ВОЗМОЖНОСТИ ВЫЯВЛЕНИЯ ГАЗОГИДРАТНЫХ И ПОДГИДРАТНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

В. Ф. КЛЕЙМЕНОВ, А. А. РАЗМЫШЛЯЕВ, Д. А. АСТАФЬЕВ (ВНИГНИ)

В нефтегазоносных бассейнах северных районов страны в качестве дополнительных альтернативных источников УВ-сырья в настоящее время рассматриваются залежи газовых гидратов и возможные подгидратные залежи УВ. Об актуальности этого вопроса свидетельствуют многочисленные научные работы [3, 4 и др.], а также предложенный способ добычи газа, связанного с подгидратными залежами [5].

Возможности обнаружения мест промышленного скопления газовых гидратов и подгидратных залежей в районах распространения многолетнемерзлых пород (Север европейской части страны, Западная и Восточная Сибирь, Северо-Восток страны) наиболее детально рассмотрены В. П. Царевым (1976 г.) и С. П. Никитиным (1985 г.). В качестве мест локализации газогидратных и подгидратных залежей УВ выделены локальные поднятия, зоны разломов, выполняющих роль путей миграции УВ из, глубокопогруженных толщ в зону гидратообразования, и выходов на дневную поверхность коллекторских толщ по бортам прогибов и впадин.

Наиболее трудное для поисков последнее направление, вместе с тем оно может оказаться перспективным, так как зоны выходов коллекторских толщ на дневную поверхность широко развиты [4]. Например, на территорий Печорской плиты, на западной и восточной окраинах Западно-Сибирской платформы, на бортах Енисей-Хатангского, Предверхоянского прогибов, Вилюйской и Тунгусской синеклиз Восточно-Сибирской платформы и в других районах их протяженность превышает многие тысячи километров. Газо-, а возможно, и нефтегазонакопление в таких зонах происходило за счет мощной латеральной миграции из районов глубокого залегания пластов-коллекторов, где имеют место очаги генерации и ранее сформировавшиеся залежи. Этот фактор может способствовать формированию в ряде случаев крупных зон скоплений УВ с гидратными и подгидратными залежами.

Еще одним объектом поисков залежей в зонах распространения современных газогидратных толщ могут стать газогидратные и подгидратные залежи, приуроченные к участкам локального гипсометрически приподнятого положения подошвы зоны гидратообразования. По морфологии такие ловушки сходны с антиклинальными, однако, территориально могут совершенно не совпадать с последними. Кроме того, в определенном сочетании подошвы зоны гидратообразования с зонами литологического замещения пласта-коллектора также могут образовываться подгидратные ловушки УВ.

Рассмотрим возможности выявления газогидратных и подгидратных залежей, связанных с двумя последними направлениями как менее изученными.

Зоны выхода коллекторов на дневную поверхность, экранированные в головной части многолетнемерзлыми породами, переходящими ниже в зону гидратообразования, по строению и морфологическому типу ловушек подобны зонам нефтегазонакопления стратиграфического типа (рис. 1). Отличие их лишь в том, что пласты-коллекторы не срезаны в результате, процесса денудации и, следовательно, не перекрыты несогласно залегающим комплексом пород, а продолжаются в зону гидратообразования и оказываются закупоренными для миграции жидких и газообразных флюидов вверх по восстанию.

Аналогичными по строению могут быть также обширные районы, где коллекторские толщи не выходят на дневную поверхность, а лишь частично в наиболее гипсометрически высоких частях (на крупных сводовых и валообразных поднятиях) попадают в зону гидратообразования либо где подошва зоны гидратообразования погружается (рис. 2). Во всех рассмотренных случаях могут быть сформированы гидратные и подгидратные залежи, по строению подобные залежам в стратиграфических ловушках. Роль экранирующей эрозионной поверхности для подгидратных залежей будет выполнять подошва газогидратной толщи, а газогидратные залежи могут быть сформированы в результате поглощения первоначально подгидратных залежей зоной гидратообразования при опускании ее подошвы.

Следует также иметь в виду, что в числе гидратных и подгидратных залежей УВ могут оказаться и ранее сформированные залежи в стратиграфических ловушках, если зона гидратообразования охватывает имеющиеся в верхней части поверхности стратиграфических несогласий. Подгидратные залежи могут быть сформированы в таких случаях за счет комбинированного экранирования участков пластов-коллекторов эрозионной поверхностью и подошвой зоны гидратообразования.

