книги / Учение о нефти

Прекрасный пример опрокинутой складки, осложненной яв­ лениями надвига, представляет бывшее когда-то одним из бо­ гатейших нефтяных месторождений — Бориславское (фиг. 80). Здесь опрокинутая складка, сложенная слоями эоцена и олиго­ цена (менилитовые сланцы и добротовские песчаники), надвину- k лась по линии I —Г на миоценовую соленосную формацию, а по линиям II—II' и II—II" менилитовые сланцы — на добротовские песчаники и соленосную формацию, слои верхнего мела — на менилитовые сланцы на протяжении по крайней мере 3 км. Наи­ более богатой является средняя часть, расположенная между двумя надвиговыми плоскостями, и в ней главным нефтеносным горизонтом является бориславский песчаник, залегающий в осно­ вании менилитовых сланцев. Мелкими скважинами нефть добы­ вается в небольших количествах в Мразнице из надвинутого по­ крова верхнего мела. Вершина свода бориславской антиклинали разбита сетью продольных и поперечных трещин, заполненных озокеритом, который разрабатывается здесь в промышленном масштабе.

Среди нефтяных месторождений Соединенных Штатов класси­ ческим примером нефтяного месторождения, приуроченного к опро­ кинутой антиклинали, считается месторождение Мак-Киттрик, расположенное в штате Калифорния у подножия восточного склона хребта Тэмблор, ограничивающего с запада Калифорнскую долину Сан-Уокин. Эта структура, изображенная на фиг. 60, сложена породами свиты Марикопа, являющейся аналогом диатомовых сланцев штата Калифорния (сланцы Монтерэй верхне- и средне­ миоценового возраста).

Характер залегания в ней нефти показан на той же фигуре. Но эта опрокинутая складка представляет надвинутую часть складки, которая сместилась почти по горизонтальной плоскости разрыва и покрыла собой пески и галечники свиты Мак-Киттрик более юного возраста. Нефть здесь добывается как из надвинутой части (из песков, подчиненных свите монтерэйских сланцев), так и из поднадвинутой. Промышленное значение этого месторожде­ ния не особенно велико.

Куполовидные структуры. В эту группу структур мы относим все структурные формы, характеризующиеся тем, что пласты, слагающие эти структуры, имеют наклон или падение во все стороны от центральной ее части. Сюда мы не включаем всех форм антиклинального вида, как-то: антиклинальные вздутия, струк­ турные террасы, выступы и прочее, так или иначе связанные с моноклинальным залеганием пластов, которое рассмотрим особо несколько ниже.

В описываемую группу включаются куполовидные структуры весьма различного происхождения:

1)обыкновенные антиклинальные купола;

2)закрытые и открытые, или «проткнутые» соляные купола, купола с ядром протыкания, или диапировые складки;

230

3) купола с ядрами из изверженных пород (вулканические пробки).

Все эти формы в совокупности, и каждая из них в отдельности, играют громадную роль в строении ряда богатейших нефтяных месторождений мира и потому получают особо важное значение,

Обыкновенные антиклинальные купола. Антиклинальные ку­ пола генетически тесно связаны с обыкновенными антиклиналь­ ными складками, составляя как бы их разновидность. Трудно бывает провести границу, отделяющую удлиненный купол от укороченной (брахиантиклинальной) складки. Разница между ними устанавливается чисто условно — на основании отношения размеров длинной и короткой осей этих структур. Антиклиналь­ ные купола часто сопровождают антиклинальные складки, яв­ ляясь • осложнением их сводовой части. Этих форм второстепен­ ного порядка мы здесь рассматривать не будем, считая достаточ­ ным то, что сказано о них выше.

Мы здесь остановимся главным образом на куполах, имеющих или самостоятельное значение, или играющих доминирующую

Среди нефтяных месторождений СССР эту форму имеют два богатейших месторождения: Сураханское и Биби-Эйбатское.

С у р а х а н с к и й к у п о л представляет одно из местных под­ нятий на уже упомянутой нами выше большой антиклинальной линии Фатьмаи—Зых и находится в 10—12 км по прямому на­ правлению от г. Баку к востоку от Балахано-Раманино-Сабун- чинской площади.

