Геотектонические и фациально-палеогеографические обстановки формирования нефтепроизводящих свит.

В природных условиях залежи нефти и газа в большинстве случаев связаны с осадочными толщами. В таких толщах- коллекторы занимают иногда очень небольшой объем. Толщи осадочных пород с заключенными в них нефтегазоносными, газоносными и пластами называют нефтегазоносными свитами. В подавляющем большинстве разрезов нефтегазоносных областей породы, содержащие нефть или газ или то и другое вместе, не образуется непрерывной пачки. Они чередуются с пластами пород, не содержащих нефтегазоносных пластов.

При сравнительно небольшом количестве типов пород, слагающих нефтегазоносные свиты, последние характеризуются значительным разнообразием сочетаний этих пород. Литологическая характеристика осадочных толщ зависит от геологических условий их образования и, прежде всего, определяется геотектонической жизнью площади осадконакопления. Схематично можно выделить три основные геотектонические обстановки: платформенную, геосинклинальную и переходную обстановку предгорных прогибов. В типично геосинклинальных условиях нефтяные и газовые месторождения почти не встречаются. Поэтому рассмотрим толщи типично платформенных и предгорных областей.

А. В. Ульянов собрал материал по литологии и фациям нефтегазоносных свит большинства нефтедобывающих стран мира. Нефтегазоносные, газоносные и нефтеносные свиты земного шара он сгруппировал в 15 литологических групп. Кроме того, в качестве самостоятельных свит А. В. Ульянов выделил трещиноватые, изверженные и метаморфические породы. Наиболее распространенные нефтегазоносные литофации следующие: а) известняки, доломиты; б) глины (сланцы) с прослоями и линзами песчаников и песков; в) песчаники и пески.

Реже всего нефтегазоносные свиты представлены такими литофациями: а) песчаники с прослоями конгломератов; б) глинами (сланцами ) с прослоями и линзами известняков.

В фациальных группах, выделенных по условиям образования, среди нефтегазоносных свит, наиболее широко представлены нормальные морские осадочные образования, угленосная фация и фация петроцветных отложений. Наименее распространена флишевая фация, которая к тому же не встречается в платформенных условиях.

Обращает на себя внимание широкое распространение среди нефтегазоносных толщ угленосных осадков (11%) и довольно большое распространение соленосных (4%) и пестроцветных (6%) отложений.

В бывшем СССР наблюдается несколько иное распределение залежей нефти и газа по литологии вмещающих толщ. Из 1172 рассмотренных скоплений 74% приходится на долю скоплений, приуроченных к толщам терригенного состава, 18%- к толщам карбонатного и 8% - к толщам терригенно-карбонатного состава.

Приближенным критерием для оценки распространенности той или иной литофации в пределах платформы и геосинклинали может служить отношение числа описанных литофации в предгорных прогибах к такому же числу на платформах. Нефтеносные и газоносные свиты, выраженные в карбонатных литофациях, явно преобладают на платформах ( отношение числа описанных литофаций в предгорных и межгорных областях к числу их на платформах 10/27) . Нефтегазоносные и газоносные свиты, выраженные в песчано-глинистых с карбонатами ( то же отношение 3/3), песчаных, пестроцветных ( отношение 7/7), угленосных (11/13) и соленосных (5/4) литофациях, примерно одинаково распространены на платформах и в предгорных прогибах.

Нефтегазоносные и газоносные свиты, выраженные преимущественно в глинистых (5/1) литофациях, встречаются главным образом в предгорных прогибах. Флишевая литофация наблюдается исключительно в передовых прогибах.

Несколько сложнее вопрос о мощности нефтяных свит. Можно заметить некоторую закономерность изменения мощностей. Она выражается в том, что в предгорных прогибах, как правило, мощность литофации значительно больше, чем в платформенных областях. Исключения объясняются отсутствием фактических данных по мощности соответствующих литофиций.

Вопрос 4.

МОВ: геологические задачи, основы методики, интерпретация временных разрезов:Решаемые задачи: - при поиске и разведки углеводородов; - для определения глубины залегания границ геологического напластования; - для получения информации о литологии, фациальном составе, условий образования и др.

Изучаемая среда сейсморазведки - занимает полупространство, свободной границей которого является земная поверхность. Возбуждаемые на этой поверхности или вблизи нее волны в процессе своего распространения охватывают одну область за другой, проникая во все точки изучаемой среды. Когда распространяющаяся от источника волна встречает на своем пути первую границу, на которой скачкообразно изменяются упругие свойства среды, образуются отраженные или отраженные и преломленные (головные) и проходящие волны.

Отраженные и преломленные волны возвращаются к земной поверхности, проходящие -беспрепятственно идут вниз до тех пор, пока на их пути не встретится вторая граница. На этой границе снова образуются отраженные и при определенных условиях преломленные волны, начинающие свой путь к земной поверхности. Описанный процесс повторяется на каждой границе внутри изучаемой толщи, в результате чего к земной поверхности приходят все новые и новые волны: отраженные, обменные, преломленные, а при соответствующих условиях и дифрагированные.