Таким образом, залежи УВ в ловушках зон выхода коллекторских толщ на дневную поверхность и локального охвата коллекторских толщ гидратообразованием, возможно, распространены более широко, чем иные типы гидратных и подгидратных залежей.

Поиски таких залежей следует организовать с учетом имеющегося опыта поисков залежей УВ в стратиграфических ловушках, априорные модели [1] которых вполне могут быть приняты за основу и при поисках газогидратных и подгидратных залежей в зонах выхода коллекторских толщ на дневную поверхность и поглощения гидратообразованием отдельных участков пластов-коллекторов.

Методика поиска таких ловушек базируется на следующих их особенностях строения и закономерностях размещения. Прежде всего, такие ловушки в основном экранированы одновременно как подошвой криогидратной толщи, так и пластами-флюидоупорами, перекрывающими и подстилающими пласты-коллекторы. Причем в случае различий в азимутах падения пластов-флюидоупоров менее чем на 90° ловушки экранированы кровельной поверхностью пласта-флюидоупора, подстилающего пласт-коллектор (см. рис. 1, а), а в случае различий более чем на 90° – подошвой пласта-флюидоупора, перекрывающего пласт-коллектор (см. рис. 1, б).

Эта особенность строения определяет и закономерности размещения рассматриваемого типа ловушек, которые расположены по простиранию линий пересечения либо кровли пласта-флюидоупора, подстилающего пласт-коллектор, либо подошвы пласта-флюидоупора, перекрывающего пласт-коллектор, с подошвой криогидратной толщи. В первом случае подгидратные ловушки примыкают к линии пересечения кровли пласта-флюидоупора с подошвой зоны гидратообразования со стороны падения пласта-флюидоупора, находясь над подстилающим пластом-флюидоупором. Во втором случае подгидратные ловушки (имеется в виду каждая отдельная ловушка) охватывают территорию по обе стороны от линии пересечения подошвы пласта-флюидоупора, перекрывающего пласт-коллектор, с подошвой зоны гидратообразования.

Особенности размещения подгидратных ловушек обусловливают целесообразность проведения детализационных геофизических работ и бурения поисковых скважин в первом случае в полосе, примыкающей со стороны падения пласта-флюидоупора к линии пересечения его кровли с подошвой зоны гидратообразования, а во втором случае в полосе, осевая которой совпадает с линией пересечения подошвы пласта-флюидоупора, перекрывающего пласт-коллектор, с подошвой зоны гидратообразования. Оптимальная ширина полосы может быть принята 7–10 км исходя из средних размеров известных неантиклинальных ловушек, которые встречаются значительно чаще, чем крупные. При наличии крупных ловушек фиксация их будет тем более обеспечена с последующим расширением площади детальных геофизических работ.

Конкретное местоположение подгидратных ловушек будет определяться индивидуальными поисковыми признаками. По аналогии с ловушками нефти и газа стратиграфического типа [1] такими признаками будут служить конкретные соотношения гипсометрически не замкнутых структурных форм коллекторских толщ, выходящих на дневную поверхность либо частично поглощенных гидратообразованием, и подошвы зоны гидратообразования .

Такими благоприятными соотношениями при отличии азимутов падения коллекторской толщи и подошвы зоны гидратообразования менее чем на 90° однозначно установлены следующие: структурный нос по подошве зоны гидратообразования и моноклиналь коллекторской толщи, моноклиналь по подошве зоны гидратообразования и межструктурная ложбина коллекторской толщи, структурный нос коллекторской толщи и более вытянутый структурный нос подошвы зоны гидратообразования, межструктурная ложбина подошвы зоны гидратообразования и более вытянутая межструктурная ложбина коллекторской толщи, межструктурная ложбина коллекторской толщи и структурный нос подошвы зоны гидратообразования. При отличии же азимутов более чем на 90° вплоть до диаметрально противоположных: структурный нос по подошве зоны гидратообразования и моноклиналь коллекторской толщи, моноклиналь подошвы зоны гидратообразования и структурный нос коллекторской толщи, структурный нос подошвы зоны гидратообразования и структурный нос коллекторской толщи, межструктурная ложбина коллекторской толщи и более вытянутый структурный нос подошвы зоны гидратообразования, межструктурная ложбина подошвы зоны гидратообразования и более вытянутый структурный нос коллекторской толщи.

Все соотношения перечисленных гипсометрически не замкнутых структурных форм дают при пересечении соответствующих топоповерхностей участки гипсометрических максимумов линии пересечения, а, следовательно, и контактов пластов-коллекторов с подошвой зоны гидратообразования. Площади с указанными соотношениями перспективны на наличие подгидратных залежей УВ.