К сураханскому поднятию приурочено одно из самых мощных нефтяных месторождений Бакинского района, на долю которого приходилось одно время около 20% добычи в Баку и 15—16% — всего в СССР.

Месторождение представляет собой удлиненный купол, длин­ ная ось которого вытянута в направлении с северо-запада на юговосток, и является несколько искривленной и выпуклой стороной, обращенной к востоку. Центральная часть купола расположена у северного края перецесенного отсюда селения Сураханы. От­ сюда складка погружается в северо-западном и почти южном направлениях (фиг. 81). От восточного окончания балахано- сабунчино-раманинской складки, а также и от более южного карачхурского поднятия ее отделяют определенно выраженные седловины.

В юго-восточной части складки проходит сброс северо-вос­ точного—юго-западного направления. Юго-восточная часть сбро­ шена приблизительно на 70—80 м.

Карачхурское поднятие тоже разбито многочисленными сбро­ сами, число и амплитуда которых уменьшается с глубиной. В верх-

231

нем отделе продуктивной толщи таких сбросов установлено около 10. В апшероне ось складки проходит в 1—1,5 км западнее оси, проходящей по верхнему отделу продуктивной толщи, ко­ торая в свою очередь отклоняется к западу по сравнению с осью по нижнему отделу этого последнего. Нефть здесь залегает в пес­ ках продуктивной свиты, заполняя их сводовую часть. Контуры нефтяных залежей имеют эллиптическую форму (см. контуры V и VI горизонтов на фиг. 81).

Сураханская антиклиналь сначала погружается в южном направлении, но затем через 2 км вновь поднимается, образуя карачхурское поднятие, в своде которого выходят слои среднего апшерона (фиг. 82). Погружение оси купола на север, в сторону сел. Сураханы, более медленное, к югу, в сторону сел. Зых, — более крутое. Поднятие Кара-Чхур осложнено двумя сбросами меридионального направления, ветвление которых создает весьма усложненную тектонику. Амплитуда сбросов: восточного — 80 м и западного — 30—40 м.

Биби-эйбатокий купол — удлиненной формы, приближающей его к типу брахиантиклинали с осью, вытянутой в направлении с северо-запада на юго-восток. Сводовая его часть сложена акчагыльскими слоями и верхними горизонтами продуктивной толщи, по крыльям же располагаются верхний и средний отделы апше­ рона. Фиг. 83 дает понятие о глубинном его строении.

Б и б и - э й б а т с к и й к у п о л — двойной. Южный, вторичный купол, несет на себе грязевую сопку. Крылья осложнены рядом поперечных сбросов. Еще из первых карт Д. В. Голубятникова было видно, что на суше находится лишь часть биби-эйбатского поднятия, другая же половина уходит под поверхность моря. Это обстоятельство и дало повод к засыпке части смежной бухты и постановке буровых работ (промысел им. Ильича). Бурение на Бухте позволило установить, что ось складки в пределах подвод­ ной части делает изгиб и идет на некотором протяжении почти в меридиональном направлении, затем близ Шиховой Косы, де­ лая новый поворот, возвращается к своему основному направ­ лению (с северо-запада на юго-восток).

Нефть на Биби-Эйбате приурочена к сводовым частям пластов, которых насчитывают 17. Контур нефтеносности уменьшается от самого богатого и постоянного V пласта как вверх, так и вниз. Часть пластов (XV) — только газоносные.

У р а л о - Э м б е н с к и й р а й о н состоит из ряда отдельных нефтеносных куполов, разбитых сбросами, но так как эти купола тесно связаны с залежами соли, то о них более подробно будем

говорить несколько ниже.

