О нефти и газе доступным языком

Места скопления нефти

На заре развития нефтяной промышленности поиск месторождений нефти и газа велся по существу вслепую. В США, например, в те годы возник даже специальный термин – «метод дикой кошки»: искали по чутью, иногда шарахаясь в сторону, как это делает испуганная кошка.

Вот как английский геолог К. Крэг описывал закладку скважины:

В России в середине 19 века продавался прибор – угадыватель нефти системы Менсфилда. Он состоял из стрелки и шкалы, которые устанавливались на деревянном колу, втыкаемом в землю. По мысли изобретателя, близкое залегание нефти должно было вызвать отклонение стрелки, которая как будто бы реагировала на протекание электрического тока между землей и атмосферой. Идея сама по себе была здравой, но вот надежность прибора... О ней достаточно красноречиво говорит тот факт, что проверка прибора до его покупки не разрешалась.

Впрочем, справедливости ради надо сказать, что большинство исследователей все-таки уповало не на слепую удачу или чудо-приборы, а на элементарный здравый смысл. В 70-е годы 19 века скважины чаще всего закладывались там, где нефть выступала на поверхность земли. «Раз уж она показывается на поверхности, - рассуждали поисковики, - то она наверняка есть и в глубине...»

Правда, и здравый смысл мог иногда подвести. В особенности если лужа нефти оказывалась следствием ее небрежной транспортировки или если ее «создали» нарочно.

В конце 19-го века был разработан еще один перспективный способ поиска. Скважины стали закладывать на «нефтяной линии», то есть на прямой, соединяющий две скважины, дающие нефть. Ход рассуждений при этом был прост. Если скважины А и В дают нефть, то вполне возможно, что будет продуктивной и скважина С, расположенная между ними.

Наблюдательные люди стали присматриваться и к геологическим условиям района, в котором расположены наиболее удачные скважины. Скажем, для районов Северного Кавказа – Майкопа, Грозного, Баку – направление нефтяных линий принималось параллельным направлению Главного Кавказского хребта. А когда в США однажды пробурили очень удачную скважину в низине, возникло правило, распространившееся затем по всему миру: скважины надо закладывать в низинах. Дескать, нефть, как жидкость, стекает именно сюда.

Однако вслед за этим кто-то случайно обнаружил нефть, пробурив скважину на склоне холма, и правило тут же поменялось на противоположное – искать нефть надо на возвышенности…

Таким методом (теперь его называют методом проб и ошибок, а в просторечии – методом «тыка»), конечно, невозможно было руководствоваться долго: слишком дорого обходилась каждая ошибка. Нефтепромышленники все чаще стали обращаться за помощью к геологам, умеющим по косвенным признакам, видимым на поверхности, угадывать, какое именно строение имеют недра в данном районе.

Прежде всего, нужно было выяснить, при каких именно геологических условиях может образовываться залежь – скопление нефти и газа в горных породах.

Геологи стали размышлять: сочетание каких природных условий способно привести к скоплению нефти? Прежде всего, в районе должны иметься так называемые коллекторы – горные породы, способные впитывать, а потом и отдавать жидкости и газы.

Среди каких пород искать коллекторы?

Надо сказать, что к тому времени все горные породы были уже поделены на три большие группы: осадочные, магматические и метаморфические.

Осадочные – как говорит само их название – образовались из осадка, опускавшегося когда-то на дно моря. Иногда, правда, подобные процессы могут наблюдаться и на суше: скажем, ветер может переносить мелкий песок и пыль на значительные расстояния и осаждать его за сотни, а то и тысячи километров от мест первоначального образования. К таким породам относятся пески, песчаники, глины, известняки, доломиты и некоторые другие.

Вторая группа – магматические породы. И тут название подсказывает, что к этой группе относятся породы, образовавшиеся из магмы. Остывая, выброшенная вулканами магма превращалась в граниты, базальты, порфириты.

Наконец, третья группа – породы, которые при своем рождении претерпели метаморфозы преобразования. Они могли образоваться как из осадочных, так и из магматических пород под воздействием высоких подземных температур и давлений. К метаморфическим породам относятся сланцы, мрамор, яшмы и др.

Как Вы сами теперь понимаете, нефть имеет смысл искать, прежде всего среди осадочных пород. Именно они обладают наилучшими коллекторскими свойствами.

