Нафта і газ

Що таке соляний купол?



Стовпи солі, які проникають через осадові частини.

Сіль середньої юри: Цей перетин показує скелі басейну Східного Техасу між кордоном Оклахома-Техас (зліва) та узбережжям Мексиканської затоки (праворуч). Фіолетова скельна одиниця - це середньо Юрська сіль, скельна одиниця, яка має здатність текти під тиском. Сіль перекрита тисячами футів осаду, які чинять величезний тиск на поверхню солі і змушують її текти. У численних місцях сіль вторгнулася вгору до вищезазначених опадів. Це призвело до невеликих курганів або високих колон солі, які можуть бути високими тисячами футів. Соляні стовпчики та менші кургани називають "куполами солі". Зображення USGS 1.

Соляний купол: Мультфільм соляного купола, що демонструє пронизування двох скельних одиниць та деформацію скельної одиниці безпосередньо вгорі. Зростання купола здійснюється за рахунок міграції солі в купол з навколишніх районів. Сіль мігрує в купол, тому що вона стискається вагою вищезалежних відкладень.

Що таке соляний купол?

Соляний купол - це курган або стовпчик солі, який вторгся вгору в поверхневі осади. Сольові куполи можуть утворюватися в осадовому басейні, де товстий шар солі перекривається більш молодими опадами значної товщини. Там, де умови дозволяють, кухонні солі можуть підніматися на тисячі футів над шаром солі, з якого вони почали рости. Приклад показаний на ілюстрації.

На ілюстрації вгорі сторінки фіолетовий рок (Js) спочатку був шаром солі. Це джерело солі для декількох стовпців солі та декількох менших курганів солі, які вторглися у вищезазначені одиниці.

Розвиток соляних куполів може деформувати гірські породи в пастки, які містять нафту та природний газ. Їх часто видобувають як джерела солі та сірки. Непроникна природа солі може зробити їх важливими місцями для підземного зберігання або підземного захоронення небезпечних відходів.

Деформація солі під тиском

На відміну від більшості інших типів осаду, сіль має здатність змінювати форму і течію, якщо розміщувати її під достатнім тиском. Щоб розробити соляний купол, тиск на сіль має бути досить високим, щоб вона могла вторгнутись у вищевказані осади. Тиск повинен бути досить великим, щоб подолати кілька перешкод. Сюди входять вага верхніх шарів, сила накладених верств, сили тертя та сила тяжіння, що чинять опір піднесенню.

Два джерела тиску, які виробляли куполи солі, - це тиск вниз, що лежить над осадом, і бічний тиск тектонічного руху.

Якщо в слабкому осаді розвивається область слабкості або нестабільності, сіль під адекватним тиском може вторгнутись у неї. Слабкість може бути спричинена переломами розширення, розвиваючою антиклінією, розривом тяги або долиною, що розмивається на поверхні Землі вище.

Як тільки сіль почне текти, вона може тривати до тих пір, поки тиск на сіль буде досить високим, щоб подолати сили, що протистоять. Потік припиниться, коли сіль підніметься на висоту, де існують умови рівноваги.

"Помилкове уявлення про щільність"

Багато пояснень сольових куполів припускають, що нижча щільність солі порівняно з щільністю вищезгаданих гірських одиниць є рушійною силою утворення куполів солі. Це неправильне уявлення.

Під час осадження кластичні відкладення над сіллю нерозкладаються, містять значне порове простір і мають меншу щільність, ніж сіль. Їх щільність не перевищує щільність солі, поки вони не будуть глибоко закопані, щільно ущільнені та частково літифіковані. На той час вони вже не є м'якими опадами. Вони є компетентними гірськими одиницями, які можуть стати перешкодою для вторгнення солі.

Вага проти щільності: Повітря має щільність, яка майже незначна. Однак стовп атмосферного повітря важить достатньо, щоб прогнати колону надзвичайно щільної ртуті майже на метр до скляної вакуумної трубки.

Наскільки щільність може бути неактуальною

Ртутний барометр дає ілюстрацію того, як щільність може бути неактуальною. У 1643 році Евангеліста Торрічеллі наповнила ртуттю скляну трубку, закриту на одному кінці. Потім він стояв вертикально у тазі ртуті, тримаючи один кінець затопленим. Після того, як трубка була вертикальною, вага атмосфери на поверхні ртуті забезпечував достатній тиск для підтримки стовпа ртуті майже на один метр у висоту. Ртуть піднімалася б і падала в трубу, коли тиск атмосфери змінювався.

