Нефтегазоносность карбонатных пород

В органогенных, ораганогенно - обломочных и обломочных породах связь первичной и вторичной пористости выразится в общем виде в том, что при одинаковой направленности процесса наиболее интенсивно будут выщелачиваться разности с высокой пористостью и благоприятной стру-ктурой пустот. При этом еще более усугубится анизотропия карбонатных толщ, проницаемость одних пластов возрастет за счет каверен, других - останется по - прежнему низкой.

Развитие вторичной пористости будет происходить за счет расшире-ния уже существующих поровых каналов, увеличения размера и сообща-емости их, иными словами это будет унаследованная вторичная порис-тость, образующаяся в пористо - проницаемых породах.

Основное различие вторичной пористости заключается в том, что в хемогенных породах она вновь образуется в плотной непроницаемой мат-рице, а в органогенных, органогенно - детритовых - это унаследованная пористость, развивающаяся по хорошо сообщающимся поровым каналам с высокой фильтрационной способностью. Указанное различие определяет тип коллектора. Детальные исследования коллекторских свойств карбо-натных пород различного состава и генезиса паказали тесную взаимосвязь рассмотренных параметров и выявили, что в зависимости от гидрохими-ческой зональности происходит более интенсивное выщелачивание то известняков, то доломитов.

Зона хлоридных рассолов характеризуется ничтожным развитием процессов выщелачивания карбонатных пород. В этой зоне практически не происходит дополнительного формирования пустот.

Зона сульфаьтных вод оказывает значительно большее влияние на развитие вторичной пористости. Прежде всего сульфатные воды находятся в зоне более интенсивного водообмена, а растворяющая способность этих вод по отношению к породам различного состава неодинакова. Растворимость доломита и кальцита в зоне сульфатных вод различна. Образование вторичной пористости известняков под воздействием этих вод затруднено, и не редко происходит залечивание пористости за счет выпадения углекислого или сернокислого кальция.

Зона сульфатных вод благоприятна для выщелачивания доломитов, но развитие вторичной пористости происходит главным образом не в пер-вичных, а в диагенетических доломитах, первичная пористость которых значительно выше. Таким образом, в зоне сульфатных вод происходит из-бирательное развитие вторичной пористости преимущественно в доломи-тах.

Гидрокарбонатные воды находятся в зоне активного водообмена. Кроме того, эти воды недонасыщены главнейшими соединениями, входя-щими в состав карбонатных пород. В связи с этим в данной зоне формиро-вание вторичной пористости происходит весьма интенсивно, особенно в тех разностях карбонатных пород, которые отличаются высокой первич-ной пористостью и благоприятным строением порового пространства. Развитие эпигенетической пористости затруднено в первичных доломитах, хемогенных известняках, а также в диагенетических доломитах компак-тной структуры, т.е. в породах со сложным строением порового простран-ства. Наиболее интенсивно развитие вторичной пористости протекает в известняках. В отличие от зоны сульфатно - кальциевых вод раствори-мость кальцита в зоне гидрокарбонатных вод очень часто превышает рас-творимость доломита.

В заключение следует подчеркнуть, что при изучении природных резервуаров нефти и газа очень важно знать механизм и время формиро-вания пустот, выявить их генезис, с тем чтобы правильно оценить тип коллектора и потенциальную возможность нефтегазонасыщенности кар-бонатных пород.

4. Формирование емкостного пространства трещин.

Трещиноватость горных пород изучается широко, и с различных по-зиций рассматривается генезис трещин, их морфология, выявляются за-кономерности распределния трещин. Оценка трещиноватости как фактора водо -, нефте - и газопроницаемости растворимых пород остается одной из наименее изученных проблем трещиноватости. Существует большое коли-чество классификаций трещин, но для оценки фильтрационных свойств они не могут быть использованы, так как не учитывают извилистости и шероховатости стенок трещин, изменчивости ширины трещин, взаимосообщаемости и протяженности.

