Выявление характера и структуры ловушек — вместилищ углеводородного сырья, а также качества флюидов при оценке перспектив нефтегазоносности является актуальной, но недостаточно разработанной задачей. На современном этапе освоения нефтегазового комплекса низка вероятность открытия крупных месторождений нефти и газа, приуроченных к антиклинальным структурам. Как показывает мировая практика нефтегазопоисковых работ [1], на комбинированные ловушки приходится почти в 5 раз больше залежей, чем на коллекторы-вместилища УВ, контролируемые одним ведущим фактором (литологическим, стратиграфическим, тектоническим, геодинамическим, гидрогеологическим и др.), притом что накопленная добыча в них составляет больше 50 %. Довольно низкая эффективность поискового бурения в глубокозалегающих нефтегазоносных комплексах обусловлена слабым знанием закономерностей формирования комбинированных ловушек и отсутствием их однозначного сейсмического «образа».

Классификационные особенности ловушек и некоторые примеры

Многими исследователями основной приоритет дальнейшего развития нефтегазопоисковой геологии отдается именно строению и морфологии ловушек — аккумуляторам нефти и газа. Так, в работе китайских ученых в основу классификации НГБ по характеру и типу УВ систем приняты особенности резервуаров. В каждом НГБ существует три основных типа нефтяных систем (НС) в соответствии с тремя основными типами резервуаров — вместилищ нефтяных УВ, которые характеризуются качеством резервуара и морфологией ловушек в сочетании с соответствующими показателями миграции и накопления УВ. В НГБ разрабатываются непрерывные, квазинепрерывные и прерывистые скопления (рис. 1) [2].

Аналогичные построения, в основу которых также положены эксплуатационные особенности ловушек, приводятся в работе [3] (рис. 2)

О значении оценки характера (типа) ловушек и их перспективности с точки зрения ресурсов свидетельствуют многолетние исследования, проведенные группой специалистов. Авторы [1] показывают значимость в мировых запасах УВ сырья открытия месторождений с ловушками различного происхождения. Результаты выражают взаимосвязь между агрегированным или совокупным ростом ресурсов по открытиям и пробуренным скважинам (рис. 3).

По оси абсцисс отложены года (с конца 1800-х годов), а по оси ординат BBOE — накопленные запасы в биллионах баррелей в нефтяном эквиваленте (BOE — эквивалент энергии, получаемой из одного барреля нефти). На графике даны кривые по различным типам ловушек: все существующие ловушки различного происхождения, комбинированные, стратиграфические, структурные и неизвестные. Имеются в виду так называемые ловушки сланцевых формаций, ловушки клиноформных структур, рифогенные, ловушки в выступах фундамента и некоторые другие. График иллюстрирует темп открытия значимых бассейнов с конца 1800-х годов. К резким изначальным подъемам, вызванным открытиями на североамериканских, российских и ближневосточных территориях скоплений УВ, добавилось заметное изменение в 2000-х годах, связанное с крупными запасами в стратиграфических и комбинированных ловушках. На это изменение первым обратил внимание Халбути (Halbouty, 2003), показав, что объемы ресурсов стратиграфических ловушек в 1990-х годах стали составлять 15 % от объемов ресурсов значимых бассейнов, выше, чем
10 % показатель на всем историческом протяжении до этого. Существенное возрастание количества «неизвестных» ловушек, отмеченное в настоящее время при открытии крупных скоплений УВ, авторы связывают с более широким применением сейсмических работ 3D.
Наибольшая концентрация гигантов происходит на Ближнем Востоке, в Северной Америке и России, но почти каждый работающий нефтяной бассейн имеет потенциал для гигантских месторождений, в которых в настоящее время открываются залежи в сложных ловушках комбинированного типа.

