Геология нефти Аляски

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Северная Аляска и прилегающая к ней территория шельфа Северного Ледовитого океана составляют нефтегазоносную провинцию площадью 462 тыс. км², которая простирается от канадской границы на востоке до Российской морской границы на западе, на север от хребта Брукса до границы континентального шельфа.

Все земли к северу от Хребта Брукса называют Северным Склоном Аляски.

Хребет Брукса является южной границей этой области. Высотные отметки рельефа уменьшаются в северном направлении - горный ландшафт переходит в область предгорий, которая сменяется прибрежной равниной.

Область предгорий представляет собой холмистую местность, покрытую тундровыми лесами и прорезанную долинами рек, простирающимися параллельно горному фронту, шириной около 80 километров.

Дальше на север она переходит в прибрежную равнину. Это область с весьма плоским рельефом, усеянная озерами и болотистыми низинами. Ширина ее варьирует от 40 до 190 километров. Еще на 60 - 90 километров на север, под сезонными льдами Северного Ледовитого океана, простирается континентальный шельф.

Большая часть бассейна Арктического склона Аляски все еще относительно слабо изучена, и имеет большой потенциал для будущего исследования и развития природных ресурсов. В 1967 году было открыто первое и самое крупное нефтяное месторождение Аляски - Прудо Бей.

Это стало началом развития нефтяной промышленности на арктическом склоне Аляски.

В последнее время исследование этой территории происходит более интенсивно в связи с возможностью строительства Трансаляскинского газопровода.

На сегодняшний день добыча углеводородов ограничивается центральной частью бассейна, однако залежи нефти были обнаружены и на западе, на территории Национального Нефтяного Резерва Аляски. Также существует интерес в возможности обнаружения залежей углеводородов в восточной части, на территории Национального Заповедника Дикой Природы Аляски.

1. Тектоника

Нефтегазоносный бассейн Арктического склона Аляски образовался на базе Колвиллского прогиба и прилегающей с севера Арктической (Гиперборейской) платформы. Южная его граница проходит через зону надвигов и взбросов, по которым эпиплатформенный горст-антиклинорий хребта Брукса надвинут на 15--20 км на прилегающий Колвиллский прогиб. Северная граница НГБ следует по подножию континентального склона Арктической платформы.

Главными структурами Арктической Аляски являются юрско-среднемеловой ороген хребта Брукса и верхнемеловой бассейн Колвилл.

Рисунок 2.1 - Структурно-тектоническая карта Арктического склона Аляски

Вдоль северного склона антиклинория Брукса протягивается предгорный прогиб Колвилл с интенсивно деформированным южным и пологим северными бортами.

Севернее Колвиллского прогиба структура бассейна представляет собой пологую моноклиналь, поднимающуюся к северу. В районе мыса Барроу моноклиналь осложнена поперечным поднятием Мид-Барроу, где фундамент залегает на глубине около 750 м. Восточнее находится впадина Умиат, западнее -- Чукотская впадина, в которых фундамент погружается на 5 км (рисунок 2.1).

Особенно широкий шельф находится на западе, он переходит в обширное аккумулятивное подножие. В районе мыса Барроу шельф сужается. Его обрамляет крутой склон (4--12°), прорезанный крупными каньонами и осложненный оползнями, а также слабовыраженное подножие.

Северная Аляска и прилегающий континентальный шельф представляют часть большого бассейна, некогда протягивавшегося через единый континент. Этот единый континент был расколот в раннем мезозое на несколько фрагментов, которые были разъединены расширяющимся Арктическим океаном. Этот гипотетический континент известен под разными названиями - Гиперборея, Древняя Арктика, Арктида. Породы, слагавшие бассейн до раскола континента, известны под названием элсмирский комплекс. Они залегают на интенсивно деформированных породах девонского и более древнего возраста, известных как франклинский комплекс. Раскол древнего континента, являющегося источником осадков элсмирского комплекса, маркируется более молодыми осадками. Они отлагались в своеобразных рифтовых зонах, вдоль которых континент был разобщен на несколько фрагментов. Эти отложения выделяют как рифтовый комплекс, им же соответствуют отложения бофортского комплекса. Этим отложениям соответствует возрастной интервал около 175 до 115 млн лет.

