К оглавлению журнала

 

УДК 553.980

©Б.П.Кабышев, 1995

ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТРОЕНИЯ, РАЗМЕЩЕНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ СТРАТИГРАФИЧЕСКИХ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА

Б.П.Кабышев (Черниговское отделение УкрГГРИ)

Перерывы в осадконакоплении и обусловленные ими несогласия в стратиграфическом разрезе оказывают большое влияние на формирование и размещение нефтяных и газовых месторождений, Однако, конкретные формы проявления этого влияния остаются еще в значительной степени неизученными, что и объясняет дискуссионность связанных с этой проблемой положений. Так, весьма противоречивые взгляды существуют по вопросу влияния перерывов и несогласий на формирование -крупных месторождений нефти и газа: от отрицательного [1,3] до благоприятного [5]. Поэтому представляет интерес анализ строения и закономерностей размещения месторождений со стратиграфическими залежами, в которых несогласия являются основным фактором образования ловушек.

Автором проанализировано более 170 таких месторождений, распространенных в 30 нефтегазоносных регионах мира. В каждом из них наблюдаются свои особенности строения и распространения. Попытаемся наметить некоторые общие закономерности, которые характерны для залежей стратиграфического типа как целостной совокупности. Хотя число проанализированных месторождений и немалое, но все же это случайная выборка из значительно большей генеральной совокупности таких месторождений. Однако данная выборка достаточно представительна, поскольку включает месторождения разнообразных типов и значительные по запасам.

Из проанализированных месторождений со стратиграфическими залежами большинство (66 %) являются антиклинальными, остальные - неантиклинальными. Доля неантиклинальных залежей в основном приходится на стратиграфические, а не на другие типы залежей, В большинстве рассмотренных нефтегазоносных бассейнов развиты обе эти разновидности. И лишь в Западно-Канадском нефтегазоносном бассейне превалируют или развиты стратиграфические залежи только неантиклинального типа. находящиеся в палеозойских (месторождения Ист-Калгари, Кроссфилд, Эдсон, Пембина и др.) и мезозойских (Эппинг, Пембина, Джилби и др.) отложениях, В других бассейнах (Алжиро-Ливийский, Ферганский. Прикаспийский. Тимано-Печорский, Днепровско-Донецкий, Персидского залива) преобладают или развиты только антиклинальные стратиграфические залежи, а в некоторых бассейнах (Уилмингтонский, Пермский, Западный Внутренний, Оринокский, Центральноевропейский, Азово-Кубанский) в одинаковой степени присутствуют как те, так и другие.

По возрасту продуктивных горизонтов (и соответственно нефтегазоносных регионов) наблюдается тяготение стратиграфических залежей к палеозойским отложениям: из общей выборки в 160 объектов к ним приурочено 47 % залежей. тогда как к мезозойским - 31 %, а к кайнозойским - 22 %. На эти цифры оказали влияние поднесогласные залежи, которые чаще встречаются в отложениях палеозоя, в то время как наднесогласные в основном распространены в мезозое (41 %) и кайнозое (44 %).

Такая закономерность распределения скоплений углеводородов стратиграфического типа до некоторой степени неожиданна. Казалось бы, что условия сохранности стратиграфических залежей более благоприятны в молодых отложениях, чем древних, поскольку на протяжении длительного времени они имели больше шансов разрушиться. Наблюдаемое же распространение, по-видимому, обусловлено тем, что в течение более продолжительного времени (с палеозоя) была и большая возможность возникновения несогласий и связанных с ними стратиграфических ловушек.

Особенно широко проявилась серия герцинских перерывов, определивших образование ловушек под предмезозойской или предпермской поверхностью несогласия. Типичными палеозойскими бассейнами со стратиграфическими залежами нефти и газа являются Пермский, Западный Внутренний, Днепровско-Донецкий, Алжиро-Ливийский; мезозойскими - Аквитанский; палеозойско-мезозойскими - Западно-Канадский, Прикаспийский, кайнозойскими - Азово-Кубанский, Ферганский, Центральноевропейский, Маракаибский, Гипсленд; мезозойско-кайнозойскими - Примексиканский.