Теоретический и практический материал по характеристике сложных неантиклинальных ловушек и методике их поисков был заложен в ряде исследований, проводимых в Институте геологии и разработки горючих ископаемых (ИГиРГИ, Москва) еще в конце прошлого столетия [4]. Основные положения сводятся к следующему. Характерной особенностью ловушек комбинированного типа является сочетание структурной, литологической, стратиграфической, а также дизъюнктивной составляющих, что отражено в названии соответствующих групп ловушек. Ловушки структурно-литологического типа обособляются при тектонической деформации выклинивающихся слоев. Эти ловушки и контролируемые ими залежи УВ располагаются обычно на крыльях и переклиналях антиклинальных складок, но могут располагаться также в синклиналях и в пределах моноклинальных частей крупных структурных элементов. Структурно-стратиграфические ловушки также многочисленны, их форма определяется степенью размыва локальных и крупных поднятий, несогласно перекрытых непроницаемыми породами. Литолого-стратиграфические ловушки различного вида встречаются под несогласиями и над ними. Над поверхностью несогласия располагаются ловушки, приуроченные к аллювиальным отложениям. Объектом сложноэкранированного и комбинированного типа, подготовленного к глубокому поисковому бурению, является ловушка, локализованная в пространстве структурной картой по кровле продуктивного горизонта и плановым положением бокового экрана, позволяющим выбрать оптимальные точки заложения поисковых скважин. Прогнозирование и выявление непосредственно залежей УВ — актуальная задача и конечная цель сейсмогеологического анализа.

В настоящее время проблемам выявления сложных комбинированных ловушек также посвящено большое количество разработок, в которых освещаются новые классификационные стандарты, а также сложность прогноза подобных ловушек. Так, в статье [5] приводится «генетическая» классификация неструктурных ловушек, в которой автор подразделяет их на литологически ограниченные (седиментационные, биогенные и постседиментационные), литологически экранированные (регионально и локально экранированные) и тектонически экранированные (приразломные и поднадвиговые). В работе [6] на основе анализа 1200 залежей проводится деление ловушек по «морфологическому» строению, так как именно эти признаки важны на стадии разведки, когда основной задачей является выявление формы ловушки, вмещающей залежь УВ. В группе комбинированных ловушек авторами выделяются залежи, связанные с различного типа экранами, то есть залежи, экранированные разрывными нарушениями, границами областей отсутствия коллекторов, соляными интрузиями, жерлами грязевых вулканов, дайками интрузивных пород, поверхностями несогласий и некоторыми другими факторами.

Наглядный пример интерпретации сейсмических профилей с выделением ловушек рифогенного и клиноформного строения приведен в работе [7]. Предполагаемые биогермные постройки и проградационные тела возникают в результате перераспределения осадочного материала по площади бассейна в результате бокового латерального наращивания осадочных тел (территория Благовещенской впадины Волго-Уральского НГБ). На сейсмопрофиле выявлены этапы развития разновозрастных рифов и возраст таких построек (рис. 4). Это клиноформные структуры, которые, возможно, сокращают площадь депрессионной части, смещая бортовую зону в сторону впадины. И, как следствие, на смещенной бровке начинают свое развитие более молодые тела. Таким образом, происходит латеральная миграция органогенных построек с их омоложением в сторону депрессионной части и возможное увеличение объемов ловушек.

Ярким примером сложного типа комбинированных ловушек являются нефтяные месторождения в дельте реки Нигер. Этот регион с богатыми ресурсами характеризуется разнообразием тектонических элементов (рис. 5), таких как конседиментационные (антитетические) сбросы, структуры с множеством растущих сбросов и структуры постколлизионного опускания. Залежи УВ приурочены к сложным комбинированным ловушкам с тектоническим экраном. На окраинах дельты выявлены как стратиграфические, так и структурные ловушки [8].

Долгое время при постановке геологоразведочных работ коллекторы в породах фундамента недооценивались. Однако в различных регионах мира скопления нефти и газа в породах фундамента открыты и промышленно разрабатываются. В публикациях последних лет приводится общедоступная информации о резервуарах УВ в трещиноватых кристаллических формациях и их ресурсах из примерно 30 стран [9, 10]. Отложения кристаллического фундамента являются крупными нефтяными и газовыми резервуарами во многих регионах мира. УВ аккумулируются в интрузивных, эффузивных, метаморфических и катакластических породах фундамента. Безусловно, необходимо разобраться в причине отсутствия месторождений нефти и газа с большими запасами в отложениях фундамента на территории российских бассейнов, некоторые из которых в геологическом плане вполне сопоставимы с зарубежными, в которых открыты гигантские по запасам скопления УВ в фундаменте (например, Западно-Сибирский и Кыулонгский (Вьетнама) НГБ [11, 12]. Причины могут быть различными. Либо недостаточно мощная техника бурения, малые глубины забоя скважин по фундаменту, либо недостаток геологического материала и сейсмических атрибутов, либо большие запасы в осадочных отложениях, сдерживающие стремление к выявлению и разведке глубинных структур по фундаменту.

