Разломы

Трещина — это разлом горных пород, происходящий без смещения одной части относительно другой (см. рис. 5.15). Трещины в осадочных породах улучшают их свойства как пород-коллекторов. Они повышают пористость (объем запасаемых флюидов) и проницаемость (способность флюидов проникать сквозь породу). Любая порода, имеющая трещины природного происхождения, может стать породой-коллектором.



Сбросы — это разломы в породах, в которых одна часть смещена относительно другой (см. рис, 5.16). Сбросы классифицируются по относительному смещению одной из сторон (см. рис. 5.17) Сбросы по падению — перемещения породы преимущественно вверх и вниз, в то время как сбросы по простиранию — перемещения по горизонтали. Диагональные разломы характеризуются примерно одинаковым перемещением как по падению, так и по простиранию.

Сторона сброса, простирающаяся под его плоскостью, называется лежачим боком (см. рис. 5.18), а сторона, выступающая над поверхностью сброса, — это висячий бок. Восходящее вертикальное перемещение по падению называется высотой сброса (см. рис. 5.19). Сторона сброса, уходящая вниз, называется опущенным крылом, уходящая вверх — взброшенным крылом.

Существует два вида сбросов: нормальный и обратный. Если висячий бок переместился вниз относительно лежачего, то это нормальный сброс по падению (см. рис. 5.20). В таком случае пласты разделяются и отрываются друг от друга. Нормальный сброс можно определить по отсутствующему, или потерянному, слою (или нескольким слоям) породы (см. рис. 5.21).

Ряд параллельных нормальных сбросов образует морфоструктуру, называемую горстом или грабеном (см. рис. 5.22). Грабен — это опущенный блок между двумя нормальными сбросами, горст — хребет, располагающийся между двумя грабенами. Их размеры в поперечнике могут меняться от нескольких сантиметров до десятков километров.

Если же висячий бок сброса переместился вверх относительно лежачего, то это — обратный сброс по падению. В случае обратного сброса некоторые пласты пород перекрываются. При бурении скважины через такой сброс можно дважды встретить один и тот же пласт породы, что называется двойным слоем (см. рис. 5.23).

Надвиг — это обратный сброс, в котором угол между поверхностью сброса и горизонтальной плоскостью составляет менее 45° (см. рис. 5.24). При надвиге висячий бок (верхняя часть) надвигается на лежачий (нижнюю часть). В земной коре есть территории, где висячий бок надвигался на лежачий на протяжении многих десятков километров. Например, цепь обширных надвигов, называемая тектоническим поясом Скалистых гор, располагается вдоль восточной их части и содержит в себе множество нефтяных и газовых ловушек.

Нормальный сброс по падению происходит в том случае, когда на породы действуют силы растяжения, и наоборот, обратный сброс по падению образуется под действием сил сжатия при сокращении пород (см. рис. 5.25). При растяжении земной коры образуются нормальные сбросы с горстами и грабенами, а при сжатии — обратные сбросы со смещением, надвиги и складки, такие как синклинали и антиклинали.

Сбросы могут быть активными и неактивными. Когда сброс приходит в движение, он может стать источником ударных волн, называемых землетрясением. Многие сбросы произошли длительное время назад и в настоящее время неактивны. Например, два обширных сброса в Оклахоме, Сенека и Нема-ха, были активны сотни миллионов лет назад.

Сбросы по падению, вследствие смещения пород-коллекторов, являются причиной образования ловушек (см. рис. 5.26). При этом сброс должен быть непроводящим, т. е. должен препятствовать прохождению флюидов вдоль или поперек него. Непроводящий сброс служит ловушкой для нефти и газа, мигрирующих вдоль коллектора. Ловушки, обусловленные наличием сброса, широко распространены, однако относительно малы, так как простой сброс линеен и не имеет боковых сторон для хранения больших объемов нефти. Месторождение Бридж-Пул в Санта-Пауле (штат Калифорния) представляет собой ловушку, образованную сбросом (см. рис. 5.27). Порода-коллектор — это песчаник олигоценового возраста формации Сеспе, который перекрывается сбросом Санта-Клара. Самым крупным месторождением нефти на территории Англии является месторождение Уитч-Фарм, расположенное к юго-западу от Лондона на побережье Саут-Дорсет. Вдоль берега можно увидеть природные выходы нефти. Месторождение было открыто в 1973 г., его ловушка образовалась благодаря сбросу, который прорезал коллекторы, состоящие из Шервудского песчаника (см. рис. 5.28). В ней содержится 286 млн бар. (45 млн куб. м) нефти.

Сброс по простиранию можно описать как горизонтальное смещение одной части пород относительно другой (см. рис. 5.29). Если противоположная сторона сброса смещается вправо, то это — правосторонний сдвиг, если влево — левосторонний. Сброс Сан-Андреас в Калифорнии является активным правосторонним сбросом со смещением по простиранию. В длину он простирается на сотни километров и за всю историю существования сместился на десятки миль.

Месторождение Потреро в Калифорнии (см. рис. 5.30) сформировалось в антиклинали в подземных песчаных породах. Вследствие правостороннего сброса Потреро гребень складки сместился на 1200 фут. (365 м).

Под землей наклонные блоки сброса могут стать крупными нефтяными ловушками. В течение геологического времени горизонтально залегающие осадочные породы (см. рис. 5.31а) были разломаны нормальными сбросами, в результате образовались крупные наклонные блоки, ограниченные сбросами (см. рис. 5.31б). Некоторые блоки сложены породами-коллекторами. Позднее, после наступления моря, наклонные породы оказались покрытыми сплошной породой, представляющей собой сланцы или соль (см. рис. 5.31в). Затем сформировавшиеся нефть и газ мигрировали вдоль породы-коллектора до контакта с покрывающей породой либо с непроводящим сбросом.

Месторождение Статфьорд, крупнейшее в Северном море, располагается как в британском, так и в норвежском его секторах. Оно было обнаружено с помощью сейсмических исследований, а его разработка началась в 1974 г. Ловушка представляет собой наклоненный на запад блок, ограниченный сбросами (см. рис. 5.32). Обе породы-коллектора — очень пористые и проницаемые Брентские и Статфьордские песчаники толщиной 100—200 м. Изолирующей породой является покрывающий сланец. Предполагаемая добыча составляет 3 млрд бар. (500 млн куб. м) светлой малосернистой сырой нефти.