Що стосується ртутного барометра, різниця щільності між ртуттю в трубі та щільністю навколишнього повітря величезна. Але, вага атмосфери досить високий, щоб підтримувати стовпчик ртуті.

У разі соляного куполу тисячі футів осаду, натискаючи на географічно обширну сольову одиницю, можуть забезпечити достатньо енергії для отримання соляного купола.

Куполи арктичної солі: Супутникове зображення двох соляних куполів, що вивернулися на поверхню острова Мелвіл, на півночі Канади. Куполи - круглі білі риси, оточені сірою скелею. Попереду вони проходять приблизно 2 милі. Острів оточений морським льодом. Сіль може зберігатися на поверхні в холодному та посушливому кліматі. Зображення NASA 4. Збільшити зображення.

Наскільки великі куполи солі?

Соляні куполи можуть бути дуже великими структурами. Соляні сердечники мають відстань від 1/2 милі до 5 миль. Батьківські породи, які служать джерелом солі, зазвичай мають товщину від декількох сотень до кількох тисяч футів. Куполи солі піднімаються з глибини від 500 до 6000 футів (або більше) нижче поверхні 2. Вони зазвичай не досягають поверхні. У такому разі може утворюватися соляний льодовик.

Соляні куполи Мексиканської затоки: Рельєфна карта підлоги Мексиканської затоки біля південно-східного узбережжя Луїзіани. Червоний і помаранчевий кольори являють собою мілководдя; синій являє собою глибші води. Круглі конструкції з плоским верхом - це поверхневий вираз підземних куполових солей. Зображення програми NOAA Okeanos Explorer. Збільшити зображення.

Перше відкриття соляного купольного масла

Соляні куполи були майже невідомими, поки не було пробурено розвідувальну нафтову свердловину на пагорбі Шпіндлетоп поблизу Бомонт, штат Техас, у 1900 році та завершено в 1901 році.

На глибині близько 1000 футів свердловина проникла резервуар нафти під тиском, який вибухав бурові інструменти зі свердловини і обсипав навколишні землі сирою нафтою, поки свердловина не могла бути здана під контроль. Початковий видобуток із свердловини становив понад 100 000 барелів сирої нафти на день - більший вихід, ніж будь-який попередній свердловина.

Відкриття Spindletop запалило бурову забудову на подібних спорудах по всій зоні узбережжя затоки. Деякі з цих свердловин потрапили на нафту. Ці відкриття мотивували геологів дізнатися про структури, що знаходяться внизу, в яких містилася така велика кількість нафти 3.

Ретельне підземне картографування даних свердловин, а згодом і використання сейсмічних досліджень дозволило геологам виявити форму соляних куполів, розробити гіпотези щодо їх формування та зрозуміти їх роль у розвідці нафти.

Купол солі Перської затоки: Острів сер Бані Яс в Перській затоці на західному узбережжі Об'єднаних Арабських Еміратів. Острів - курган, підштовхнутий піднятим куполом солі. Купол пробив поверхню острова, а кругле серцевину купола можна побачити в центрі острова. Зображення NASA Earth Observatory 5. Клацніть для збільшення зображення.

Економічне значення соляних куполів

Соляні куполи служать резервуарами нафти та природного газу, джерелами сірки, джерелами солі, підземними сховищами для нафти та природного газу та сховищами для небезпечних відходів.

Нафтові та природні газові резервуари

Соляні куполи дуже важливі для нафтової промисловості. По мірі того, як росте соляний купол, кришка над ним вигинається вгору. Ця скеля шапочки може служити резервуаром нафти або природного газу.

Коли купол росте, скелі, в які він проникає, вигнуті вгору по сторонах купола (див. Обидві ілюстрації вгорі цієї сторінки). Ця висхідна арка дозволяє нафті та природному газу мігрувати до соляного купола, де вона може накопичуватися в структурній пастці.

Підвищується сіль також може спричинити несправності. Іноді ці розломи дозволяють герметизувати проникну скельну одиницю проти непроникної породи. Ця структура також може служити нафтогазовим резервуаром. Один соляний купол може мати безліч пов'язаних з ними водойм на різних глибинах і місцях навколо купола.

Сейсмічне обстеження: Ранній сейсмічний профіль соляного куполу, отриманий при обстеженні судна. На ній зображено центральне сольове ядро ​​завширшки 1-1 / 2 милі та шари гірських порід, які були деформовані внаслідок руху солі вгору. Сейсмічне зображення модифіковане після Парке Д. Снейлі, Геологічна служба США.