Прогноз состава нефтей и фазового состояния скоплений в ловушках

Разработанная нами классификация нефтей НГБ по их обогащенности микроэлементами (МЭ) [13] дает возможность прогнозировать состав флюидов в ловушках разного типа на определенных уровнях процессов нефтеобразования, вторичного преобразования и разрушения скоплений. Нефти главной зоны нефтеобразования (ванадиевая металлогения) и нефти ранней стадии генерации (никелевая металлогения), приуроченные отчасти к ловушкам антиклинального типа, в большей степени несут на себе влияние верхней осадочной коры, больше содержат хемофоссилий (Fingerprint) и элементов, характерных для исходного органического материала, то есть V, Ni, Mo, Co и др. В зонах глубокого катагенеза при сильной дислоцированности территорий их тектоническая активность провоцирует формирование ловушек в большей мере неантиклинального, неструктурного, комбинированного типа с нефтяными, газовыми и газоконденсатными залежами. Именно в этом типе ловушек сосредоточены основные запасы месторождений УВ, открываемых в настоящее время [1]. Часто встречаются тектонически экранированные залежи, что связано со спредингом на окраинах континентов. Ловушки подобного типа могут быть насыщены нефтями повышенной катагенной преобразованности или нефтегазоконденсатами, они значительнее подвержены процессам глубинной переработки; кроме того, возможно претерпели и миграционные существенные изменения. Они содержат другой набор МЭ, токсичных и летучих, ассоциированных с более легкими УВ компонентами, вероятно, часть из которых связана с глубинными процессами в недрах земли (As, Hg, Al, Sb, B, Li, РЗЭ и др.). Залежи таких скоплений с низким содержанием асфальтово-смолистых компонентов из глубоких горизонтов (более 4,5 км) могут характеризоваться хорошей изоляцией от поверхностных агентов деструкции.
В регионах гипергенного выветривания также преобладают нетрадиционные ловушки. Как правило, это неструктурные залежи сложного комбинированного типа, часто тектонически экранированные в связи с образованием поднадвиговых зон выклинивания и литологического замещения. Аномальное же обогащение нефтей зоны гипергенеза V, Ni, Mo, Re, Cd, Hg, U и другими элементами, вплоть до промышленных рудных концентраций, может объясняться их биодеградацией, выветриванием, потерей легких масляных углеводородных фракций и, соответственно, накоплением МЭ. Кроме того, отмечается и эндогенный привнос МЭ при воздействии интрузий и гидротерм на скопления асфальтовых битумов преимущественно в пределах складчатых областей (Уральская, Корякско-Камчатская, Андийская и др.) и обогащение Hg, Cd, Sb нефтей газовыми эманациями в зонах глубинных разломов (Предкарпатский прогиб, бассейны Калифорнии и др.).
Проблема прогноза продуктивности углеродсодержащих (сланцевых) толщ до сих пор остается спорной. Особенности свит, т.е. их сланцевый характер и частое чередование более плотных и менее плотных пород-накопителей и производителей УВ, приводят к трудностям дешифровки собственно нефтематеринских и продуктивных прослоев в их строении. Эта неопределенность вызвана тем, что методы исследования традиционных УВ скоплений не применимы к нетрадиционным объектам, которые являются одновременно и нефтематеринскими и нефтесодержащими. Пласты-коллекторы не являются ловушками в обычном понимании, а представлены довольно протяженными участками с хорошими коллекторскими свойствами. Их часто называют «непрерывными» (continuous) или тонкими ловушками несоответствия (unconformity subtle traps) [14]. По нашим исследованиям, любые перемещения флюидов внутри таких толщ приводят к изменению их состава, в частности к обогащению более подвижными (Cu, Au, As и Ce), обеднению менее подвижными
(V, Ni, Co, Mo, Zn) элементами и изменению их соотношений. Последние ассоциированы со смолисто-асфальтеновыми компонентами. Выявленные особенности МЭ состава флюидов могут являться маркерами прогноза продуктивности резервуаров углеродсодержащих формаций [15].