По фазовому состоянию углеводородов среди стратиграфических залежей явно преобладают нефтяные. Из выборки в 160 месторождений они составляют 75 %. в то время как газовые -всего 12 %, а нефтегазовые - 13 %. Причем это превалирование наблюдается в любых комбинациях разновидностей ловушек. Так, среди антиклинальных стратиграфических залежей доля нефтяных составляет 75 %. неантиклинальных -75.6 %, поднесогласных -- 80 %, эрозионно-останцовых - 82.6 %. наднесогласных - 75 %. На палеозойские отложения стратиграфических залежей нефти приходится 79 %, мезозойские -73 %. кайнозойские - 83 %. Остальную часть составляют газовые и нефтегазовые скопления.

Преобладание в стратиграфических ловушках. особенно поднесогпасных, нефтяных залежей над газовыми отмечается, несмотря на достаточно высокую газоносность регионов в целом. Это характерно для целого ряда нефтегазоносных бассейнов: Алжиро-Ливийского (месторождения нефти Хасси-Мессауд. Эль-Агриб и др.), Уиллистонского (Колевилл. Мидейл и др.), Азово-Кубанского (Ахтырско-Бугундырское. Украинское, Крымское, Холмское и др,), Прикаспийского (Кенкияк, Тентяксор, Тенгиз. Новобогатинское и др.), Западного Внутреннего (Оклахома-Сити, Велма, Кашинг, Бемис-Шатс и др.). Пермского (Ти-Экс-Эл. Кийстон и Др.).

Доминирование нефтяных залежей нередко наблюдается и там. где газоносность в бассейне в целом соизмерима с нефтеносностью или даже превышает ее (Западно-Канадский, Днепровско-Донецкий бассейны и др,). Кроме того. нефти в таких стратиграфических залежах нередко слабогазонасыщенные, высокосмолистые со средней и высокой платностью (Днепровско-Донецкий бассейн). Все эти данные позволяют сделать вывод, что стратиграфические ловушки, особенно поднесогласные, при прочих равных условиях характеризуются пониженной герметичностью по сравнению с обычными сводовыми.

По крупности запасов углеводородов среди стратиграфических залежей, как и в любых других типах скоплений, преобладают мелкие, однако известно также и немалое число значительных по запасам месторождений. Так. в изученной случайной выборке из 114 месторождений. по которым имеются данные по запасам, гигантские (100 млн т УВ) составляют 11 %, крупные (100-300 млн т УВ) - 19 %, средние (10-30 млн т УВ) - 24 %, мелкие (до 10 млн т УВ) -46 %.

Конечно, в генеральной совокупности стратиграфических залежей доля мелких месторождений значительно большая. Они просто не так часто, как крупные, описываются в литературе. Эти данные приводятся, чтобы показать, что имеется немало крупных скоплений углеводородов в стратиграфических ловушках. Например, гигантскими по запасам являются такие месторождения, как Ист-Техас, Квириквире, Марлин, Боливар, Хасси-Мессауд, Xaccи-Р'Мель, Лак, Гронингем, Прадхо-Бей и др. В целом значительные по размерам месторождения (гигантские, крупные и средние) в указанной выборке составляют 54 %. Доля их больше в палеозойских (68 %) и кайнозойских (63 %) отложениях, чем в мезозойских (36 %), хотя известно, что последние содержат наибольшие (60 %) запасы нефти и газа в крупных месторождениях всех типов ловушек. По нашему мнению, это объясняется наличием крупных несогласий и соответственно стратиграфических ловушек а палеозойских регионах древних платформ, например Сеаеро-Американской, и кайнозойских. обычно краевых и межгорных прогибов. В то же время мезозойские нефтегазоносные бассейны наиболее часто приурочены к эпигерцинским плитам. где. как правило, нет крупных стратиграфических несогласий внутри осадочной толщи и, следовательно, условий для образования значительных по размерам стратиграфических ловушек. Тем не менее в целом месторождения с такими залежами, хотя и мелкими, в них встречаются несколько чаще (31 %}, чем в кайнозойских отложениях (22 %). В палеозойских же регионах преобладают стратиграфические залежи углеводородов (47 %) любых размеров, кроме гигантских. Из случайной выборки последних в 12 месторождениях только 23 связаны с образованиями палеозоя, 5 - мезозоя и 5 - кайнозоя.

Доли значительных по размерам стратиграфических скоплений среди поднесогласных (52 %) и наднесогласных (59 %) типов существенно не различаются. Данный факт в сочетании с влиянием возраста вмещающих пород на крупность позволяет считать, что на последнюю оказали воздействие в основном условия образования ловушек, а не формирования самих залежей в них.

