Файл: Прошляков, Б. К. Вторичные изменения терригенных пород-коллекторов нефти и газа.pdf

и сами обломочные зерна (см. рис. 7). Их место занимают кар­ бонаты. С глубины более 4400 м образцы мезозойских песчано­

шлифах под микроскопом показал, что и здесь широко распро­ странены вторичные выделения кальцита. Они установлены и

цит) тоже широко распространены, при этом они обычно встре­ чаются в виде пелитоморфных образований, более или менее равномерно рассеянных в породе, или же в виде обломков ра­ ковинок различных организмов. Как правило, резко преоблада­ ет пелитоморфный карбонат кальция. Содержание его в поро­ дах варьирует в широких пределах — от долей до 20—25% (здесь не учитываются мергели).

С увеличением глубины залегания глинистых толщ пример­ но до 4000 м каких-либо закономерных изменений в распреде­ лении кальцита с помощью микроскопии установить не удалось. В юрских и нижнемеловых обломочных породах Южного Ман­ гышлака карбонаты претерпевают вторичные изменения. Ба­ зальный кальцитовый цемент здесь перекристаллизован полно­ стью. Кристаллы имеют размер 0,1—1 мм и нередко включают обломочные зерна, что характерно для пойкилитовой структуры. Следов выноса и перераспределения кальцита в обломочных породах с базальным цементом не установлено.

В песчано-алевритовых породах Южного Мангышлака с це­ ментом порового (а также, возможно, контактового) типа и глинисто-карбонатного состава произошло существенное пере­ распределение кальцита. В интервале глубин 1575—2404 м до 60% образцов не содержат микроскопически различимого каль­ цита: примерно в 17% (32 шлифа) образцов сохранился оста­ точный кальцит в виде изолированных кристалликов размером крупнее 0,1 мм. В остальных песчано-алевритовых породах це­ мент кальцитовый базального типа. Характерно, что на глуби­ нах свыше 2400 м вторичные карбонаты присутствуют постоян­ но, замещая части обломков кварца, полевых шпатов, а по дан­ ным О. А. Черникова (1969) и каолинит цемента. В глинистых породах юры и нижнего мела вторичных выделений кальцита не наблюдается.

Как известно, при погружении осадочных образований зна­ чительно уменьшается пластичность глин вследствие их уплот­ нения, потери воды, перестройки структуры глинистых минера­ лов; в конце концов они переходят в плотные хрупкие аргилли­ ты. Аналогичным образом теряют пластичность песчаники и алевролиты. В таких терригенных породах на больших глуби­ нах появляется трещиноватость (рис. 21, 22). Трещинки иногда

60

где Дршг — приращение пластового давления; Дрг — прираще­ ние горного давления; |3Ж — коэффициент объемной упругости воды; рп — коэффициент объемной упругости скелета пласта; рм — коэффициент объемной упругости минералов; т — пори­ стость пласта в долях единицы.

Приращение пластового давления за счет повышения темпе­ ратуры определяется по формуле:

Аржт= С ж ~ » м АТ,

онп

где Држт — приращение пластового давления; АТ — прираще­ ние температуры от приповерхностной до пластовой; Сж — ко­ эффициент температурного расширения жидкости; См — коэф­ фициент температурного расширения минералов.

Приращение горного давления с глубиной определяется по формуле:

где Н — глубина залегания пласта; у — средняя плотность по­ род, залегающих над пластом.

Коэффициенты объемной упругости и температурного рас­ ширения заимствованы из справочников, остальные параметры заданы согласно физическим свойствам пород в скважинах.

В случае, если ДрЖг+Аржт^Д/?г, может наступить самопро­ извольный гидроразрыв.

Расчеты, выполненные нами по материалам исследования керна из скважин междуречья Урал — Волга, показали, что естественный гидроразрыв может наступить на глубине 4400— 4500 м. Это положение полностью подтвердилось в Аралсорском разрезе.

Ширина трещинок обоих типов невелика — от сотых долей до 2, редко 5 мм. Под влиянием сильных напряжений и повы­ шенных температур на плоскостях скольжения возникли тон­ кие пленки гематита коричневато-серого и серого цвета с ме­ таллическим блеском. Источником гематита явились вмещаю­ щие породы, содержащие до 6% окислов железа. Наряду с этим трещинки обоих типов заполнены белым эпигенетичным кальцитом. Такая форма нахождения минерала свидетельству­ ет о том, что в свое время трещины были зияющими; они мог­ ли возникнуть только в хрупких, непластичных породах, иначе

в аргиллиты и становятся достаточно хрупкими, как уже отме­ чалось, лишь на глубине около3300 м. Ориентируясь на эту особенность, а также на мощность осадочных пород в цент­ ральной части Прикаспия (Арал-Сор, Порт-Артур и др.), мож­

63

но считать, что трещинки образовались не позже датского вре­ мени.