В осадочных породах ( Белоусов, 1954 ) различают четыре основных генетических категорий трещин: литогенетические, тектонические, разгру-зки и выветривания, которые играют неодинаковую роль в процессах дви-жения флюидов.

Литогенетические трещины называют диагенетическими ( Новикова, 1951 ), общими ( Белоусов, 1954 ) трещинами первичной отдельности и напластования ( Пермяков, 1949; Приклонский, 1949 ). Наиболее удачен термин" литогенетические " ( Овчинников, 1949; Соколов, 1951, 1962). Такие трещины образуются в процессе литификации осадков при уплот-нении и потере воды. К ним относятся трещины напластования и внутрен-ние. Установлено, что в пластах меньшей мощности внутрислойные лито-генетические трещины более часты, но степень их раскрытости оказы-вается совершенно ничтожной. Наоборот, в мощных пластах, где такие трещины относительно редки, раскрытость их более значительна. Следо-вательно, в пластах меньшей мощности интенсивность литогенетической трещиноватости более высокая, но в силу ничтожной раскрытости их возможность движения вод затруднена. И, наоборот, редкие трещины в мощных пластах характеризуются относительно большей раскрытостью, и движение вод по ним более вероятно. Доказательством этого Д. С. Соколов считает отсутствие закарстованных трещин в тонкоплитчатых известняках, в доломитах, а также ничтожное развитие процессов выщелачивания в толще карбонатного флиша.

Степень раскрытости литогенетических трещин находится в связи с дркгим свойством пород - их крепостью. Характер этой связи сходен с ха-рактером зависимости степени раскрытости трещин от мощности пластов, т. е. у менее крепких пород частота трещин больше, но раскрытость их ничтожна, у более крепких - трещин меньше, но степень их раскрытости относительно более высокая.

Тектонические трещины играют более значительную роль по сравне-нию с трещинами литогенетическими в формировании водопроницаемос-ти горных пород. Такое различие связано главным образом с присутсвием секущих тектонических трещин, которые, как и многие разрывные смеще-ния, обеспечивают достаточно интенсивную циркуляцию подземных вод на значительной глубине.

Под нагрузкой вышележащих толщ горные породы находятся в сос-тоянии объемного сжатия, что препятсявует раскрытию литогенетических и тектонических трещин. Раскрытие существующих трещин и образова-ние новых происходит в результате различных геологических процессов, которые освобождают горные породы от напряжения. Явление разгрузкии выступает в качестве одного из важнейших факторов трещинной водопро-ницаемости. В этих условиях породы получают возможность расширения, что приводит, с одной стороны, к раскрытию уже имеющихся литогене-тических и тектонических трещин, с другой, - к образованию трещин разгрузки.

Трещины выветривания широко распространены и неизменно вы-деляются в особую генетическую группу. Процессы выветривания сущес-твенным образом изменяют трещинную водопроницаемость, однако в отличие от явления разгрузки влияние выветривания может быть различ-ным по знаку: в результате трещинная водопроницаемость то повышается, то снижается при преобладании химического воздействия.

5. Влияние постседиментационных процессов

на формирование пустотного пространства.

На формирование структуры порового пространства карбонатных пород оказывают влияние как первичные условия седиментации, так и последующие вторичные процессы, интенсивность и направленность воздействия которых в каждом регионе различны. Седиментационные процессы накопления и уплотнения влияют на характер и свойства порового пространства осадков, а затем и пород. Именно в этот период создаются благоприятные или неблагоприятные условия для движения флюидов через породы.