Важным показателем для характеристики стратиграфических ловушек и условий формирования залежей в них является интенсивность несогласия (величина размыва) или соответствующая ей видимая продолжительность перерыва, отвечающая возрасту отсутствующих в разрезе отложений. По этому показателю перерывы классифицируются как непродолжительные (до 5 млн лет), средней продолжительности (5-40 млн лет) и длительные (более 40 млн лет). Соответственно им можно выделять и несогласия - мелкие, средние и крупные. Из проанализированной случайной выборки в 150 месторождений стратиграфические ловушки чаще образованы крупными (44 %) несогласиями, чем средними (24 %} и мелкими (32 %).

Представляет интерес вопрос о влиянии величины несогласия (перерыва) на фазовое состояние углеводородов. Доля нефтяных залежей в ловушках с мелкими несогласиями составляет 63 %, средними - 97 %. крупными - 57 %. Остальная часть приходится на газовые и нефтегазовые залежи. Примерами нефтяных месторождений с залежами в поднесогласных стратиграфических ловушках с интенсивными размывами являются Кашинг. Бемис-Шатс (Западный Внутренний бассейн); Ти-Экс-Эл (Пермский): Пембина. Хасси-Мессауд, Зотти (Алжиро-Ливийский); Гнединцевское, Леляковское (Днепровско-Донецкий): Украинское (Азово-Кубанский). Газовые и нефтегазовые залежи в таких ловушках известны на месторождениях Апко (Пермский); Прадхо-Бей (Северо-Аляскинский); Незла (Алжиро-Ливийский); Кроссфилд, Ист-Калгари, Эдсон (Западно-Канадский); Лак (Аквитанский). Здесь не наблюдается как однонаправленной закономерности изменения фазового состояния углеводородов, так и значительной разницы в доли его скоплений 'от величины размывов. Практически не влияет на общий вывод и исключение из выборки наднесогласных залежей, где поверхность несогласия не выступает в роли покрышки. Так, среди только несогласных залежей доля нефтяных ловушек в ловушках с низкой интенсивностью размыва составляет 85 %, средней - 90 %, высокой - 74 %.

Не вносит существенного отличия в приведенные данные и учет возраста вмещающих пород:

нефтяные залежи (75-100 %) преобладают во всех трех градациях возраста пород и величины перерыва, за исключением образований мезозоя. в которых отмечается малая доля нефтяных скоплений под несогласиями 15 и 10 % соответственно с минимальной и максимальной величиной перерыва, и 94 % - со средней. Отсюда можно сделать вывод, что видимая продолжительность перерыва (и соответствующая ей величина размыва) фактически не повлияла на фазовое состояние углеводородов в стратиграфических залежах, хотя можно было бы ожидать, что ловушки с большей интенсивностью несогласия менее благоприятны для аккумуляции газовых скоплений, чем нефтяных. Такой вывод напрашивается исходя из распространенных представлений о перерывах как факторе разрушения залежей углеводородов. Однако в данном случае этого не наблюдается.

Крупность скоплений углеводородов также не обнаруживает видимой зависимости от стратиграфической величины экранирующих несогласий. Так. доля значительных по размерам скоплений в ловушках с малой величиной несогласия составляет 51 %, средней - 43 %, большой - 61 %. Близкие значения наблюдаются и при учете только поднесогпасных стратиграфических залежей (соответственно 50, 38 и 62 %}. Не вносит закономерных изменений в эту статистику и учет возраста вмещающих залежи отложений. Здесь обращает на себя внимание большая доля крупных скоплений в ловушках со значительной величиной размыва. Примерами таких месторождений являются Хасси-Мессауд, Зотти, Незла (Алжиро-Ливийский нефтегазоносный бассейн); Лак (Аквитанский); Гнединцевское, Леляковское, Глинско-Розбышевское (Днепровско-Донецкий); Кроссфилд, Пембина. Ист-Калгари, Эдсон, Сандр. Вествард и др. (Западно-Канадский); Прадхо-Бей (Северо-Аляскинский); Ти-Экс-Эл. Кийстон, Доллар-Хайд (Пермский): Оклахома-Сити, Уэст-Эдмонд, Кашинг, Бемис-Шатс, Чейс-Силика, Холл-Гарней и др. (Западный Внутренний). Видимая продолжительность перерыва у них составляет десятки, нередко до 100-180 млн лет, а величина размыва отложений измеряется многими сотнями метров или несколькими километрами.