Континентальный рифтогенез и расхождение начали фазу активного роста Арктического океанического бассейна. Эти движения неизбежно инициировали коллизию между расходящимися фрагментами и обрамляющими их независимыми континентальными массами или вулканическими дугами. В результате этих движений возникает хребет Брукса, явившийся источником огромных масс терригенного осадочного материала, заполнившего образовавшиеся бассейны. Они известны как брукинский комплекс в связи с их явным родством с породившей их горной системой Брукса. Их возрастной диапазон оценивается примерно от 115 млн лет до настоящего времени.

Рисунок 2.2 - Схематический разрез с юга на север

2. Стратиграфия

В основании арктической платформы Северной Аляски находятся докембрийские, а также ранне- и среднепалеозойские образования.

Общая мощность фанерозойских образований в бассейне Арктического склона Аляски достигает 7--8 км. Породы фундамента в этом районе сильно дислоцированы, толща осадочных образований залегает на них с резким несогласием. Осадочный чехол подразделяется на два комплекса, слагающих два самостоятельных этажа, которые разделены стратиграфическим и угловым несогласием.

В составе нижнего этажа находятся каменноугольные, пермо-триасовые, юрские и нижнемеловые отложения.

Верхний структурный этаж -- нижнемеловые и третичные образования -- сложен аргиллитами и песчаниками с редкими прослоями вулканических туфов в нижней части разреза. Мощность верхнего этажа -- 2050--2650 м.

В разрезе выделяют четыре осадочных комплекса (снизу вверх):

· Франклинский;

· Элсмирский;

· Бофортский (рифтовый);

· Брукинский.

Франклинский комплекс (додевонский)

Франклинский комплекс представлен метаморфизованными осадочными и вулканогенными породами, а также интрузивными образованиями. По особенностям литологии и петрографии выделяется несколько нижнепалеозойских пачек, которые включают кембрийские вулканиты основного состава, которые переслаиваются с известняками, ордовикские кремни и филлиты с отдельными прослоями известняков, тонко и косослоистые слюдистые песчаники, кремни, филлиты, аргиллиты. Верхнесилурийские - нижнедевонские образования представлены мелководно-морскими песчаниками, алевролитами и карбонатными породами с общей мощностью порядка 700 м. Общая мощность франклинского комплекса приблизительно оценивается в 1200 м. Породы прорваны гранитами и кварцевыми монцонитами с абсолютными возрастами порядка 380 млн.лет (франский ярус верхнего девона).

Эллсмирский комплекс (Карбон - триас) Эллсмирский комплекс каменноугольного-юрского возраста В предгорьях хребта Брукса включает пестрый по составу набор пород (снизу вверх): известняки группы Лисбурн (средний карбон - нижняя пермь), терригенные породы группы Садлерочит (верхняя пермь - триас) и формацию Шублик (триас).

Группа Лисбурн представлена морскими преимущественно карбонатными отложениями, которые сочетаются с отдельными пластами кремней, мощностью в десятки метров и алевролитов.

Группа Седлерочит сложена, в основном, терригенными отложениями. Нижний пласт свиты Седлерочит сложен высокопористыми песчаниками мощностью до 180 м и характеризуется наиболее высокой промышленной нефтеносностью. Верхний пласт свиты Сэг Ривер сложен тонкозернистыми глауконитовыми песчаниками и алевритами мощностью 10 м. Оба пласта разделены толщей глинистых известняков и аргиллитов мощностью 12--45 м.

Формация Шублик представлена песчаниками, глинистыми песчаниками, известняками и алевролитми, которые, обогащены органическим веществом, фосфатами и глауконитом. Самым мощным нефтематеринским потенциалом обладает ее нижняя, трансгрессивная часть, образованная тонко расслоенными битуминозными отложениями с высокими концентрациями Сорг, достигающими 7%.

Рисунок 3.1 - последовательность накопления осадочного чехла

Верхнюю, регрессивную часть формации Шублик образуют массивные глинистые сланцы с прослоями песчаников; осадки накапливались в восстановительных условиях без признаков сероводородного заражения придонных вод. Средняя мощность формации -- 120м.

Бофортский (рифтовый) комплекс (Юра - нижний мел)

На пермо-триасовых отложениях залегают юрские глины и алевролиты мощностью около 540 м.

