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

соединения железа). Для газоносных пород наиболее характер­ на светло-серая и серая окраска, нефтеносные коллекторы обычно имеют цвет насыщающих их флюидов (чаще коричневый, темнокоричневый, коричневато-серый).

Обл омочн ая часть, как уже отмечалось, является основой терригенных коллекторов, а сами обломочные породы представляют собой наиболее распространенный коллектор межгранулярного типа. Особенности пространственного разме­ щения и, в частности, неплотное прилегание обломочных зерен друг к другу в значительной мере определяют емкостные и филь­ трационные свойства пород.

Количество обломочного материала в терригенных породах имеет очень важное значение. В общем виде, чем больше доля обломочного материала (размер 0,01—1,0 мм), тем выше по­ ристость и проницаемость породы, и наоборот. В хемогенных породах обломочный материал существенного влияния на кол­ лекторские свойства не оказывает.

Размер обломков определяет размер поровых каналов. Есте­ ственно, что последние в песчаных породах крупнее, чем в алевритовых. Поскольку с увеличением диаметра поровых кана­ лов возрастает проницаемость пород, можно считать, что уве­ личение размера обломочных частиц (в интервале 0,01—1,0 мм) способствует повышению проницаемости пород. На пористость размер обломков не влияет.

Отсортированность обломочных частиц очень сильно влияет на коллекторские параметры. Чем однороднее частицы по вели­ чине, тем более пориста порода (при прочих равных условиях). В случае идеальной отсортированности обломочных частиц, имеющих форму шара, при кубической упаковке общая пори­ стость составляет 47,6%, при гексагональной или ромбической — 25,96%. Проницаемость также существенно зависит от отсорти­ рованности, при прочих равных условиях между ними суще­ ствует прямая полулогарифмическая связь. Исследования мезозойских пород Прикаспийской впадины показали, что при коэффициенте отсортированности (So=Q3/|Qi) большем 5 поро­ ды, как правило, непроницаемы.

Форма обломочных частиц также несомненно влияет на кол­ лекторские параметры. Исследование зависимости пористости и проницаемости от формы частиц показало, что при прочих равных условиях наиболее высокие значения характерны для песчаных алевритовых пород, сложенных изометричными (ока­ танными, несколько хуже — угловатыми) зернами. Менее бла­ гоприятны в этом плане удлиненные и особенно таблитчатые частицы. В практике изучения физических свойств пород это­ му вопросу обычно не уделяют внимания, поскольку грану­ лярные коллекторы, как правило, слагаются в основном изо­ метрическими полуокатанными и полуугловатыми зернами квар­ ца и полевых шпатов.

8

В том случае, когда таблитчатые частицы составляют зна­ чительную часть породы, они могут существенно снизить ее про­ ницаемость (табл. 1).

Таблица 1

Водопроницаемость гранулометрических фракций различного минерального состава (по В. В. Охотину)

Минеральный состав обломочной части (песчано-алеврито­ вой размерности) оказывает некоторое влияние на коллектор­ ские свойства пород (см. табл. 1), определяя форму обломков, характер их поверхности (глянцевые, шероховатые и др.), ад­ сорбционную способность, смачиваемость и др. Строгой зави­ симости коллекторских свойств от минерального состава, повидимому, установить не удается в связи с многообразием и изменчивостью некоторых свойств минералов.

Це м е н т и р у юща я ча с т ь не является обязательным компонентом терригенной породы-коллектора, тем не менее она в том или ином количестве присутствует почти всегда. Заполняя промежутки между обломочными зернами, цементирующая часть снижает коллекторские свойства пород.

Количество цементирующей части в породе существенным образом влияет на коллекторские свойства последней. В целом наблюдается такая зависимость — чем больше цемента в обло­ мочной породе, тем ниже ее коллекторские свойства (при про­ чих равных условиях!). При высоком содержании цементирую­ щего материала (базальный или поровый типы цемента) все поровое пространство заполняется минеральной массой. Такие породы практически не представляют интереса как возможные коллекторы нефти и газа. На небольших глубинах, в малоуплот­ ненных песчано-алевритовых породах поровый тип цемента об­ разуется при содержании цементирующего материала не менее

25—30%, а базальный — при 40% и более. На глубинах свыше 2500—3000 м, где породы уже существенно уплотнены и, следо­ вательно, объем пространств между обломочными зернами со­ кратился, поровый тип цемента наблюдается уже при 15—20% цементирующей части.

