Конспект Лекционных занятий по курсу: Основы разработки шельфовых нефтегазовых месторождений для студентов 131000 бакалаврской подготовки по направлению «Нефтегазовое дело»
Скачать 3.42 Mb.
|
Приуроченность морских залежей к пассивным окраинам Приуроченность большинства запасов углеводородов к пассивным окраинам континентов – закономерность, которая также неоднократно отмечалась геологами (А. А. Геодекян, А. Забанбарк, А. И. Конюхов, Л. Э. Левин, В. Я. Троцюк, B. E. Хаин и др.). По их данным, с пассивными окраинами континентов связано 7/8 всех выявленных запасов нефти и газа; только 1/8 этих запасов приходится на долю активных континентальных окраин. Необходимо пояснить, почему пассивные окраины континентов благоприятны в отношении генезиса углеводородов и деформирования залежей и почему активные окраины континентов малоперспективны в нефтегазоносном отношении, каков механизм образования и накопления в залежи нефти и газа в том и в другом случаях. При этом следует помнить, что речь идет о современных активных и пассивных окраинах. Нефтегазообразование в пределах современных пассивных окраин континентов протекало и протекает в условиях рифтогенного режима недр. Сами пассивные окраины формировались в результате деструкции континентальной коры под влиянием восходящих мантийных потоков. Вначале происходил раскол коры с образованием системы внутриконтинентальных рифтов, в дальнейшем они перерождались в морские межматериковые рифты, которые в процессе образования океана расширялись за счет раздвижения литосферных плит. В результате с одной и с другой стороны формирующегося океана возникли пассивные окраины, представляющие собой фрагменты изначальных рифтовых осадочно-породных бассейнов. Последующая эволюция пассивных окраин сопровождается опусканием их фундамента и дополнительным осадконакоплением. Из этого следует, что пассивные окраины имеют тот же механизм нефтеобразования, что и рифты, а именно лавинное осадконакопление, в котором активно участвуют речные системы, а также высокий прогрев. В качестве примера можно привести последовательность формирования пассивных окраин Южной Атлантики в мезозойскую эру. В юре суперконтинент Гондвана уже был подвержен рифтогенезу в своей начальной стадии: произошло заложение системы внутриконтинентальных разломов, которые расчленили его на фрагменты, ставшие впоследствии континентами южного полушария. В мелу суперконтинент вступает в океанскую стадию развития. В конце нижнего мела система внутриконтинентальных рифтов трансформируется в систему межконтинентальных рифтовых морей, которая отделяла Южную Америку от Африки, лишь в районе современного Гвинейского залива существовала структурная перемычка, соединявшая эти материки. О ходе геологических событий дают возможность судить накопленные осадочные породы. Если рассмотреть разрезы осадочного чехла, выполнявшего в меловое время узкие межконтинентальные моря между Южной Америкой и Африкой, а в современном плане слагающего пассивные окраины этих материков, то увидим, что в основании чехла залегают красноцветные породы неокома, иногда с прослоями каменного угля. Характер осадков указывает на их континентальное происхождение, они заполняли внутриконтинентальные рифты. Далее вверх по разрезу фиксируются соленосные отложения апта, маркирующие начало образования межконтинентальных морских рифтов, так как формирование каменной соли связывают обычно с выходом из недр термальных рассолов, напоминающих горячие ключи на дне современного Красного моря. На соленосном комплексе располагаются темные глины и известняки альбского возраста с содержанием органики до 10 %. Считается, что в то время эмбрион Атлантического океана имел эстуариевую циркуляцию. Придонная геохимическая обстановка носила восстановительный характер, не исключено и сероводородное заражение донных осадков. При таких обстоятельствах, считают Е. Зейболд и В. Бергер, сохранение органического вещества должно быть идеальным. Накопление органики протекало в условиях высокой прогретости недр, что, несомненно, играло решающую роль в процессах образования нефти и газа. В настоящее время отложения неокома, апта и альба регионально нефтегазоносны как на атлантическом шельфе Африки, так и на шельфе Южной Америки. Аналогичный механизм формирования присущ и другим современным пассивным окраинам океанов. Под влиянием этого рифтогенного механизма протекали процессы и нефтегазообразования, и нефтегазонакопления. Следует отметить, что период формирования современных пассивных окраин Атлантического и Индийского океанов захватывает по времени последние 160 млн лет, начиная с юрского периода и до наших дней. Приуроченность морских залежей к активным окраинам Иная ситуация на активных окраинах Тихого океана. Здесь происходит поддвигание литосферных плит под континенты (Южная и Северная Америка) или под островные дуги (Азиатское побережье). Следовательно, осадки с рассеянным органическим веществом попадают в условия субдукционных зон, где они либо проскальзывают в зазор между литосферными