1.6. Стратисфера и графическое изображение ее элементов

1.6.1. Структурные формы осадочных пород

Осадочные горные породы - главные вместилища нефти и газа. Чаще всего они образуются при осаждении (механическом, или химическом) материала, получившегося при разрушении других пород. Каждый эпизод, акт этого осаждения формирует слой осадка. Впоследствии слои могут наклоняться, изгибаться, разрываться, образуя структурные формы, или структуры. Самая древняя часть слоя называется подошвой, молодая - кровлей. Промежуток между кровлей и подошвой называется мощностью, или толщиной слоя. Наложенные друг на друга совокупности слоев образуют слоистые пачки, толщи, свиты и серии. В американской литературе в этом же значении употребляется и термин «формация». Каждый слой рано или поздно заканчивается по латерали (с боков). Это окончание может произойти за счет уменьшения мощности слоя до нуля (выклинивание); изменения породы до неузнаваемости, постепенного перехода ее в другую породу (фациальное замещение), или уничтожения слоя разрывом (тектоническое срезание), внедренной интрузией (интрузивное срезание), или современной эрозией (денудационное срезание). Слой, быстро выклинивающийся во все стороны, называется линзой.

Морские организмы образуют постройки – биогермы (биос – жизнь, гермос – постройка). Наиболее важны для нефтегазовой геологии коралловые рифы и устричные банки. Кроме того, осадочные тела образуют валы, сформированные вдольбереговыми течениями (баровые тела), заполняют русла рек, образуя шнурки, и могут образовывать другие, неслоистые формы.

Слои могут залегать горизонтально (горизонтальная структура, ненарушенная структура), или подвергнуться дислокациям (нарушениям). В процессе дислокаций слои могут наклониться - тогда образуется моноклиналь. Могут изогнуться в форме колена (флексура), или в виде волны (складка), выпуклостью вниз (синклиналь), или вверх (антиклиналь) Антиклинали - самые главные в нефтегазовой геологии складки. Рис. 1.8, 1.9. Складки могут в плане быть:

• круглыми – тогда они называются свод, купол (выпуклостью вверх), или мульда (выпуклостью вниз),

• овальными, брахискладками (брахисинклинали, брахиантиклинали) брахи – по гречески значат укороченный,

• линейными, то есть, длинными.

Рис 1.9. Формы залегания осадочных горных пород

а.- горизонтальное, б – наклонное, в – складчатое. 1 – конгломераты, 2 – пески и песчаники, 3 – глины, глинистые сланцы, 4 -известняки

Эти складки могут быть в плане

Часто нефтяники антиклинальные структуры называют просто структурами (рис. 1.10). В России более 80%, а за рубежом более 70% известных месторождений находится в антиклинальных складках. В среднем размеры таких антиклиналей достигают в длину 5-10 км, ширину – 2 – 3 км, высоту – 50 – 70 м. Однако, есть и более крупные структуры. Так, например, самое крупное в мире месторождение Гавар в Саудовской Аравии имеет размеры в плане 225х25 км и высоту 370 м, газовое месторождение Уренгой (Россия) 120х30 км при высоте 200 м.

Половинка антиклинальной складки на моноклинали образует структурный нос, половинка синклинали – структурный залив. Сочетание окончаний двух половинок антиклиналей и двух половинок синклиналей называется седло, или седловина. Эта структурная форма похожа на горный перевал.

Рис. 1.10. Структурные формы осадочных горных пород: а – моноклиналь, б – флексура 1 – верхнее крыло, 2 – смыкающее крыло, 3 – нижнее крыло; в – антиклинальная и г– синклинальная складки. Остальные условные обозначения те же, что и на предыдущем рисунке.

1

2

3

а

б

в

г

Осадочные, магматические и метаморфические тела, практически повсеместно разбиты разрывами разного рода – трещинами и разломами, имеющими огромное значение для формирования и разрушения скоплений нефти и газа. В разрыве выделяют поверхность, по которой происходит перемещение слоев - сместитель и блоки горных пород, примыкающих к сместителю, называемые крыльями (боками) разрыва. Разрыв характеризуется азимутом и углом падения его сместителя и характеристиками (величинами, знаком и возрастом) перемещения.