При небольших (менее 20%) содержаниях цемента (кон­ тактовый, пленочный или сгустковый типы) в породах сохраня­ ется часть открытого порового пространства. Песчано-алеврито­ вые породы с цементом таких типов могут содержать промыш­ ленные скопления углеводородов и отдавать их при разработке. Следует отметить, что в процессе погружения пород, сопро­ вождающимся сокращением объема порового пространства, упомянутые цементы могут смениться поровым, при котором качество коллектора существенно снижается.

Таким образом, при одинаковом (до 15—20%) количестве цементирующего материала обломочные породы на небольших глубинах могут обладать удовлетворительными коллекторскими свойствами, которые после погружения на 2000—3000 м и бо­ лее существенно снижаются, особенно в мелко- и среднезерни­ стых алевролитах.

Минеральный состав цементирующей части в значительной степени определяет коллекторские свойства породы. В состав глинистого цемента входят глинистые минералы, обладающие различными физическими свойствами, в частности адсорбцион­ ной способностью, набухаемостью и т. д. Набухая, глинистый материал снижает пористость пород, вызывает сужение сечений поровых каналов и, естественно, уменьшает проницаемость. Наи­ большее понижение величины коллекторских параметров проис­ ходит при набухании минералов, группы монтмориллонита, осо­ бенно если в поглощенном комплексе преобладает натрий. Сле­ дует заметить, что эффект набухания снижается при взаимодей­

ствии глин с сильно минерализованными водами.

Таким образом, в зависимости от вида флюида и типа гли­ нистых минералов коллекторские параметры обломочных пород могут иметь различные значения.

Хемогенный цемент также ухудшает коллекторские свойства пород, при этом, например, кальцит снижает пористость более резко, чем глинистый материал.

Текстура породы также влияет на ее коллекторские свойст­ ва. В однородных песчано-алевритовых породах коллекторские свойства более или менее одинаковы по всей толще пласта, од­ нако проницаемость обычно несколько выше по направлению, параллельному наслоению, чем перпендикулярно к нему.

В случаях с тонкослоистой, косослоистыми и другими по­ добными текстурами пористость образцов даже на соседних участках может отличаться в 1,5—2 раза. Проницаемость, как известно, в случае неоднородных текстур колеблется еще более резко; так, в направлении слоистости она может составлять

10

Глава II

ПОСТДИАГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕРРИГЕННЫХ ПОРОД

Осадочные породы в процессе своего существования, как из­ вестно, испытывают существенные изменения, в конечном ито­ ге приводящие к разрушению осадочных образований (гипергенез) или к превращению их в метаморфические. Всестороннее познание механизма и результатов постдиагенетического (катагенического) изменения пород необходимо для решения целого ряда научных и производственных задач. Особенно большое внимание изучению процессов катагенеза уделяется в нефтега­ зовой геологии. Это связано с тем, что поисково-разведочное бу­ рение на нефть и газ проводится на все большие глубины, где осадочные породы претерпели существенные вторичные измене­ ния. Направленность и глубина этих изменений в значитель­ ной степени определяют коллекторские свойства пород и перс­ пективы нефтегазоносности глубокозалегающих толщ.

Катагенез связан постепенными .переходами, с одной сто­ роны, с диагенезом, с другой — с метаморфизмом. Изменения осадка и пород происходят на этих стадиях в основном под вли­ янием одних и тех же факторов, по крайней мере, в пригранич­ ных участках. По мнению многих исследователей, мощность зо­ ны диагенеза составляет до 10—20 м (Г. И. Бушинский, 1954; Л. Б. Рухин, 1956; А. В. Копелиович, 1965 и др.). Н. М. Страхов (1957) допускает распространение зоны диагенеза до глубины 200—250 м. По-видимому, последние числа сильно завышены, что уже отмечалось рядом исследователей (Теодорович, 1958; Копелиович, 1965).

Еще больше разногласий существует в вопросе о положении нижней границы зоны катагенеза, что связано, как уже отмеча­ лось, с постепенным плавным изменением облика и свойств оса­ дочных пород. В зарубежной литературе (Р. Зиве, 1962; У. Т. Ху­

12