезвычайно большое количество фактов; несостоятельность этой гипотезы следует и из указанной выше очевидной неправильности вытекающих из нее практических выводов.

Подобное распределение средств и объемов исследований не обеспечивает быстрого решения проблемы и требует коренных изменений, резкого увеличения внимания к глубинным разломам и вообще к исследованиям, основанным на гипотезе глубинного происхождения нефти. Эта гипотеза непрерывно подкрепляется новыми фактами, и ее игнорирование поведет только к дальнейшей бесплодной трате средств и затягиванию решения актуальных вопросов.

Для того, чтобы план исследований по проблеме размещения месторождений был целеустремленным, в него должны включаться только исследования, направленные на изучение тех факторов, которые контролируют формирование, а, следовательно, и размещение нефтяных и газовых месторождений. Это, во-первых, наличие самой нефти, обусловленное ее происхождением, откуда вытекает необходимость внести полную ясность в геохимическую сторону последнего путем соответствующих исследований, включая в нее и вопрос о вторичных изменениях нефти. Во-вторых, литологические условия (сочетание коллекторов и покрышек, зоны выклинивания коллекторов, зоны их накопления вдоль береговых линий древних морей и т.д., но не изучение геохимических условий образования осадков, или давно изжившее себя изучение карбонатных и глинистых пород для установления их нефтепроизводящих свойств). В-третьих, тектонические условия, в плане генетической связи структур различных порядков с глубинными разломами, соотношения с ними нефтеносных и ненефтеносных структур, уточнения роли разломов в формировании платформенных впадин, влияния их на мощность и состав осадков и качество коллекторов, выяснения отличий между разломами в нефтеносных и ненефтеносных областях и т. д. В-четвертых, гидрогеологические условия как фактор не столько формирования, сколько сохранения залежей и изменения качеств нефти. Должна учитываться и возможность размещения нефтяных и газовых месторождений в отдельных цепочках локальных структур на основе дифференциального улавливания нефти и газа, но последнему должно быть придано свойственное ему значение частного, а не основного фактора в этом размещении.

По первому пункту необходимы не только лабораторные исследования по синтезу углеводородов (в условиях высоких температур и больших давлений) и крекингу метана, но и полевые исследования по парагенезису нефти и газов с полиметаллическими и другими рудами, поискам и изучению нефтепроявлений, связанных с открытыми глубинными разломами, известными в центральных частях горных сооружений и в кристаллических массивах, по изучению вопроса о наличии над глубинными разломами газовых или других аномалий и т. д.

При литологических исследованиях особое внимание должно уделяться влиянию глубинных разломов на распространение коллекторов как пористых, так и трещинных, связи с ними рифовых сооружений и составлению карт распространения зон развития коллекторов определенного качества.

По третьему и четвертому пунктам направленно исследовании достаточно ясно намечено выше. Нужно лишь подчеркнуть, что их следует проводить в указанном направлении в каждом нефтеносном районе, так как любые закономерности должны устанавливаться и проверяться на большом материале. Изучение разломов потребует не только геологических и геоморфологических (для выяснения их активности в настоящее время), но и специальных геофизических исследований для выяснения глубины их заложения.

Глубинные разломы, безусловно, могут служить хорошей путеводной нитью для поисков новых нефтяных месторождений в закрытых районах, например, на юге, юго-востоке и востоке Русской платформы, в Средней Азии, в Сибири (особенно Западной), в Литве и на смежных с нею территориях. Использовать разломы для указанной цели уже неоднократно рекомендовалось и рекомендуется некоторыми геологами. В связи с этим большое значение имеет надежная методика выявления и трассировки глубинных разломов геофизическими методами, а также определение глубины их заложения. Выработка такой методики также должна составить одно из направлений необходимых исследований.

Нет сомнения, что развитие исследований по намеченным направлениям и под указанным углом зрения даст гораздо больше для выяснения еще не найденных закономерностей размещения нефтяных и газовых месторождений, чем исследования, основанные на органической гипотезе, уже ведущиеся ныне в очень широких масштабах и еще более щедро предусмотренные планами на ближайшее пятилетие.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аширов К.Б. К вопросу о времени формирования нефтяных и газовых залежей Среднего Поволжья. Геология нефти и газа, № 6, 1960.

2. Бакиров А.А. Нефтегазоносные области Северной и Южной Америки. Госгеолиздат, 1959.

3. Вебер В.В. и др. Битумообразование в четвертичных осадках и генезис нефти. Гостоптехиздат, 1960.

4. Козлов А.Л. О закономерностях формирования и размещения нефтяных и газовых залежей. Гостоптехиздат, 1959.

5. Тrask Р.D, and Рathоdе Н.W. Source Beds of Petroleum. Tulsa, Am. Assoc. Petr. Geol., 1942.

ВНИГРИ