Трещины - это разрывы с элементарной поверхностью сместителя, по которым не фиксируется сколько-нибудь значимых перемещений блоков. Трещиноватость рассматривается с различных позиций. Для нефтегазовой геологии трещины важны, потому что они представляют собой.

1. Полости, обеспечивающие увеличение пористости горной породы;

2. Поверхности, обеспечивающие проницаемость горной породы.

3. Полости, способные вызвать разнообразные осложнения в процессе бурения.

Лабораторное изучение трещиноватости по полученным из керна образцам нередко дает заниженные сведения, так как керн разделяется именно по трещинам. Более надежные сведения получают в результате промыслово-геологических испытаний. Особый интерес для нефтяников представляют зоны повышенной трещиноватости.

Разломами называют разрывы с видимым смещением. Их также рассматривают с различных позиций, однако, чаще всего по соотношению между направлением перемещения и ориентировкой поверхности сместителя. Эти соотношения связаны с ориентировкой сжимающих и растягивающих усилий в недрах, сформировавших данные разломы.

С этих позиций (рис. 1.11) выделяются: сбросы и взбросы – разломы, у которых перемещение происходит по падению сместителя. У сбросов передвижение крыльев происходит в обстановке растяжения. При этом слои «растаскиваются» и часть их может "выпасть" из разреза скважины. Как правило, сбросы оказываются разломами, по которым происходят перетоки флюидов. Взбросы, напротив, образуются в условиях сжатия, разрезы их, в отдельных частях перекрываются. Такие разрывы чаще всего являются флюидоупорами. Пологие взбросы называются надвигами. По ним возможны значительные горизонтальные перемещения горных масс. У сдвигов перемещения происходят в горизонтальном направлении. Среди ассоциаций разломов чаще всего встречаются ступенчатые сбросы, горсты и грабены. У грабенов центральная часть опущена по отношению к периферической части, у горстов – наоборот. Геометрия разломов хорошо видна на рисунках.

Роль разломов для нефтегазовой геологии важна и многообразна.

• По ним происходят перемещения толщ друг относительно друга.

• По крупным разломам проходят границы между территориями с различным геологическим строением.

• По разломам разгружаются подземные воды.

• Это зоны с пониженным литостатическим давлением, поэтому к ним должны "подсасываться" флюиды (из областей повышенного давления в области пониженного давления), а затем перемещаться по разрывам, как по областям повышенной проницаемости.

Если образование структурных форм (нарушения пород) происходят одновременно с осадконакоплением, такие структуры называют конседиментационными, если после – постседиментационными. Конседиментационные структуры отличаются изменением фракционного состава зерен в разных частях слоя, изменением толщины по разные стороны блоков и другими признаками.

Залегание, при котором слои, образовывались друг за другом последовательно, без каких-либо перерывов во времени, называется согласным. При этом относительно молодые толщи залегают непосредственно на накопившихся ранее слоях. Если между слоями фиксируются перерывы, говорят о несогласном залегании, причем во время такого перерыва слои могут наклониться, и (или) смяться в складки. В этом случае говорят об угловом несогласии, (породы залегают под различными углами к горизонту).

Рис. 1.11. Разломы. а – сброс, б – взброс, в – надвиг, г – сдвиг, д – ступенчатый сброс, е – грабен, ж – горст.

Поверхность несогласия часто представляет собой палеорельеф, со всеми свойственными рельефу неровностями, древней почвой и выветрелой, трещиноватой поверхностью (рис. 1.11) определенной толщины. Эта древняя ископаемая поверхность выветривания может оказаться коллектором даже в тех случаях, когда она сложена породами, в обычных условиях коллекторами не являющимися – гранитами, сланцами и т.д. Для нефтегазовой геологии поверхности несогласия имеют значение именно в этой роли.

Рис. 1.12 Несогласия. а – параллельные, б угловые. 1 – поверхность несогласия. Остальные обозначения те же, что и на предыдущем рисунке