книги из ГПНТБ / Проничева М.В. Палеогеоморфология в нефтяной геологии. Методы и опыт применения

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

Г Е О М О Р Ф О Л О Г И Ч Е С К А Я к о м и с с и я

М . В . П Р О Н И Ч Е В А

ПАЛЕОГЕОМОРФОЛОГИЯ В НЕФТЯНОЙ ГЕОЛОГИИ

М е т о д ы и о п ы т п р и м е н е н и я

И З Д А Т Е Л Ь С Т В О « Н А У К А : М О С К В А 1 973

ВВЕДЕНИЕ

Историко-геологический подход к изучению рельефа наметил­ ся уже с раннего этапа развития геоморфологии, начиная с тру­ дов отечественных ученых геологов и геоморфологов — А. П. Кар­ пинского, В. А. Обручева, А. П. Павлова и многих других. По­ следовательно и устремленно историческое направление в совет­ ской геоморфологии развивается в течение последних 20—30 лет (Герасимов, Марков, 1939). Дальнейшее углубление геоморфо­ логических исследований позволило ввести понятие о геоморфо­ логическом этапе развития Земли, начавшемся с формирования в мезозойское время глобального пенеплена (Герасимов, Меще­ ряков, 1964). Исследования последних лет (Коржуев, 1970; Хаин, 1971) свидетельствуют об еще более отдаленном — протерозой­ ском — геоморфогенезе.

Логическим 'продолжением историко-геологического направ­ ления явилось развитие палеогеоморфологии — науки о древних рельефах. Важность морфологического анализа древних «срезов» для дальнейшего прогресса геоморфологии и-развития собствен­

что в настоящее время рождается одна из очень важных для практической геологии ветвей геоморфологии — палеогеоморфо­ логии, которая в будущем станет одной из основных наук, приме­ няемых при поисках полезных ископаемых. Эти положения ори­ ентируют геоморфологов не только на изучение современного рельефа, но и на восстановление и анализ древних этапов рельефообразования.

В настоящее время геоморфология и ее быстро развивающее­ ся в области практики структурно-геоморфологическое направ­ ление исследуют современный рельеф, новейшие отложения, морфоструктуры и их преобразование в неоген-четвертичное время. Однако решения этих важных задач структурной геоморфоло­ гии и неотектоники уже недостаточно на современном этапе раз­ вития палеонаук и запросов практики геологопоисковых работ.

В геологической истории Земли существовало немало эпох перерывов в морском осадконакоплении (континентальных ре­ жимов), которые характеризовались определенными физико-гео­ графическими условиями и геоморфологической обстановкой. Эпохами континентальных перерывов — древними «срезами» — по-настоящему никто пока не занимался. Поверхности несогла­ сия в современном положении изучаются геологическими мето­ дами, без определения их гипсометрических и структурно-гео­ морфологических особенностей на время захоронения.

Без детального изучения погребенного рельефа и его рекон­ струкции невозможно полностью воссоздать историю геологиче­ ского развития территории, тех палеогеографических и палеотектонических событий, которые имели место в древние континен­ тальные эпохи. На важность изучения палеорельефа при струк­

Первые опыты иалеогеоморфологичесшх исследований в гео­ логии нефти иоказьівают, что они могут быть с успехом приме­ нены для выявления неструктурных ловушек углеводородов, зон распространения пород-коллекторов, а также для изучения и на­ хождения новых палеоструктурных элементов. Тем самым струк­ турно-геоморфологический анализ поверхностей несогласия имеет важное значение для практики нефтепоисковых работ и должен стать одним из методов исследования в нефтяной геологии. Уча­ стие палеогеоморфологии в расширении фонда перспективных на нефть и газ объектов является частью общего дела по мобилиза­ ции ресурсов недр Земли для народного хозяйства нашей страны.

В настоящее время назрела необходимость широкой плано­ мерной постановки палеогеоморфологических исследований, и прежде всего разработки структурно-геоморфологических мето­ дов анализа рельефа поверхности Земли в минувшие геологиче­ ские эпохи, их древних «срезов». Ю. А. Мещеряков (1967) спра­ ведливо отмечает, что с развитием палеогеоморфологии объек­ том геоморфологического анализа станет вся доступная геоло­ гическому изучению история Земли. Вместо одной — дневной по­ верхности предметом исследования станет множество эрозионноаккумулятивных поверхностей, погребенных в недрах Земли. Это во много раз повышает роль геоморфологии в решении актуаль­ ных научных и практических задач.