плитами и попадают в мантию либо формируют аккреционные призмы. В любом случае возникает принципиально иная геодинамическая ситуация, чем на пассивных подводных окраинах континентов. Одними из первых обратили внимание на возможность нефтегазообразования в зонах субдукции О. Г. Сорохтин, С. А. Ушаков, а также У. Дикинсон и X. Хедберг. Образование углеводородов в зонах субдукции объясняется возгонкой и термолизом биогенных веществ, попавших в эти зоны. Конвейер литосферных плит поставляет к зонам субдукции пелагические осадки, в которых содержание Сорг сравнительно низкое (в среднем 0,19 %). Невелик и объем осадков на океанском ложе. Это дало основание Л. Э. Левину утверждать, что низкий объем пелагических осадков, попавших в зону субдукции, «... не может иметь существенного значения для нефтегазообразования». Однако при этом не учитываются два обстоятельства. Во-первых, по мере продвижения к глубоководным желобам пелагические осадки обогащаются органикой, и в самом желобе среднее содержание Сорг достигает 0,78 %. Во-вторых, действительно, объем пелагических осадков, попавших в зону субдукции, невелик (в среднем 0,5–1 км). Этот процесс протекает десятки и даже сотни миллионов лет и за этот период в зоны поглощения поставляется огромное количество осадков, которые либо перерабатываются в мантии, либо накапливаются перед фронтом субдукции в виде аккреционных призм. Ориентировочный подсчет объема только одной аккреционной призмы Малых Антильских о-вов показывает, что он не меньше 3 тыс. км3. Отсюда следует, что с учетом времени функционирования зон поглощения через них проходит довольно большой объем пелагических осадков. Прежде чем попасть в зону субдукции, эти осадки еще в условиях первичного залегания, на дне, проходят стадию диагенеза в течение 100–150 млн лет. Одновременно происходит и некоторое преобразование органики в сторону ее «созревания» в микронефть. В зоне субдукции осадки с органическим веществом попадают в условия повышенного температурного режима. По расчетам О. Г. Сорохтина, трение между литосферными плитами приводит к выделению (2–3)×103 Дж на каждый грамм породы. За счет рассеивания получаемого при этом тепла океаническая кора в зоне субдукции может разогреваться примерно до 1 000 °С. Однако во внешней части, непосредственно перед литосферным выступом, разогрев коры еще сравнительно невелик. Поэтому должен существовать участок, где создается весьма благоприятный температурный режим для термолиза и возгонки биогенных веществ, рассеянных в осадках пододвигаемой плиты. В зоне такого режима (с температурами 100–400 °С) осадки могут находиться около 1–2 млн лет. Создаются природные условия, сопоставимые с лабораторными, когда за короткий отрезок времени, но при сильном температурном воздействии, из растительных и животных остатков получается нефть. Другими словами, в зонах субдукции возникают своеобразные природные очаги, где в течение сравнительно короткого геологического времени за счет градиентного температурного режима происходит преобразование рассеянного органического вещества в нефть. Океанические осадки, попадающие в зону субдукции, всегда содержат термальные флюиды с температурой до 400 °С и давлением более 2×107 Па. Флюиды будут стремиться уйти из-под зоны субдукции в область меньшего давления. На своем пути они неизбежно начнут выжимать, растворять и выносить капельножидкую нефть. Поднимающиеся по трещинам термальные воды с углеводородами (в свободном или растворенном состоянии) будут разгружаться в пределах литосферного выступа и в тылу островодужной системы с образованием залежей нефти. В рассмотренном механизме формирования месторождений нефти и газа мобилизация и миграция рассеянных углеводородов происходят за счет активной «промывки» осадочных слоев термальными водами. Они вовлекают образовавшиеся углеводороды в общий глубинный водонефтяной поток, направленный в сторону уменьшения давления, т. е. в сторону от зоны субдукции. Избыточное давление термальных вод поддерживается за счет постоянной мобилизации и прогрева поровых вод океанических осадков, а также вод, освобождающихся при дегидратации коры в зоне субдукции. По расчетам О. Г. Сорохтина, за геологическую историю Земли через зоны субдукции профильтровалось 16 млрд км3 воды, что в 7 раз больше ее содержания в гидро- и литосфере вместе взятых. По мере удаления от зон субдукции температура и давление термальных вод уменьшаются, в результате замедляется и скорость их фильтрации. Возникают условия, благоприятные для аккумуляции углеводородов. Если механизм формирования зон нефтегазонакопления на участках субдукции литосферных плит такой мощный, как это представляется некоторым ученым, то чем же объяснить сравнительно малые запасы углеводородов в пределах современных активных окраин Тихого океана? Во-первых, здесь процессы нефте- и газообразования еще не закончились, поэтому судить о конечном нефтегазовом потенциале активных окраин в настоящее время преждевременно. Во-вторых, в силу незавершенности субдукционных