Условия формирования нефтяных месторождений

Проведенные детальные гидрогеологические исследования водонапорной системы Бухаро-Хивинской газонефтеносной области позволяют выделить ряд этапов, воспроизводящих развитие сложной системы связей. 1. Этап, предшествовавший возникновению залежей углеводородов. 2. Этап формирования залежей углеводородов. 3. Этап, последовавший за образованием залежей углеводородов. Восстанавливая перечисленные этапы, будем пользоваться только полученным фактическим материалом и его интерпретацией. ЭТАП, ПРЕДШЕСТВОВАВШИЙ ВОЗНИКНОВЕНИЮ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ Этап предшествовавший возникновению залежей углеводородов, охватывающий, главным образом, третичный период, в гидродинамическом отношении может быть охарактеризован условиями весьма затрудненного водообмена. Весь мезозойский комплекс осадков был очень слабо промыт. Современной области питания в виде высоко приподнятых горных сооружений Гиссарского хребта на рассматриваемом этапе не существовало. Эта палеообласть питания отличалась невысокими абсолютными отметками, недостаточными для образования зоны вечных снегов. В гидрохимическом отношении рассматриваемый этап до формирования залежей углеводородов отличается развитием сравнительно минерализованных вод с общей минерализацией для юрского водоносного комплекса мало отличной от современной (порядка 70—120 г/л). Для меловых водоносных горизонтов общая минерализация подземных вод составляла около 40—50 г/л. Более слабо минерализованных вод в то время, вероятно, не существовало. Геотермические условия мало отличались от современных. При этом температурный режим потенциально газонефтеносных горизонтов в общем соответствовал 70—100° С, что благоприятствовало быстрому достижению предела газонасыщения водонасыщенной среды. Из только зарождавшихся и возникавших прогибов усиленно мигрировали растворенные углеводороды; постепенно происходило уравнивание концентрации углеводородов в подземных водах между многочисленными очагами их генерации и путями поступления. Вполне вероятно существование иных областей питания водонапорной системы, располагавшихся на юге от изучаемого района. Это должно было способствовать интенсификации процесса миграции углеводородов в пассивной форме (совместно с подземными водами), поступавшими из области современного Каракульского прогиба. Достижению предельного газонасыщения подземных вод благоприятствовали следующие факторы: 1. Наличие достаточно мощных глинистых покровов турона и сенона еще не разбитых флексурно-разрывными нарушениями. 2. Высокая минерализация пластовых вод, для которых характерны сравнительно низкие коэффициенты растворимости углеводородных газов. 3. Благоприятный температурный режим, также соответствовавший наиболее низким коэффициентам растворимости углеводородов.4. Наконец, наиболее важный фактор в условиях взаимодействия трех предыдущих заключался в интенсивной генерации и поступлении в изучаемый район углеводородов. Таким образом, главной особенностью этапа, предшествовавшего возникновению залежей углеводородов, является полное преобладание факторов, благоприятствовавших непрерывному их концентрированию. Приведенные положения вполне соответствуют фактическим данным по минерализации подземных вод юрских и меловых горизонтов, их газонасыщению (особенно газонасыщение вод юрского комплекса), геотермическим условиям, а также выводу о времени начала новейших тектонических движений, приведших к сравнительно недавнему подъему Гиссарского хребта — этой основной современной области питания. Следует подчеркнуть, что восстановлению этапа, предшествовавшего возникновению залежей углеводородов, существенно помогает почти не затронутая агентами разрушения обстановка почти предельной газонасыщенности юрского водоносного комплекса. Это та первозданная обстановка, господствовавшая и в более высоких стратиграфических горизонтах, но сильно изменившаяся в последующей геологической истории. ЭТАП ФОРМИРОВАНИЯ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ Этот этап не отделен от предыдущего какой-либо резкой границей во