Магматические и метаморфические породы-коллекторы

Магматические и метаморфические горные породы относятся к нетрадиционным коллекторам нефти и газа. По имеющимся данным, с изверженными и метаморфическими породами, а также их ассоциациями, формирующими «комплексы фундамента» связано менее 1 % залежей нефти и газа.

Залежи УВ промышленного значения в магматических и метаморфических породах фундамента, в корах выветривания известны практически на всех континентах (табл. 5.4).

Сводка по месторождениям УВ в породах фундамента

Магматические горные пород имеют незначительную пористость, составляющую 1-3 % (коэффициент полной пористости некоторых магматических пород приведен в табл.

Таблица 5.5

Коэффициент полной пористости по выборочным типам магматических пород

В погребенных вулканических породах разного возраста на территории Австралии, Азии, Африки, Европы, Северной и Южной Америки выявлено около 600 промышленных месторождений, извлекаемые запасы которых составляют более 3 млрд. т нефти и 1,5 трлн. м3 газа. В их числе входит 15 зарубежных гигантов, запасы которых насчитывают от 70 до 700 млн. т. углеводородного сырья.

В пределах России и прилегающих стран нефть из таких пород добывается в Му- радханлы Азербайджана возле г. Евлах, в Кахетии около г. Гурджаани и в Самгори, Па- тардзеули, Телети и Ниноцминда вблизи Тбилиси, где потенциальный дебит нефти каждой из скважин достигает 1500-2000 т/сут.

На японских островах Хонсю и Хоккайдо регионально нефтегазоносным является вулканический «зеленый туф». Из многих действующих вулканов, фумарол и гидротерм вместе с глубинным (мантийным) гелием выделяется и метан.

В нефтегазоносных областях Мексики на поверхности закартированы десятки тысяч жил вулканических пород, из которых истекают нефть, мальта и асфальт.

На Сицилии уже около 20 лет разрабатываются газонефтяное месторождение Гальяно и газовые месторождения Бронте, Катания, Чизина и Сан-Николо, тесным кольцом опоясывающие лавовые склоны знаменитой Этны.

Можно указать более 280 месторождений нефти и газа, в которых часть разведанных запасов находится в кристаллических породах фундамента осадочных бассейнов. Они известны на всех континентах, кроме Антарктиды, и их шельфах. Нефть содержится в габбро, гранитах, грано-диоритах, гранофирах, гранитогнейсах, амфиболитах, кристаллических сланцах.

В Северной Америке - это нефтяные и нефтегазовые месторождения Хьюготон- Панхэндл, Уилмингтон, Керн-Ривер, Лонг-Бич; в Южной Америке - Оринокский нефтяной пояс, Ла-Пас, Мара, Кармополис, Ля-Бреа - Париньяс - Тальяра; в Африке - Са- рир, Амаль, Ауджила-Нафора, Рагуба, Дара, Бу-Аттифель, Хатейба, Зарзаитин, Рамадан и др. Их наличие - важный аргумент в пользу неорганической природы нефти и газа.

Возраст пород фундамента, содержащих залежи УВ не играет здесь принципиальной роли. Он может быть докембрийским (Пис-Ривер и Оринокский пояс), палеозойским (Малоичское в Западной Сибири и Оймаша на Мангышлаке), мезозойским (Уилмингтон, Лонг-Бич, Ля-Веля) и даже олигоценовым (Джатибаранг). Нефть и газ могли проникнуть в кристаллические породы только снизу по разломам. За исключением месторождений Ла-Пас и Мара, все остальные найдены в кристаллических породах фундамента случайно. В скважинах суточные дебиты нефти из пород фундамента достигают 4600 т (Ренкю, КНР), а газа - до 5-7 млн. м3.

Помимо залежей нефти и газа в породах фундамента отмечены нефтегазопроявления различного вида и масштаба. Такие нефтегазопроявления локального и регионального характера, приуроченные к кристаллическим образованиям докембрийского возраста на древнейших щитах при отсутствии на их поверхности осадочных пород имеются на Австралийском, Алданском, Африканском, Балтийском, Бразильском, Гвианском, Канадском и Украинском щитах [76].

В Северной Америке в районе озера Верхнее (участок Канадского щита - медный рудник «Централ Патриция») наблюдаются обильные выделения метана из архейских кристаллических пород. В течение 10 лет здесь было зарегистрировано 135 вспышек или взрывов газа.

На юге Африки (ЮАР) с ураново-золотыми месторождениями в докембрийских породах Африканского щита зарегистрированы обильные выделения горючего газа. Их общее количество, выносимое при вентиляции ураново-золотых рудников и из буровых скважин, превышает 500 млн. м3/год. И таких примеров по всему Земному шару достаточно.

Магматические породы обладают мелкой первичной пористостью. Вторичную пористость представляют трещины. Трещины возникают за счет тектонических процессов и способствуют увеличению пористости так для магматических интрузивных тел характерны системы трещин.

Трещинный тип породы-коллектора характеризуется тем, что фильтрующее поро- вое пространство в нем представлено открытыми (зияющими) трещинами. Трещинный коллектор обладает низкой трещинной пористостью обычно не более 2,5-3 % и чрезвычайно широким диапазоном проницаемости.