Макроскопическое и микроскопическое исследования 18 об­ разцов в интервале глубин 3922—6661 м показало, что ни в од­ ной из многочисленных трещин нет эпигенетических выделений кремнезема или сульфатов, но постоянно присутствует кальцит. Именно с ним связано довольно сильное увеличение содержа­ ния растворимой в 6%-ной НС1 части (р. ч.) в глинистых поро­ дах на глубинах свыше 4000—4500 м.

Для подтверждения выявленных закономерностей в распре­ делении карбонатов по разрезу и установлении масштаба этого процесса был построен график изменения растворимой (в 6%-ной НС1) частя в зависимости от глубины залегания оса­ дочных образований. (Как уже отмечалось, растворимая часть в описываемом комплексе отложений на 80% и более состоит из карбонатов кальцита и магния.)

Поскольку особенности распределения карбонатов в обло­ мочных и глинистых породах неодинаковы (что мы связываем с различием их фильтрационных свойств), при обработке ана­ литических данных были выделены две группы пород, в каж­ дую из которых объединены разности, близкие по литологичес­ ким признакам и физическим свойствам. В первую группу включены пески, песчаники, алевриты, алевролиты и переход­ ные между ними разности пород с содержанием обломочной части не менее 70%, во вторую — глины, аргиллиты, алеврито­ во-глинистые и песчано-глинистые образования. В дальнейшем первую группу будем именовать песчано-алевритовыми порода­ ми, а вторую — глинистыми. Перед построением с целью иск­ лючения искажающего влияния случайных анализов и получе­ ния осредненных данных для стратиграфических подразделе­ ний мощностью до 200—500 м были вычислены среднеарифме­ тические значения растворимой части для песчано-алевритовых и глинистых пород. В тех случаях, когда мощность стратигра­ фического комплекса превышала 500 м, вычисления производи­ лись для отдельных пачек мощностью по 200—300 м каждая, при этом использовалось не менее 5 анализов по каждому из типов пород (иногда до 20—25). Разрезы, охарактеризованные меньшим числом анализов, из дальнейшей обработки исключа­ лись. Для каждого из усредненных анализов определялась и средняя глубина залегания, для чего суммировались глубины залегания верхнего и нижнего образцов, а результат делился на 2. Естественно, что такие усреднения не исключили возмож­ ности погрешностей, тем не менее полученные цифры более объективно отражают особенности распределения растворимой части в породах разреза.

Результаты пересчета были изображены графически. Край­ ние линии па графике для песчано-алевритовых пород триасо­ вого возраста (рис. 24) ограничивают предельные вариации

64

р. ч., установленные статистическим путем, а средняя — меди­ анное ее изменение. До глубины 2000 м происходит вынос раст­ воримой части из песчано-алевритовых пород; по медианной

Рис. 24. Изменение содержания растворимой части в песчано­ алевритовых породах Прикаспийской впадины в зависимости от глубины залегания:

А — триасовые отложения; Б — юрские и меловые отложения: / — ли­ ния, ограничивающая крайние значения растворимой части; 2 — медиан­ ная кривая. Каждая точка на графике представляет среднеарифмети­ ческое значение, вычисленное по 5—20 анализам (всего 720 определений).

кривой он составляет 12,3%. В интервале 2000—2300 м количе­ ство растворимой части остается неизменным, а ниже, до глу­ бины 4500 м, в породы поступает 10,1% этого же компонента. Интенсивность перераспределения растворимой части относи­ тельно ее исходного содержания приводится в табл. 9.

Подтверждением эпигенетического растворения и перерас­ пределения карбонатов в породах является и распределение уг­ лекислоты. Результаты газометрических исследований бурового

Т а б л и ц а 9

Изменение содержания растворимой части в песчано­ алевритовых породах триасового возраста

раствора из 11 скважин показали (рис. 25), что максимальные

В этом же интервале зарегистрировано немало проб бурового раствора и с низким содержанием этих газов. Выборочное изу­ чение таких проб показало, что их глубинное положение со­ ответствует развитию в разрезах толщ глинистых пород, в ко­ торых перемещения карбонатов, по-видимому, почти не проис­ ходит.

Понижению содержаний кислых газов в пробах с глубины ниже 2000—2300 м соответствует повышение карбонатности песчано-алевритовых пород. Это позволяет считать, что часть углекислоты, 'находящейся в системе, расходуется на образова-

66