Интенсивная перекристаллизация карбонатных пород происходит в эпигенезе под влиянием циркуляции подземных вод в условиях, обычно благоприятных для новообразования крупнозернистого кальцита непра-вильных очертаний. Большое влияние на перекристаллизацию карбонат-ных пород, как установлено Г. А. Каледой ( 1955 ), Л. П. Гмид ( 1962 ), М. Х. Булач ( 1964 ), Я. Н, Перьковой ( 1966 ), оказывают имеющиеся в них примеся глинистого, глинисто - органического, кремнистого и сульфат-ного веществ. Эти примеси не только замедляют перекристаллизацию. За-полняя пустоты, поры и трещины, они меняют петрофизические свойства карбонатных пород. На более поздних этапах литогенеза ( Гмид, 1965 ) некоторые примеси придают породам твердость, хрупкость и они более подвержены образованию трещин. В целом такие процессы, как кальцитизация, сульфатизация, окремнение, т. е. процессы метасоматического замещения карбонатов другими минеральными веществами, способствуют заполнению пор, полостей и трещин и отрицательно влияют на коллекторские свойства.

Доломитизация - процесс замещения кальцита, ангидрита и других минералов доломитом и заполнение им пор, каверен и трещин. Различают доломитизацию диагенетическую, происходящую в осадке, и эпигенети-ческую, развивающуюся в породе.

Избирательный характер процессов растворения, сопровождающих доломитизацию, определяется большим числом факторов: составом и кон-центрацией поровых растворов, размерами и однородностью кристаллов, наличием примесей, температурой, давлением. Если учесть изменчивость и непостоянство во времени и пространстве всех этих факторов, то нерав-номерность, прихотливость в распространении пористо - кавернозных разностей диагенетических доломитов станет очевидной.

Дедоломитизация ( раздоломитизация ) происходит на стадии эпиге-неза и заключается в метасоматическом замещении доломита кальцитом; она также неоднозначно сказывается на изменении коллекторских свойств. К эпигенетическим процессам следует отнести формирование сутуро - стилолитовых текстур. Обычно они заполнены глинистым, битум-ным веществом, карбонатами, сульфатами и др. Нередко по стилитовым швам проходят открытые секущие трещины, частично заполненные би-тумом, и в них отмечаются порообразные расширения. Встречаются сти-лолиты горизонтальные, перпендикулярные и расположенные под углом. Они очень важны, так как служат доказательством перемещения флюидов, а также, будучи открытыми, представляют собой дополнительную емкость.

Значение перечисленных постседиментационных преобразований для формирования пустотного пространства карбонатных попрод может измениться в результате действия процессов растворения и выноса части растворимого вещества. В зависимости от химического состава подземных вод, скорости их движения, температуры, давления и литологического состава карбонатных пород меняются интенсивность растворения пород и образования пустот выщелачивания.

Глава IV. Оценочно - генетическая классификация.

В классификационной схеме все породы - коллекторы подразделены на группы А, Б, В, которые объединяют семь классов коллекторов, отлича-ющихся друг от друга оценочными параметрами, литологическими и структурными особенностями. Группы А и Б в основном представлены коллекторами порового и каверно - порового типов; группа В - коллекто-рами смешанного и трещинного типов.

Породы - коллекторы, выделенные в группы А, Б, В, различаются не только по тексстурно - структурным особеностям, но и по времени форми-рования пустотного пространства. Так, в породах группы А развит в ос-новном седиментационные поры, размеры которых увеличены за счет вто-ричных процессов выщелачивания, иногда до размеров каверен. Существенного генетического различия между порами и кавернами нет, также однозначно влияние их на коллекторские свойства. Следовательно, к этой группе коллекторов относятся и коллекторы каверно - порового типа. Важно, что и проницаемость и емкость определяются поровыми каналами различного размера.

В породах группы Б развиты седиментационные и реликтово - седи-ментационные поровые каналы, но размеры их резко сокращены, и мень-шую роль в поровом пространстве играют пустоты выщелачивания. Ос-новное отличие пород этой группы от пород группы А заключается в боль-шей сложности процессов строения порового пространства, что обуслов-лено действием вторичных процессов.

Карбонатные породы группы В отличаются наиболее сложным ха-рактером порового пространства. Развиты мелкие поровые каналы, кото-рые обладают извилистостью, плохой сообщаемостью. Характерны изо-лированные пустоты выщелачивания ( каверны ) и трещины различной ориентировки.