Комплекс отличается сложным строением, неоднороден по мощности, имеет несколько несогласий, содержит как нефтематеринские породы ( Кингак, Шублик, Пеббл Шейл), так и породы-коллекторы ( песчаники Купарук и др.). Формация Кингак (юра-нижний мел) представлена преимущественно морскими терригенными породами с незначительной примесью карбонатного материала. В нижней, дистально-дельтовой части разреза формация особенно обогащена ОВ, Сорг составляет 5%. Средняя мощность формации -- 423 м.

Самые верхи комплекса слагает толща Пеббл Шейл (нижний мел), которая представлена тонкослоистыми сланцами с высоким содержанием органического вещества.

В результате крупного поднятия в нижнемеловую эпоху образовалось региональное нижнемеловое несогласие (LCU).

Разрез нижнего структурного этажа завершается нижнемеловой свитой Купарук-Ривер. Мощность этой свиты до 240 м.

Брукинский комплекс (верхний мел - кайнозой)

Верхний структурный этаж сложен аргиллитами и песчаниками с редкими прослоями вулканических туфов в нижней части разреза. Мощность верхнего этажа -- 2050--2650 м.

Брукский комплекс мел-кайнозойского возраста представлен терригенными морскими и континентальными отложениями, которые широко развиты как в пределах севера Аляски, так и в сопредельных акваториях Северного Ледовитого океана. Мощность пород увеличивается в северном направлении до 5000 и даже 12 000 м. Отложения этого комплекса содержат глубоководные аргиллиты и турбидитовые песчаники (формации Торок, Сиби, Каннинг), уплотненные аргиллиты (Хью Шейл), прибрежно-морские и континентальные угленосные аргиллиты, песчаники и конгломераты (Нанушук, Тулувак, Принс Крик, Шрадер Блаф и Сагаваниркток). В глинистых сланцах Хью выделяется зона повышенной радиоактивности (HRZ), характеризующаяся хорошими нефтематеринскими свойствами. Важными и потенциально нефтематеринскими породами брукинского комплекса являются богатые органическим веществом аргиллиты.

Рисунок 3.2 - Литолого-стратиграфическая колонка Арктического склона Аляски

3. Нефтегазоносность

Все осадочные комплексы, выделенные в разрезе территории, имеют в своем составе как нефтематеринские породы, так и породы-коллекторы.

В эллсмирском комплексе нефтематеринскими являются формации Лисберн и Сэдлерочит с горизонтами глинистых сланцев и глинистых известняков типа доманикитов и субдоманикитов. На данной стадии развития бассейнов они существенно утратили способность генерировать нефть, но их жидкие продуценты сохранились в виде тяжелых нефтей ряда месторождений: Бент-Хорн, Эндикот, Либерти, Лисберн (рисунок 4.1).

С конца триаса, в юре и раннем мелу (бофортский комплекс) на Северо-Американской окраине возобновился рифтогенез, с которым связывается формирование наиболее продуктивных в настоящее время нефтематеринских толщ.

Это формации Шублик, Кингак и Пебл-Хью, ставшие главными источниками генерации нефтяных залежей поднятия Барроу. Наилучшей нефтепродуктивности формации Шублик, Кингак и Хью достигают на глубинах 2000-- 3500 м (Tmax -- 440--450°C), где в бассейне Северного склона Аляски с прилегающим шельфом локализуется главная зона нефтеобразования, обусловившая формирование многочисленных углеводородных скоплений.Этим нефтематеринским толщам обязаны своим происхождением также нефти месторождений Норс-Прадхо-Бей, Саус-Барроу, Ист-Барроу, Колвилл-Дельта, Купарук-Ривер, Поинт-Томпсон и др.

В составе брукинских отложений выделяются газонефтематеринская формация Кэннинг, а также газоматеринские формации Нэнушак и Торок, содержащие прослои угля. С ними связаны нефти месторождений Симсон и Умиат.

Бассейн северного склона Аляски характеризуется широким спектром ловушек, но значимость и доминирование определенного типа ловушки меняется с севера на юг и в меньшей степени с запада на восток. Местоскопления нефти и газа, расположенные вдоль поднятия Барроу, преимущественно структурно-стратиграфического типа. Выделяются структурные, стратиграфические и комбинированные ловушки.

Структурные ловушки приурочены к породам большого возрастного диапазона - от позднеюрских до позднемеловых. К ним приурочены залежи таких месторождений как Милн Поинт, Прудо Бей, Норт Прудо, Кемик, Ист Барроу, Нортстар, Сандпайпер и Сикулик.

