Условия залегания нефти и газа в земной коре

Еще давно было замечено, что наиболее благоприятные условия для образования залежей нефти и газа в земной коре существуют там, где горные породы образуют структурные формы, приемлемые для скопления нефти и газа. К благоприятным природным условиям относятся также достаточная мощность пород-коллекторов и высокие показатели пористости, трещиноватости и проницаемости этих пород. Сохранность нефтяных и газовых залежей обеспечивается наличием плохо проницаемых для нефти и газа пород (глин, глинистых сланцев и др.), подстилающих и перекрывающих породы-коллекторы, содержащие залежи. Эти непроницаемые породы предохраняют утечку нефти и газа из залежей.

Формирование нефтяных и газовых залежей - сложный процесс, требующий одновременного сочетания различных условий. Из нефтематеринских пород образовавшиеся нефть и газ эмигрируют в ближайшие в геологическом разрезе коллекторы: пески, песчаники, трещиноватые известняки и другие породы. Для аккумуляции нефти и газа, находящихся в рассеянном состоянии в песчаных или трещиноватых породах, и образования их залежей должны существовать условия динамичности флюидов, а для этого необходимы благоприятные структурные формы (антиклинали, купола, моноклинали и пр.).

На рис. 9 показана схема строения артезианского бассейна, типичного для Восточного Предкавказья. В южной части разреза показана область питания. Здесь породы выведены на дневную поверхность и высоко приподняты относительно нефтяной залежи. Некоторые породы (песчаники) обладают пористостью и проницаемостью, а поэтому атмосферные воды (воды атмосферных осадков, от снеготаяния, рек и временных потоков) просачиваются в проницаемые породы. Следуя уклону пород, они перемещаются в сторону синклинали^*, где создается гидростатический напор. В северном направлении от синклинали располагается антиклинальная складка^**, далее к северу вновь прослеживается синклиналь, а затем опять антиклинальная складка, свод которой выведен на дневную поверхность и размыт. К породам (песчаникам), выведенным на поверхность, здесь приурочены источники термальной воды. Это типичная область разгрузки подземных вод.

^* (Синклиналь, или мульда, - складка земной коры, у которой перегиб слоев выпуклой частью обращен книзу.)

^** (Антиклиналь - складка земной коры, у которой перегиб слоев выпуклой частью обращен кверху.)

Рассмотрим некоторые структурные формы, благоприятные для скопления и сохранения залежей нефти и газа, наиболее часто встречаемые на Кавказе.

Рис. 9. Схема строения артезианского бассейна: 1 - глины, 2 - песчаники водонасыщенные, 3 - нефтяная залежь

Одна из самых простых антиклинальных складов изображена на рис. 10. В таких складках нефть, газ и вода располагаются соответственно плотностям: в верхней части пласта находится газ, ниже нефть, а еще ниже вода. В некоторых случаях в пласте может быть только газовая залежь или только нефтяная. Открытые на Кавказе нефтяные и газовые залежи подразделяются на чисто газовые (в пласте только газ), газоконденсатные (в пласте только газоконденсат), газонефтяные (в нижней части пласта нефть, в верхней части - газ в виде "газовой шапки") и нефтяные без свободного газа ("газовая шапка" отсутствует), т. е. газ полностью растворен в нефти.

Рис. 10. Антиклинальная складка: 1 - газ, 2 - нефть, 3 - песчаники, насыщенные водой, 4 - песчаники, 5 - известняки, 6-9 - глины различного состава

Обычно нефтяные и газовые месторождения Кавказа приурочены к структурам более сложного строения, чем антиклинальная складка, изображенная на рис. 10. Со сравнительно простой антиклинальной складкой связано Октябрьское нефтяное месторождение в Восточном Предкавказье (рис. 11). Эта типичная, резко выраженная антиклиналь является прекрасной ловушкой для сохранения скоплений нефти в виде залежей, приуроченных к своду. На крыльях в караганчокракских песчаных пластах залежи подпираются высоконапорными cлабоминерализованными инфильтрационными^* водами, а в верхнемеловых отложениях - высокоминерализованными седиментационными^** водами.

Рис. 11. Октябрьское нефтяное месторождение, Поперечный геологический разрез. Песчаники: 1 - насыщенные нефтью; 2 - насыщенные водой; 3 - трещиноватые известняки, насыщенные нефтью; 4 - известняки; 5 - тектонические нарушения; 6 - глины

^* (Инфильтрационные воды образуются в результате просачивани атмосферных осадков и поверхностных вод в проницаемые породы.)

^** (Седиментационные воды возникают в процессе осадкообразования в водной среде.)

Рис. 12. Старогрозненское нефтяное месторождение. Поперечный геологический разрез. Условные обозначения см. на рис. 11

Более сложное строение Старогрозненского месторождения (рис. 12). Здесь залежи расположены в надвинутой части складки и в крутозалегающих пластах поднадвигового крыла.

Рис. 13. Нефтяное месторождение Биби-Эйбат. Поперечный геологический разрез через грязевой вулкан. Залежи: 1 - нефтяные, 2 - газовые, 3 - сопочная брекчия, 4 - песчаные свиты, 5 - взбросы

Весьма интересны и разнообразны условия залегания нефти и газа в песчаных пластах продуктивной толщи на Апшеронском полуострове. Среди многочисленных куполовидных антиклинальных складок здесь установлены структуры, своды которых прорваны жерлами грязевых вулканов, а часть сводов и крылья заняты нефтью и газом. Это характерно для нефтяных месторождений Локбатан (см. рис. 7), Биби-Эйбат (рис. 13) и др.

Рис. 14. Нефтяная залежь Шабандаг. Поперечный геологический разрез: 1 - нефтяные залежи, 2 - песчаные пласты

Залежи нефти и газа иногда связаны с выклинивающимися песчаными породами. Например, среди глинистых пород прослеживается пласт песка, песчаника или трещиноватого известняка. Затем в каком-либо направлении мощность этого пласта постепенно уменьшается, и, наконец, пласт вовсе выклинивается. Часто к выклинивающимся частям пористых и проницаемых пород бывают приурочены нефтяные и газовые залежи. Эти залежи называются литологическими. Такая залежь показана на рис. 14. Здесь в песчаных пластах на крыле складки расположены "висячие" нефтяные залежи. В сторону свода складки песчаники замещаются глинистыми породами, в связи с этим наблюдается выклинивание нефтяной залежи. Нефтяная залежь в рассмотренном примере как бы висит на крыле антиклинальной складки.