Отраженные от каждой границы волны проходят путь от источника до точки отражения и от этой точки к земной поверхности, т.е. дважды пробегают толщу, заключенную между земной поверхностью и отражающей границей. Каждому лучу падающей на границу волны соответствуют свой луч отраженной волны и своя длина этого пути. Если отраженные от одной и той же границы волны принимать на различных расстояниях от источника, то время График зависимости времени прихода отраженной волны от расстояния источник — приемник называют годографом отраженной волны для соответствующей отражающей границы. Годограф можно построить, экспериментально изучая времена прихода отраженных волн на различных расстояниях от источника. Для годографа характерно:

- годораф отраженных волн представляет собой симметричую гиперболу, которая расположена над источником, при горизонтальной слоистости;

- минимум годографа смещается в сторону восстания границы. Смещение минимума возрастает с увеличением угла наклона границы и глубины ее залегания;

- с глубиной годограф выполаживается, т.к. отраженные волны от неглубоких горизонтов приходят вслед за прямыми и поверхностными волнами, интенсивность которых на несколько порядков выше и минимальная глубина, на которой м.б. замечены отражения 100-400 м, хотя мах глубина до 10-ов км;

Годограф волны, отраженной от кровли пласта или пачки слоев, содержит информацию о скорости в толще, залегающей выше кровли. Годограф волны, отраженной от подошвы пласта или пачки слоев, содержит информацию о той же толще и дополнительно о скорости в пласте или пачке слоев. Совместное исследование соседних пар годографов может, следовательно, дать сведения о скорости в пласте или пачке слоев. На этом и основывается изучение распределения скорости по глубине и в плане.

Годограф отраженных волн не содержит информации о скорости волн в породах, залегающих ниже отражающей границы. Динамические характеристики отраженных волн — амплитуды, форма импульса — дают возможность оценить лишь акустическую контрастность границы (различие в акустических жесткостях контактирующих пород) и в принципе поглощающие свойства той среды, которую прошла отраженная волна.

Количественная интерпретация годографов и временных разрезов начинается с изучения скоростного разреза и определения средних скоростей ( ) толщ пород над каждой из выявленных отражающих и преломляющих границ. Далее временные разрезы преобразуются в глубинные, т.е. определяется геометрия разреза (глубины залегания, углы наклона ( )) и распределение пластовых, средних, граничных скоростей по профилю и глубине. Заключительным этапом является геологическое истолкование результатов, для чего используется вся геологическая информация, данные бурения и геофизических исследований в скважинах (ГИС). Оно заканчивается построением сейсмогеологических разрезов, называемых так потому, что это фактически структурно-геологические разрезы, но построенные по данным сейсморазведки и ГИС. Кроме того, строятся структурные карты.

Определение скоростей: Для трансформации временных разрезов в глубинный необходимо знать скорости. Также для правильной геологической интерпретации важно знать распределение скоростей в среде. Ее определяют с помощью сейсмического каротажа и по годографам отраженной волны.

Способы выделения полезных волн на фоне помех: волны-помехи мешают получению информации о среде, которую несут полезные волны. Многоканальная система наблюдения: при увеличении глубины исследований интенсивность отражений убывает вследствие потери энергии за счет отражения-преломления, рассеивания, поглощения. Это приводит к уменьшению уровня сигнал – помеха =>система однократного перекрытия не эффективны и применяют системы многократного перекрытия, которые используются в методе общей глубинной точки (МОГТ). Общая глубинная точка – это участок границы в районе этой точки на отражаемой поверхности, кот. является общей точкой для всей совокупности трасс формирующих сейсмограмму. МОГТ: применяется при поиске м-ий нефти, газа, углей. Суть этого метода: многократно прослеживается отражение волн при разном положении источника и приемника. В простейшем случае реализуются наблюдения, когда пункт возбуждения фиксирован и находится в начале координат – это годограф общего пункта возбуждения. Годограф ОГТ– это годограф волн, прокоррелированных на сейсмограммах ОГТ. Сейсмограммы ОГТ формируются выборкой каналов с сейсмограмм общего пункта взрыва, т.е. набор полевых данных с общего пункта возмущения.

Вопрос 2.

Геометрическая и кинематическая систематика разломов, механизмы образования разломов и трещин различных типов.

Разломы-разрывы со смещением. По кинематике делятся на 6 основных групп: сбросы, взбросы, сдвиги, раздвиги, надвиги и покровы.

Основные эл-ты разломов:

Характерискика разломов

1) Пространственное положение разломов определяется простиранием и подением плоскости сместителя (по углу падения):

-Вертикальные – 80 градусов

-Крутопадающие - > 45 или 60 гр

-Пологопадающие - > 30гр

2) По соотношению простирания сместитеся к простиранию слоистости:

-Поперечные

-Продольные

-Косые

3) по падению плоскости сместителя: -Согласные

-несогласные

Согласный (а) и несоглас­ный (б) взбросы в вертикальном разрезе

Сбросы

Разрывное нарушение при котором поверхность разрыва наклонена в сторону опущенного крыла.