Среди нефтяных месторождений Соединенных Штатов выде­ ляется несколько месторождений, представленных прекрасно сформированными куполами довольно значительных размеров. Несколько таких куполов находятся в штате Вайоминг, и между ттмтг по правильности первое место занимает купол Лост Солджер,

233

расположенный в центральной части Южного Вайоминга. Он представляет настоящий купол удлиненной формы с осью, вы­ тянутой в направлении с северо-запада на юго-восток и осложнен­ ной на северо-восточном крыле несколькими сбросами, которые на сформирование залежей нефти, по-видимому, большого влия­ ния не оказали. Нефть занимает сводовую часть купола и под­ чинена нижнему отделу верхнего мела, именно свите Колорадо. В промышленном отношении месторождение имеет второстепенное значение. Другим великолепно очерченным куполом является купол нефтяного и газового месторождения Коттон, находящийся в Северной Луизиане. Этот купол сложен слоями верхнего мела и занимает сравнительно большую площадь (приблизительно около 2500 га). Вместе с другим большим куполом, получившим вследствие своей значительной продуктивности большое промыш­ ленное значение и известным под именем нефтяного месторожде­ ния Смаковер, Коттон расположен на большом поднятии Сабин, занимающем северо-западный угол штата Луизиана и южную часть штата Арканзас и имеющем в длину около 135 км и столько же приблизительно в ширину.

Третьим большим куполом, занимающим площадь приблизи­ тельно около 750 га, является Хогбак в месторождении того же имени в штате Нью-Мексико. Он сложен слоями нижнего мела и имеет несколько удлиненную форму. Отличается необыкновенно легким удельным весом нефти (61° Be').

В вопросе о происхождении куполов как отдельной тектони­ ческой единицы нет полного единогласия.

Э. Лиллэй для больших куполов, в которых нельзя устано­ вить определенной осевой линии, считает возможным провести троякое объяснение: во-первых, такой купол мог возникнуть в результате двух последовательных процессов складкообразова­ ния, действовавших в разных направлениях; во-вторых, скручи­ вающие движения в подстилающих основных породах могли дать вертикальную составляющую,, которая вызвала прямое верти­ кальное поднятие; в-третьих, возникновение купола можно объяснить действием поднимавшихся изверженных масс или же соленых ядер значительной величины, не достигших дневной по­ верхности и оставшихся скрытыми на значительной глубине за пределами достижения самых глубоких буровых скважин. По­ скольку третье объяснение трудно обосновать фактическим ма­ териалом, он склонен считать более вероятным первые два г.

Закрытые и открытые, или «проткнутые», соляные купола.

Эта структурная форма получила большое промышленное зна­ чение после удачного бурения в Спиндлтопе в Южном Техасе 12 в 1901 г., когда здесь был получен громадный нефтяной фонтан,

235

ского залива в штатах Техас и Луизиана. В последующие годы работы раскинулись здесь на огромной площади длиной в 520 км и шириной-в 225 км. Было открыто большое число соляных купо­ лов и несколько куполов, не содержащих соляных масс. Часть куполов оказалась, кроме того, сероносными, и на базе их развер­ нулась мощная серная промышленность США. Признаками при поисках соляных куполов и связанных с ними залежей нефти слу­ жили небольшие возвышения среди береговой равнины, выходы газа, примазки парафина и т. п. Большую роль в деле поисков соляных куполов сыграло применение геофизических методов разведки.

Вначале текущего столетия в области Голфа было известно лишь 16 соляных куполов. Только в 1901 г. на примере Спиндлтопа была установлена парагенетическая связь соли с нефтью, что сти­ мулировало дальнейшие поиски аналогичных структур. Особенно интенсивно развернулась поисковая работа в этом направлении с 1922 г. Начиная с этого времени, ежегодно открывали от одного до 15 новых куполов.

Г. Соутэлл приводит интересные статистические данные, ри­ сующие признаки, послужившие поводом к открытию новых ку­ полов, а равно и методы их открытия (табл. 39).

Таблица 39

Количество признаков солянокупольных структур (по штатам), приведших к открытию новых структур

В области Голфа известно свыше 140 соляных куполов: из них 19 найдены среди маршей, девять — на дне озер, в 11 случаях местность представляла сочетание болот и мелких озер. В 82 ку­ полах бурение достигло «шапки». В двух случаях, а именно в ку­ пола^ Джип-Хилл и Пайн Айленд, шапка обнаружена непосред­ ственно у поверхности. Соль обнаружена в 93 куполах, в 26 ее присутствие доказано гравиметрической разведкой.