Как объяснить охарактеризованные особенности строения таких месторождений? Как и в случае с фазовым состоянием углеводородов, казалось бы, что с увеличением интенсивности перерыва размеры стратиграфических залежей должны уменьшаться. Ведь размывы отложений, связанные с инверсионными тектоническими движениями, в основном являются фактором разрушения залежей. Аргументированным объяснением этого несоответствия, как и в случае с фазовым состоянием, может быть то, что оно обусловлено постперерывным образованием этмх залежи, когда экранирующее несогласие, будучи сформированным, уже не проявляло разрушающие свойства в такой мере, как во время своего развития.

В отличие от месторождений нестратиграфического типа, где крупность скоплений обусловлена преимущественно условиями генерации углеводородов [З], крупные залежи в стратиграфических ловушках являются вторичными образованиями. Их формирование происходило на поздних этапах развития нефтегазоносных бассейнов по одной из следующих двух наиболее распространенных схем: за счет переформирования нижележащих первичных (сингенетичных) скоплений углеводородов или второй фазы генерации углеводородов в постперерывное время в результате интенсивного прогибания региона.

Первая схема наиболее четко проявилась в Днепровско-Донецкой впадине, где так образовались нефтяные залежи в нижнепермско-верхнекаменноугольном продуктивном комплексе, залегающие под предтриасовым несогласием (Гнединцевское. Леляковское. Глинско-Розбышевское и Другие месторождения) [2]. Эти залежи тесно связаны с нижнекаменноугольными сингенетичными скоплениями в пределах одной или двух смежных (Богдановская - Гнединцевская, Мильковская -Леляковская) асинхронно развивавшихся и нарушенных сбросами локальных структур.

Вторая схема отчетливо прослеживается в Алжиро-Ливийском нефтегазоносном бассейне, где залежи нефти и газа, в том числе и весьма крупные, залегают в отложениях ордовика, кембрия. силура и девона под крупным предтриасовым несогласием, а также над ним в образованиях триаса, Иногда поднесогласные и наднесогласные части скоплений образуют единые массивно-пластовые залежи (месторождения Хзсси-Р'Мель, Хасси-Беркаун и др.). Ниже них отсутствуют другие продуктивные горизонты, а также значительная мощность осадочного чехла, что исключает образование стратиграфических залежей по первой схеме. Как показал В.Ф.Раабен [4], выделяемые здесь в силуре - девоне материнские толщи испытали два этапа опускания и дважды (в палеозое и мезокайнозое) оказывались в интервале главной зоны нефтеобразования. Мощность мезокайнозойских отложений здесь достигает 4 км. За счет повторной генерации углеводородов палеозойскими отложениями в мезокайнозойское время могли образоваться стратиграфические залежи в подмезозойских ловушках. Древние скопления нефти и газа в зоне этого несогласия (палеозойского этапа генерации и аккумуляции) во время перерыва в основном были разрушены. Следы их былого существования отмечаются в некоторых регионах, например в Прикаспийском (месторождение Карачаганак), Западном Внутреннем (Оклахома-Сити) бассейнах и др.

Основной признак проявления в регионе второй фазы генерации углеводородов - отсутствие катагенетического несогласия на границе стратиграфического (хотя бы в зонах наибольшего прогибания региона). Это же служит и критерием прогнозирования стратиграфических залежей углеводородов неантикпинального типа в зонах крупных несогласий, которые могут формироваться только по второй схеме, в то время как сводовые стратиграфические залежи способны развиваться по обеим схемам.

В заключение, возвращаясь к вопросу о роли перерывов и несогласий в формировании нефтяных и газовых месторождений, на основе анализа стратиграфических залежей можно сделать вывод о различном влиянии этого фактора: отрицательном для образования первичных скоплений (сингенетичных продуктивному комплексу) и положительном для вторичных залежей, особенно стратиграфических в зонах крупных несогласий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бурштар М.С. Основы теории формирования залежей нефти и газа. - М.: Недра, 1973.

2 Геолого-математическая модель формирования и размещения залежей нефти и газа в Днепре веко-Донецкой впадине./В.А.Витенко, Б.Д.Гончаренко. Б.П.Кабышев и др. -М,: Недра. 1985.

3. Нестеров И.И., Потеряева В.В., Салманов Ф.К. Закономерности распределения крупных месторождений нефти и газа в земной коре. -М.: Недра, 1975.

4. Раабен В.Ф. Нефтегазоносность древних платформ //Сов. геология, - 1975. - № 10. -С.23-34.

5. Селицкий А.Г. Геолого-экономические показатели освоения крупных нефтяных месторождений за рубежом. - М.: Недра, 1984.