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

различные глинистые минералы, но даже на небольших глуби­ нах преобладает хлорит-гидрослюдистая или каолинит-гидро- слюдистая ассоциация. С увеличением глубины залегания по­ род понижается роль разбухающих компонентов и возрастает значение гидрослюд и хлоритов. Следовательно, отрицательное влияние адсорбции и разбухания глинистых минералов на кол­ лекторские свойства терригенных пород в определенной мере понижается, чему способствует и высокая минерализация пла­ стовых вод. С другой стороны, это, по-видимому, снижает и экранирующую способность терригенных пород.

Кроме качества глинистого материала на проницаемость обломочных пород существенно влияет и его количество. В за­ висимости от содержания последнего, поры заполняются им частично или полностью, что в конечном итоге определяет тек­ стурные особенности цемента и его влияние на коллекторские или экранирующие свойства пород.

Согласно существующим представлениям, выделяются пять типов цемента: пленочный, контактовый, сгустковый, поровый и базальный. Цемент первых трех типов заполняет поры час­ тично, и в этом случае в сухой породе проницаемость в су­ щественной степени зависит от содержания глинистого мате­ риала, количество которого может изменяться от единиц до

25—30%.

Поровый и базальный цемент заполняют все поровое про­ странство. Количество порового цемента в обломочной породе при идеальной отсортированности частиц, как уже упомина­ лось, теоретически может изменяться от 25,96 до 47,6% объема, в зависимости от типа упаковки. В реальной породе этот диа­ пазон значительно шире, поскольку при низкой отсортирован­ ности обломков объем пустот, которые могут быть заполнены глиной, сокращается до 10—15%.

Таким образом, при одинаковых количествах цемента воз­ можно существование различных его типов. Поскольку поро-

121

ды с поровым и базальным типом цемента малопроницаемы,

нет. Действительно, в природе такие явления обычны. Проил­ люстрируем это примером. На глубинах до 500—700 м в При­

оказываются обломочные породы, содержащие до 35—40% гли­ нистого цемента. По мере увеличения глубины залегания по­ род тип упаковки обломочных частиц постепенно сменяется на плотнейший, объем порового пространства сокращается, вслед­ ствие этого пленочный и контактный типы цемента (при доста­ точном его содержании) сменяются поровым, при котором по­ роды теряют свойство проницаемости.

В Прикаспийской впадине (районы Порт-Артура, Северно­ го Жетыбая, Джамбейты и др.), например, на глубине 2000— 3000 м песчаники имеют цемент порового типа при содержа­ нии карбонатно-глинистого материала в количестве свыше 25%, при этом породы становятся практически непроницаемыми. В случае, если глинистого материала было мало и при уплотне­ нии породы его оказалось недостаточно для заполнения всего порового пространства, тип цемента не изменится, а проница­ емость сильно понизится, поскольку диаметр поровых каналов значительно сузится.

Кальцитовый и доломитовый цементы (последний в мезокайнозойских отложениях Прикаспийской впадины и приле­ гающих районах встречается крайне редко) влияют на прони­ цаемость подобно глинам. Вместе с тем следует отметить, что карбонатный (цементирующий) материал обладает большой подвижностью, способностью перекристаллизовываться уже на ранних стадиях катагенеза. Вследствие этого в обломочных по­ родах он распределяется менее равномерно, чем глинистый це­ мент; в одном образце обломочной породы карбонатный цемент может быть представлен сразу несколькими типами, при этом чаще всего сочетаются контактный, пленочный и поровый це­ менты.

Анализ образцов керна показывает, что в ряде случаев при одинаковом гранулометрическом составе породы отдельные ее участки очень сильно различаются по содержанию кальцита (17—25%, колебания в 3—5% обычны). Вследствие этого час­ то не удается установить более или менее четкой количествен­ ной зависимости между содержанием кальцита (или доломи­ та) в породе и ее проницаемостью. Нередко образцы с мень­ шим содержанием кальцита оказываются менее проницаемыми, чем при большем его содержании. Это вызвано особенностями размещения в породе карбонатов, определивших структуру по­ рового пространства. Микроскопическое изучение пород, для которых определялась проницаемость,.показывает,, что: из двух

122

образцов одинакового гранулометрического состава с равным содержанием кальцита более проницаем тот, в котором каль­ цит распределяется неравномерно. Установлено также, что образцы песчано-алевритовых пород оказываются более прони­ цаемыми при кристаллическом цементе, чем при пелитоморфном (при прочих равных качествах). Это обстоятельство объяс­ няется тем, что при равном весовом содержании агрегаты пелитоморфного кальцита вследствие меньшей их плотности занимают большой объем, чем кристаллические образования.

Наконец, так же как и в случае с глинистым цементом, влияние карбонатного цемента на проницаемость неодинаково на различных глубинах в силу описанных выше явлений. Осо­ бо здесь следует подчеркнуть роль процессов катагенеза, при которых, как уже отмечалось выше, содержание кальцита в песчано-алевритовых породах мезо-кайнозоя Прикаспийской впадины и ряде других районов понижается с глубиной (до

2000—2500 м).

Как известно, с глубиной возрастает плотность пород. На­ ряду с этим, за счет растворения карбонатов высвобождается часть порового пространства. В итоге темп снижения пористо­ сти песчано-алевритовых пород при их погружении до 2000— 2500 м замедляется. В ряде случаев в результате растворения и выноса кальцита происходит расширение существовавших поровых каналов и возникновение новых. Все это влечет за со­ бой увеличение пористости пород и особенно их проницаемости.