Таким образом, вопросы, решаемые палеогеоморфологией, до­ статочно определенны. Основные принципы и общие методические положения палеогеоморфслогического анализа описаны в гео­ морфологической и геологической литературе. Дальнейшее раз­ витие палеогеоморфологических исследований и их внедрение в практику зависит от разработки научно обоснованной методики. В этом отношении палеогеоморфология делает лишь первые шаги, к отдельным своим результатам подходит опытным путем.

Полагая, что специальная сводка по вопросам анализа палео­ рельефа принесет пользу в развитии палеогеоморфологических исследований, автор решил в какой-то степени систематизиро­ вать соответствующий материал, содержащийся как в нашей, так и в зарубежной литературе. В предлагаемой вниманию читателя книге делается попытка, учитывая накопленный разрозненный опыт отечественных и зарубежных исследований палеорельефа в

геоморфологии и различных отраслях геологии, приблизиться к выработке рационального подхода и комплекса методов палеогеоморфологического анализа применительно к одному из прак-. тически важных отделов геологической науки — нефтяной гео­ логии.

В составлении карт большое участие принимали Ф. М. Мешалкин, Р: В. Елкина, П. И. Жернаков. Автор благодарит своих коллег по работе.

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском геологоразведочном нефтяном институте при содействии Геомор­ фологической комиссии АН СССР. Автор постоянно ощущал внимание и получал ценные советы от Я.-С. Эвентова, за что ему

ценные советы и практические замечания, сделанные в процессе работы.

Становлению наших исследований уделял внимание Юрий Александрович Мещеряков, который считал палеогеоморфологию основной точкой роста современной геоморфологии. Его инте­ ресовали не только общие принципы исследований, но даже ре­ ставрации отдельных форм палеорельефа.

Он был инициатором и первоначальным редактором книги. Автор с благодарностью вспоминает о Ю. А. Мещерякове.

ЗАДАЧИ ПАЛЕОГЕОМОРФОЛОГИИ

ВНЕФТЯНОЙ ГЕОЛОГИИ

В1912 г. И. М. Губкин впервые в мировой практике открыл в Майкопском районе Предкавказья так называемую рукавообразную залежь нефти, приуроченную к песчаным отложениям древ­ ней долины, выработанной во время континентального перерыва на границе эоцена и олигопена. Этому открытию предшествовало накопление фактов о сложной конфигурации залежи, не связан­ ной с куполовидным поднятием. И. М. Губкин составил не обыч­ ную структурную карту подошвы нефтяного пласта, а карту под­ земного рельефа, приняв за поверхность для отсчета абсолютных отметок не уровень моря, а плоскость наклонного пласта выше нефтяной залежи, залегающего согласно с покрывающими его отложениями. Такая структурная карта отобразила рельеф, на котором отложилась нефтеносная толща, обрисовав извилистую

долину палеореки и контур нефтяной залежи. Выполненное И. М. Губкиным исследование положило начало восстановлению геоморфологической обстановки древних геологических эпох кон­ тинентальных перерывов и служит примером практического ис­ пользования данных о палеорельефе в нефтяной геологии.

В 30-х годах XX в. американские геологи начали поиски зон выклинивания на бортах крупных областей прогибания и страти­ графических ловушек, возникающих в условиях несогласного за­

требуют тщательного исследования палеогеографии данного уча­ стка земной коры.

На современном этапе перед нефтегазодобывающей промыш­ ленностью нашей страны стоят большие задачи. Для достижения намеченного уровня добычи должны быть привлечены резервы как в уже освоенных нефтеносных провинциях, так и в новых на суше и на шельфах морей.

Одним из таких резервов увеличения добычи являются зале­ жи, связанные с литологическими и стратиграфическими ловуш­ ками, в том числе палеогеоморфологические ловушки, обуслов­

нефти заключено в ловушках палеогеоморфологического типа, для обнаружения которых необходимы новые методы разведки. М. Т. Халбоути (Halbouty, 1972) делает даже вывод о том, что ловушки несогласия, палеогеоморфологические и стратиграфиче­ ские, распространены в нефтегазоносных бассейнах мира шире структурных.