процессов по тихоокеанским окраинам здесь не возникли благоприятные условия для накопления и консервации углеводородов в залежи; процесс этот находится в стадии формирования и переформирования. В этом отношении показательна высокая насыщенность подземных вод углеводородными газами в осадочных пластах островных дуг, в частности Японской. Даже небольшое снижение пластовых давлений приводит к выделению из вод углеводородных газов, которые можно улавливать и использовать в практических целях. Но если геологическая история Тихого океана еще не завершена и ее заключительные фазы не поддаются научному предвидению, то мы имеем возможность рассмотреть результаты нефтегазообразования тех океанских бассейнов, которые уже завершили свою эволюцию. Для примера рассмотрим палеозойский Уральский океан и мезозойский Тетис. В конце палеозоя на востоке Восточно-Европейского палеоконтинента существовала пассивная подводная окраина, обрамленная системами островных дуг. Закрытие Уральского океана сопровождалось процессами нефтегазообразования по изложенной выше схеме. В результате восточная периферия палеоконтинента оказалась регионально нефтегазоносной, причем основные запасы нефти и газа содержатся в тех отложениях, которые уже существовали к моменту закрытия океана, в нашем случае это палеозойские (прежде всего, верхнепалеозойские) толщи. Закрытие мезозойского океана Тетис приходится на кайнозойскую эру, причем в ряде мест процессы субдукции продолжаются до настоящего времени с различной степенью выраженности. Периферия палеоокеана Тетис регионально нефтегазоносна. Именно в ее пределах находится зона Персидского залива, которую В. А. Левченко ошибочно классифицировал как внутриматериковую область опускания. На самом деле северо-восточная окраина Африкано-Аравийского континента в кайнозойское время испытала столкновение с Иранской плитой. Благодаря субдукционному геодинамическому режиму создались условия для ускоренной переработки рассеянной органики, содержащейся в мощных осадочных толщах пассивной окраины, приведшие к новому циклу формирования богатых нефтью и газом месторождений современного Персидского залива. Интенсивное прогибание этого участка земной коры – результат надвигания на край платформы островодужных систем юго-западной периферии океана Тетис. Наибольшие запасы углеводородов также концентрируются в тех толщах, которые существовали на окраинах материков в период закрытия океанов, прежде всего, это юрские и меловые отложения, а также палеозойские (пермские). Аналогичная ситуация возникала и вдоль других зон поглощения, которые к настоящему времени завершили свое активное развитие. Так, вдоль западной периферии Северной Америки в мезозойское время функционировала зона субдукции, под влиянием которой сформировались месторождения нефти и газа Предкордильерского передового прогиба и западного склона Северо-Американской платформы, в том числе уникальные по запасам залежи тяжелой нефти и битумов Атабаски (Западная Канада). Вдоль северной и западной окраин Южной Америки в мезо-кайнозойское время также существовали зоны субдукции, обусловившие региональную нефтегазоносность Предандийского передового прогиба. Именно в условиях субдукционного геодинамического режима возникли уникальные месторождения тяжелой нефти и битумов знаменитого пояса Оффисина-Трембладор вдоль нижнего течения р. Ориноко (запасы около 200 млрд т), а также одно из крупнейших нефтяных месторождений мира Боливар в заливе Маракайбо. В современной структуре земной коры нефтегазоносными регионами рифтогенного типа, оставшимися внутри континента, являются Западная Сибирь и Северное море. Недаром эти регионы называют «несостоявшимися океанами». Энергии недр здесь хватило только на образование системы рифтов (на севере Западной Сибири с начальными явлениями спрединга), которые в дальнейшем переродились в крупные надрифтовые платформенные депрессии – синеклизы. Однако и этого оказалось достаточно для образования в данных регионах значительных по запасам и обширных по площади нефтегазоносных провинций. Таким образом, рифтогенные нефтегазоносные регионы могут быть двух типов: внутренне-рифтогенные, расположенные внутри континентов и окраинно-рифтогенные, расположенные по континентальным окраинам. Последние в своем развитии, пройдя стадию внутриконтинентальных рифтов, пошли дальше, имея в своих недрах большие запасы энергии. Но и у тех и у других геодинамическая обстановка недр определялась рифтогенными процессами. Изложенное выше позволяет сделать некоторые выводы. 1. Заключение об ограниченных нефтегазовых ресурсах субдукционных зон справедливо лишь для современных зон субдукций, в силу того, что здесь процессы нефтегазообразования еще далеки от своего завершения и в настоящее время не сложились благоприятные условия для формирования крупных залежей углеводородов. 