Группа А представлена в основном карбонатами органогенного и обломочного происхождения, отличающимися рыхлой упаковкой фраг-мента и различными размерами и окатанностью обломков. Цемент содер-жится в небольшом количестве ( до 10 % ), образует крустификационные корочки и регенерационные оболочки вокруг детрита, редко заполняет поры, представлен новообразованными кристаллами кальцита.

Группа А содержит два класса пород: проницаемостью от 300 до 500 мД и проницаемостью 500 мД и выше. Содержание связанной воды в них незначительно ( от 5 до 20 %), I и II классы отличаются высокой полезной емкостью и высокими фильтрующими свойствами. Коэффициент газонасыщенности пород I и II классов высокий - 0, 95 - 0, 8. Тип коллектора каверно - поровый и поровый.

Группа Б представлена сильно измененными породами органогенно-го и обломочного происхождения, а также мелко - и среднезернистыми разностями хемогенного генезиса. Органогенные и органогенно - обло-мочные карбонаты характеризуются различной степенью цементации ( це-мента 15 - 20 % и более ), неодинаковой интенсивностью перекристаллиза-ции ( от слабо до сильно перекристаллизованных ) и различной плотнос-тью упаковки фрагментов.

Породы этой группы отличаются значительной вторичной кальтиза-цией, интенсивность которой определяет сложное строение порового про-странства: морфологию, размеры и форму поровых каналов, а также ха-рактер их взаимосвязи. Наличие поровых каналов и преобладание узких, сильно извилистых обуславливает снижение проницаемости этих пород от 300 до 10 мД. Постепенное усложнение структуры порового пространства ( большое число мелких пор, сильная извилистость и шероховатость поровых каналов и др. ) послужило причиной неодинакового влияния связанной воды на изменение эффективных параметров - емкости и проницаемости. Именнно для коллекторов группы Б характерна обратная линейная связь между остаточной водонасыщенностью и проницаемостью. Они отличаются средней полезной емкостью и средними фильтрационными свойствами. Коэффициент газонасыщенности коллекторов III класса 0, 88 - 0, 78, IV класса ) 0, 84 -), 7; V класса 0,8 - 0, 62. Тип коллектора в основном поровый, но V класс может быть представлен трещинно - поровым коллектором.

Группа В представлено главным образом породами хемогенного и биохемогенного происхождения, а также сильно перекристаллизованны-ми, измененными постседиментационными процессами, органогенными породами, в которых форменные элементы практически не различимы. Это очень плотные, мало проницаемые и чаще всего низко пористые породы.

Поровое пространство хемогенных и биохемогенных пород крайне неоднородно и сложно по строению: морфология, размеры пор, форма вза-имосвязи их определяются интенсивностью вторичных процессов. Поры отличаются округлой, иногда неправильной формой, располагаются между кристаллами или секут их. Соединение пор друг с другом осуществляется по межкристаллическим канальцам, ширина и степень извилистости ко-торых зависят от размера кристаллов цемента. Чем меньше кристаллы, тем тоньше зазоры между ними, а следовательно, более узки и извилисты ка-налы, соединяющие поры. Мелкие поры соединяются друг с другом по тончайшим ( менее 5 - 10 мкм ) каналам, которые прослеживаются между кристаллами в основной микротонкозернистой массе карбоната. Сообщаемость поровых каналов затруднена, часто они изолированы, что определяет их низкие фильтрационные свойства. Характерны пустоты выщелачивания и перекристаллизации.

Породы - коллекторы этой группы отличаются низкой полезной ем-костью матрицы и низкими фильтрующими свойствами - доли и единицы миллидарси. Коллекторы группы В характеризуются смешанным типом пустотного пространства. В нее входят порово - трещинный и трещинный типы коллекторов. Интенсивность развития трещин имеет решающее зна-чение для отнесения пород к коллекторам или к неколлекторам.

Глава V. Месторождения нефти и газа,

связанные с карбонатными коллекторами.