Джерело Сірки

Соляні куполи іноді покриті шапкою, яка містить значну кількість елементарної сірки. Сірка зустрічається як кристалічний матеріал, який заповнює переломи та міжгранулярні пори, а в деяких випадках замінює шапку гірської породи. Вважається, що сірка утворюється з ангідриту та гіпсу, пов'язаних з сіллю, за рахунок бактеріальної активності.

Деякі соляні куполи мають достатню кількість сірки в гірській породі, щоб її можна було економити. Його відновлюють шляхом буріння свердловини в сірку і відкачування перегрітої води та повітря в колодязь. Перегріта вода досить гаряча, щоб розплавити сірку. Гаряче повітря перетворює розплавлену сірку в піну, достатньо плавучу, щоб піднятись до свердловини на поверхню.

Сьогодні більшість сірки виробляється як побічний продукт при переробці сирої нафти та переробці природного газу. Виробництво сірки з кухонних солей, як правило, не є конкурентоспроможним із сіркою, що виробляється з нафти та природного газу.

Виробництво солі

Деякі соляні куполи були експлуатовані підземним видобуванням Ці шахти виробляють сіль, яка використовується як сировина хімічної промисловості та як сіль для обробки засніжених автомобільних доріг.

Розчин добували кілька кухонних солей. Гаряча вода закачується в колодязь в сіль. Вода розчиняє сіль і виводиться на поверхню через виробничі свердловини. На поверхні вода випаровується для відновлення солі, або солона вода використовується в хімічному процесі.

Інформація про сольовий купол
1 Геологічні моделі та оцінка нерозкритих традиційних і постійних ресурсів нафти і газу: верхньокрейдовий крейда Остін, узбережжя затоки США; Krystal Pearson, Геологічна служба США, Звіт про наукові розслідування 2012-5159, 2012.
2 Соляні печери та їх використання для утилізації нафтових родовищ: брошура, виготовлена ​​Національним бюро нафтових технологій, Національна лабораторія Аргонна, 1999 рік.
3 Spindletop: The Original Salt Dome: Michel T. Halbouty, стаття, опублікована на веб-сайті WorldEnergySource.com, 2009.
4 Соляні куполи на острові Мелвілл: Джессі Аллен, обсерваторія Землі НАСА, зображення дня 27 серпня 2006 року.
5 Острів сер Бані Яс, Об'єднані Арабські Емірати: Фотографія космонавта з Міжнародної космічної станції, Обсерваторія Землі НАСА, зображення дня 15 березня 2010 року.

Підземні сховища

Деякі шахти, розроблені в соляних куполах, були ретельно запечатані, а потім використані як місця для зберігання нафти, природного газу та водню.

Соляні куполи в США та Росії також служать національними сховищами для державних запасів гелієвого газу. Сіль - це єдиний тип гірської породи, який має проникність настільки низьку, що може вмістити крихітні атоми гелію.

Утилізація відходів

Сіль - це непроникна порода, яка має здатність текти і ущільнювати руйнування, які можуть розвиватися всередині неї. З цієї причини соляні куполи використовувались як місця захоронення небезпечних відходів. Рукотворні печери в соляних куполах використовувались як сховища для відходів буріння нафтових родовищ та інших видів небезпечних відходів у США та інших країнах. Вони також розглядалися як для захоронення ядерних відходів високого рівня, але жодна ділянка у США не отримала такого типу відходів.

Депозити солей США: Розташування покладених родовищ солі та басейнів соляних куполів у Сполучених Штатах. Велика суцільна родовище вздовж узбережжя затоки, що містить три басейни соляного куполу, підкреслена сіллю Луана. Карта Geology.com з локаційними даними Національної лабораторії Argonne 2.

Де виникають куполи солі?

Сольові куполи можуть виникати в осадових басейнах, де товсті соляні поклади були поховані щонайменше 500 футів інших опадів. Один з найбільших у світі регіонів кухонних солей - Мексиканська затока. Більше 500 куполів солі було виявлено на березі і під морем Мексиканської затоки. Вони походять від солі Луана, підземної скельної одиниці, яка є стійкою з боків у всій місцевості. На карті в правому стовпчику цієї сторінки показано розташування покладених сольових родовищ у США та три соляні купольні поля. Великі поля соляних куполів були також виявлені в Анголі, Бразилії, Канаді, Габоні, Німеччині, Ірані та Іраку.