По типам ловушек нефтяные месторождения-гиганты в США распределяются следующим образом (Geology of giant petroleum fields, 1970): структурные — 246, стратиграфические и палеогеоморфологические — 27, комбинированные — 33.

При преобладании в целом ловушек структурного типа в от­ дельных районах соотношения несколько иные. Например, в Ок­ лахоме— 15 структурных, 7 стратиграфических и палеогеоморфологических, 5 комбинированных; в Западном Техасе — соот­ ветственно 47, 9 и 1. Тип ловушки в процессе изучения обычно уточняется. Так, в одной из статей сообщается, что гигантское месторождение Прудхо-Бей (Аляска) является не только струк­ турной ловушкой, но и заключает три стратиграфически экрани­ рованные залежи под поверхностью нижнемелового несогласия (Dale, 1969).

В Советском Союзе в основном разрабатываются структур­ ные залежи, но количество антиклинальных складок ограничен­ но. В настоящее время в Предкавказье, Волгоградско-Саратов- ском Поволжье и ряде других старых нефтедобывающих райо­ нов уже ощущается недостаток структур. Естественно, что по мере исчерпания фонда структур должен наступить новый пе­ риод поисков и разведки. В США, где такой период наступил более 20 лет назад, литолого-стратиграфические залежи дают сейчас 45% всей добычи. В дальнейшем их значение будет воз­ растать. В СССР доля нефти, полученной из литолого-страти- графических ловушек, составляет менее 10% общей добычи (Гроссгейм, 1967; Мелик-Пашаев, 1967). Такое соотношение сви­ детельствует о степени изученности указанного типа залежей,

ане о их потенциальных возможностях.

А.Г. Алексин и Г. Т. Юдин (1968) отмечают, что поиски ан­ тиклинальных ловушек являются первым этапом; второй, дли­ тельный этап связан с разведкой зон выклинивания и несогласия.

В отечественной и зарубежной практике нефтяной геологии постоянно обсуждается вопрос о поисках ловушек неструктурно­ го типа в давно освоенных районах, о всестороннем изучении с этой целью результатов бурения во вновь открываемых провин­ циях (Маслов, 1948, 1968; Бражников, Веснина, 1962; Горлов, Дьяконов, 1970; Бурштар и др., 1967; Карогодин, 1967; Марков­ ский 1967; Алексин, Юдин, 1968; Алексин и др., 1970; Грачевский и др., 1969; Максимов и др., 1969; Розанов, 1969; Ильин и др., 1970; Клубов, 1971; Эвентов и др., 1970; Мизинов и др., 1972; Ша­ пошников, Гуляева, 1972; Юферов и др., 1972; Busch, 1959; Mar­ tin, 1960; Halbouty, 1967, 1972). О значении рассматриваемой про­ блемы свидетельствует тематика докладов V I I I Всемирного неф­ тяного конгресса (1971 г.). Геологи единодушны в мнении, что по­ иски неструктурных залежей весьма перспективны.

Еще в начале нефтепоисковых работ на Русской платформе отмечалось, что изучению литолого-стратиграфических ловушек не уделяется достаточного внимания, хотя условия их формиро-

вания более сложны и многообразны по сравнению с законо­ мерностями распространения структурных ловушек. Для выяв­ ления их требуется большая информация, обширная геологиче­ ская документация. Поиски таких залежей до сих пор связаны с большими трудностями, открытие их в известной мере носит слу­ чайный характер, не является самостоятельной задачей и осуще­ ствляется лишь 'попутно при бурении с целью открытия залежей структурного типа. Методы полевой геофизики для обнаружения таких залежей находятся в стадии разработки (Мелик-Пашаев, 1967). Трудности поисков рассматриваемых ловушек, по А. И. Леворсену (1967), связаны с тем, что они не имеют никаких призна­ ков на поверхности. М. Т. Халбоути (Halbouty, 1969, 1972) назы­ вает их «скрытыми простираниями» или просто «игрой» (play) и относит к трудно обнаруживаемым ловушкам.