2. Палеозоны субдукций являются регионально нефтегазоносными. В современной структуре земной коры они выражены передовыми прогибами. В пределах последних и на сопредельных склонах платформ основные запасы углеводородов концентрируются в тех отложениях, которые существовали в момент закрытия океана. Следует различать два основных механизма поддвига, приводящих к генерации углеводородов. Первый выражен поддвигом океанической плиты под островные дуги или под континенты (субдукция), второй – надвигом островной дуги или края континента на пассивную окраину другого континента (обдукция). Второй механизм более нефтеобильный, чем первый. Известно, что пассивная окраина континента всегда имеет в своем основании мощную линзу осадочных пород (до 10–15 км), расположенную у подножия континентального склона. Если учесть, что континентальные склоны и материковые подножия характеризуются максимальным содержанием Сорг, то становится понятным источник углеводородов в процессе обдукции. Под тяжестью литосферного выступа наползающей плиты углеводороды будут активно выжиматься из осадочной линзы и мигрировать в сторону окраины пододвигаемых континентальных платформ. Этим эффектом «горячего утюга» и объясняется формирование зон нефтегазонакопления Персидского залива, лагуны Маракайбо и других регионов земного шара. Особенности размещения морских залежей в разрезе Концентрация основных ресурсов нефти в определенных стратиграфических интервалах – еще одна важная закономерность в размещении морских месторождений нефти и газа. Проведенный А. А. Геодекяном, А. Забанбарк и А. И. Конюховым анализ показал, что основные ресурсы углеводородов сосредоточены в относительно узких стратиграфических интервалах. Максимальная концентрация запасов приурочена к верхнеюрским (преимущественно оксфорд-киммеридж) и нижнемеловым (апт-альб) отложениям. В первых заключено почти 20, а во вторых – более 25 % всех нефтяных ресурсов, открытых в океанских и морских бассейнах. В основном они связаны с пассивными окраинами континентов. Ресурсы углеводородного газа распределены несколько иначе: почти половина запасов связана с пермскими отложениями, значительные скопления отмечены в нижнеюрских, апт-альбских, олигоцен-нижнемиоценовых и миоценовых породах. Таким образом, максимумы по нефти и газу совпадают только в отношении апта-альба. На современных активных окраинах материков большая часть запасов углеводородов приурочена к молодым неоген-палеогеновым отложениям, тогда как в мезозойских породах открыто сравнительно мало месторождений. По-видимому, избирательная концентрация запасов морских углеводородов в определенных стратиграфических горизонтах является следствием глобального процесса распада суперконтинентов в мезо-кайнозойскую эпоху дрейфа материков. Образование пассивных окраин современных континентов происходило начиная с позднеюрского времени и наиболее активно протекало в раннем мелу. Активные окраины тихоокеанского типа свое развитие получают наиболее явно в кайнозойскую эру, что также нашло отражение в распределении запасов углеводородов в их пределах. Таким образом, устанавливается интересная закономерность: формирование основных залежей углеводородов совпадает во времени с развитием рифтогенных процессов на пассивных окраинах материков или с развитием субдукционных процессов на активных окраинах. Этим еще раз подчеркивается генетическая связь образования углеводородов с заложением и эволюцией океанских бассейнов. Таким образом, отметим следующее: 1. Большинство (87–95 %) выявленных запасов углеводородов, по современной статистике, приурочено к пассивным окраинам континентов. На долю активных окраин приходится от 5 до 13 % запасов УВ (по разным оценкам). При этом, несомненно, устанавливается тесная связь морских залежей углеводородов с рифтовыми системами. 2. Установлены закономерности в распределении морских залежей углеводородов по разрезу. Основные ресурсы нефти приурочены к отложениям верхней юры и нижнего мела, в то время как наибольшие концентрации газа связаны с породами пермского возраста. |
Похожие:
 | Назначение ооп бакалавриата, реализуемой вузом по направлению 131000 «Нефтегазовое дело» и профилю подготовки «Бурение нефтяных и... |  | Для бакалавров направлений 131000 «Нефтегазовое дело» профиля подготовки 131000. 05 «Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта... |
| Учебно-методическое пособие предназначено для закрепления теоретических знаний, полученных студентами во время лекционных занятий... | | «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина» |
| ... | | Методическое пособие предназначено для бакалавров III курса института геологии и нефтегазовых технологий кфу по направлению 020700.... |
| Конспект лекций по курсу «Делопроизводство» составлен на основе базовой программы «Делопроизводство и документационное обеспечение... | | Методические указания предназначены для студентов экономического факультета по направлению подготовки 38. 03. 01 «Экономика» по профилю... |
| Для студентов, обучающихся по направлению 080100. 62 «Экономика», профиль «Финансы и кредит» (программа подготовки бакалавра). —... | | Методическое руководство к проведению лекционных и семинарских занятий по курсу |