Для магматических пород характерен трещинный тип коллектора, поскольку эти породы по своей природе хрупки, малопластичны, растрескиваются на малых и на больших глубинах при соответствующей тектонической обстановке.

Магматические породы, не вызывают большого интереса с точки зрения их коллекторских свойств, но в последнее время значительно возрос интерес к магматическим породам как к резервуарам нефти и газа. В связи с открытием ряда крупных нефтяных месторождений в гранитоидном фундаменте, из которых в первую очередь привлекли внимание Ла-Пас в Венесуэле, Белый Тигр на шельфе юга Вьетнама. В последнем случае дебит скважин достигал 2 тыс. т/сут, а сами скважины вскрывали продуктивные объекты в гранитах на глубине более 1,5 км.

Месторождение Ла-Пас связанно с разбитым сбросами сводом ассиметричной антиклинали. Промышленная нефть в месторождении Ла-Пас добывается из песков эоцена, из трещиноватых известняков мела и из трещиноватых гранитов. Залежи нефти в трещиноватых гранитах в Ла-Пас оказались весьма богатыми: средняя начальная производительность из первых 13 скважин составила, по Д. Смиту, 3600 баррелей в су- тки(572 м3), а наибольшая на 1955 г.

Месторождение «Белый тигр» расположено на южном шельфе Вьетнама. Эта залежь является основным объектом разработки не только в пределах разработки, но и по всей стране. Месторождение и залежь фундамента, изучены высокоразрешающей 3D сейсморазведкой, и бурением 277 глубоких скважин. По полученным данным структура залежи фундамента представляет собой горстообразный выступ, ориентированный с юго-запада на северо-восток, размерами 28*7 км, высотой 1450 м по замкнутой изогипсе 4500 м с многочисленными разрывами, разбитый на блоки.

Под воздействием геологических процессов в массиве фундамента образовались пустоты в виде трещин, каверн, пор и карстообразных полостей. Главным фактором их образования являются: петрографический состав, тектонические движения, гидротермальные процессы, явления катаклаза и дробления. В периоды активизации тектонической деятельности произошло внедрение даек эффузивных пород по тектонически ослабленным зонам. Образовавшиеся в фундаменте зоны коллекторов трещинно-каверно- порового типа после их соединения друг с другом сформировали уникальный массивный резервуар замкнутого типа, перекрытый в олигоценовое время породами покрышками с высокими экранирующими свойствами. После заполнения ловушки жидкими углеводородами ниже замка, образовалась уникальная массивная залежь нефти.

Скопление УВ в фундаменте на сегодняшний день можно объяснить латеральной или вертикальной миграцией из осадочного чехла, где генерируется основная часть нефти. Пути миграции связаны с разломами, зонами трещиноватости и другими пустотами, повсеместно встречающимися в фундаменте. Для обеспечения миграции и аккумуляции флюидов система таких пустот, связанных между собой, должна быть достаточно развита [85; 119].

Коллекторы в фундаменте образуются под влиянием многих процессов, причем два из них - разрывная тектоника и гипергенные воздействия - способствуют образованию пустотного пространства в любых породах фундамента независимо от их состава и происхождения, в метаморфизованных породах также существенное значение имеют процессы перекристаллизации. В результате воздействия перечисленных процессов образуются метаморфические коллекторы трещинного и трещинно-кавернозного типа (рис. 5.19).

Рис. 5.19. Модель трещинно-кавернозного коллектора в кристаллических породах (модификация модели Уоррена и Рута, 1963)

1 - матрица, 2 - макротрещины, 3 - измененная часть породы с кавернами и макротрещинами

Для метаморфических пород следует учитывать возможность экранирования залежи не только традиционными терригенными или эвапоритовыми породами, но также и эффузивными покровами и собственно кристаллическими непроницаемыми породами, которые на отдельных участках могут самостоятельно играть роль флюидоупоров.

Для основной части известных залежей в фундаменте характерно недонасыщение нефти газом, часто газовая шапка отсутствует. Данный факт пока не получил удовле-

творительного объяснения. Возможно, это обусловлено высокой подвижностью газовой фазы, эвакуируемой по трещинам к разломам в фундаменте на достаточно большие расстояния при отсутствии мощного слоя непроницаемых для газа пород.

С точки зрения литологической приуроченности, большинство известных залежей нефти в породах фундамента находится в гранитоидных породах - 32,5 %, 29 % концентрируется в метаморфических породах, 14 % в карбонатах, 12,5 в вулканогенных образованиях. Месторождения в коре выветривания интрузивов занимают не более 7 %. Это дает основание рассматривать гранитный слой земной коры как новый нефтегазоносный этаж литосферы [88].

В настоящее время нефтегазоносность фундамента различных регионов мира из чисто теоретической переходит в практическую проблему нефтяной геологии, требующих целенаправленных комплексных геолого-геофизических и тектонофизических исследований, учитывающих специфику объекта. Количественная оценка перспектив нефтегазоносности фундамента пока затруднена из-за недостатка данных, хотя и заслуживает самого пристального внимания газовиков и нефтяников, особенно на территориях с выработанными залежами в осадочном чехле, но с развитой инфраструктурой.