Из анализа американской и отечественной литературы видно, что в основе поисков неструктурных ловушек должны лежать в первую очередь палеогеографические методы разведки. Начав ра­ боты в Центральном Канзасе, американские геологи пришли к выводу о низкой эффективности, а в ряде случаев о непригоднос­ ти сейсмических методов при поисках месторождений «шкурково­ го» типа, залежей в зонах выклинивания и в стратиграфических ловушках и о необходимости в связи с этим разработать основы палеогеографического метода разведки (Успенская, 1950). В на­

стоящее Еремя в США производится пересмотр м а т е р и а л о в бу­

рения на палеогеографической основе. На Мидконтиненте палео­ географическим методом выявляются палеодолины пенсильван­ ского времени, а в штате Канзас—погребенный рельеф домиссисипских отложений.

Геологи-нефтяники неоднократно указывали на необходи­ мость палеогеографического обоснования поисков неструктурных ловушек. В. С. Мелик-Пашаев (1967) считает, что изучение исто­ рии геологического развития палеогеографической обстановки в региональном плане, установление береговых линий древних бассейнов, поиски русел палеорек дадут основание прогнозиро­ вать литолого-стратиграфические залежи. Очень обстоятельно в этом аспекте роль палеогеографических работ рассматривают В. А. Гроссгейм (1967), А. Г. Алексин и др. (1970). Авторы из­ лагают программу исследований, которая включает выявление региональных и местных несогласий и составление палеотектонических, палеогеологических, палеогеографических и палеогеоморфологических карт.

Таким образом, можно сделать вывод, что в основе поисков литолого-стратиграфических залежей должен лежать анализ па­ леогеографических особенностей территории и истории ее геоло­ гического развития. Геоморфологические особенности и рельеф являются основной составляющей физико-географической обста­ новки. Л. Б. Рухин много места отводит изучению рельефа суши, считая его предметом палеогеографии: «Карты можно называть

палеогеографическими лишь в том случае, когда на них показа­ ны физико-географические условия в областях отложения и раз­ мыва... Изображать сушу как белое пятно на палеогеографиче­ ских картах недопустимо» (1959, стр. 445).

На Всесоюзном литологическом совещании (1970 г.) наряду с литолого-фациальными и палеогеографическими исследованиями в нефтяной геологии рассматривались вопросы анализа рельефа

иландшафтов древних водосборов.

Входе первого Всесоюзного палеогеоморфологического сове­ щания (Уфа, 1967 г.) проблема анализа палеорельефа впервые в

геоморфологии подверглась самому детальному обсуждению. При этом достаточно определенно выязилось содержание палео­ геоморфологии как науки, изучающей рельеф земной поверхно­ сти минувших геологических эпох, его морфологию, генезис, за­ кономерности развития. Признано было, что объектами изучения палеогеоморфологии должны являться: погребенный рельеф, экспонированный рельеф (элементы древнего рельефа), реконст­ руированный рельеф (Проблемы 'палеотеоморфологии, 1970).

Не вдаваясь в еще дискуссионный вопрос о самостоятельности палеогеоморфологии как науки на настоящем этапе ее развития и считая ее тесно связанной с геоморфологией, палеогеографией и геологией, рассмотрим возможную роль и участие палеогеомор­ фологических исследований в нефтяной геологии, и прежде всего при поисках неструктурных ловушек.

Уфимское совещание отметило важную роль палеогеоморфологических исследований для поисков полезных ископаемых, об­ разование которых связано с континентальными перерывами в истории Земли. Так, изучение древнего рельефа способствовало открытию ряда месторождений золота, платины, олова, алмазов, бокситов, а также угля. Все это дает основание положительно оценивать перспективы участия палеогеоморфологии в поисках нефти и газа и внедрения ее методов в практику геологопоиско­ вых работ.

Однако палеогеоморфологический анализ в нефтяной геологии до сих пор ограничивался лишь общим освещением вопросов па­ леогеографии и палеотектоники. Данные о палеорельефе в еди­ ничных случаях привлекались к решению геологических вопросов. Поэтому конкретных данных о роли палеогеоморфологических ис­ следований при нефтегазопоисковых работах из отечественной практики пока можно привести ограниченное количество. Среди них отметим изучение древнего рельефа палеозойского фунда­ мента ряда антиклиналей Примугоджарья, проведенное Р. Г. Гарецким (1955). Палеогеоморфологическую направленность име­ ют работы Л. М. Бириной (1951, 1960). В последнее время в ряде геологических работ при определении направлений научных ис­ следований в платформенных областях большое значение прида­ ется разработке палеогеоморфологических методов исследований платформенных структур на теократических этапах их развития