Стратиграфические ловушки образованы породами юрско-кайнозойского возраста и включают такие месторождения как Вест Сак, Угну, Флаксман Айленд, Валакпа, Симпсон и Бадами. Поисковые работы последних десяти лет привели к открытию стратиграфических ловушек в районе дельты реки Колвилл (Альпийское месторождение) и в пределах западной части территории междуречья Колвилл - Каннинг (Табаско, Тарн, Мэлтвотер).

Рисунок 3.1 - Характеристика основных нефтематеринских толщ

Наиболее значимыми являются комбинированные ловушки. Они распространены в породах от нижнекаменноугоьных до нижнемеловых, и включают два крупнейших месторождения Арктического склона Аляски - залежь Ивишак месторождения Прудо Бей и месторождение Купарук Ривер. Также залежи месторождений Лисбурн, Пойнт Томпсон, Эндикот, Либерти, Саг Дельта Норт, Самбука и Миднайт Сан приурочены к комбинированным ловушкам.

Месторождения бассейна приурочены к пологим брахиантиклиналям, нарушенным разрывами. Структуры некоторых небольших месторождений связаны с выступами фундамента; залежи нефти тектонически или стратиграфически экранированные. Важную роль в образовании скоплений углеводородов играло угловое несогласие в подошве нижнемеловых отложений.

Ключевые элементы нефтегазоносности бассейна арктического склона Аляски:

1. Наличие предгорного прогиба Колвилл с накоплением мощных осадочных толщ, в результате чего нефтематеринские толщи были погружены на глубину, достаточную для полного вызревания органического вещества и генерации углеводородов;

2. поднятие Барроу, район преимущественного нефтегазонакопления;

3. Региональная нижнемеловая эрозионная поверхность, обеспечившая пути миграции нефти из различных нефтематеринских пород к резервуарам.

Многие месторождения Мыса Барроу считаются результатом миграции нефти сразу из трех разных нефтематеринских пород.

Прудо Бей - гигантское газонефтяное месторождение, расположенное в заливе Прудо моря Бофорта в 320 километрах к востоку от мыса Барроу. Приурочено к антиклинальной складке размером 21х52 км, осложняющей южный борт впадины Умиат. Структура рассечена разрывными нарушениями на отдельные блоки. Нефтегазопроявления известны в отложениях от каменноугольного до палеогенового возраста включительно. Выявлено 12 залежей, в т.ч. 5 промышленных.

Свыше 94% запасов месторождения сосредоточено в отложениях пермотриасового возраста, около 6% -- каменноугольного. Основная промышленная залежь площадью 607 км2 находится в песчаниках пермотриасового возраста группы Седлерочит свиты Ивишак на глубине 2650-2760 метров. В залежи четыре самостоятельных объекта эксплуатации. Коллекторы гранулярные с пористостью 23-25% и проницаемостью до 300 мД. Высота залежи до 180 м (средняя -- 165 м), залежь имеет газовую шапку. Нефтеносны также песчаники триасового возраста группы Прудо Бей на глубине 2430- 2650 м суммарной мощностью 34 метра.

Перспективны меловые песчаники свиты Купарук-ривер и горизонта Вестсак на глубине 1900-2200 и 750-2100 м соответственно суммарной мощностью до 280 м, пористостью 23- 25% и проницаемостью 179-193 мД; промышленно нефтегазоносны известняки верхней части толщи нижнекаменноугольного возраста группы Лисберн свиты Алапах на глубине 2835-3190 м суммарной мощностью 210- 240 м с резко меняющейся пористостью, проницаемостью до 8 мд, с газовой шапкой. В 1978 была открыта залежь в нижнекаменноугольных песчаниках и конгломератах на глубине свыше 3200 метров. Залежи в песчаниках пластовые сводовые, большей частью тектонически и стратиграфически экранированные, в известняках массивные. Начальное пластовое давление в залежи Седлерочит 30,3 МПа, температура 93°С.

Нефти месторождения метанонафтенового состава средние и тяжёлые с плотностью 844-913 кг/м3, вязкостью 0,85 мПа*с, содержанием серы 0,82%. Состав газов газовой шапки Седлерочит (%): СН4 75-80; С2Н6+высшие 8-17; СО2 8-12. Эксплуатируется 594 фонтанные скважины, с середины 1984 применяют вторичные методы заводнения морской водой.

