Комбинированные нефтяные ловушки

Комбинированные ловушки сочетают в себе элементы как структурных, так и стратиграфических ловушек, например в месторождении Хьюготон в северно-западной части Техаса.



Когда образуется антиклиналь или купол (см. рис. 12.29а), ее гребень всегда подвергается наибольшей эрозии. Поэтому с верхней части структуры могут быть удалены почти все потенциальные коллекторы (см. рис. 12.29б). Позднее территория покрывается морем, происходит накопление отложений, в результате эродированная структура скрывается под новыми пластами (см. рис. 12.29в). Когда нефть мигрирует вверх по породе-коллектору, она остается в ловушке под угловым несогласием. Так как крылья структуры продуктивны, в отличие от гребня, такая структура называется антиклиналью с эродированной сводовой частью, или просто размытой (эродированной) антиклиналью.

Месторождение Оклахома-Сити, находящееся южнее одноименного города, залегает в эродированной антиклинали. Обширный, протянувшийся с севера на юг сброс по простиранию (сброс Немаха) повлек за собой образование складок в осадочных породах и возникновение крутого купола к западу от сброса (см. рис. 12.30). Большая часть потенциальных коллекторов эродировала с верхней части структуры, оставив поверх гранитного фундамента угловое несогласие и только Арбаклский известняк в качестве коллектора. Территория была покрыта морями, что снова привело к отложению осадочных пород. И несогласие и структура опять подверглись поднятию, образуя плоский купол на поверхности в юго-восточной части Оклахома-Сити. Позднее газ и нефть мигрировали в 29 коллекторов под угловым несогласием, а также в Арбаклский известняк на вершине купола.

В 1928 г. Indian Territory Illuminating Oil Company закартировала едва различимый на поверхности купол (см. рис. 12.31) и пробурила первую скважину у свода структуры. Скважина оказалась фонтанирующей и давала 6500 бар. (1000 куб. м) нефти в день, при этом нефть содержалась в Арбаклском доломите ордовикского возраста на глубине 6600 фут. (2000 м). Несмотря на то что Арбаклский доломит был самым верхним слоем структуры (см. рис. 12.30 и 12.32), из него получили всего 18 млн бар. (3 млн куб. м) нефти, скважина, открывшая месторождение, уже к концу 1928 г. стала давать воду. Если бы бурение производилось в центре структуры, то можно было обнаружить гораздо больше богатых нефтеносных и газоносных зон.

В 1930 г. Indian Territory Illuminating Oil Company пробурила первую скважину далеко на юг от Арбаклского доломита и назвала ее «Мэри Сьюдик». Эта скважина оказалась первой при исследовании Уилкокского песчаника ордовикского возраста — очень однородной породы с пористостью 20—30%. Скважина выбрасывала 0,2 млрд куб. фут. (6 млн куб. м) природного газа и 20 тыс. бар. (3200 куб. м) нефти в день. Так как Уилкокский песчаник является слабо сцементированной породой, вместе с нефтью и газом на поверхность поступало большое количество песка, что препятствовало функционированию противовыбросовых превенторов по управлению скважиной. Так, города Норман к югу и Оклахома-Сити к северу были залиты нефтью в течение 11 дней. В конце концов скважину, которая получила название «Бешеная Мэри Сьюдик», удалось взять под контроль, закрепив на ее верху клапан.

Уилкокский песчаник является наиболее богатым коллектором в структуре (см. рис. 12.30 и рис. 12.33), его суммарные промышленные запасы составляют более 250 млн куб. бар. (40 млн куб. м) нефти. Общие запасы месторождения Оклахома-Сити равны 755 млн бар. (120 млн куб. м). Как и Восточно-Техасское месторождение, Оклахома-Сити разрабатывалось в 1930-е годы на основе принципа неограниченной добычи. В результате рынок был переполнен сырой нефтью и ее цена упала до 16 центов за баррель.



Соляной купол — это структура грибообразной формы, состоящая из соляного массива, ширина которого обычно измеряется милями, Он поднимается из глубины на поверхность сквозь покрывающие осадочные породы (см. рис. 12.34). Соль, преимущественно галит, представляет собой твердое вещество, которое под давлением превращается в вязкую жидкость, способную медленно течь. Соляной слой образуется при испарении воды. Когда происходит отложение песков или сланцев поверх соляного слоя, они оказывают на него давление, при этом соль поднимает наиболее слабые участки покрывающей породы. Поднимаясь вверх, она прорывается сквозь осадочные породы и образует протыкающий купол, Так как плотность соли меньше, чем плотность окружающих отложений, еще одним фактором, способствующим подъему, становится плавучесть.

Соль преимущественно представляет собой галит, который очень легко растворим. Большие объемы соли растворяются, когда поднимающийся соляной купол приходит в контакт с влагой, содержащейся в окружающих отложениях, однако от 1 до 5% соли составляет нерастворимый ангидрит. При растворении соли на поверхности купола остается нерастворимый слой, называемый вскрышей (см. рис. 12.34). Мощность вскрыши варьируется от 100 до 1000 фут. (30—300 м). Вследствие действия бактерий и химических реакций некоторая часть ангидрита преобразуется в гипс, известняк, доломит и серу. Вскрыша обычно сильно расчленена и имеет кавернозные поры.

Многие подземные соляные купола на поверхности представляют собой возвышения диаметром 1—2 мили (1,6—3,2 км). Наиболее значимое из них — Эйвери-Айленд в штате Луизиана — имеет высоту 150 фут. (50 м), а соль находится всего лишь в 16 фут. (5 м) ниже поверхности.