О явлениях повышения пористости пород с увеличением глу­ бины их залегания сообщалось в ряде работ. К. Р. Чепиков й его сотрудники (1962, 1972) отмечали, что повышенная пори­ стость нижнекаменноугольных песчаников Куйбышевского За­ волжья на глубине 1300 и 2500 м, по-видимому, связана с рас­ творением и выносом цемента, представленного сульфатом кальция. Повышение пористости песчано-алевритовых пород в мезозое Западной .Сибири отмечено Г. Н. Перозио (1960). Она писала, что на глубине ниже 2500 м «... породы более уплот­ нены, хотя открытая пористость несколько выше, чем в III зо­ не (вышележащей—Б. П.) и достигает 17,4—9,31% (против 15,53—2,19%)». Цемент пород, как отмечает автор, представ­ лен кальцитом и каолинитом. Учитывая сходство литологичес­ кого состава пород, можно предположить, что повышение по­ ристости здесь, как и в Прикаспийской впадине, связано с вы­ носом кальцита.

Вторичное повышение пористости в Северном Предкавказье нами было установлено в 1956—1958 гг. и отражено в сводном отчете (Чарыгин, Казаков и др., 1958) и статье (1960). В Прикумском районе Северного Предкавказья пористость нижнеме­ ловых песчано-алевритовых пород с кальцитовым цементом постепенно понижается до глубины 2500—2600 м, ниже (до 3200—3400 м) величина пористости стабилизируется, а в ряде

123

образцов даже повышается (до 20—28% против 14—20% на глубине 2400—2800 м). Проницаемость здесь также значитель­ но выше. Позднее подобные явления мы неоднократно наблю­ дали в различных районах Прикаспийской впадины. В частно­ сти, в образцах керна из Зареченских скважин на глубине 2500— 2600 м открытая пористость песчаников возрастает до 23—26%, а проницаемость достигает 250—365,6 мД, тогда как выше и ниже этой глубины в соседних скважинах одновозрастные пес­ чаники более кальцитизированы и имеют значительно худшие коллекторские свойства. Подобная картина наблюдалась в об­ разцах керна Джамбейтинской П-20, Мухорских Г-1, 2, Прорвенских и других скважин (Б. К. Прошляков, 1966, 1968). Изу­ чению изменения коллекторских свойств пород в этом плане до настоящего времени не уделялось должного внимания, поэтому во многих районах эти явления пока неизвестны. Однако уже имеющиеся данные позволяют считать явления вторичного улуч­ шения коллекторских свойств за счет выноса из пород кальцитового и ангидритового цемента в природе весьма широко рас­ пространенными. Обращает на себя внимание то обстоятельст­ во, что в различных районах повышение коллекторских свойств происходит примерно на одинаковых глубинах 2000—3000 м. Это, несомненно, представляет собой отражение единого гео­ химического процесса, описанного выше, связанного с пони­ жением устойчивости карбоната и сульфата кальция.

Выше уже отмечалась возможность повышения раствори­ мости карбонатов и на больших глубинах. Бурение Аралсорской сгерхглубокой скв. СГ-1 дало в этом отношении интерес­ ный материал. Здесь, на глубине 5940 м, по-видимому, вскрыта новая зона вторичного повышения коллекторских свойств, ко­ торая по предварительным данным прослеживается до глуби­ ны свыше 6070 м. К сожалению, керн с этих глубин поднимал­ ся крайне редко (всего два интервала), причем песчаников и алевролитов в нем не оказалось. В образцах шлама, посту­ пивших с глубины 5940—6070 м, содержалось чрезвычайно много светло-серого песка. В пробах, отобранных выше, встре­ чались исключительно обломки красноцветных аргиллитов и

глинисто-алевритовых пород.

Для установления природы обломочных частиц был произ­ веден гранулометрический анализ фракции шлама, прошедшей через сито 0.5 мм, и порошка барита, применявшегося при про­ ходке этого интервала (табл. 18).

Анализ полученных результатов показывает, что фракции шлама с глубины 5970 м и ниже отличаются повышенным со­ держанием глинистой и растворимой частей. Частицы крупнее

глинистых частиц. Именно с ними в значительной мере и свя­ зано присутствие карбонатов и фракции мельче 0,01 мм. Что-

124

Фракции шлама

бы исключить их влияние, обломочная часть была принята за 100% и вычислено соотношение песчаной и алевритовой фрак­ ций (табл. 19). Оказалось, что обломочные части барита и шлама существенно отличаются друг от друга.

Разделение песчано-алеврптового материала в тяжелой жид­ кости (плотность 2,8 г/см3) показало, что в пробах шлама тяжелая фракция составляла до 50%, а в порошке барита 91—93%. Минералогический анализ тяжелых фракций позволил установить почти полное тождество их состава как из порошка барита, так и из шлама. Легкая фракция шлама имела состав, типичный для обломочных пород. Это прежде всего свидетель­ ствует о том, что в шламе значительная часть «песчинок» пред­ ставлена баритом. Во-вторых, различное соотношение размер­ ных фракций и состав легкой фракции позволяют считать, что часть обломочного материала поступила из пород разреза. Очень возможно, что при работе долота на забое и химичес­ ком воздействии реагентов, вводимых в буровой раствор, сла­ бо сцементированные песчано-алевритовые породы дифферен­ цировались на отдельные составляющие. Это подтверждается

125