К западу от месторождения Прадхо-Бей в1976 г. в юрских песчаниках выявлено крупное нефтяное месторождение Купарук-Ривер с извлекаемыми запасами нефти до 200 млн. т. Предполагают, что нефть этого месторождения образовалась в нижележащих формациях, и пути ее миграции проходили через месторождение Прудо Бей. Преобладают ловушки структурно-стратиграфического типа. Песчаный резервуар делится по латерали на две зоны - [A (62% of STOOIP) and C (38% of STOOIP)], разделенные непроницаемыми сланцами и алевролитами. Зона С имеет значительно большую проницаемость. Резервуар разбит на сегменты дизъюнктивами северного простирания, с густотой примерно два дизъюнктива на километр. Уровень ВНК варьирует в разных сегментах от -1990 м до -2042м. Месторождение не имеет газовой шапки. Потенциально извлекаемые запасы оцениваются примерно в 1,5 млрд. баррелей.

Газовое месторождение Кавик, расположенное примерно в 100 км на юго-восток от Прудо Бэй в предгорьях хребта Брукс, Аляска, было открыто в 1969 году. Несмотря на то, что оно является крупнейшим и наиболее определенно выделяемым скопление газа, месторождение не разрабатывается из-за отсутствия системы транспортировки газа на территории северного склона Аляски. Большинство газовых скоплений являются слабоизученными, так как они были вскрыты только одной скважиной, и многие были открыты до появления современных методов ГИС. Месторождение Кавик, в отличие о других, вскрыто тремя скважинами, и в каждой был проведен полный комплекс ГИС.

Газопродуктивными толщами являются (в порядке убывания значимости):

· Песчаники Ледж в составе формации Ивишак;

· Песчаники Сэг Ривер;

· Формация Шублик.

Ловушка структурная, тектонически экранированная, приурочена к взбросо-надвиговой структуре.

Объем газа в залежи был оценен в 165 000 000 000 стандартных кубических футов.

нефтегазоносный аляска углеводородный стратиграфический

Заключение

Разведка и оценка углеводородного потенциала большей части Северного склона и прилегающих акваторий все еще находится в зачаточном состоянии. Несмотря на успех в области Прадхо-Бей, боьшая часть региона очень слабо охвачена разведочным бурением, и стратиграфическое исследование только недавно стали значимым компонентом большинства геологоразведочных программ.

Весьма значительным представляется потенциал неоткрытых ресурсов Арктического склона Аляски и прилегающих акваторий. Перспективными считаются пять разведочных областей: междуречье Колвилл - Каннинг, шельф моря Бофорта, шельф Чукотского моря, Национальный Нефтяной Резерв Аляски и область 1002 Национального Заповедника Дикой Природы Аляски.

Перспективы территории также связаны с газогидратными месторождениями.

По данным Департамена Энергии США газогидраты на северном склоне Аляски могут содержать 16,7 триллионов м³ газа, т. е. намного больше ресурсов традиционного газа в этом регионе. В отличие от других стран, газогидратные скопления северного склона Аляски расположены вблизи скоплений традиционных энергетических ресурсов, что значительно облегчает их разведку.

Список литературы

1. Высоцкий В. И., Оленин И. В., Нефтегазоносные бассейны зарубежных стран. Учеб для вузов.--2-е изд., перераб. и доп.-- М: Недра 1990 ,405 с.

2. Бурштар М. С., Львов М. С., География и геология нефти и газа СССР и зарубежных стран. - М: Недра, 1979, 364 с.

3. Забанбарк А., Лобковский Л. И., Геологическое строение и нефтегазоносность арктической части Северо-Американского континента

4. Thomas, C.P., Doughty, T. C., Faulder, D. D., Hite, D. M., and White, G. J. (2007), Alaska North Slope Oil and Gas - A Promising Future or an Area in Decline? U. S. Department of Energy, Office of Fossil Energy, DOE/NETL-2007/1279.

5. Belanger Anna Marie FLUID FLOW IN THE CENTRAL NORTH SLOPE FORELAND BASIN, ALASKA 2007, 57 р.

6. Eva Dolewski Prudhoe Bay and the Alpine Oilfield in northeast Alaska: Geology and Economy 11р.

Размещено на Allbest.ru