Бурение соляных пластов можно проводить в двух местах (см. рис. 12.35). Все коллекторы, например песчаники, лежащие на небольшой глубине над соляным куполом, также являются куполообразными. У вершины соляного купола поднятие может привести к появлению в покрывающих осадочных породах нормальных сбросов, иногда образующих грабены, и затем — сбросовых ловушек. Так как вскрыша — трещиноватая и пористая порода, она может выступать в качестве нефтеносного коллектора. Вдоль крыльев соляного купола коллекторы после поднятия и воздействия на них протыкающим куполом образуют ловушки, закрытые непроницаемым куполом.

В отдельных соляных куполах обычно имеется множество нефтяных ловушек. Бей-Маршанд — это соляной купол, расположенный на мелководье Мексиканского залива к югу от Нового Орлеана (см. рис. 12.36). Этот купол образовал более 125 отдельных нефтеносных коллекторов, и его суммарные промышленные запасы составляют 615 млн бар. (98 млн куб. м) нефти. Бей-Маршанд является частью соляного хребта, протяженность которого 27 миль (43 км), в него также входят Калу-Айленд и Тимбалье-Бей.

У некоторых соляных куполов вверху есть соляные выступы. В выгнутых вверх слоях песчаника под соляными выступами образуются богатые нефтегазовые коллекторы. У соляного купола Барберс-Хилл в Техасе (см. рис. 12.37) соляные выступы расположены со всех четырех сторон. Суммарные промышленные запасы только в ловушках под выступами составляют более 100 млн бар. (16 млн куб. м) нефти.

Большая часть дна Мексиканского залива подстилается участками Луэннской соли юрского периода. Луэннская соль также залегает на обширных территориях береговых равнин в Техасе, Луизиане, Миссисипи, которые во время отложения солей были покрыты водами Мексиканского залива. Соль образовала более 500 куполов вдоль всех береговых равнин залива, а также на его дне.

Спиндлтопский соляной купол недалеко от Бомонта (штат Техас) (см. рис. 12.38) был первым соляным куполом, на котором удалось осуществить бурение для добычи нефти (в 1901 г.). До этого момента в мире не было обнаружено высокопродуктивных месторождений. В США никому еще не удавалось получить фонтанирующую скважину к западу от Миссисипи — из всех пробуренных скважин нефть требовалось выкачивать насосом.

На поверхности Спиндлтопский купол выражен большим возвышением, на котором отмечены выходы газа. Скважина, пробуренная на вершине этого возвышения, в 1901 г. достигла глубины чуть более 1000 фут. (300 м). Вскрыша оказалась сильно кавернозным доломитом, находящимся под большим давлением. Скважина зафонтанировала, ознаменовав открытие первого в мире крупного нефтяного фонтана высотой до 100 фут. (30 м) над дерриком с ежедневным уровнем добычи 100 тыс. бар, (16 тыс. куб. м) нефти черно-зеленоватого цвета. Эти показатели превысили совокупную добычу из всех остальных скважин США.

В течение последующих 9 месяцев сквозь Спиндлтопскую вскрышу было пробурено еще 64 скважины, и все оказались фонтанирующими. Ho затем добыча нефти из Спиндлтопского купола резко снизилась, и к 1903 г. коллектор был истощен в результате неограниченной эксплуатации. Только в 1925 г. были обнаружены более глубоко залегающие запасы нефти вдоль крыльев купола. Суммарные запасы Спиндлтопского купола составили более 49 млн бар. (8 млн куб. м) нефти из вскрыши и 82 млн бар. (13 млн куб. м) из боковых ловушек. Это было первое в мире крупное нефтяное месторождение.

Спиндлтопская нефть послужила импульсом к возникновению более чем 100 нефтяных компаний, осуществляющих бурение, добычу, транспортировку, переработку и/или продажу нефти, среди которых Gulf and the Texas Company (Texaco). Сырая нефть стала дешевой и обильной, а бензин — популярен как топливо для двигателей внутреннего сгорания. Соляные купола также были обнаружены в Канзасе, Юте и Мичигане, однако они оказались непродуктивными.

Цехштайнская соль — это мощный соляной слой пермского возраста, подстилающий Северное море, который служит источником образования соляных куполов. До обнаружения в 1959 г. на суше в Нидерландах гигантского газового месторождения Гронинген на Северном море вообще не велось никаких разведочных работ. В конце 1960-х годов в Северном море было пробурено более 200 разведочных скважин. В южном секторе, принадлежащем Великобритании, обнаружили несколько малых месторождений, однако большая часть скважин оказались сухими. Многие компании игнорировали Северное море, пока в 1969 г. скважина, пробуренная Phillips Petroleum, не дала фонтан нефти высотой 600 фут. (183 м) над Экофискским соляным куполом в норвежском секторе. Это было первым значительным открытием в области нефтедобычи на территории Северного моря. Порода-коллектор, Экофискский мел, имеет пористость 25—48%, но является проницаемой только благодаря трещиноватости, вероятно, вызванной подъемом соляного купола. Проницаемость мела составляет всего 1—5 мд, но с учетом трещин — 1—100 мд. Покрывающей породой является сланец. Суммарная добыча на месторождении Экофиск составит 1,7 млрд бар. (270 млн куб. м) нефти и 3,9 трлн куб. фут. (110 млн куб. м) природного газа.