д.г.м.н. Л.А.Абукова, к.г.-м.н. Ю.И.Яковлев

Институт проблем нефти и газа РАН

НИСХОДЯЩАЯ МИГРАЦИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ:

МЕХАНИЗМЫ И ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ

Проявления нисходящей миграции углеводородов (УВ) и подземных вод к настоящему времени зафиксированы во многих нефтегазоносных бассейнах мира. Механизм проявления такой формы миграции связан со снижением гидродинамического потенциала с глубиной, что, в свою очередь, обусловлено рядом геологических факторов.

Одной из характерных геологических границ, на которых можно предполагать развитие процессов нисходящей миграции, является зона сочленения осадочного чехла с породами фундамента (за счет разницы в литологическом строении, емкостно-фильтрационных свойств и др.).

Весьма благоприятные геолого-гидрогеологические условия инфильтрации вод (а с ним и огромных масс органического вещества) существовали на ранних этапах формирования осадочных бассейнов уже с архейского времени. В этот период инфильтрация вод (а вместе с ней органической массы) была наиболее вероятным гидродинамическим режимом. Процессы накопления высокоуглеродистых формаций имели широкое распространение в докембрии и характеризуются различными видами углеродсодержащих пород. По мнению многих специалистов породы докембрийского возраста содержали в себе органическое вещество к концентрированной форме. Даже в настоящее время на многих щитах (Аладанском, Украинском и др.) содержание остаточного углерода в породах этого типа превышает 20 %, в период же захоронения масса органического материала была еще выше [1 и др.].

В процессе литогенеза, если же породы с КОВ отлагались непосредственно на породах фундамента, последние становились вместилищем миграционно-подвижных УВ. Со временем реализация ОВ (от трети до половины объема) из осадочных пород в метаморфические отложения коры выветривания, превращала исходные осадочные породы в собственные минеральные аналоги: черные или глинистые сланцы с различным соотношением карбонатной и терригенной составляющей [2,3]. Возможно, именно этим объясняется столь широкое развитие сланцесодержащих пород на месторождениях, обнаруженных в кристаллическом фундаменте: на крупном газовом месторождении Рэттлснейк-Хилс (шт. Вашингтон) продуктивны базальты, разделенные сланцами, Мульминском месторождении – продуктивны метаморфизированные песчаники под глинистыми сланцами, в мегагигантском месторождении Ауджила (Ливийская Джамахирия) продуктивны кислые породы со следами серпентинизации и каолинизации, о чем упоминается в работе У.Фортль (1980). Можно предполагать, что продуктивными были и аргиллиты на гигантском месторождении Белый Тигр, однако к настоящему времени УВ под действием отрицательного градиента давления мигрировали вниз в толщу коры выветривания кристаллического фундамента.

Имеются многочисленные доказательства того, что емкостно-фильтрационные свойства изверженных пород и их пирокластические аналоги могут служить вместилищем УВ только за счет того, что поровая проницаемость осадочных пород менялась на трещинную проницаемость кристаллических образований.

Для обоснования механизма нисходящей миграции УВ в породы кристаллического фундамента помимо доказательства наличия источника УВ, о чем шла речь выше, необходимо создание благоприятных условий для продвижения вод из низов осадочного чехла к породам коры фундамента. К настоящему времени обоснованы несколько механизмов подобного перемещения. Так, нисходящая миграции подземных вод, а вместе с ними УВ, может возникать как следствие процесса гидратации пород фундамента. Особый интерес с точки зрения рассматриваемого вопроса имеют мафические основания, выполненные эффузивными (дацитами, андезитами, долеритами, базальтами) и пирокластическими (дацитовыми и андезитовыми туфами) породами. С одной стороны, они обладают достаточно развитой системой трещин, превращающей эти породы в хорошие коллектора, с другой стороны, с этими отложениями связаны явления диафтореза, протекающие с отрицательным объемным эффектом [2, 4 и др.]. Эти обстоятельства чрезвычайно важны для понимания транспортной роли свободных вод и переносе с ними органического вещества в глубинные зоны фундамента. Так, механизм обогащения жидкими УВ кристаллических пород Татарского свода связывается с нисходящим движением вод (и совместно с ними и УВ) в его обширные зоны диафтореза [5].

Возникновение нисходящей миграции УВ является одним из этапов общей геофлюидодинамической истории того или иного региона. Пластовые давления согласно ходу геологического развития трансформируются от сверхгидростатических к нормальным гидростатическим, а позже - к субгидростатическим, причем сверхгидростатические давления формируются на этапе резкого погружения территории как следствие инертности пластовых систем, и практически по той же причине, на этапе воздымания территории происходит «отставание» подъема уровня вод, что наиболее заметно проявляется на больших глубинах, где блоковость геофлюидодинамического поля препятствует быстрому выравниванию пластовых давлений по латерали.

Вкратце механизм формирования зон нефтегазонакопления на стыке фундамента и осадочного чехла можно обозначить следующей логической схемой: возникновение дополнительного емкостного пространства Þ возникновение дефицита давления Þ движение флюидов вниз по напластованию и создание тектонически и литологически экранированных залежей Þ разгазирование вод осадочного чехла в приконтактной к фундаменту зоне Þ движение газовых пузырьков в трещинное пространство фундамента Þ смешение с газами неорганического происхождения, в том числе гелием и водородом Þ проникновение в глубь фундамента и оттеснение сингенетичных фундаменту кислых газов к центру.

Литература.

1. Сидоренко Св.А., Сидоренко А.В. Органическое вещество в осадочно-метаморфических породах докембрия. М. Наука, 1975.

2. Боревский Л.В., Кремнецкий А.А. Геологическая роль подземных вод при прогрессивном метаморфизме в условиях открытых и закрытых систем //Подземные воды и эволюция литосферы. М., Наука, 1985. Т.2 С.8-13.

3. Абукова Л.А. Абрамова О.П. Юсупова И.Ф. Геохимия поровых растворов пород с концентрированным органическим веществом. /Седьмая Научная конференция «Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Актуальные проблемы геологии и геохимии нефти и газа». М. ГЕОС, 2005.

4. Яковлев Л.Е. Инфильтрация воды в базальтовый слой земной коры. М., Наука, 1999. – 200 с.

5. Яковлев Л.Е., Ю.Г.Леонов, Н.П.Чамов, Ю.А.Волж, Л.И.Лобковский. //Комплексы диафторитов и гидртермалитов фундамента как потенциальные аккумуляторы углеводородов: новое направление поисков и разведки./В кн. Перспективы нефтегазоносности кристаллического фундамента на территории Татарстана и Волго-Камского региона, Казань, Новое знание, 1998. с.-336-339.