Фиксация таких соотношений возможна путем отработки сейсморазведочных профилей вкрест простирания осевых линий гипсометрически не замкнутых структурных форм коллекторской толщи либо подошвы зоны гидратообразования.

С учетом особенностей строения и поисковых признаков подгидратных ловушек УВ определена методика их выявления. В областях выхода коллекторских толщ на дневную поверхность (рис. 3) или частичного поглощения отдельных участков коллекторских толщ гидратообразованием проводят структурно-геологическую съемку, а при необходимости и сейсморазведку, с помощью которых уточняют структурные условия зон выхода нефтегазоносных комплексов горных пород на дневную поверхность или выявляют участки поглощения гидратообразованием коллекторских толщ. Строят структурные карты по наиболее достоверно картируемым пластам коллекторских толщ и подошвы зоны гидратообразования. Методом графического вычитания топоповерхностей определяют первоначальные линии пересечения стратиграфических поверхностей (кровельных и подошвенных поверхностей пластов-коллекторов и флюидоупоров) с подошвой зоны гидратообразования.

При различиях азимутов падения коллекторских толщ и подошвы зоны гидратообразования менее чем на 90° детализационные геофизические, например, сейсморазведочные, работы проводят в направлениях по простиранию соответствующего пласта-флюидоупора в полосе шириной 7–10 км, примыкающей со стороны падения пласта-флюидоупора, подстилающего пласт-коллектор, к линии пересечения его кровли с подошвой зоны гидратообразования. При различиях азимутов более чем на 90° или диаметрально противоположных детализационные геофизические работы, например, сейсморазведку, проводят в направлениях по простиранию соответствующего пласта-флюидоупора в полосе шириной 7–10 км, осевая которой совпадает с линией пересечения подошвы пласта-флюидоупора, перекрывающего пласт-коллектор, и подошвы криогидратной толщи.

При проведении сейсморазведочных работ по простиранию линий пересечения кровельных или подошвенных поверхностей пластов-флюидоупоров с подошвой зоны гидратообразования сейсмические профили ориентируют преимущественно также вдоль указанных линий, сгущая их на участках с благоприятными для формирования подгидратных залежей указанными соотношениями гипсометрически не замкнутых структурных форм и уже более определенно ориентируя их вкрест осевых линий выявленных ловушек УВ. Вкрест простирания первоначально определенных линий пересечения достаточно ориентировать лишь единичные связующие сейсмические профили.

По результатам детальных геофизических работ уточняют местоположение и конфигурацию линии пересечения кровли или подошвы (в зависимости от азимутов падения) пластов-флюидоупоров с подошвой зоны гидратообразования и воссоздают объемные модели подгидратных ловушек УВ, опираясь на ранее описанные априорные формализованные модели [1], с последующим размещением поисковых скважин по методике, применяемой при поисках стратиграфических ловушек [2].

Поиски газогидратных и подгидратных залежей УВ, приуроченных к участкам локального гипсометрически приподнятого положения подошвы зоны гидратообразования (рис. 4), значительно упрощаются. Основная задача в реализации этого направления – детальное картирование гипсометрии подошвы гидратообразования и литолого-фациальных изменений подгидратной толщи. Площади с пространственным совпадением зон развития коллекторов ниже подошвы зоны гидратообразования и участков гипсометрически относительно приподнятого положения подошвы зоны гидратообразования и будут перспективными на обнаружение подгидратных залежей УВ.

Выявление таких неглубокозалегающих ловушек возможно в результате проведения сейсморазведки, электроразведки, тепловой съемки и прямого картирования подошвы гидратообразования структурно-картировочным бурением, сопровождаемым газокаротажными измерениями. Учитывая синхронность кровли и подошвы зоны гидратообразования, скважины достаточно бурить до аномального проявления УВ-газа, которое возникает после пересечения скважиной кровли зоны гидратообразования. Контрастность таких проявлений (нередко газовых выбросов) обусловливается тем, что удельное метаносодержание пород в зоне гидратообразования на два порядка выше, чем в многолетнемерзлой толще (во льду). Построив по данным бурения карту поверхности аномального газопроявления и выявив участки гипсометрических максимумов, поисковые скважины бурят в пределах контуров приподнятого положения кровли зоны гидратообразования до вскрытия подгидратной зоны на величину, не меньшую амплитуды этих максимумов.