Карбонатные породы во многих районах ****** развиты весьма широко, составляя в целом как в стратиграфическом разрезе осадочных толщ, так и в пространстве обширные комплексы отложений, перспективы нефтегазоносности которых по существу оценены должным образом сравнительно недавно.

Ввиду сложности строения большинства типов карбонатных пород, их неоднородности и своеобразия условий фильтрации в них флюидов выделение среди них плостов коллекторов встречает затруднения, хотя известьные успехи в этом направлении и достигнуты.

Наиболее широко карбонатные породы и карбонатные коллекторы нефти и газа представлены в Волго - Уральской области и Тимано - Печор-ской провинции, Оренбургско - Актюбинском Приуралье, Прикаспийской впадине, в районах Ставрапольского края и Дагестана, на Северо - Запад-ном Кавказе и в Припятской впадине, на Сибирской платформе и в других регионах нашей страны.

Обширные исследования карбонатных пород - коллекторов, которые проводились в Волго - Уральской области в последние годы, позволили выделить здесь горизонты карбонатных коллекторов разрезах девона, карбона и перми. По характеристикам вещественного состава и резкой изменчивости физических и коллекторских свойств карбонатные породы - коллекторы крайне неоднородны. Установлено наличие среди них поровых и различных типов трещинных коллекторов ( смешанные типы ).

По соотношению пор, каверн и трещин в общей структуре пустотно-го пространства в карбонатных породах верзнего палеозоя выделяют кол-лекторы четырех типов: поровый, трещинно - поровый, порово - трещи-нный и порово - трещинно - каверный. Некоторые исследователи различа-ют езе известняки каверно - порового типа, приуроченные главным обра-зом к бортовым частям камско - кинельских прогибов. В карбонатных кол-лекторах указанной провинции широко развиты микротрещины, раскры-тия которых меньше 0, 5 мкм.

Эффективная мощность и основные параметры ( пористость и про-ницаемость ) карбонатных коллекторов значительно меняются. Наиболее широко представлены коллекторы трещинно - порового и порово - трещи-нного типов. Первые отмечаются на Татарскомсводе, где эффективная мощность их изменяется от 10 до 80 м.

Таблица 1. Карбонатные коллекторы нефти и газа

в среднекаменноугольных отложениях

северо - западной части Башкирии

Основные промышленные залежи нефти в карбонатных породах - коллекторах в северо - западной части Башкирии приурочены к отложе-ниям башкирского и московского срусов среднекаменноугольного возрас-та. Согласно данным А. Я. Виссарионовой и А. М. Тюрихина, здесь разли-чаются три типа коллекторов. Выделение указанных типов коллекторов имеет, разумеется, условное значение, поскольку специальных исследований.

В настоящее время в Башкирии только 7 % общей добычи нефти па-дает на карбонатные ( порово - трещинные ) коллекторы, тогда как запасы нефти в них значительные. Они представлены переслаиванием плотных и пористо - каверновых, часто трещиноватых известняков, в разной степени доломитизированных и кальцитизированных. Пористость продуктивных пород в среднем 7 %, трещинная пористость 0, 15 %, проницаемость по промысловым данным 70 * 10^-3 ( в среднем ) и по керну 16 * 10^-3 мкм² .

В южной части Предуральского прогиба, в Бельской впадине, насчи-тывается 58 залежей нефти, содержащихся в карбонатных породах. Из них подавляющее большинство связано с нижнепермскими рифовыми и

" депрессионными " известняками, 12 залежей - со среднекаменноуголь-ными и 2 - с турнейским известняками нижнего карбона.

Значительной является нефтяная залежь в карбонатных отложениях пермо - карбона Усинского месторождения. Этаж нефтеносности здесь достигает 350 м ( глубина залегания 1100 - 1400 м ). Коллектор представ-лен органо - детритовыми известняками " порово - кавернозно - трещинно-го типа ". Пористость изменяется от 8 до 3- %, проницаемость по керну составляет ( в среднем ) 30


29-04-2015, 00:47