времени. Оба они взаимосвязаны. Из приведенного огромного фактического материала по водонапорной системе в целом не трудно видеть, что вряд ли можно рассматривать этап формирования залежей углеводородов как единый кратковременный акт. Скорее всего по своему характеру анализируемый этап представляет собой обширный и сравнительно длительный процесс все нарастающей борьбы различных агентов формирования и разрушения залежей углеводородов. Под этапом формирования залежей углеводородов мы понимаем качественный скачок, подготовленный предыдущими неустойчивыми процессами локально возникавших очагов выделения свободной газовой фазы из раствора и концентрирование тонкррассеянной нефтяной эмульсии, выделявшейся из растворенного состояния в воде. Во времени этап активного формирования залежей следует отнести к концу третичного и началу четвертичного периодов — ко времени ранней фазы оживления активной тектонической жизни района. Общий подъем изучаемого района сопровождался формированием крупных выступов и локальных положительных структур. Водонапорная система, предельно насыщенная растворенными газами, испытав определенный подъем и связанное с ним снижение пластового давления до величин, сопоставимых с давлениями насыщения, становится ареной усиленного выделения углеводородов из раствора. Здесь следует отметить взаимосвязь между различными элементами механизма формирования залежей углеводородов:) нарастание давления насыщения до величины пластового давления (или снижения величин пластового давления до величин давления насыщения); 2) образования локальных положительных структурных поднятий, сложенных проницаемыми породами и надежно перекрытых глинистыми покрышками. Из предыдущих глав по литолого-фациальным особенностям водовмещающих пород, по тектонике и гидрогеохимии, видно, что Бухаро-Хивинская область отличается счастливым стечением перечисленных выше факторов. Особенно благоприятны меловые горизонты, отличающиеся своими хорошими песчано-алевритовыми коллекторами. При рассмотрении тектонической схемы района становится понятной роль многочисленных локальных структур в процессе улавливания активно выделившихся углеводородов из раствора. Поскольку процессы газовыделения из раствора происходили в пористой среде, то надо полагать, что они отличались замедленным темпом. Кроме того, само всплывание свободных пузырьков и микроконцентраций жидких углеводородов по направлению к водоупорной кровле заметно усложняет образование свободных газовых и нефтяных скоплений. В данных условиях вполне вероятна струйная миграция на очень недалекие расстояния от наивысших точек ловушек. Такого рода «короткие перебежки» периодически возникавших струек углеводородов по направлению к своду куполов, безусловно, ускоряли общее течение процесса формирования промышленных залежей. Рассматриваемый этап формирования залежей углеводородов можно разбить на несколько подэтапов, отличавшихся определенными особенностями. В частности, не загромождая деталями общий ход восстановления происходивших процессов, укажем только на вертикальное перемещение арены деятельности наиболее активной фазы формирования газовых залежей. Задолго до времени начала общего подъема района давление насыщения наиболее глубоких юрских водоносных горизонтов достигло больших величин и здесь формирование залежей началось значительно раньше, чем в более высоких меловых горизонтах. В меловых же горизонтах активный процесс формирования связан главным образом с подъемом района. В этих условиях некоторое ненасыщение верхних горизонтов уже перестало быть препятствием для их включения в общий процесс газовыделения из раствора. Активный этап формирования залежей был нарушен тем же основным агентом, который его и вызвал — фазой активизации тектонической жизни района. Дальнейшее развитие этой фазы привело к образованию высоко приподнятой области питания в пределах Гиссарской горной страны и прилегающей к ней территории. Наряду с этим стали возникать флексурно разрывные нарушения различной амплитуды. Другими словами, агенты разрушения залежей углеводородов приобрели очень большую активность.