Реализация указанных альтернативных направлений поисковых работ на нефть и газ и предложенной методики позволит вовлечь в разряд перспективных участков площади со скоплениями УВ на малых глубинах, экранированных подошвой зоны гидратообразования, а выявленные залежи газа могут обеспечить местные потребности в дешевом энергетическом сырье.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Астафьев Д.А. Типизация стратиграфических залежей нефти и газа // Геология нефти и газа.–1986.–№ 6.– С. 26–31.
2. Астафьев Д.А. Размещение скважин при поисках стратиграфических залежей нефти и газа // Геология нефти и газа.– 1985.– № 9.– С- 18–22.
3. Макогон Ю.Ф., Саяхов Ф.Л., Хабибулин И.Л. Способ добычи нетрадиционных видов углеводородного сырья // Докл. АН СССР.–1989.–Т. 306.–№ 4.–С. 941–943.
4. Никитин С.П., Черский Н.В. Вероятные направления поисков газогидратных и подгидратных залежей газа на территории СССР // Геология нефти и газа.– 1987.– № 12.– С. 7–11.
5. Роль криогидратной толщи в формировании газовых скоплений в Вилюйской синеклизе / В. Ф. Клейменов, А. В. Бубнов, В. И. Лукинов, А. Г. Разживин / В сб.: Специфичность геологических условий и нефтегазоносности Сибири при выборе направлений поисково-разведочных работ.– М.: ВНИГНИ.– 1985.– С. 181–189.

ABSTRACT

Possibly high prospects of the search are being substantiated for hydrated and subhydrated accumulations of hydrocarbons in zones of reservoir rock mass outcropping in areas of the occurrence of permafrost section, as well as in areas of hypsometrically uplifted position of the base of hydrate formation zone or of partial absorption of reservoir rock mass by the above zone.

РИС. 1. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОФИЛИ ЧЕРЕЗ ПОДГИДРАТНЫЕ ЗАЛЕЖИ УВ ВКРЕСТ ПРОСТИРАНИЯ ЗОНЫ ВЫХОДА КОЛЛЕКТОРСКИХ ТОЛЩ НА ДНЕВНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ.

Азимуты падения пластов-коллекторов и подошвы зоны гидратообразования отличаются: а – менее чем на 90° или совпадают, 6 – более чем на 90° (до диаметрально противоположных); 1 – многолетне-мерзлые породы; 2 – гидратообразование; 3 – пласты-флюидо-упоры; 4 – подошва зоны гидратообразования; 5 – .подошва мно-голетнемерзлых пород; 6 – залежи УВ; 7 – породы-коллекторы; 8 – проекция пересечения кровли пластов-флюидоупоров (а) или подошвы пластов-флюидоупоров (б) с подошвои зоны гидратообраэо-вания; 9 – полоса проведения детализационных геофизических работ и бурения скважин; 10 – скважины

РИС. 2. ФРАГМЕНТЫ СТРУКТУРНЫХ СООТНОШЕНИЙ КОЛЛЕКТОРСКОЙ ТОЛЩИ И ПОДОШВЫ ЗОНЫ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПОГЛОЩЕНИИ ЗОНОЙ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ СВОДОВЫХ УЧАСТКОВ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ПОДНЯТИЙ РАЗЛИЧНОГО РАНГА (A) И ДЛЯ ЛЮБЫХ ДРУГИХ СТРУКТУРНЫХ УСЛОВИЙ (Б). Усл. обозн. см. на рис. 1.

РИС. 3. ФРАГМЕНТ ЗОНЫ НЕФТЕГАЗОНАКОПЛЕНИЯ С ПОДГИДРАТНЫМИ ЗАЛЕЖАМИ.

Изогипсы: 1 – кровли пласта-флюидоупора, 2 – подошвы зоны гидратообразования; линия пересечения: 3 – кровли пласта-флюидоупора и 4 – подошвы пласта-флюидоупора с подошвой зоны гидратообразования; 5 – залежи УВ; контур контакта залежи с пластовой водой: 6 – внешний по подошве зоны гидратообразования, 7 – внутренний по кровле пласта-флюидоупора; 8 – замок ловушки; 9 – базис ловушки; 10 – местоположение поисковых скважин; 11 – первоначальная линия пересечения кровли пласта-флюидоупора с подошвой зоны гидратообразования

РИС. 4. РАЗРЕЗ УЧАСТКА ЛОКАЛЬНОГО ГИПСОМЕТРИЧЕСКИ ПРИПОДНЯТОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПОДОШВЫ ЗОНЫ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ.

1 – породы с ухудшенными коллекторскими свойствами; 2 – граница перехода. Ост. усл. обозн. см. на рис. 1