Глубины, на которых была обнаружена «шапка», или не­ посредственно соляной шток, следующие (табл. 40).

236

Таблица 40

Количество солянокупольных структур (по штатам), обнаруженных на определенных глубинах

В 1935 г. из 93 куполов добывалась нефть, из 10 — газ и жид­ кие легкие погоны; 10 куполов, ранее продуктивных, вышли из эксплуатации вследствие истощения. Из шести куполов добыва­ лась сера, три купола перестали давать последнюю. На четырех куполах ведется добыча каменной соли, на одном — гипса, и из четырех куполов извлекалась соляная рапа. Соляные купола и штоки известны в Европе, а также в Иране, однако с крупными нефтепроявлениями они здесь не связаны и структурный тип их несколько отличен от американского. Соляная тектоника чрезвы­ чайно характерна для нашей Эмбенской' области, к которой мы вернемся особо.

Соляные купола подразделяются на две группы: закрытые

иоткрытые, или проткнутые.

Взакрытом куполе соляная масса залегает на более или ме­

нее значительной глубине под земной поверхностью; сверху она бывает прикрыта слоем ангидрита или гипса, а эти последние в свою очередь перекрываются пористым известняком, или до­ ломитом. Эту верхнюю покрышку соляной массы американцы называют «шапкой». Над соляной залежью наблюдается переслаи­ вание куполовидно изогнутых пластов глин и песков. Края, а иногда верхняя часть соли принимают грибообразную форму, где шапка нависает над стволом и примыкающими к нему осадоч­ ными породами, образуя ряд навеса. Пласты, прилегающие к массе соли с боков, по мере приближения к краям купола обна­ руживают иногда столь значительный подъем кверху, что по ок­ ружности купола они оказываются почти вертикальными или даже запрокинутыми. В куполах, расположенных ближе к бе­ регу залива, соляные массы окружены с боков осадочными по­ родами третичного возраста и перекрываются еще более молодыми осадками постплиоценового возраста. В строении куполов, более удаленных от берега, например, находящихся в Северной Луи­

237

зиане, принимают участие породы верхнего мела, которые под­ няты соляными массами и в некоторых случаях бывают выведены на дневную поверхность. Форма куполов чаще всего круглая, реже удлиненная; размеры их невелики. Представление о строе­ нии соляных куполов дают фиг. 84 и 85. На фиг. 84 изображен разрез купола Спин'длтоп, а на фиг. 85 — разрез соляного купола Аркадия, расположенного вдали от берега на севере штата Луи­ зиана; в его строении, как видно из чертежа, принимают участие слои верхнего мела. В ряде куполов соляная залежь не обнару­ жена: очевидно, она находится на очень большой глубине, еще не достигнутой скважинами. Примером такого месторождения является Гуз-крик, расположенный недалеко от г. Хьюстона на берегу Мексиканского залива.

Нефть в соляных куполах скопилась, во-первых, в вершине купола — в его «шапке», во-вторых, непосредственно над нею, в вышележащих песках сводообразно изогнутой песчано-глини­ стой толщи, и, в-третьих, по бокам соляной массы, в песках, подчиненных свите осадочных пород, к ней примыкающих. В Спиндлтопе первоначально разрабатывалась покрышка купола; после ряда лет эксплуатации месторождение было совершенно истощено. В 1926 г. нефть была найдена в глубоких боковых пес­ ках на глубине 1500 м, и месторождение снова ожило. Началь­ ная добыча из вновь открытых горизонтов была около 1600 т в сутки. Добыча из соляных куполов получается, начиная с не­ больших глубин идо глубины свыше 2 км. Глубина ограничи­ вается не техническими возможностями, которые неисчерпаны, а экономическим лимитом глубокого бурения в настоящее время. Американцы верят, что Gulf Coast — неисчерпаемый источник нефти. В Северной Луизиане, Северном Техасе и Южном Аркан­ засе вся нефть получается из пород мелового возраста. Меловая нефть в соляных куполах едва затронута эксплуатацией, а между тем геофизическими изысканиями куполовидные структуры уже прощупаны до глубины около 3 тыс. м.