Параметры сброса: лежачее крыло (приподнятое - А), висячее крыло (опущенное - Б), плоскость сместителя (В), угол падения сместителя (a), вертикальная амплитуда (а1-б2), горизонтальная амплитуда (б1-б2), стратиграфическая амплитуда (а4-б1), горизонтальный отход (а3-б2), вертикальный отход (а2-б1)

Типизация сбросов по направлению движения крыльев:

1 - прямой сброс; 2 - обратный; 3a, 3b - шарнирный; 4 - цилиндрический (переходящий во взброс на глубине).

По направлению движения крыльев выделяются: прямые, обратные, шарнирные и цилиндрические сбросы.

По взаимному расположению сбросов в плане различают: параллельные, радиальные и перистые.

Образование сбросов.

Все смещения горных пород по поверхностям разрыва происходят в условиях разнонаправленного или однонаправленного, но различного по амплитуде и скорости смеще­ния блоков. Смещения могут происходить одновременно с образо­ванием разрыва или значительно позже. Из соотношения движений крыльев наклонных сбросов устанавливается, что между крыльями образуется «зияние», т. е. нарушенные слои как бы отходят друг от друга (см. рис. 188). Образование «зияния» вызывается растя­жением участков земной коры, в которых образуются сбросы.

Рис. 204. Схемы образования сбросов при хрупком разрушении, вызванном; сжатием (а) и растяжением (б); при вязком разрушении, вызванном растя­жением (в).

Р — направление действующих сил; σ1, σ2, σ3 — максимальные нормальные напряжения; τ max — максимальные касательные напряжения; двойные линии — сбросы

Разрушение возможно хрупким путем (отрыв) или вязким (скалывание). В обоих случаях, кроме того, действует сила тяжести, направленная вниз.

При образовании сбросов, связанных с хрупким разрушением пород, отрыв практически происходит мгновенно, но последующее смещение крыльев может растянуться на значительные интервалы времени, измеряемые не только тысячами, но и нередко миллиона­ми лет, что подтверждается широким развитием конседиментационных сбросов. При этом происходит разрядка напряжений в приле­гающих к сместителю породах, чем и обусловлены относительно большие расстояния между крупными хрупкими разрывами. Дей­ствие растягивающих усилий вызывает широкое развитие трещин отрыва, в зонах концентрации которых при воздействии силы тя­жести происходит образование поверхности смещения. Для хруп­ких разрывов характерно присутствие мощных полос раздроблен­ных пород и крупнообломочных брекчий трения.

Сбросы, образующиеся при вязком разрушении пород, в усло­виях преобладающих растягивающих усилий развиваются по од­ному из максимальных касательных напряжений (рис. 204, в). На­растание амплитуды смещения происходит постепенно и нередко при нагрузках ниже пределов прочности пород вследствие ползу­чести. Образующиеся разрывы могут быть сближены и сопровождаться многочисленными параллельными трещинами скалывания, в их сместителях возникают не крупнообломочные тектонические брекчии, а тонко растертые милониты. При вязком разрушении τ max образует острый угол с осью σ1 и тупой с σ3, причем напряжения по оси σ1 обычно связаны с гравитацией, а по оси σ3 — с тек­тоническими нагрузками.

Помимо описанных разновидностей сбросов у земной поверхно­сти широко распространены разрывы, связанные с действием силы тяжести. Такие сбросы ограничивают обвалы, оползни и другие, подобные явления.

Взбросы.

Взбросами называют­ся нарушения, в которых поверхность разрыва наклонена в сто­рону приподнятого крыла.

Схема взброса в разрезе

По направлению перемещения крыльев выделяются три вида взбросов: прямые, обратные и шарнирные.

По взаимному расположению в плане различают ступенча­тые, радиальные и перистые взбросы.

Взбросы, как и сбросы, по отношению ко времени образования нарушенных ими осадочных толщ делятся на конседиментационные и постссдиментационны.

Происхождение взбросов.

Строение взбросов хаарктеризуется перекрытием одного крыла другим, указывающим на сближение крыльев в обстановке об­щего сжатия. Последнее вызывается горизонталь­ным тектоническим давлением, нередко далеко превышающим пределы прочности пород. При образования взбросов почти всегда существует обстановка всестороннего сжатия причем ось σ1 (максимального главного нормального направ­ления) располагается горизонтально и связана с тектоническим давлением; ось σ3 (минимального главного нормального напряже­ния) ориентирована вертикально и соответствует силе тяжести; промежуточная ось σ2 горизонтальна (рис. 209).

Рис. 209. Схема образования взбросов при вязком разрушении пород.

Развиваются взбросы главным образом в районах с линейной складчатостью и при горизонтальной ориентировке σ1 вкрест про­стирания осей складок по двум или одному направлению под уг­лом к направлению складок. Для повышения касательных напря­жений важна разность значений σ1 и σ3. Так как с глубиной по мере увеличения значения силы тяжести будет расти величина вертикального напряжения (σ3), а разность между σ1 и σ3 уменьшаться, как бы ни было велико горизонтальное тектоническое дав­ление (σ1), такие соотношения приводят к тому, что взбросы раз­виваются преимущественно вблизи земной поверхности и, если σ3 станет равным промежуточному напряжению σ2, вместо взбросой начнут образовываться сдвиги.