В конце активного этапа формирования залежей углеводородов, далеко не завершенного, поскольку не все ловушки были заполнены до замков, стали все более и более проявляться признаки общей смены гидрогеологического режима. Через определенное время начавшаяся инфильтрация пресных вод в недавно возникшей высоко приподнятой области питания привела к перемещению флюидов, генетически связанных с залежами углеводородов, по направлению к областям разгрузки. Вполне понятно, что вторжение пресных вод происходило селективно в соответствии с различным характером коллекторов. Трудно преувеличить роль коллекторов в последующих этапах разрушения залежей углеводородов, поскольку хорошо проницаемые породы становятся наиболее уязвимыми для агентов разрушения углеводородов. ЭТАП, ПОСЛЕДОВАВШИЙ ЗА ОБРАЗОВАНИЕМ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ Этап, последовавший за образованием залежей углеводородов, наиболее тесно связан с предыдущими этапами. Следует отметить, что если для восстановления предыдущих этапов приходилось в известной мере строить гипотезы, хотя и на основе фактических данных, то для рассмотрения последнего этапа приведенные данные по динамике, гидрохимии и растворенным газам рисуют точную картину. Прежде всего следует отметить резкое усиление гидродинамических условий в связи с новейшими контрастными неотектоническими движениями в эпиплатформенной орогенической зоне. Общая амплитуда перемещения области питания над наиболее погруженными элементами системы соответствует по современным взглядам приблизительно 10—12 км. В результате подъема Гиссарского хребта произошло активное вторжение пресных вод, постепенно промывших проницаемые пласты. Наиболее контрастная смена пластовых вод произошла в меловых, хорошо проницаемых горизонтах. Заметно меньше промыты плохо 'проницаемые породы юрского водоносного комплекса. Современный гидрогеологический этап в пределах Бухаро-Хивинской газонефтеносной области характеризуется сосуществованием уцелевших от разрушения залежей углеводородов меловых горизонтов с водами им чуждыми. Из изложенного очевидно, что уцелело небольшое количество залежей, особенно в верхнемеловых горизонтах. Многочисленные «пустые» структуры по верхнему мелу были заполнены углеводородами, а затем последние подверглись разрушению. Для анализируемого этапа весьма характерны усиленные процессы разрушения залежей. В этой обстановке важную роль играют процессы переформирования. Последние связаны как с многочисленными тектоническими нарушениями, сопровождающимися подъемом отдельных газосодержащих блоков и разрушением покрышек залежей, так и с пассивной миграцией углеводородов в виде шлейфов на путях стока подземных вод. Обнаружение в IX горизонте весьма активной окислительной обстановки свидетельствует о продолжающемся усилении разрушения залежей. Вряд ли подлежит сомнению, что наличие кислорода в IX горизонте связано с проникновением вод речных потоков по тектоническим нарушениям. Важная роль разломов в геологической истории района показана исследованиями геологов (Бабаев и др., 1962). Несколько замечаний о возможности вертикальной струйной миграции и о ее роли в процессах формирования и переформирования Газлилских залежей. Этот вопрос представляет большой интерес в связи с казавшимся ранее парадоксальным фактом обнаружения газовой залежи с мировыми запасами в предельно возможных окислительных условиях. Понятно поэтому стремление многих объяснить этот факт. Представляется, что проведенные гидрогеологические исследования пролили свет и на этот вопрос. Действительно, все сказанное выше свидетельствует о том, что газовые залежи Газли находятся в тесной генетической связи с водонапорной системой, и в данном случае нет надобности для установления механизма формирования этих залежей привлекать теорию дальней струйной миграции В П. Савченко (1958). Безусловно, наиболее удобно объяснить сосуществование залежей IX и X горизонтов с генетически чуждыми им водами вертикальной струйной миграцией из нижних горизонтов — XIII—XI. Однако нельзя допускать, будто залежи меньшие, не заполняющие полностью ловушку, могут породить залежи во много раз большие. Если даже весь газ из XIII или XII горизонтов перекочевал бы (струйно) в IX и X горизонты, то его не хватало бы для заполнения занятого газом объема. Кроме того, следует учесть, что залежи XIII, XII и XI горизонтов все же заполняют ловушки. Можно возразить, что струйная миграция могла происходить в условиях постоянного питания газом за счет коренных залежей. Но в таком случае необходимо, чтобы воды, питающие эти коренные залежи, были геохимически молодыми, предельно насыщенными растворенными газами.