По глубине залегания соляные купола Голфа разделяют на три категории: мелкие купола, купола средней глубины и глубокозалегающие. В мелких куполах «шапка» лежит на глубине до 200 м от поверхности, а соль — на глубине 250—300 м. Такие купола содержат мало нефти, отражаются на поверхности в виде небольших возвышенностей.

В куполах средней глубины «шапка» залегает на глубине до 400 .ад, а соль — на глубине 400—500 м. Поверхностные возвы­ шения над ними выражены чрезвычайно слабо. «Шапка» и выше­ лежащие пески обыкновенно содержат богатую нефть «фонтан­ ного» типа. Примером таких месторождений являются Спиндлтоп и Хомбль, самые богатые нефтью.

Глубокие купола пробурены на глубину свыше 1000 ле, и все же в них не встречено не только соли, но и «шапки». Они распо­ ложены близ берега моря и никаких возвышений над ними

238

Фиг. 84. Поперечный разрез соляного купола Спиндлтоп в штате Техас

Фиг. 85. Соляной купол Аркадия в штате Северная Луизиана

не наблюдается. Нефть залегает в песках, среди куполовидно изогнутых песчано-глинистых отложений, расположенных, оче­ видно, выше «шапки», которая, быть может, и снабдила их нефтью. Примером месторождений такого типа является уже упоминав­ шийся нами Гуз-крик.

На фиг. 86 представлена схематическая карта распростра­ нения соляных куполов в штатах Техас, Луизиана и берега

239

Мексиканского залива с обозначением расположения соляных куполов.

Если взглянуть на карту (фиг. 86), на которую нанесены все более или менее известные продуктивные в той или иной степени соляные купола, то в их расположении намечается как будто некоторая правильность.

Купола располагаются по двум основным направлениям: по линиям, имеющим простирание с юго-запада на северо-восток, и по линии северо-западного — юго-восточного простирания. Оказывается, с этими двумя основными направлениями совпадает развитие сбросовых зон штатов Техаса и Луизиана. Сбросовая зона, включающая сбросовые линии Balcones fault и Мехиа — Хогбак — Люлинг, имеет направление с юго-запада на северовосток, а сбросовая зона Красной реки1 имеет направление, пер­ пендикулярное первому. Некоторые американские геологи по­ лагают, что в южном Техасе и южной Луизиане оба эти направле­ ния развиты под поверхностью в основных породах, и на пере­ сечении их сидят соляные купола. Самым главным вопросом является, откуда и какими путями попала соль в те места, где она теперь залегает. Для решения этого вопроса потрачено много труда. Пожалуй, ни один вопрос в современной геологии, особенно в нефтяной, не возбуждал такого внимания и интереса, как воп­ рос о происхождении соляных куполов, поэтому мы остано­ вимся на нем несколько подробнее. Кроме того, он имеет большое практическое значение для нас, поскольку наши нефтяные место­ рождения Урало-Эмбенского района тесно связаны с соляными куполами.

При обсуждении этого вопроса были сначала выдвинуты в ка­ честве объяснения две основные идеи: одна, гласящая, что соля­ ные купола — явления, тесно связанные с явлениями извержен­ ного порядка, и другая, — что они образованы действием цирку­ лирующих артезианских вод.

Теория, в основе которой лежит первая идея, предложена была еще в 1904 г. американским геологом Ли Хагером и состоит в сле­ дующем. Движения в земной коре, имевшие место в начале и конце третичного времени и создавшие основные сбросовые зоны, как, например, большой сброс Балконес, разбили породы мело­ вого и каменноугольного возраста, залегающие в основании Бе­ реговой равнины, целой сетью сбросов, которые до поверхности, сложенной мягкими и рыхлыми третичными и в особенности послетретичными образованиями, не дошли и в них затухали.- Сбросо­ вые явления сопровождались усиленной интрузивной деятель­ ностью из области развития массивно-кристаллических пород, подходящих здесь, судя по поднятию Льяно-Борнетт, а также выходам базальтовых жил и ядер в соседней к югу Мексике, до­ вольно близко к земной поверхности. Интрузивные массы в виде

1 Правый приток р. Миссисипи.

240