Правда, коллектор коллектору рознь. Со временем их стали различать по пористости, то есть суммарному объему всех пор в данной породе, и по проницаемости – способности пропускать сквозь себя жидкость и газ. В принципе, пористость и проницаемость – взаимозависящие величины.

Но в природе бывают и трещиноватые коллекторы: порода сама по себе имеет мало пор – она достаточно плотна, зато покрыта сетью трещин, которые связаны в единую сеть и могут создавать каналы протяженностью в десятки километров. Скажем, какая-то порода обычно обладает плохими коллекторскими свойствами, но если она пронизана сетью макро- и микротрещин, то вполне может стать хранилищем нефти.

Впрочем, если бы вся толща осадочных пород состояла только из коллекторов, вряд ли в них могла образоваться сколько-нибудь крупная залежь. Ведь коллекторы не только накапливают, но с той же легкостью и отдают накопленное. Нефть и газ уходили бы наверх, к земной поверхности и испарялись, не успев сконцентрироваться в месторождение.

Следовательно, необходимо еще одно условие образования залежи – сверху она должна быть прикрыта каким-нибудь плотным экраном, то есть слоем пород, непроницаемых для нефти и газа. Такими породами-покрышками обычно бывают глины, каменная соль или известняки, если они не пронизаны трещинами.

И, наконец, для полноты счастья необходимо, чтобы в данном районе присутствовала антиклиналь. Так геологи называют изгиб пласта, направленного выпуклостью вверх. Под ним, словно в ловушке, скапливаются запасы нефти и газа.

Антиклинали очень часто образуются при пластическом течении каменной соли. В каком-то месте чересчур сдавили вышележащие горные породы. Снизу соляной пласт тоже подпирают твердые породы. И вот в поисках выхода из создавшихся тисков соляной пласт начинает смещаться в сторону. В том месте, где сверху давление ослабевает, соль тут же устремляется вверх, образуя антиклинальную складку.

К антиклинальным ловушкам относится подавляющее большинство обнаруженных месторождений нефти и газа в мире – почти 90% в России и около 70% за рубежом. Размеры залежей могут быть различны: от небольших - порядка 5 километров в длину и 2-3 в ширину, с высотой 50-70 метров, до гигантских – на сотни километров в длину, десятки в ширину и высотой в сотни метров. Скажем, одно из крупнейших в мире месторождений Гхавар в Саудовской Аравии имеет размеры 225 х 25 х 0,4 километра!

Встречаются и ловушки других типов. Например, тектонические экраны возникают при разрыве пластов во время тектонических подвижек. Вместе с антиклиналями их относят к ловушкам структурного типа (образовавшимися при изменении структуры земных недр).

Кроме них изредка встречаются ловушки и неструктурного типа. Характерный пример такой ловушки – погребенные рифы. Когда-то, в иные геологические эпохи, это в самом деле были рифы на дне первобытного моря. Но со временем они были перекрыты более поздними непроницаемыми породами, оказались в глубинах Земли и стали ловушками для нефти и газа, поскольку коралловый риф представляет собой цепь холмов или даже гор из пористого известняка, в которых могут быть даже пещеры-каверны.

Размеры таких горных цепей могут быть весьма внушительными. Правда, самые крупные месторождения, связанные с подземными рифами, которые к сегодняшнему дню обнаружены в Мексике, имеют протяженность всего около 200 километров при ширине 2-3 километра, но кто знает, какие новости преподнесут нам геологи завтра. Ведь далеко не все тайны подземных кладовых раскрыты.

Ну и полноты ради надо, видимо, сказать несколько слов о ловушках неструктурного типа, которые образуются в результате литологического выклинивания. В толще Земли слои горных пород могут размещаться под разными углами. И вот когда два горных пласта встречаются, при стыковке может образоваться клин-ловушка, заполненный коллекторными породами.

Иногда, такие залежи образуются по руслам погребенных рек. Подобные месторождения за их вид острые на язык американцы окрестили «шнурками для ботинок».

Надо добавить, что все сказанное о коллекторах, ловушках, погребенных рифах, антиклиналях относится не только к материковым месторождениям, но и к морскому дну, в первую очередь шельфу Мирового океана. Именно здесь в последнее десятилетие сделаны сенсационные геологические открытия. Они-то и стали основой новой отрасли промышленности – морской добычи нефти и газа. Но об этом поговорим позже.